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1 2 3 4 5 1. ORGANIZAÇÃO E ORIGEM DA VIDA A biologia e suas devidas subdivisões (especializações) é parte integrante das ciências naturais, que no currículo brasileiro, estruturado pela Base Nacional Curricular Comum, a BNCC, compõe área própria do conhecimento em conjunto com a física e a química. O termo biologia vem do grego, junção da palavra bio (vida) e logos (estudo). Acredita-se que o uso do termo teve início ainda no Século XVIII, com a obra de Carl von Linné (Lineu), também tendo seu conceito atual iniciado no Século XIX por naturalista no qual se destaca Jean-Baptiste de Lamarck. 1-1: Carl von Linné – um dos primeiros cientistas a utilizar o termo biologia em sua obra, também conhecido por estabelecer parâmetros para a classificação dos seres vivos. Alexander Roslin - Nationalmuseum press photo, cropped with colors slightly adjusted – Domínio Público 1-2: Jean-Baptiste de Lamarck – naturalista francês responsável pela teoria evolutiva do uso e desuso, um dos precursores do uso do termo biologia com conceito atual. Jean-Baptiste de Lamarck – Charles Thévenin – Domínio Público 1.1 CONCEITO DE VIDA Uma das grandes discussões encontradas na biologia refere-se à definição do termo vida, não sendo um consenso unanime da comunidade científica. Para melhor estruturar o estudo dos seres vivos e de duas relações entre si e o meio, estabeleceu-se que os seres vivos apresentam sete características básicas e comuns: A) COMPOSIÇÃO QUÍMICA Toda matéria é composta por átomos de diferentes elementos químicos, que se diferem pelo seu número atômico (número de prótons ou cargas positivas do núcleo) e 6 apresentam uma massa atômica (número de prótons somado ao número de nêutrons) e uma eletrosfera, região na qual se encontra as partículas negativas, os elétrons. 1-3: Representação de um elemento químico utilizado para sua classificação na tabela periódica dos elementos. Os seres vivos possuem, obrigatoriamente, em sua composição, seis elementos químicos: hidrogênio (H), carbono (C), nitrogênio (N), oxigênio (O), fósforo (P) e enxofre (S). 1-4: Representação dos elementos químicos essenciais à vida. Os elementos químicos essenciais são fundamentais para a formação das biomoléculas, nas quais destacam-se os carboidratos, os lipídios, as proteínas e os ácidos nucleicos. Outros elementos químicos, como sódio, cálcio, ferro, magnésio, entre muitos outros, podem entrar na composição química dos seres vivos, formando uma grande quantidade de substâncias diferentes que podem desempenhar diversas funções nos organismos. Bactéria usa arsênio em ambiente com deficiência de fósforo. B) ORGANIZAÇÃO CELULAR De maneira independente e quase que concomitante, os cientistas Mathias Schleiden (1804 – 1881) e Theodor Schwann (1810 – 1882) realizaram estudos nos quais se estruturam a base da teoria celular, que pressupõe que todos os seres vivos são formados por células. Posteriormente, com o complemento de Rudolph Virchow (1821 – 1902), a teoria foi acrescida da ideia de que toda célula é originada de uma outra preexistente. Uma célula possui estrutura básica formada por: • Membrana celular – lipoproteica e semipermeável; • Citoplasma – parte líquida e interna; • Material genético – responsável pelas informações hereditárias, pode estar envolto a uma membrana nuclear ou disperso diretamente no citoplasma. 1-5: Modelo de uma célula que possui material genético envolto por uma membrana nuclear. https://cienciahoje.org.br/vida-alem-da-terra/#:~:text=De%20acordo%20com%20os%20pesquisadores,novo%20elemento%20ao%20pr%C3%B3prio%20DNA. 7 Da mesma maneira que, para a química, o átomo pode ser considerado a unidade básica da matéria, para a biologia a célula pode ser considerada a unidade básica da vida. Os seres vivos podem ter seu organismo formado por apenas uma unidade celular, classificados desta forma como seres unicelulares. Os seres que possuem mais de uma célula são denominados pluricelulares e, muitas vezes, as células destes organismos são capazes de formar conjuntos responsáveis por desempenhar uma determinada função, os tecidos. O aumento da complexidade da organização da biologia apresenta os órgãos (conjunto de tecidos que desempenham uma função), os aparelhos e sistemas (conjuntos de órgãos que atuam para a mesma função orgânica), os organismos complexos, as populações (conjunto de organismos da mesma espécie), as comunidades (conjuntos de espécies de uma mesma região), os ecossistemas, os biomas e a biosfera. C) METABOLISMO As células possuem um aparato proteico que atua catalisando (acelerando) reações químicas, tendo como principal objetivo a liberação da energia contida na matéria orgânica. Tal conjunto de reações químicas encontrado nos organismos é denominado metabolismo. As células executam dois tipos de metabolismo: • Anabolismo ou metabolismo construtivo – produz biomoléculas a partir de moléculas simples, consumindo energia; • Catabolismo ou metabolismo oxidativo – degradam moléculas em compostos mais simples, gerando energia. 1-6: Representação do catabolismo. D) HOMEOSTASE E REAÇÃO É fundamental para os organismos vivos manter condições internas básicas para que o estado de vida não sofra riscos. Tal manutenção da constância das condições internas é denominada homeostase e, muitas vezes, depende da reação a alterações ambientais, processo também conhecido como irritabilidade. O equilíbrio necessário para a homeostase envolve uma grande diversidade de fatores, tais como temperatura, potencial de hidrogênio (pH), concentração de substâncias orgânicas e inorgânicas, incidência luminosa, entre outros. Quando um organismo não consegue manter a homeostase, um dos principais processos atingidos diretamente é o metabolismo, o que pode prejudicar de maneira grave toda a demanda energética das células. 8 E) CICLO DE VIDA Os seres vivos possuem a capacidade de se reproduzir, ou seja, gerar descendentes que carreguem total ou parcialmente as informações hereditárias dos seus progenitores. Muitos autores consideram o processo reprodutivo, de forma isolada, uma característica comum a todos os seres vivos. Outros, porém, trazem a como característica comum o ciclo de vida, que considera a reprodução como parte de algo maior, que inicia com o nascimento (ou fecundação ou surgimento por processo assexuado), passa pelo crescimento e finaliza com a morte. 1-7: Representação do ciclo de vida de uma mosca, que passa por processo de reprodução sexuada, por diferentes fases de desenvolvimento até atingir a fase adulta. Existe algum animal que pode ser considerado imortal? F) EVOLUÇÃO Para a biologia, a conformação dos seres vivos hoje, tanto em sua distribuição geográfica, quanto em suas características, não é a mesma apresentada no surgimento da vida em nosso planeta. A variedade de seres vivos, suas diversas adaptações ao ambiente, seus hábitos, estruturas corporais e todas as suas características foram desenvolvidas lenta e progressivamente durante bilhões de anos por meio dos processos evolutivos. A evolução é explicada por processos genéticos e pela seleção natural, teoria conhecidaóleo sobre tela, 2004 Em 1665, em observação de um corte de cortiça, Hooke identificou que o material vegetal era segmentado em pequenas cavidades, atribuindo a elas o nome de células, termo derivado do latim cella, que significa “aposento, câmara”. A popularização da expressão se deu pela permeabilidade do livro de Hooke, intitulado Micrographia, na comunidade científica. Desde a primeira visualização até os dias atuais, muito se descobriu sobre as células e suas estruturas, possibilitando que a comunidade científica chegasse ao consenso de que toda célula é formada, minimamente, pela membrana plasmática, pelo citoplasma (parte líquida) e pelo material genético. As bactérias e as cianobactérias têm o material genético localizado no 41 citoplasma, sendo suas células classificadas como procariontes. Os demais seres vivos têm o material genético envolto em uma membrana dupla, a carioteca, sendo suas células classidicadas como eucariontes. 3.1 MEMBRANA PLASMÁTICA A membrana plasmática, para muitas células, não representa a porção mais externa encontrada, porém, é a estrutura responsável pela delimitação do meio interno, separando-o efetivamente do meio externo. A estrutura da membrana plasmática é formada por uma bicamada de fosfolipídios, com proteínas imersas e carboidratos voltados para o meio externo. As membranas animais também possuem colesterol, que auxilia na estabilidade da estrutura. Os fosfolipídios permitem que as proteínas movimentem-se com fluidez pela membrana, caracterizando o modelo denominado mosaico fluido. Dois tipos de proteínas podem ser encontradas no mosaico, as integrais, que atravesam a membrana, e as periféricas, aderidas às proteínas integrais. Já os carboidratos estão associados às proteínas e aos lipídios, desempenhando diversas funções. Entre os açúcares mais importantes presentes na membrana plasmática está o glicocálix, importante para o reconhecimento celular, responsável por gerar o estímulo que interrompe as divisões celulares em um processo de multiplicação. Além da delimitação do meio interno, é função da membrana plasmática realizar o transporte de substância entre os meios, o que é essencial para a sobrevivência da célula. O tranporte de substâncias é mediado pelas proteínas integrais, podendo ser passivo, sem gasto de energia, ou ativo, com gasto de energia. A membrana de algumas células também é capaz de realizar movimentos que permitem englobar estruturas e substâncias, consumindo energia. 3-3: Modelo do mosaico fluido, característico das membranas plasmáticas, evidenciando a bicamada de fosfolipídios com a cabeça polar voltada para o lado externo, as proteínas integrais e periféricas e os glicídios associados à proteínas e lipídios. 42 A permeabilidade da membrana é classidicada como permeabilidade seletiva, capaz de selecionar quais substâncias podem atravessar sua estrutura devido a mecanismos específicos de transporte. Tal propriedade é fundamental para que muitas moléculas necessárias para o metabolismo permaneçam no citoplasma das células. A) DIFUSÃO A difusão é um processo de transporte passivo no qual os solutos passam diretamente pela membrana plasmática a favor de um gradiente de concentração, ou seja, do meio mais concentrado para o meio menos concentrado, visando obter o equilíbio entre as concentrações. 3-4: Representação da difusão ocorrendo entre dois meios separados por uma membrana semi-permeável. Muitas substâncias, como íons, conseguem migrar entre os meios diretamente pela membrana plasmática, caracterizando o processo denominado difusão simples. As trocas gasosas entre o sangue e as células são um exemplo deste processo, no qual a célula corresponde a um meio concentrado de CO2, fazendo-o migrar para o sangue, enquanto o sangue (arterial) corresponde ao meio concentrado de O2, fazendo-o difundir para a célula. No nível pulmonar o processo contrário acontece. O sangue (venoso) corresponde a um meio concentrado de CO2, fazendo-o migrar para o ar no interior do pulmões que, por sua vez, é concentrado em O2, que migra para o sangue. Algumas moléculas necessitam de uma mediação para realizar a difusão, pois seus canais específicos encontram-se fechados. Um dos principais exemplos deste processo, denominado difusão facilitada, é representado pela passagem da glicose presente no sangue para o interior das células, com a abertura dos canais promovida pelo hormônio pancreático conhecido como insulina. 3-5: Difusão facilitada da glicose. A insulina adere aos receptores de membrana, fazendo com que as vesículas GLUT-4, que contém os canais para a glicose, incorporem-se à bicamada lipídica. B) OSMOSE A osmose pode ser considerada um tipo especial de difusão, posto que corresponde a um processo de transporte passivo e também visa a equivalência da concentração dos meios. 43 Compreendendo os meios interno e externo como soluções, o que difere ambos os processos é o fato de que, enquanto a difusão movimenta o soluto, a osmose se caracteriza pela passagem do solvente pela membrana. Para a equivalência, o meio menos concentrado, denominado hipotônico, passa solvente para o meio mais concentrado, chamado hipertônico, visando diluí-lo. Os meios de mesma concentração são conhecidos como isotônicos. É possível observar o processo de osmose colocando hemácias em meios de diferentes concentrações de cloreto de sódio. O interior das hemácias possui concentração de 0,9%, a mesma necessária para o soro fisiológico, na qual a administração não pode prejudicar o tecido sanguíneo. Ao ser colocada em uma solução hipotônica, uma grande quantidade de água passa para o interior da hemácia, visando aumentar a concentração do meio e diminuir a concentração da célula. Isso faz com que ocorra o aumento de volume da hemácia e, caso o mesmo ultrapasse o limite suportado da membrana, a plasmoptise (rompimento da célula). Em meio hipotônico observa-se o movimento contrário, com a hemácia perdendo água para o meio, resultando no processo de crenação, que corresponde ao enrugamento da célula por desidratação. Nos meios biológicos, a água, solvente universal para os organismos, exerce pressão contra as membranas, seguindo o sentido do tranposrte. Tal força é conhecida como pressão osmótica. 3-6: Reação das hemácias em meio hipertônico [>x], isotônico [x] e hipotônico [célula, tendendo a difundir para o meio interno. Já o potássio apresenta situação contrária, tendo maior concentração no interior da célula e tendendo a difundir para o meio externo. Em condições normais, ambos os ínos tendem a migrar até que as concentrações dos meios interno e externo se encontrem equivalentes, atingindo o equilíbrio. A proteína transportadora da bomba sódio e potássio atua contra o gradiente de concentração, ou seja, ela lança mais sódio para o meio externo e mais potássio para o meio interno, desequilibrando o sistema. A cada ciclo, uma molécula de ATP é gasta, 3 íons Na+ e 2 íons K+ são transportados . A manutenção da concentração diferente de sódio e potássio entre os meios confere à parte periférica da célula um potencial elétrico, fundamental para muitos processos biológicos. 3-7: Esquematização da bomba sódio e potássio, movimentando os íons contra o gradiente de concentração. 45 D) ENDOCITOSE E EXOCITOSE O transporte transmembrana, seja ativo ou passivo, não consegue internalizar ou externalizar grandes partículas ou macromoléculas. Para tanto são necessários movimentos da membrana, em conjunto com as propriedades do mosaico fluido e com consumo de energia. Os movimentos que internaliam partículas são conhecidos como endocitose, classificados em dois tipos: fagocitose e pinocitose. A fagocitose é caracterizada por uma projeção da membrana plasmática em direção à partícula, englobando-a formando, no interior da célula, um vacúolo. As projeções da membrana são os pseudópodes (pseudo = falso; podos = pés). O nome tem origem nas amebas, um tipo de protozoário que utiliza tais projeções para se locomover no meio. 3-8: Neutrófilo, uma célula de defesa, realizando a fagocitose em uma bactéria. O vacúolo formado pela fagocitose é denominado fagossomo e, quando unido ao lisossomo (organela que realiza a digestão celular), forma o vacúolo digestivo. A pinocitose é responsável pela internalização de partículas líquidas ou dissolvidas. O processo se caracteriza por uma invaginação da membrana que engloba as partículas e forma uma vesícula denominada pinossomo. 3-9: Modelo esquemático da pinocitose. Uma vez que o material dos fagossosmos e dos pinossomos são sunbmetidos ao processo de digestão, os nutrientes são absorvidos pelo citoplasma e os excretas continuam envolvidos por uma porção da membrana, recebendo o nome de vacúolo excretor. A internalização de partículas pode acontecer por intermédio de moléculas, a chamada endocitose mediada. Para estes casos, proteínas transmembrana agrupam-se e atuam como receptores específicos. Para a elimiação dos excretas celulares derivados da digestão dos fagossomos ou pinossomos, ocorre o processo de exocitose, responsável por despejá-los no meio externo. 46 A exocitose também é utilizada pelas células para lançar no meio os produtos de sua secreção, como ocorre com os hormônios. No processo, o vacúolo de excreção ou de secreção migra para a periferia da célula e adere à membrana plasmática, eliminando seu conteúdo. 3-10: Modelo esquemático da exocitose no processo de excreção celular. A exocitose que elimina os excretas provenientes da digestão celular é conhecida como clasmocitose. 3.2 PAREDE CELULAR Moneras, protistas, fungos e plantas possuem uma estrutura externa, envolvendo a membrana plasmática: a parede celular. A função gleral da parede celular é atribuir à celula sua forma, além de servir como resistência a alterações no meio, tal como as mudanças de concentração que exercem a pressão osmótica. O principal fator de diferenciação entre as estruturas apresentadas pelos diversos seres vivos é a composição química. Para os moneras, a parede celular é composta, principalmente, por peptidoglicano, um polímero de aminoácidos e carboidratos. Entre os protistas, a estrutura pode ser encontrada composta por sílica, principalmente nas algas unicelulares diatomáceas, por celulose nas pirrófitas, por ágar e celulose nas rodófitas e por celulose e algina nas feófitas. Os fungos apresentam parede celular composta, principalmente, de quitina, o mesmo polissacarídeo que compõe o exoesqueleto de artrópodes. As células vegetais possuem a parede celular com composição baseada em três polissacarídeos: celulose, hemicelulose e pectinas. Os vegetais superiores também apresentam uma parede celular secundária, entre a parece celulósica e a membrana plasmática, formada por lignina, uma substância aromática (possui anéis benzênicos em sua molécula). A lignina é um dos principais componentes da madeira. Industrialmente, a celulose das células vegetais é utilizada para a produção de papel, enquanto o ágar, das paredes de alguns protistas, é utilizado na indústria alimentícia, como uma gelatina. 3-11: A parede celular presente nas células vegetal e bacteriana. 47 QUESTÕES: COMO AS PROVAS COBRAM 1. (UFMS) Todas as células procariotas e eucariotas apresentam na superfície um envoltório, a membrana citoplasmática. Além de separar o interior da célula (meio intracelular) do ambiente externo (meio extracelular), a membrana regula a entrada e a saída de substâncias, permitindo que a célula mantenha uma composição química definida, diferente do meio extracelular. Sobre a membrana plasmática, assinale a alternativa correta. a) O modelo teórico atualmente aceito para a estrutura da membrana é o do mosaico fluido, no qual a membrana apresenta um mosaico de moléculas proteicas que se movimentam em uma dupla camada fluída de lipídeos. b) A membrana plasmática é responsável por dar forma à célula, participa do transporte de substâncias e, além disso, participa da produção de proteínas nas células. c) O modelo teórico atualmente aceito para a estrutura da membrana é o do mosaico fluido, no qual a membrana participa ativamente da síntese proteica, sendo sua principal função a secreção celular e o deslocamento dessas substâncias para o exterior da célula, que se movimentam em uma dupla camada fluída de lipídeos. d) A membrana plasmática tem a função de regular as trocas de substâncias entre a célula e o meio, o que é feito por meio de uma propriedade chamada impermeabilidade seletiva. Além disso, a membrana plasmática intervém nos mecanismos de reconhecimento celular, por meio de receptores específicos. e) A membrana plasmática é dotada de diversas especializações que costumam não variar de acordo com as diferenciações celulares. Entre essas especializações, temos as microvilosidades, as invaginações de base, os desmossomos, as cutículas, as ceras e os cimentos intercelulares. 2. (UFT) A célula é a menor parte dos seres vivos com forma e função definidas. Por essa razão, afirmamos que a célula é a unidade estrutural destes. A célula, isolada ou junto com outras células, forma todo o ser vivo ou parte dele. Fonte: Acesso em:22 de março de 2015. A estrutura presente nas células responsável pela fronteira do meio intracelular e do meio extracelular, além de participar na regulação da entrada e saída de nutrientes é a(o): 48 a) Parede celular b) Barreira citoplasmática c) Mitocôndria d) Membrana plasmática e) Núcleo 3. (ENEM) Uma cozinheira colocou sal a mais no feijão que estava cozinhando. Para solucionar o problema, ela acrescentou batatas cruas e sem tempero dentro da panela. Quando terminou de cozinhá-lo, as batatas estavam salgadas, porque absorveram parte do caldo com excesso de sal. Finalmente, ela adicionou água para completar o caldo do feijão. O sal foi absorvido pelas batatas por: a) Osmose, por envolver apenas o transportedo solvente. b) Fagocitose, porque o sal transportado é uma substância sólida. c) Exocitose, uma vez que o sal foi transportado da água para a batata. d) Pinocitose, porque o sal estava diluído na água quando foi transportado. e) Difusão, porque o transporte ocorreu a favor do gradiente de concentração. 4. (FUVEST) Nas figuras abaixo, estão esquematizadas células animais imersas em soluções salinas de concentrações diferentes. O sentido das setas indica o movimento de água para dentro ou para fora das células, e a espessura das setas indica o volume relativo de água que atravessa a membrana celular. A ordem correta das figuras, de acordo com a concentração crescente das soluções em que as células estão imersas, é: a) I, II e III. b) II, III e I. c) III, I e II. d) II, I e III. e) III, II e I. 5. (UFJF) Um professor do ensino médio de uma tradicional escola de Juiz de Fora resolveu fazer uma aula prática sobre membrana plasmática com seus alunos. Ele criou em laboratório células com as superfícies fluorescentes para o estudo do modelo proposto por Singer e Nicolson. Neste experimento, ele usou uma célula com a superfície fluorescente e observou-a em microscópio acoplado a um laser. O laser utilizado neste caso é capaz de degradar a fluorescência conjugada às moléculas na superfície celular. Iniciado o experimento, ele expôs um ponto específico da célula ao laser. Após cinco minutos de exposição da incidência do laser, observou que a região exposta perdia a fluorescência, mas o restante da célula continuava fluorescente. Entretanto, após uma hora de exposição, no mesmo ponto focal, toda a célula perdia a fluorescência. 49 Baseado nesse experimento responda a questão abaixo. Quais moléculas perderam a fluorescência e qual é o modelo evidenciado neste experimento? a) Lipídeos e Glicolipídeos – Mosaico fluido. b) Proteínas e Glicoproteínas – Mosaico fluido. c) Lipídeos e Proteínas – Mosaico simétrico. d) Lipídeos e Proteínas – Mosaico fluido. e) Proteínas e Glicoproteínas – Mosaico simétrico. 6. (UEA) Alguns sais minerais se deslocam, a favor do gradiente de concentração, do solo para o interior das células da raiz de uma planta, por meio_______. Isso promove um aumento na concentração intracelular, favorecendo a entrada de água nas células da raiz por_______. As lacunas do texto devem ser preenchidas, respectivamente, por: a) Do transporte ativo – difusão simples. b) Da difusão simples – osmose. c) Da osmose – bombeamento iônico. d) Do bombeamento iônico – difusão facilitada. e) Do transporte passivo – transporte ativo 7. (ENEM) Uma das estratégias para conservação de alimentos é o salgamento, adição de cloreto de sódio (NaCl), historicamente utilizado por tropeiros, vaqueiros e sertanejos para conservar carnes de boi, porco e peixe. O que ocorre com as células presentes nos alimentos preservados com essa técnica? a) O sal adicionado diminui a concentração de solutos em seu interior. b) O sal adicionado desorganiza e destrói suas membranas plasmáticas. c) O sal adicionado altera as propriedades de suas membranas plasmáticas. d) Os íons Na+ e Cl- provenientes da dissociação do sal entram livremente nelas. e) A grande concentração de sal no meio extracelular provoca a saída de água de dentro delas. 8. (ENEM) Alguns tipos de dessalinizadores usam o processo de osmose reversa para obtenção de água potável a partir da água salgada. Nesse método, utiliza-se um recipiente contendo dois compartimentos separados por uma membrana semipermeável: em um deles coloca-se água salgada e no outro recolhe-se a água potável. A aplicação de pressão mecânica no sistema faz a água fluir de um compartimento para o outro. O movimento das moléculas de água através da membrana é controlado pela 50 pressão osmótica e pela pressão mecânica aplicada. Para que ocorra esse processo é necessário que as resultantes das pressões osmótica e mecânica apresentem: a) Mesmo sentido e mesma intensidade. b) Sentidos opostos e mesma intensidade. c) Sentidos opostos e maior intensidade da pressão osmótica. d) Mesmo sentido e maior intensidade da pressão osmótica. e) Sentidos opostos e maior intensidade da pressão mecânica. 9. (Rennólogia Original) Os dois textos abaixo tratam da desigualdade social e da concentração de renda durante os anos de 2020 e 2021: Tramita no Senado projeto de lei que prevê a criação de um imposto sobre grandes fortunas com o objetivo de arrecadar recursos para o combate à pandemia de covid-19. Trata-se do PLP 101/2021, de autoria do senador Randolfe Rodrigues (Rede-AP). De acordo com a proposta, seriam tributados os patrimônios acima de R$ 4,67 milhões. Metade dos recursos arrecadados seria destinada ao financiamento de ações e serviços de saúde (prioritariamente nas ações de combate à pandemia), enquanto a outra metade seria destinada ao financiamento da complementação do auxílio emergencial destinado às famílias mais vulneráveis. A alíquota do novo imposto ficaria entre 0,5% e 5%, conforme o patrimônio do contribuinte. Na justificativa do projeto, Randolfe destaca estimativas que comprovam o agravamento da desigualdade social no país durante a pandemia: o Brasil teria iniciado o ano de 2021 com 7,9 milhões de brasileiros vivendo na extrema pobreza (2,8 milhões a mais do que antes da pandemia), enquanto o número de brasileiros bilionários teria crescido de 45 para 65 entre 2020 e 2021. https://www12.senado.leg.br/noticias/materias/2 021/07/21/projeto-preve-imposto-sobre-grandes- fortunas-para-ajudar-no-combate-a-pandemia A pesquisa “desigualdade mata”, publicada pela organização Oxfam Brasil, apontou que 26 bilionários por hora apareceram no mundo desde o início da pandemia. Por outro lado, entre março de 2020 e novembro de 2021, a renda de 99% das pessoas do planeta caiu. https://www.istoedinheiro.com.br/pesquisa- aponta-que-bilionarios-concentraram-mais- renda-na-pandemia/ Compreendendo que o primeiro texto trata-se de um projeto que busca mediar a transferência de renda de classes com maior concentração para classes com menor concentração, enquanto o segundo demonstra um fator de maior concentração para quem já possuía renda e diminuição da concentração de quem pouco já tinha, podemos fazer, respectivamente, paralelos entre os processos de transporte: 51 a) osmose e difusão facilitada b) difusão facilitada e bomba sódio- potássio c) bomba sódio-potássio e osmose d) difusão simples e osmose e) difusão facilitada e osmose Anotações 52 4. CITOLOGIA: O CITOPLASMA A porção interna da célula, denominada citoplasma e limitada pela membrana plasmática, é caracterizada por possuir uma grande quantidade de substâncias e estruturas funcionais, as organelas, imersas em uma matriz aquosa, o hialoplasma ou citosol. 4-1: Organelas citiplasmáticas. Nas células eucariontes, o meio interno também apresenta o núcleo, limitado por uma membrana dupla, a carioteca, e responsável por armazenar e proteger o material genético. As células procariontes apresentam o material genético diretamente imerso no hialoplasma. Algumas organelas estão presentes somente nas células eucariontes pelo fato de se originarem da carioteca. 4.1 RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO As células eucariontes possuem dois tipos de retículo endoplasmático: o granular e o agranular, cada um com funções distintas para as dinâmicas celulares. O retícululo endoplasmático granular, rugoso ou, simplesmente,ergastoplasma parte da carioteca e configura cavidades membranosas achatadas, também conhecidas como cisternas, que possuem ribossomos aderidos externamente. Os ribossomos são pequenas organelas, que também podem ser encontradas dispersas no citoplasma, formados por duas subunidades compostas de proteínas e RNA ribossômico. Sua função está relacionada à síntese proteica, sendo responsável pelo processo de tradução, que será abordado posteriormente. Os ribossomos dispersos produzem proteínas que serão utilizadas nas funções da própria célula, enquanto os aderidos ao retículo endoplasmático têm sua produção destinada à secreção celular ou à composição da membrana plasmática e demais organelas. 4-2: Modelo de um ribossomo realizando o processo de tradução da síntese proteica. 53 No retículo endoplasmático é possível encontrar diversas unidades rribossômicas em sequência, formando um polirribossomo, capaz de sinstetizar diversas proteínas utilizando apenas uma molécula de RNA mensageiro. Células produtoras de hormônios proteicos ou de enzimas digestivas, por exemplo, apresentam ergastoplasma muito desenvolvido. O retículo endoplasmático agranular ou liso, é formado por bolsas membranosas que partem do retículo endoplasmático granular, porém sem apresentar ribossomos aderidos, atuando na síntese de fosfolipídios da membrana e esteróides. Em seu interior também são encontradas enzimas capazes de atuar na neutralização ou redução do efeito de substâncias tóxicas. O tecido muscular apresenta um tipo específico de retículo endoplasmático liso, o retículo sarcoplasmático, que reserva íons cálcio utilizados no processo de contração muscular. 4-3: Modelo esquemático do retículo endoplasmático granular, originado na carioteca, e do retículo endoplasmático agranular, evidenciando os polirribossomos. 4.2 COMPLEXO GOLGIENSE Descoberto por Camillo Golgi em 1898, o complexo golgiense (ou complexo de Golgi) corresponde a um aglomerado de vesículas achatadas, também conhecidas como cisternas, tendo a parte convexa (face cis) responsável por receber vesículas do retículo endoplasmático e a parte côncava (face trans) responsável por gerar vesículas que serão destinadas à exocitose ou a outras partes da própria célula. 4-4: Estrutura do complexo golgiense, na qual a face cis recebe vesículas do retículo endoplasmático e a face trans liber vesículas de secreção. O complexo golgiense atua como um centro de logística de distribuição, transportando, separando e encaminhando o material produzido pelo retículo endoplasmático, tanto o granular quanto o agranular. A síntese de alguns glicídios pode também ocorrer na organela, que também participa da formação do acrossoma dos espermatozoides, estrutura que possui enzimas que atuam no processo de fecundação. 54 Na divisão celular, o complexo golgiense também produz vesículas que são encaminhadas à periferia da célula para formação da nova membrana celular (processo de expansão) e formam, nas células vegetais, a parece celular. 4.3 LISOSSOMOS E PEROXISSOMOS Entre as funções do complexo golgiense está a formação da organela celular conhecida como lisossomo, uma vesícula que contém enzimas que atuam na digestão de material internalizado e em organelas obsoletas. Um lisossomo recém formado pelo complexo golgiense é classificado como primário. Ao entrar em contato como uma vesícula com material a ser digerido, a classificação altera-se para lisossomo secundário ou, ainda, vacúolo digestivo ou vacúolo autofágico (para digestão de outras organelas). 4-5: Ação de um lisossomo na digestão de material fagocitado pela célula. Diferente do que se acreditou por muito tempo, os lisossomos não estão diretamente ligado ao processo de apoptose, que corresponde a uma morte celular programada e organizada. No processo, uma célula condensa-se e fragmenta-se e, tais porções, são fagocitadas por outras células para, enfim, sofrerem a ação das enzimas lisossômicas. Isso faz com que a participação da organela não se cofigure de maneira diferente que a de um neutrófilo que fagocita uma bactéria, por exemplo. A liberação das enzimas lisossômicas no citoplasma, causando danos e levando à morte celular, é característica da necrose, precedido pela produção de energia e síntese de substâncias pela célula. Em condições normais, as células possuem o hialoplasma com pH próximo ao neutro (entre 7,0 e 7,2), o que não favorece a ação das enzimas dos lisossômos que possuem marior atividade em pH ácido. Com uma estrutura semelhante a dos lisossomos, envoltas em membrana única, os peroxissomos são organelas que também contém enzimas em seu anterior, porém com função oxidativa, não digestiva. Sua principal função é encontrada no metabolismo de ácidos graxos, oxidanto substâncias tóxicas derivadas do processo. O nome peroxissomo vem do peróxido de hidrogêncio (H2O2), também conhecido como água oxigenada, que é neutralizado pela ação da enzima catalase, formando água e oxigênio molecular. 55 Nas células das sementes, há um tipo especial de peroxissomo, o glioxissomo, capaz de transformando os ácidos graxos em moléculas orgânicas menores que serão utilizadas como energia para a germinação. 4.4 MITOCÔNDRIAS Considerada a grande fonte de energia das células eucariontes, as mitocôndrias são oganelas que possuem duas membranas, sendo a interna com área maior que a externa, forçando seu dobramento em projeções que direcionam-se para o centro, também denominadas cristas. A parte interna da organela, delimitada pela maior membrana, é denominada matriz mitocôndrial. Como possuem seu próprio DNA, as mitocôndrias também possuem ribossosmos para a síntese proteica, produzindo as enzimas que serão utilizadas em suas atividades metabólicas. Acredita-se que, por ter controle de todas as suas funções de maneira independente, apresentando o DNA muito próximo ao encotrado em seres procariontes, as mitocôndrias tenham sua origem em um processo simbiótico, no qual foram intenalizadas por células eucariontes que poderiam lhe oferecer matéria orgânica para produção de energia (adenosina tri-fosfato ou ATP), ao mesmo tempo que forneciam grande parte do produzido para as próprias células. Com o passar do tempo, a dependência entre a célula eucarionte e o procarionte internalizado tornou-se irreversível, conferindo ao segundo o status de organela. Tal teoria é conhecida como teoria da endossimbiose e também aborda outra organela, exclusiva de seres autótrofos, o cloroplasto. 4-6: Modelo esquemático de uma mitocôndria, evidenciando a maior superfície da membrana interna, responsável pela formação das cristas. As mitocôndrias são as grandes resposnáveis pelo metabolismo areróbico, sendo as principais vias metabólicas encontradas o ciclo de Krebs e a cadeia respiratória. No primeiro há a quebra de cadeias carbônicas que resulta na liberação de íons hidrogênio, elétrons e dióxido de carbono (CO2). Na segunda, pela presença de exigênio molecular, há a formação de água e uma grande quantidade de ATP. Eva mitocondrial: evidências e controvérsias 4.5 CLOROPLASTOS Os cloroplastos são organelas exclusivas de plantas e algas, tendo forma arredondada limitado por membrana. Assim como a mitocôndria, há membrana interna maior, que mantém o estroma (fluido) e um conjunto de sacos (lamelas) achatados, denominados tilacoides. https://www.bbc.com/portuguese/articles/cg3nm7pey9po https://www.bbc.com/portuguese/articles/cg3nm7pey9po https://super.abril.com.br/historia/no-tempo-dos-corsarios-e-piratas 56 O conjunto de tilacoides, que apresentam-seempilhados, é conhecido como grânulo ou granum. É na membrana dessas estruturas que concentra-se o pigmento que confere a cor verde às folhas e caules jovens, a clorofila. 4-7: Organização morfológica de um cloroplasto. Também considerado na teoria da endossimbiose, os cloroplastos possuem seu próprio material genético e ribossomos para síntese proteica. A realização da fotossíntese, via metabólica que converte energia lununinosa em química, é a principal função dos cloroplastos e será detalhada em capítulos posteriores. Lesmas movidas a energia solar escondem segredos incríveis Mais abundantes em plantas e algas, os cloroplastos são apenas um tipo de cromoplasto, que também podem ser encontrados nas seguintes versões: amarelas, laranjas ou vermelhas. Há também plastos que não possuem pigmentação, os leucopastos, com estrutura menos complexa e responsáveis pela síntese e armazenamento de amido. 4.6 CITOESQUELETO Espalhado por todo o citoplasma, encontra-se um conjunto de fibras proteicas responsável por conferir a forma das células, atuar em seus movimentos e no transporte de substâncias. O citoesqueleto, como é conhecida tal rede, é formado por três tipos de fibras distintos: os microfilamentos, os microtúbulos e os filamentos intermediários. Os microfilamentos são compostos de actina e se organizam de forma direcionada, característica importante para que outra proteína, a miosina, possa utilizá-los como uma espécie de estrada pela qual movimenta- se. No tecido muscular, os filamentos de actina e a miosina são fundamentais para a contração. Outro importante processo no qual encontramos participação fundamental dos microfilamentos é divisão celular, na geração das células filhas. Ligados à membrana plasmática, também participam dos movimentos celulares e da determinação da forma da célula. https://www.nationalgeographicbrasil.com/animais/2018/07/lesmas-mar-movidas-energia-solar-fotossintese#:~:text=Elysia%20cholorotica%2C%20uma%20lesma%20marinha,com%20a%20luz%20do%20sol.&text=A%20vida%20tem%20certas%20regras,n%C3%A3o%20ficam%20perambulando%20por%20a%C3%AD. https://www.nationalgeographicbrasil.com/animais/2018/07/lesmas-mar-movidas-energia-solar-fotossintese#:~:text=Elysia%20cholorotica%2C%20uma%20lesma%20marinha,com%20a%20luz%20do%20sol.&text=A%20vida%20tem%20certas%20regras,n%C3%A3o%20ficam%20perambulando%20por%20a%C3%AD. https://www.nationalgeographicbrasil.com/animais/2018/07/lesmas-mar-movidas-energia-solar-fotossintese#:~:text=Elysia%20cholorotica%2C%20uma%20lesma%20marinha,com%20a%20luz%20do%20sol.&text=A%20vida%20tem%20certas%20regras,n%C3%A3o%20ficam%20perambulando%20por%20a%C3%AD. https://super.abril.com.br/historia/no-tempo-dos-corsarios-e-piratas 57 Os microtúbulos correspondem ao maior dos tipos de fibras do citoesqueleto, composto por um tipo de proteína conhecido como tubulina. Sua estrutura é flexível e dinâmica, organizados em uma direção para fornecer suporte estrutural e permitir o deslocamento de proteínas motoras de tranporte de vesículas. 4-8: Proteína mortora transportando vesícula pela estrutura de um microtúbulo. A partir dos microtúbulos é possível observar a formação de outras esturutras celulares, como os centríolos. Cada uma dessas estruturas é formada por um conjunto de nove trios de microtúbulos. 4-9: Organização estrutural de um centríolo, com nove trios de microtúbulos. Os centríolos encontram-se em dupla e perpendiculares (com ângulos de 90o), formando o centrossomo, região próxima ao núcleo das células e responsáveis por organizar os microtúbulos do citoesqueleto, além de produzir as fibras do fuso mitótico, que serão futuramente discutidas. Seguindo o exemplo dos centríolos, outras estruturas também são formadas a partir de conjuntos de microtúbulos, como é o caso dos cílios e flagelos das células eucariontes. Ambas as estruturas comumente derivam da organização de nove pares de microtúbulos radiais e um par central, ancoradas no meio interno da célula por um corpúsculo basal e projetando-se para o meio externo. Os flagelos são longos e possuem função locomotora. Já os cílios, menores, estão presentes em maior número e podem atuar na mobilidade da célula ou na criação de fluxos externos, movimentando substâncias. 4-10 – Modelo estrutural de um cílio, evidenciando o corpúsculo bvasal no meio interno e a sua projeção para o meio externo. O terceiro tipo de fibras encontradas no citoesqueleto, os filamentos intermediários, é composto por proteínas fibrosas com atuação na formação e manutenção da estruturação e na proteção contra choques mecânicos. É também responsabilidade dos filamentos intermediários a ancoragem e posicionamento do núcleo e das demais organelas no citoplasma. 58 QUESTÕES: COMO AS PROVAS COBRAM 1. (ENEM) As proteínas de uma célula eucariótica possuem peptídeos sinais, que são sequências de aminoácidos responsáveis pelo seu endereçamento para as diferentes organelas, de acordo com suas funções. Um pesquisador desenvolveu uma nanopartícula capaz de carregar proteínas para dentro de tipos celulares específicos. Agora ele quer saber se uma nanopartícula carregada com uma proteína bloqueadora do ciclo de Krebs in vitro é capaz de exercer sua atividade em uma célula cancerosa, podendo cortar o aporte energético e destruir essas células. Ao escolher essa proteína bloqueadora para carregar as nanopartículas, o pesquisador deve levar em conta um peptídeo sinal de endereçamento para qual organela? a) Núcleo. b) Mitocôndria. c) Peroxissomo. d) Complexo golgiense. e) Retículo endoplasmático. 2. (UNICAMP) Ao observar uma célula, um pesquisador visualizou uma estrutura delimitada por uma dupla camada de membrana fosfolipídica, contendo um sistema complexo de endomembranas repleto de proteínas integrais e periféricas. Verificou também que, além de conter seu próprio material genético, essa estrutura ocorria em abundância em todas as regiões meristemáticas de plantas. Qual seria essa estrutura celular? a) Cloroplasto. b) Mitocôndria. c) Núcleo. d) Retículo endoplasmático. 3. (UEA) A fotomicroscopia mostra células vegetais em cujo interior é possível observar centenas de estruturas típicas. A análise da imagem permite concluir que as estruturas internas correspondem a) Aos componentes do núcleo celular responsáveis pelo controle metabólico da célula. b) Aos componentes citoplasmáticos relacionados à digestão celular. c) Aos tecidos celulares responsáveis pelo armazenamento de nutrientes. d) Às organelas responsáveis pelo metabolismo autotrófico da célula. e) Às organelas celulares responsáveis pela respiração celular. 59 4. (URCA) O Retículo Endoplasmático Não Granuloso é responsável pela síntese de ácidos graxos, de fosfolipídios e de esteróides. PORQUE O Retículo Endoplasmático Rugoso tem por função a síntese de proteínas, que ocorre nos ribossomos aderidos à sua superfície externa, especialmente nas células do fígado, onde atua sobre toxinas, álcool e outras drogas, inativando-as e facilitando sua eliminação. Analisando as afirmações acima, conclui-se que: a) As duas afirmações são falsas b) As duas afirmações são verdadeiras e a segunda não justifica a primeira c) A primeira afirmação é verdadeira e a segunda é falsa d) A primeira afirmação é falsa e a segunda é verdadeira e) As duas afirmações são falsas e a segunda não justifica a primeira 5. (UFJF) O citoesqueleto é formado por componentes proteicos que realizam diversas funções celulares. Dentre elas está a manutenção estrutural e sustentação das células animais. São componentes do citoesqueleto: filamentos intermediários,filamentos de actina e microtúbulos. Assinale a opção que cita CORRETAMENTE as funções desses elementos do citoesqueleto. a) Resistência mecânica, contração da célula muscular, composição estrutural de cílios e flagelos. b) Divisão celular com formação do fuso mitótico, síntese proteica, replicação do DNA. c) Resistência a choques mecânicos, armazenamento de energia, transporte de vesículas. d) Transcrição do RNA, composição estrutural de cílios e flagelos, contração da célula muscular. e) Composição estrutural de cílios e flagelos, síntese proteica, tradução de proteínas. 6, (FUVEST) O retículo endoplasmático e o complexo de Golgi são organelas celulares cujas funções estão relacionadas. O complexo de Golgi: a) Recebe proteínas sintetizadas no retículo endoplasmático. b) Envia proteínas nele sintetizadas para o retículo endoplasmático. c) Recebe polissacarídeos sintetizados no retículo endoplasmático. d) Envia polissacarídeos nele sintetizados para o retículo endoplasmático. e) Recebe monossacarídeos sintetizados no retículo endoplasmático e para ele envia polissacarídeos. 60 7. (Rennólogia Original) Publicado pela Square Co. (hoje Square Enix), o jogo Parasite Eve chegou em 1998 para Playstation, misturando elementos de ação e RPG em um jogo aclamado pela crítica. O texto a seguir fala da narrativa do livro, de Hideaki Sena, no qual o jogo dá continuidade: “Farmacologista de formação, Sena imaginou o que aconteceria se as mitocôndrias passassem por uma mutação e conseguissem voltar a viver sem as amarras impostas pelas células. Partindo deste princípio, ele chegou a Eve, uma criatura formada pelas evoluídas mitocôndrias e que encontra em Kiyomi Nagishima o hospedeiro ideal, passando a controlar suas ações e assim a submetendo a um acidente de carro. A tempestade perfeita acontece após ser decretada a morte cerebral da mulher e como Eve consegue influenciar os pensamentos de qualquer pessoa que se aproxime do ser, ele convence o marido de Kiyomi a doar seu rim. Pois será no corpo de Mariko Anzai (e sem a resistência do sistema imunológico devido ao transplante por que passou) que as mitocôndrias darão início ao seu reinado de terror.” https://tecnoblog.net/meiobit/457887/parasite- eve-a-explosao-mitocondrial-da-square/ A imaginar que as mitocôndrias voltariam a viver sozinhas, Sena se baseia: a) na teoria filogenética, que diz que as mitocôndrias e as células animais partem de um mesmo ponto de um cladograma e, pelo processo de especiação, formaram uma espécie única. b) na teoria da biogênese, que diz que uma vida só pode ser gerada a partir de outra pré-existente e, dessa forma, em uma divisão celular, célula animal e mitocôndria formaram espécies diferentes que permaneceram unidas em um único ser. c) na teoria endossimbiótica, que diz que as mitocôndrias eram células independentes que fagocitaram células animais e foram incorporadas em seus citoplasmas. d) na teoria filogenética, que alega que as mitocôndrias e as células animais possuem um mesmo ancestral comum, o que permitiu integração entre ambas. e) na teoria da endossimbiose, que diz que mitocôndrias eram procariontes que foram internalizados por células eucariontes e, como lhe forneceram benefícios na geração de energia, acabaram, com o tempo, tornando-se uma organela, perdendo o status de vida independente. 8. (Rennólogia Original) Lançado no final de 2021, o filme Homem-Aranha Sem Volta Para Casa trouxe de volta os atores Andrew Garfield e Tobey Maguire para o papel do famoso “teioso” da Marvel, misturando os universos cinematográficos. 61 Uma das cenas que mais trouxe risadas às salas de cinema foi a discussão sobre a origem das teias dos herois. Nos quadrinhos, assim como nos filmes protagonizados por Tom Holland e Garfield, as teias lançadas pelo herói são sintéticas, produzidas em laboratório e disparadas por um dispositivo presente no pulso. Já no universo de Maguire, as teias são orgânicas, também disparadas pelo pulso, mas produzidas pelo próprio organismo de Peter Parker. Na biologia, as teias das aranhas são compostos peptídicos com base nos aminoácidos alanina, tirosina, glicina e serina. Pensando na produção da teia do Homem-Aranha de Tobey Maguire, espera-se que, em seu pulso, as células tenham, no citoplasma, um grande desenvolvimento do(s): a) lisossomos b) ergastoplasma c) cílios e flagelos d) centríolos e) retículo endoplasmático liso Anotações 62 5. CITOLOGIA: O NÚCLEO O núcleo, região exclusiva das células eucariontes, é uma estrutura limitada por uma dupla membrana, a carioteca, com grande quantidade de poros em sua superfície, permitindo a troca de substâncias com o citoplasma. O espaço entre as duas membranas é denominado cavidade perinuclear e, seguindo a mesma dinâmica do citoplasma, na membrana interna há uma rede proteica que sustenta a estrutura nuclear. No interior do núcleo é encontrado o material genético da célula, no formato de cromatina, o núcleolo e o nucleoplasma (porção líquida). É de responsabilidade do núcleo o comando das funções celulares, de onde partem as informações (no formato de RNAm) que definirão a produção da célula. 5-1: Estrutura da carioteca, limitando a parte interna do núcleo e a separando do citoplasma. 5.1 CROMATINA E CROMOSSOMO As informações genéticas de uma célula estão armazanadas nas moléculas de DNA, cuja estrutura já foi apresentada anteriormente. Durante a interfase, fase do ciclo celular na qual a célula está executando normalmente suas funções, o DNA encontra-se sem (ou com muito pouca) condensação, configurando a estrutura conhecida como cromatina. Na composição da cromatina, além do ácido desoxirribonucleico, encontram-se proteínas histonas, que atuam no enovelamento da fita e controlam quais porções (genes) participarão da síntese proteica e quais devem permanecer sem sua expressão. O enovelamento realizado pelas histonas agrupa oito dessas proteínas que se envolvem de DNA, formando o nucleossomo. Dessa maneira, cada cromatina presente no núcleo está subdividida em: • Eucromatina – região que terá sua expressão na síntese proteica; • Heterocromatina – região que se apresenta em nucleossomos enovelados. Tendo todas as células de um indivíduo com a mesma carga genética, ou seja, o mesmo conjunto de cromatinas, as histonas são o fator que define os diversos tipos celulares e quais porções de cromatina estão na forma de eucromatina e quais estão na forma de heterocromatina. 63 5-2: Formação dos nucleossomos pela ação das histonas na fita de DNA. Para a divisão celular, toda cromatina é duplicada e condensada, permitindo que cada uma das células filhas possua a mesma carga genética e facilitando o transporte de todo o material durante o processo. Os cromossomos, nome dado à cromatina hipercondensada e duplicada, não participam da síntese proteica e sua formação se dá ao mesmo tempo em que o núcleo se desorganiza na divisão celular. Na estrutura dos cromossomos, os nucleossomos enrolam-se entre si, formando uma espécie de mola que dá origem à fibra cromossômica. Pela associação com proteínas estruturais, a fibra cromossômica dá origem ao cromonema que, por sua condensação, forma o cromossomo propriamente dito. Cada cromossomo apresenta uma parte estrangulada que une as duas fitas duplicadas, as quais dá-se o nome de cromátides irmãs. O centrômero ou constrição primária, como conhecida tal porção, possui um disco proteico (cinetócoro), responsável por ancorar o fuso mitótico. As porções acima e abaixo dos centrômerossão denominadas braços dos cromossomos, que podem ter tamanho variado de acordo com a posição do estrangulamento. Na extremidade dos braços encontra-se o telômero (ou telómero), importante estrutura para proteção do material genético e utilizada como uma espécie de relógio biológico, pois encurtam-se com o passar do tempo e as sequentes divisões celulares, levando à morte celular quando muito desgastados. 5-3: Condensação da cromatina para a formação da estrutura cromossômica. 64 A posição dos centrômeros é utilizada para classificar os cromossomos em quatro tipos, fator utilizado para a identificação de cada um dos cromossomos de cada espécie de ser vivo. Os quatro tipos de cromossomos, de acordo com o posicionamento do centrômero são: • Metacênctrico – apresenta o estrangulamento na região mediana da estrutura, dividindo o cromossomo em dois braços iguais; • Submetacêntrico – dividido em um braço ligeiramente mais curto e um ligeiramente mais longo pela posição do estrangulamento um pouco acima da região mediana da estrutura; • Acrocêntrico – estrangulamento próximo a um dos polos da estrutura, dividindo-a em um braço curto e um braço longo; • Telocêntrico – estrangulamento exatamente no polo da estrutura, o que demonstra um braço muito longo e um quase imperceptível braço curto. 5-4: Classificação dos cromossomos, evidenciando a posição dos centrômeros na diferenciação de cada um dos tipos. 5.2: CARIÓTIPO HUMANO Utilizamos o termo cromossomo para tratar o conjunto do material genético pelo fato de que, diferente da cromatina, é esta estrutura visível no microscópio, apresentando condições de identificação de cada uma das fitas condensadas. O cariótipo equivale ao conjunto de todos os cromossomos de uma célula, o que, para os seres humanos, corresponde a um total de 46 estruturas condensadas divididas em 23 pares, sendo um homólogo de origem materna e um de origem paterna. De todos os pares, 22 são considerados autossomos, ou seja, determinam todas as características do organismo, menos as sexuais. Em consequência, o par restante representa os cromossomos sexuais, responsáveis pela determinação do sexo e das características dele derivadas. O cariótipo masculino apresenta os 22 pares de autossomos e o par sexual formado pelo cromossomo X e pelo cromosso Y (46,XY). Já o cariótipo feminino é representado pelos mesmos 22 autossosmos do masculino e um par de cromosssomos X no par sexual (46,XX). Os autossomos são subdividos em sete grupos de acordo com o tamanho e com o posicionamento do centrômero. Os gupos são nomeados por letras, de A a G. O cromossomo X tem características semelhantes ao do grupo C, enquanto o cromossomo Y tem características do grupo G. 65 5-5: Cariótipo humano masculino, com sete grupos de cromosssomos autossômicos (A a G) e o par sexual representado por um cromossomo X e um cromossomo Y. Na visualização do cariótipo, o que difere cada par de cromossomo de cada um dos grupos são as regiões mais condensadas e coradas de cada uma das estruturas, também conhecidas como bandas. São as bandas que servem de referência para que a identificação dos pares e de possíveis alterações numéricas e estruturais dos cromossomos. Algumas alterações podem gerar abortos espontâneos ou bebês natimortos (nascido morto). Há também alterações que configuram síndromes e quadros clínicos que podem ser facilmente diagnosticadas pelo exame do cariótipo. A) ALTERAÇÕES ESTRUTURAIS As anomalias que afetam a morfologia dos cromossomos são conhecidas como alterações estruturais, que podem excluir, acrescentar ou alterar informações genéticas, com resultados variados na expressão gênica. A exclusão de informações genéticas é caracterizada pela deleção, 66 tipo de alteração cromossômica na qual uma porção da fita de DNA é perdida. A deleção do braço curto do cromossomo 5 é uma das mais conhecidas, sendo diagnosticada como síndrome do cri-du-chat, (miado do gato), que recebe este nome pela má formação da laringe, fazendo com que o choro do bebê pareça um miado. Muitas vezes o fragmento deletado de um cromossomo une-se ao seu homólogo, caracterizando a duplicação, outro tipo de alteração estrutural. A alteração de informações genéticas é típica da inversão, anomalia que se caracteriza por um giro de uma porção do cromossomo, podendo ser classificada como: • Pericêntrica – inversão que envolve o centrômero; • Paracênctrica – a inversão ocorrem em um dos braços, sem envolver o centrômero. Há um quarto tipo de alteração cromossômica que é capaz de alterar, acrescentar e excluir informações genéticas ao mesmo tempo: a translocação. O processo de translocação ocorre exclusivamente em cromossomos não homólogos, podendo ser: • Recíproca – há troca de porções entre dois cromossomos; • Não recíproca – um cromossomo transfere fragmento para outro, mas não recebe um fragmento em troca; • Robertsoniana – característica de cromossomos acrocêntricos, na qual um braço longo de um cromossomo é trocado por um braço curto de outro, formando um cromosssomo muito maior que o original e outro muito menor. 5-6: Modelo esquemático das alterações estruturais cromossômicas. A translocação exposta é do tipo não recíproca. B) ALTERAÇÕES NUMÉRICAS As alterações nunéricas dos cromossomos podem acontecer no conjunto total do cariótipo, as euploidias, ou em um único par de homólogos, as aneuplodias. O cariótipo típico é diploide, sendo representado por “2n”, onde n é o número de tipos de cromossomos e 2 o número de homólogos de cada tipo. Para os seres humanos, os gametas são haploides, células “n”, apenas com um exemplar de cada tipo de cromossomo. Casos de euploidia podem ser encontrados em células 3n (triploides) ou 4n (tetraploides) na maioria dos casos. O fenômeno é raro e geralmente causa grande quantidade de má formações em 67 órgãos e estruturas diversas, resultando em bebês natimortos ou com expectativa de vida que pode não ultrapassar poucos dias. As aneuploidias podem ser encontradas tendo apenas um cromossomo homólogo em um par específico (monossomia), três homólogos (trissomia) ou quatro homólogos (tetrassomia). Para estes casos, rescreve-se o cariótico utilizando o número total dos cromossos seguidos do par sexual e, por fim, o cromossomo que está em maior ou menor número. As principais aneuploidias conhecidas são: • Síndrome de Down – trissomia do cromossomo 21 (47, XX ou XY + 21) – estatura baixa, implantação baixa de orelha, mão curta; • Síndrome de Edwards – trissomia do cromossomo 18 (47, XX ou XY + 18) – cardiopatias, deficiência renal e pouca expectativa de vida; • Síndrome de Patau – trissomia do cromossomo 13 (47, XX pou XY + 13) – fenda no palato mole, baixo tônus muscular, crescimento anômalo, problemas cognitivos, insuficiência cardíaca; • Síndrome de Klinefelter – uma unidade extra do cromossomo X em indivíduos do sexo masculino (47, XXY) – pequeno desenvolvimento da genitália, esterilidade, ginecomastia (crescimento das mamas); • Síndrome de Turner – monossomia do cromossomo X em indivíduos do sexo feminino (45, X) – baixa estatura, mamas pouco desenvolvidas, atrofia ovariana, pescoço alado (alargado). 5.3 NUCLÉOLO Além da cromatina, imerso no nucleoplasma, está uma organela nuclear esférica e densa, formada por proteínas e RNA ribossômico: o nucléolo, originado a partir de uma região organizadora da cromatina. O nucléolo atua de forma indireta na síntese de proteínas, sendo responsável pela formação das unidades ribossômicas, que são enviadas ao citoplasma. Dessa forma, é possívelobservar em algumas células com grande atividade de síntese, dois ou mais exemplares dessa organela nuclear. Assim como a cromatina, o nucléolo pode ser observado na interfase, dissolvendo-se durante o processo de divisão celular. 5-7: Formação do nucléolo a partir da região organizadora da cromatina. 5.4 SÍNTESE PROTEICA O processo de síntese proteica é subdividido em duas fases, uma alojada no núcleo e outra no citoplasma. Em resumo, a produção de uma proteína é a manifestação da informação genética presente na cromatina. 68 Na primeira fase da síntese proteica, a transcrição, a enzima RNA polimerase separa as fitas de um gene (porção específica do DNA) e, a partir da sequência de seus nucleotídeos, produz uma molécula de RNA mensageiro. A fita de DNA é copiada de forma espelhada pela RNA polimerase, ou seja, a base ntrogenada colocada na molécula em formação corresponde à base complementar da presente na fita original. Dessa forma: • Uma adenina no DNA determina uma uracila no RNA; • Uma timina do DNA determina uma adenina no RNA; • Uma citosina no DNA determina uma guanina no RNA; • Uma guanina no DNA determina uma citosina do RNA. 5-8: Representação da transcrição gência, evidenciando a ação da RNA polimerase. Um gene é determinado por uma sequência de trincas de nucleotídeos que será lida para a transcrição, na região promotora e finalizando na região terminal. Uma vez formado, o RNA mensageiro segue para o citoplasma para a segunda fase da síntese: a tradução. O RNA mensageiro será lido pelo ribossomo por meio de suas trincas de bases nitrogenadas, cada uma delas conhecida como códon. A tradução de cada um dos códons é o que representa o código genético, que, nos ribossomos, é lido pelo RNA transportador, responsável por colocar o aminoácido correspondente à trinca de bases em uma cadeia peptídica, gerando a proteína. Para tanto, o RNA transportador possui o anticódon, trinca de bases nitrogenadas que, seguindo o modelo espelhado, completa as trincas do RNA mensageiro. Toda proteína inicia-se com o códon A-U-G, que representa o aminioácido metionina no código genético. A tradução é interrompida quando o RNA mensageiro apresenta um dos três códons de parada (stop codons): U-A-A, U-A-G ou U-G-A. Existem 64 possíveis combinações de bases nitrogenadas para formar os códons do RNA mensageiro, porém são apenas 20 os aminoácidos presentes em nossas proteínas. Dessa maneira, retirando os 3 códons de parada, tem-se o total de 61 códons para serem associados, o que faz com que a grande maioria desses monômeros sejam representados por dois ou mais trincas no código genético. É pelo motivo acima descrito que algumas mutações no DNA acabam não surtindo efeito prático, posto que podem alterar a sequência de bases, mas não o aminoácido a ser colocado na tradução. 69 SEGUNDA BASE DO CÓDON U C A G P R IM E IR A B A S E D O C Ó D O N U UUU – Fen UCU – Ser UAU – Tir UGU – Cis U T E R C E IR A B A S E D O C Ó D O N UUC – Fen UCC – Ser UAC – Tir UGC – Cis C UUA – Leu UCA – Ser UAA – Parada UGA – Parada A UUG – Leu UCG – Ser UAG – Parada UGG – Trip G C CUU – Leu CCU – Pro CAU – His CGU – Arg U CUC – Leu CCC – Pro CAC – His CGC – Arg C CUA – Leu CCA – Pro CAA – Glu CGA – Arg A CUG – Leu CCG – Pro CAG – Glu CGG – Arg G A AUU – Iso ACU – Tre AAU – Asp AGU – Ser U AUC – Iso ACC – Tre AAC – Asp AGC – Ser C AUA – Iso ACA – Tre AAA – Lis AGA – Arg A AUG - Met ACG – Tre AAG – Lis AGG – Arg G G GUU – Val GCU – Ala GAU – Ác. Asp GGU – Gli U GUC – Val GCC – Ala GAC – Ác. Asp GGC – Gli C GUA – Val GCA – Ala GAA – Ác. Glu GGA – Gli A GUG – Val GCG – Ala GAG – Ác. Glu GGG – Gli G 5-9: Tabela representando o cógigo genético, com cada um dos 64 códons e seus respectivos aminoácidos no processo de tradução da síntese proteica. QUESTÕES: COMO AS PROVAS COBRAM 1. (UNICAMP) A figura a seguir ilustra fragmentos de um gene presente em 4 espécies identificadas com os números de 1 a 4 entre parênteses. CACTTGTAAAACCAGTATAGACCCTAG (1) CACTTGTAAAACCAGGATAGACGCTAG (2) CACTTGTAAAACCAGTATAGACGCTAG (3) CATTTTTAACACCAGGATAGACGCTAT (4) Assinale a alternativa correta. a) As espécies 1 e 4 são mais próximas entre si do que as espécies 1 e 3. b) As espécies 2 e 3 são mais próximas entre si do que as espécies 1 e 3. c) As espécies 1 e 3 são mais próximas entre si do que as espécies 3 e 4. d) As espécies 2 e 4 são mais próximas entre si do que as espécies 1 e 2. 70 2. (ENEM PPL) Em pacientes portadores de astrocitoma pilocítico, um tipo de tumor cerebral, o gene BRAF se quebra e parte dele se funde a outro gene, o KIAA1549. Para detectar essa alteração cromossômica, foi desenvolvida uma sonda que é um fragmento de DNA que contém partículas fluorescentes capazes de reagir com os genes BRAF e KIAA1549 fazendo cada um deles emitir uma cor diferente. Em uma célula normal, como os dois genes estão em regiões distintas do genoma, as duas cores aparecem separadamente. Já quando há a fusão dos dois genes, as cores aparecem sobrepostas. Disponível em: http://agencia.fapesp.br. Acesso em: 3 out. 2015. A alteração cromossômica presente nos pacientes com astrocitoma pilocítico é classificada como a) Estrutural do tipo deleção. b) Numérica do tipo euploidia. c) Estrutural do tipo duplicação. d) Numérica do tipo aneuploidia. e) Estrutural do tipo translocação. 3. (UFF) Ao se pesquisar a função dos nucléolos realizaram-se experiências com uma linhagem mutante do anfíbio 'Xenopus'. Verificou-se que cruzamentos de indivíduos desta linhagem produziam prole com alta incidência de morte - os embriões se desenvolviam normalmente e, pouco depois da eclosão, os girinos morriam. Estudos citológicos mostraram que os núcleos dos embriões ou não apresentavam nucléolos, ou apresentavam nucléolos anormais. Conclui-se que a primeira atividade celular afetada nestes embriões foi: a) O processamento do RNA mensageiro b) A produção de RNA mensageiro c) A produção de histonas d) A produção de ribossomos e) A produção de RNA polimerase 4. (UEA) Uma molécula de DNA, contida no núcleo de uma célula humana, tem forma de dupla hélice e é fundamental para o controle genético e reprodução celular. Nessa molécula, o número de nucleotídeos- _________sempre será idêntico ao número de nucleotídeos- _________Do mesmo modo, o número de nucleotídeos-_________é sempre igual ao número de nucleotídeos- _________ As lacunas do texto são preenchidas, respectivamente, por a) Adenina – citosina – uracila – timina. b) Adenina – guanina – citosina – timina. c) Citosina – guanina – uracila – adenina. d) Adenina – timina – citosina – guanina. e) Citosina – adenina – guanina – uracila. 5. (URCA) Um filamento de DNA tem a seguinte sequência de bases nitrogenadas: ATT CGT CGC CCA. Caso essa sequência seja produtora de um filamento de RNA, essa sequência será: 71 a) ATT CGT CGC CCA b) CCA CGC CGU ATT c) TAA GCA GCG GGA d) UAA GCA GCG GGU e) UAA GCA GGU GGU 6. (UFRGS) Mulheres com síndrome de Turner caracterizam-se por apresentar baixa estatura, esterilidade e pescoço alado. Essa síndrome pode ser classificada como exemplo de: a) Nulissomia b) Monossomia c) Trissomia d) Euploidia e) Triploidia 7. (URCA) O Núcleo celular é o centro de controle de todas as atividades celulares, armazena o conjunto de informações genéticas codificadas no DNA, além de realizar duplicação do DNA e sintetiza e processa todos os tipos de RNA (rRNA, mRNA e tRNA). Dentre os componentes do núcleo, avalie as seguintes características: I- Constituído principalmentepor RNA ribossomal (rRNA) e proteínas, são fabricas para a produção de ribossomo II- Nucleoproteína que cotem o genoma humano, constituída por duplos filamentos helicoidais de DNA associados a proteínas, denominados de nucleossomos, que se organiza em estruturas, cada vez, mais complexas até constituírem os cromossomos. III- Separa o conteúdo intracelular do citoplasma, apresenta poros que realiza transporte seletivo de moléculas para dentro e fora do núcleo, sua superfície citoplasmática contem polirribossomos e é continua com o retículo endoplasmático rugoso. Quais componentes são citados acima, respectivamente: a) I- Nucleoplasma; II- Cromatina; III- Matriz nuclear b) I- Nucléolo; II- Cromatina; III- Envoltório nuclear c) I- Envoltório nuclear; II- Cromatina; III- Nucleoplasma d) I- Heterocromatina; II-Nucleoplasma; III- Envoltório nuclear e) I-Nucleoplasma; II- Nucléolo; III- Eucromatina 8. (UFMS) O núcleo de células eucarióticas possui ácido desoxirribonucleico (DNA) e ácido ribonucleico (RNA). Na síntese de proteínas, que ocorre no citoplasma, é necessária a participação, entre outros, do RNA mensageiro (RNAm), formado no núcleo da célula a partir do DNA. Assinale a alternativa que denomina o processo de formação do RNAm. a) Tradução. b) Síntese. c) Transcrição. d) RNA polimerase. e) Transferência. 72 9. (Rennólogia Original) Como todos os mutantes, Scott Summers nasceu com o gene X ativado, o que resultou no despertar de alguns poderes durante sua puberdade. Adotando o codinome Ciclope, ele se tornou um dos primeiros pupilos do Professor X, entrando para os X-Men. O herói é bem conhecido pelos fãs da equipe, especialmente por seu papel de liderança. O maior poder de Scott Summers - e que o fez ser reconhecido pelo codinome Ciclope - é a habilidade de disparar rajadas de energia pelos olhos, embora isso não seja um dos dons dos colossos da mitologia grega. Quando criança, ele teve danos no cérebro ao cair de um avião, e especula-se que, não fossem esses danos, ele seria capaz de controlar os raios e até "desligá-los". Até hoje, há muitas discussões sobre qual é a natureza das rajadas ópticas de Ciclope. Embora eles sejam tidos como energia cinética, há quadrinhos que mostram o herói usando seus raios para queimar e cortar objetos. O que sabemos com total precisão é que não são raios laser, como muitos acreditam. E o único material capaz de retardá-los são lentes feitas de quartzo-rubi. https://www.legiaodosherois.com.br/lista/ciclope- poderes-x-men.html#list-item-2 Nos quadrinhos da Marvel, os mutantes possuem modificações fisiológicas que, muitas vezes podem lhe conferir habilidades especiais. O nome mutante vem do fato de que seu material genético possui mutações que permitem tais alterações. Levando em consideração os poderes de Scott Summer, o Ciclope, é possível concluir que: a) Todas as suas células possuem os genes que lhe conferem poderes, mas apenas as células dos olhos têm tais genes enovelados em histonas, caracterizando uma heterocromatina. b) Apenas as células de seus olhos possuem os genes mutantes, por isso seus poderes são as rajadas ópticas. c) Não é possível que seus poderes tenham origem genética, pois as proteínas não conseguem, mesmo por vias metabólicas, produzir energia. d) Todas as suas células possuem os genes que lhe conferem poderes, mas apenas as células dos olhos, que produzem as rajadas, apresentam tais genes como eucromatina. e) Seus poderes vêm de mutações no RNA presente no nucléolo, que produz ribossomos especiais capazes de sintetizar proteínas dos genes mutantes. 73 10. (FUVEST) Quando afirmamos que o metabolismo da célula é controlado pelo núcleo celular, isso significa que: a) Todas as reações metabólicas são catalisadas por moléculas e componentes nucleares. b) O núcleo produz moléculas que, no citoplasma, promovem a síntese de enzimas catalisadoras das reações metabólicas. c) O núcleo produz e envia, para todas as partes da célula, moléculas que catalisam as reações metabólicas. d) Dentro do núcleo, moléculas sintetizam enzimas catalisadoras das reações metabólicas. e) O conteúdo do núcleo passa para o citoplasma e atua diretamente nas funções celulares, catalisando as reações metabólicas. Anotações 74 6. CITOLOGIA: DIVISÃO CELULAR A divisão celular, de forma resumida, é a parte do ciclo celular que representa um processo no qual uma célula mãe, assim conhecida a célula original, origina células filhas, que podem ser geneticamente idênticas ou reduzidas. Os organismos vivos utilizam a divisão celular em uma grande quantidade de objetivos, nos quais destavam-se o aumento populacional de seres unicelulares, a formação de esporos e gametas, a reparação tecidual e o crescimento do organismo. 6.1 INTERFASE Entendendo a célula como unidade básica da vida, é fundamental que toda a sua estrutura esteja, na maior parte do tempo, executando suas funções metabólicas, a síntese proteica e demais especificidades. Tal “funcionamento normal” da célula caracteriza a interfase, fase do ciclo celular da, que inicia-se no momento em que a célula surge e tem seu término com o início da divisão celular. A interfase é subdividida em três períodos que preparam para o processo de divisão celular: G1 (intervalo 1), S (síntese) e G2 (intevalo 2). Durante o período G1, as células aumentam seu volume e realizam a síntese proteica. É durante essa etapa que muitas células entram em “repouso”, caracterizando o período G0. No período S, ocorre a síntese de DNA, ou seja, as fitas de cromatina iniciam seu processo de duplicação, dobrando a quantidade de material genético presente no núcleo. Nesse ponto, mesmo que não visível pela não condensação das fitas, forma-se o centrômero, unindo as duas cromátides irmãs. Por fim, no período G2, a célula continua com seu crescimento e com a síntese proteica, antecedendo o início da divisão celular. 6-1: Etapas do cliclo celular. 6.2 MITOSE A mitose é um processo de divisão celular reponsável por originar, a partir da célula mãe, duas células filhas genéticamente idêncicas. Para os seres plurucelulares, a mitose é utilizada para reparação tecidual e para crescimento do organismo. Em alguns seres, nos quais de destacam muitas plantas, a mitose também é utilizada para a formação de gametas, posto que há fases haploides no ciclo de vida. Existem espécies, como os poríferos (animais) e algumas 75 angiospermas (vegetais), que uitilizam a mitose como forma de reprodução assexuada, formando um tipo de broto que pode se desvincular do organismo original e gerar um novo indivíduo independente. A divisão mitótica ocorre logo após o período G2 da interfase e é dividida em 4 fases: profase, metáfase, anáfase e telófase. A) PRÓFASE A primeira e mais longa fase da mitose, a prófase, inicia apresentando o material genético já duplicado, que intensifica sua condensação para a formação dos cromossomos. Concomitantemente, o nucleolo e a carioteca se dissolvem, permitindo que o material genético ganhe o citoplasma, que também apresenta o início da formação do fuso celular pelos centriolos duplicados. 6-2: Modelo esquemático da prófase, com a degeneração do nuclélo e da carioteca e o envoelamento das fitas de cromatina, já apresentando os cromossomos. Alguns autores condiseram que o desaparecimento da carioteca o a organização do fuso em direção aos cromossomos configura uma fase própria da mitose, denominada prometáfase. B) METAFASE Na segundafase da mitose, a metáfase, os cromossomos encontram- em sua máxima condensação e se posicionam na região equatorial da célula (meio), com o fuso ligado diretamente no cinetocoro. 6-3: Ligação da fibra do fuso no cinetocoro. Nem todas as fibras do fuso mitótico encontram-se ligadas aos cinetocoros dos cromossomos. O exame do cariótipo, buscando uma mlehor visualização dos cromossosmos, é realizado com as células nessa fase. Para que se consiga estacionar a divisão celular na metáfase, obtendo a máxima condensação cromossômica, as células são cultivadas em meio com colchicina, um alcalóide que inibe a produção do fuso e, por esse motivo, estaciona a divisão. Durante a metáfase, o cito esqueleto atua proporcionando movimentos celulares para que as organelas presentes possam ser encaminhadas para os polos da célula. 76 6-4: Representação da metáfase, com os cromossomos na placa equatorial da célula. Por não possuírem centríolos, nas células vegetais, o fuso é organizado diretamente no citoplasma. C) ANÁFASE A anáfase, terceira fase da mitose, é caracterizada pelo encurtamento das fibras do fuso mitótico e, consequentemente, a separação das cromátides irmãs. 6-5: Encurtamento do fuso para separação das cromátides irmãs. É justamente na anáfase que a célula inicia a retomada de sua quantidade normal de DNA, posto que, desde o período S da interfase, a mesma se encontrava duplicada. D) TELÓFASE A última fase da mitose, a telófase, corresponde ao momento em que as duas células filhas serão formadas, com os as cromátides irmãs descondensando-se nos polos O núcleo começa a se reorganizar e a membrana plasmática realiza o processo de citocinese (estrangulamento de sua estrutura), na qual o citoplasma é dividido em dois. 6-6 : O final da mitose, a fase denominada telófase. As duas células filhas, resultado da divisão celular, imediatamente entram em interfase, que pode durar por um grande período ou, dependendo do tecido ou da necessidade do organismo, pode ser rápida, com o tempo necessário apenas para que a células possa se reorganizar para mais mitoses. 77 6-7: Variação da quantidade de DNA no ciclo celular. Durante a telófase ocorre mais uma diferença entre as mitoses da célula animal e da célula vegetal. Enquanto na primeira a citocinese representa um estrangulamento da membrana plasmática por uma invaginação da mesma, partindo da periferia para o centro, na segunda o processo ocorre uma formação que migra do centro para a periferia, a partir de vesículas do complexo golgiense. 6.3 CISSIPARIDADE Nos seres procariontes, obrigatoriamente unicelulares, a divisão celular é utilizada exclusivamente para a reprodução. O processo utilizado para essa finalidade, a cissiparidade ou bipartição, é muito semelhante à mitose, porém com alguns pontos constrastantes. Os procariontes não possuem organelas, nucleo celular e centríolos. O material genético é um cromossomo único e circular, imerso no citoplasma. Isso faz com que não tenham o pré- requisito necessário para executar todas as fases da divisão mitótica. Na cissiparidade das bactérias o cromossomo duplica-se, a membrana se divide e a parede celular de peptidoglicano é sintetizada. A separação completa das células nem sempre ocorre, o que possibilita a formação dos arranjos bacterianos. Em média, a divisão binária dos procariontes dura cerca de 20 minutos (tempo de geração), o que permite a esses seres colonizar rapidamente um ambiente, com uma única célula podendo, no período de seis horas, gerar mais de 250 mil descendentes. 78 6.4 MEIOSE A meiose corresponde a um tipo de divisão celular classificada como reducional, na qual a carga genética das células filhas representa metade da carga apresentada pela célula original. Nos animais, a meiose é responsável pela formação dos gametas, enquanto os vegetais utilizam esse tipo de divisão para formação dos esporos. O momento de início da meiose é semelhante ao da mitose, com as cromatinas duplicas, tendo a célula original o dobro do DNA encontrado no período G1 da interfase. As fases também são as mesmas, porém, nesse caso, ocorrem duas divisões celulares e o resultado equivale a quatro células haploides. A) PRIMEIRA DIVISÃO DA MEIOSE A meiose inicia-se na prófase I, na qual ocorre um fenômeno fundamental para a variabilidade genética das espécies: o crossing over ou permutação. Nessa fase, o núcleo e o nucléolo se desfazem, os cromossomos condensam-se e os pares de homólogis se aproximam. Pela grande quantidade de fenômenos, a prófase I se divide nas seguintes subfases: • Leptóteno – começo da condensação cromossômica; • Zigóteno – início do pareamento dos cromossomos homólogos, formando o complexo sinaptonêmico por uma cromátide de cada um deles; • Paquíteno – os cromossomos bivalentes (como chamam os pares dos homólogos) apresentam condensação visível e podem realizar o crossing over, na qual porções iguais das cromátides ligadas podem ser trocadas; • Diplopteno – apresenta separação discreta dos homólogos e, nos que realizaram permutação, há uma formação em X denominada quiasma; • Diacinese – Ocorre a dissolução do da carioteca e do nucléolo. As demais fases da primeira divisão da meiose seguem o mesmo rito das fases da mitose, porém vale ressaltar que, na metáfase, os homólogos estão lado a lado, ainda mantendo o quiasma, na região equatorial e são serparados na anáfase, que não tem a separação das cromátides irmãs. 6-8: Metáfase e anáfase da primeira divisão da meiose, tendo a separação dos homólogos, não das cromátides irmãs. 79 6-9: Fenômeno do crossing over, evidenciando a troca de porções entre cromátides irmãs de cromossomos homólogos, gerando quatro resultados diferentes para os cromossomos. B) SEGUNDA DIVISÃO DA MEIOSE A prófase II da meiose é mais simples que a mesma fase da primeira divisão, posto que não há cromossomos homólogos nas células e não há, dessa forma, a necessidade de emparelhamento. A metáfase II apresenta os cromossomos alinhados na região equatorial para que as cromátides irmãs sejam separadas na anáfase II. Como a primeira divisão gerou duas células filhas, a segunda divisão ocorre consecultiavamente em ambas. Após a telófase II, o núcleo é refeito, os cromossomso se descondensam e as quatro células haploides encontram-se devidamente formadas. No caso dos gametas, será necessária a fecundação para formação de uma nova célula diploide, caracterizando o processo de reprodução sexuada. Para os esporos, encontrados nos vegetais, há o desenvolvimento de uma fase haploide que, posteriormente, formará gametas por mitose, para assim realizarem a fecundação. Para os seres humanos e outros animais, a meiose é parte da gametogênese, uma divisão exclusiva dos ovários e testículos, caracterizando os processos da ovogênese e da espermatogênese. 80 6-10: Etapas da meiose, formando quatro células haploides de uma única célula diploide. 6-11: Variação da quantidade de DNA por célula durante a meiose. QUESTÕES: COMO AS PROVAS COBRAM 1. (ENEM) A figura apresenta diferentes fases do ciclo de uma célula somática, cultivada e fotografada em microscópio confocal de varredura a laser. As partes mais claras evidenciam o DNA. A figura apresenta diferentes fases do ciclo de uma célula somática, cultivada e fotografada em microscópio confocal de varredura a laser. As partes mais claras evidenciam o DNA. 81 Na fase representada em D, observa-se que os cromossomos encontram-se em a) Migração. b) Duplicação. c) Condensação. d) Recombinação.como Neodarwinismo ou Teoria Sintética da Evolução, que acrescenta aos estudos de Charles Darwin (1809 – 1882) e Alfred Russel Wallace (1823 – 1913) os conceitos da genética iniciados pelos estudos de Gregor Mendel (1822 – 1884). 1.2 ABIOGÊNESE E BIOGÊNESE Durante muitos séculos, permeava em diferentes sociedades a ideia de que a vida surgia pela transformação de matéria inanimada, teoria que é atribuída ao filósofo grego Aristóteles, também responsável pela primeira classificação dos seres vivos conhecida. 1-8: Imagem esculpida representando o filósofo grego Aristóteles. https://filosofia.arcos.org.br/aristoteles/ https://noticias.uol.com.br/meio-ambiente/ultimas-noticias/redacao/2023/06/30/historia-sem-fim-existe-algum-ser-vivo-imortal-na-natureza.htm#:~:text=Menos%20se%20voc%C3%AA%20for%20uma,alem%C3%A3o%20Christian%20Sommer%2C%20em%201988. https://noticias.uol.com.br/meio-ambiente/ultimas-noticias/redacao/2023/06/30/historia-sem-fim-existe-algum-ser-vivo-imortal-na-natureza.htm#:~:text=Menos%20se%20voc%C3%AA%20for%20uma,alem%C3%A3o%20Christian%20Sommer%2C%20em%201988. https://noticias.uol.com.br/meio-ambiente/ultimas-noticias/redacao/2023/06/30/historia-sem-fim-existe-algum-ser-vivo-imortal-na-natureza.htm#:~:text=Menos%20se%20voc%C3%AA%20for%20uma,alem%C3%A3o%20Christian%20Sommer%2C%20em%201988. https://noticias.uol.com.br/meio-ambiente/ultimas-noticias/redacao/2023/06/30/historia-sem-fim-existe-algum-ser-vivo-imortal-na-natureza.htm#:~:text=Menos%20se%20voc%C3%AA%20for%20uma,alem%C3%A3o%20Christian%20Sommer%2C%20em%201988. 9 Denominada abiogênese ou geração espontânea, tal teoria é resultante de observação da natureza realizada em diferentes épocas, buscando explicar fenômenos como o surgimento de insetos na matéria em decomposição ou de roedores em armazenamento de cereais. A crença em tal fenômeno era consolidada de tal forma que algumas “receitas” para geração de animais foram difundidas, tais como o surgimento de anuros (sapos, rãs e pererecas) a partir de lodo de lagos ou cisnes a partir de folhas caídas em fontes d’água. Além de Aristóteles, foram defensores da teoria da abiogênese René Descartes e Isaac Newton. Em meados do Século XVII, o italiano Francesco Redi realizou um experimento que deixou em xeque a geração espontânea, colocando pedaços de carne em dois frascos distintos, sendo o primeiro fechado e o segundo aberto. Foi observado que a carne exposta ao ambiente atraía moscas e, posteriormente, desenvolvia larvas, enquanto a amostra fechada manteve-se intacta. Questionando-se sobre o fato da necessidade de exposição ao ar livre para que a matéria inanimada produzisse vida, Redi repetiu o experimento fechando um dos frascos com um pedaço de gaze, que permitia a renovação do ar em seu interior. O mesmo resultado foi observado. Dessa maneira, Redi conclui que a carne exporta apresentava larvas de moscas algum tempo depois porque tais insetos depositavam seus ovos no material, enquanto as carnes dos recipientes tampados não permitiam o contato. Surgia, dessa forma, a teoria da biogênese, que determinava que todo ser vivo era originado de um outro preexistente. 1-9: Representação do experimento de Francesco Redi, realizado em 1668, responsável por iniciar a derrubada da teoria da abiogênese, substituindo-a pela teoria da biogênese. 10 A extinção da teoria da abiogênese ocorreu, definitivamente no Século XIX pelos estudos do cientista francês Louis Pasteur (1822 – 1895). 1-10: Louis Pasteur, cientista francês. File:Louis Pasteur, foto av Paul Nadar, Crisco edit.jpg – Domínio Público Formado na Universidade de Sorbone, Pasteur é um dos principais responsáveis por estruturar a relação entre microrganismos e doenças, fatores ainda não conhecidos pela comunidade científica na época dos experimentos de Redi. É também o responsável pela primeira vacina contra a raiva utilizada. Compreendendo microrganismos como formas de vida, além de sua intolerância a temperaturas elevadas, Pasteur realizou um experimento utilizando um preparado nutritivo com base de carne colocado em frascos com pescoço de cisne. Cada frasco foi vedado e devidamente fervido, mantendo-se intacto até sua abertura, que gerava a deterioração da matéria orgânica nele contida. 1-11: Representação do experimento de Louis Pasteur com frascos contendo caldo de carne, aquecidos, selados e, posteriormente, abertos. 11 A conclusão do experimento mostrou que, quando vedados e submetidos à fervura, os frascos permitem que a matéria em seu interior permaneça estéril, sem contaminação biológica. Uma vez abertos, o ar permite o contato com microrganismos, responsáveis por consumir os nutrientes do caldo de carne e, consequentemente, degradá-lo. Louis Pasteur, dessa forma, confirmava de maneira irrefutável a teoria da biogênese, trazendo a derrocada definitiva, mais de dois mil anos depois, para a geração espontânea proposta inicialmente por Aristóteles. O experimento de Pasteur resultou também na técnica de pasteurização, utilizada até os dias atuais e eficiente para manter os alimentos sem contaminação. 1.3 TEORIAS DE ORIGEM DA VIDA A biogênese de Redi e Pasteur, a teoria celular de Schleiden e Schwann, a seleção natural de Darwin e Wallace e a genética de Gregor Mendel representaram uma grande revolução no conhecimento científico, mais precisamente biológico. A descoberta de fósseis de microrganismos com cerca de 3,5 bilhões de anos foram definitivas para mais uma revolução, que, desta vez, seria colocada à frente de um dos dogmas mais fortes da igreja: a criação da vida descrita no livro bíblico do Gênesis, também conhecida como teoria criacionista. De acordo com pesquisa divulgada em abril de 2010 pelo Datafolha, um em cada quatro brasileiros (25% da população) crê na criação do planeta e, consequentemente, da vida de acordo com o relatado no texto bíblico, desconsiderando processos evolutivos. Pesquisa sobre teorias de criação da vida e evolução na população brasileira. Teorias criacionistas não são exclusividade das religiões abraâmicas. A crença da criação dos seres humanos como imagem e semelhança de uma figura divina monoteísta é muito difundida, porém, sociedades politeístas também possuíam suas crenças baseadas em processos criacionistas, como a sociedade greco-romana, os maias e os egípcios. A) PANSPERMIA CÓSMICA Mais antiga que a teoria da abiogênese, a primeira menção à teoria da panspermia cósmica é atribuída a Anaxágoras de Clazômenas, filósofo grego pré-socrático. O próprio termo, panspermia, é originado do grego, tendo significado próximo a sementes que vieram de todos os lugares, todas as partes. Anaxágoras foi um dos primeiros filósofos a romper com a origem mitológica do universo na sociedade grega. No século XIX, o físico alemão Hermann von Helmholtz (1821 – 1894) pautou novamente a teoria, trazendo a hipótese de que meteoros e partículas espaciais que entraram na atmosfera terrestre traziam formas primitivas de vida. https://www1.folha.uol.com.br/fsp/brasil/fc0204201010.htm https://www1.folha.uol.com.br/fsp/brasil/fc0204201010.htm https://www1.folha.uol.com.br/fsp/brasil/fc0204201010.htm https://www1.folha.uol.com.br/fsp/brasil/fc0204201010.htm 12 Na atualidade, a discussão é sustentada pela presença de matéria orgânica em meteoritos e pela descoberta de planetas e satélites com possibilidades de abrigar algum tipo de vida, seja ela adaptada com condições extremas (como as observadas nas arqueas) ou com baixa exigência nutricional. B) TEORIA DE OPARIN E HALDANE A hipótese mais aceita pela ciência acerca da origem da vida no Planeta Terra foi criada dee) Reestruturação. 2. (UFU) O ciclo celular é um processo fisiológico que acontece todos os dias na dinâmica de funcionamento do corpo humano. Seja na reparação, formação ou renovação de tecidos, ou ainda na formação de gametas, a atividade celular é intensa. Neste processo, são eventos do ciclo celular: I – Condensação máxima dos cromossomos. II – Reorganização do nucléolo. III – Duplicação dos cromossomos. IV – Separação das cromátides-irmãs. Os eventos acima citados correspondem, respectivamente, a: a) Prófase, fase S da intérfase, telófase, anáfase. b) Fase S da intérfase, prófase, metáfase, telófase. c) Metáfase, telófase, fase S da intérfase, anáfase. d) Metáfase, anáfase, prófase, telófase. 3. (UDESC) Embora as divisões celulares mitose e meiose sejam realizadas com objetivos diferentes em alguns aspectos, ambas apresentam semelhanças. Analise as proposições em relação à informação, e assinale (V) para verdadeira e (F) para falsa. ( ) Em ambas ocorre a duplicação do DNA antes de se iniciar o processo da divisão celular. ( ) Tanto a meiose quanto a mitose se caracterizam pela redução no número de cromossomos. ( ) A meiose se caracteriza por duas divisões celulares e o número de cromossomos presentes, no início da divisão, não fica reduzido nas células originadas ao final do processo. ( ) Uma diferença importante entre elas é que na mitose ocorre a separação dos cromossomos homólogos, enquanto que na meiose se separam apenas as cromátides. ( ) A meiose é uma divisão que ocorre, principalmente, em tecidos epiteliais com a finalidade de repor as células mortas. Assinale a alternativa que indica a sequência correta, de cima para baixo. a) V – F – F – F – F b) V – F – F – V – F c) F – F – F – V – V d) F – F – V – V – F e) V – F – V – F – V 82 4. (UNEMAT) Uma célula animal, diploide, com 20 pares de cromossomos, vai passar pelo processo de divisão celular chamado meiose. Assinale a alternativa que corresponde corretamente à fase da meiose com os números de cromossomos dessa célula. a) Na fase paquíteno, a célula terá 80 cromossomos. b) Na fase metáfase I, a célula terá 20 cromossomos. c) Na fase anáfase I, a célula terá 20 cromossomos. d) Na fase anáfase II, a célula terá 40 cromossomos. e) Na fase telófase II, após a citocinese, a célula terá 20 cromossomos. 5. (Rennólogia Original) A figura a seguir utiliza bonecos de Lego para representar um fenômeno biológico característico de um processo de divisão celular. Sobre o fenômeno, é correto afirmar que: a) Trata-se da permutação, fenômeno próprio da prófase II da meiose, que atua diretamente na probabilidade genética dos processos reprodutivos. b) Trata-se do crossing over, que ocorre durante uma subfase da metáfase I entre cromossomos não homólogos. c) Ocorre entre cromossomos homólogos durante a prófase da primeira fase de uma divisão reducional. d) É característica de divisões celulares conservativas, que buscam formar quatro células filhas diploides. e) Trata-se da subfase conhecida como diplópteno da prófase II de uma divisão celular responsável por formar gametas em vegetais. 6. (FUVEST) Considere os eventos abaixo, que podem ocorrer na mitose ou na meiose: I. Emparelhamento dos cromossomos homólogos duplicados. II. Alinhamento dos cromossomos no plano equatorial da célula. III. Permutação de segmentos entre cromossomos homólogos. IV. Divisão dos centrômeros resultando na separação das cromátides irmãs. No processo de multiplicação celular para reparação de tecidos, os eventos relacionados à distribuição equitativa do material genético entre as células resultantes estão indicados em: 83 a) I e III, apenas. b) II e IV, apenas. c) II e III, apenas. d) I e IV, apenas. e) I, II, III e IV. Anotações 84 7. CITOLOGIA: CADEIAS METABÓLICAS Como já abordado no primeiro capítulo, o metabolismo é um conjunto de reações químicas realizado pelas células, mediados por enzimas e característica fundamental do estado de vida. Os seres vivos apresentam uma vasta quantidade de cadeias ou vias metabólicas, responsáveis por produzir matéria orgânica, gerar e armazenar energia, neutralizar substâncias tóxicas, entre outras funções. De forma geral, o metabolismo essencial para a vida é composto por vias que transformam energia do ambiente em energia química na forma de matéria orgânica, que é degradada em vias que liberam a mesma energia para as funções celulares. Para as células, a energia é sinônimo de adenosina trifosfato (ATP), uma molécula formada por uma união entre a base nitrogenada adenina, uma ribose e três fosfatos inorgânicos. A quebra da ligação entre os íons fosfato faz com que ocorra a liberação de energia contida na molécula. Ao ocorrer tal processo, uma adenosina trifosfato se torna uma adenosina difosfato, que pode perder mais um íon e se tornar adenosina monofosfato. No processo contrário, a energia liberada nas reações é captada pelo ADP, fazendo-o ligar-se a um fosfato inorgânico e gerar um ATP. Dessa forma, é possível relacionar tais moléculas como uma espécie de pilha celular. 7-1: Estrutura de uma molécula de ATP. 7.1 FOTOSSÍNTESE A fotossíntese é uma via metabólica que se resume na conversão da energia luminosa em química, armazenada pela produção de matéria orgânica. A palavra tem origem no idioma grego, somando os termos foto (luz) e súnthesis (combinação, junção). A via é característica de plantas e de algas, seres autótrofos, que produzem mais que o necessário para seu consumo e, consequentemente, tornam-se base das cadeias e teias alimentares dos ecossistemas, produzindo toda a energia que será utilizadas pelos seres vivos neles presentes. De maneira simplificada, a fotossíntese utiliza a água e dióxido de carbono para produção de oxigênio molecular e glicose, tendo a reação representada pela seguinte equação: 85 A organela responsável pela realização da fotossíntese é o cloroplasto, que divide a via em duas etapas: a fase fotoquímica (clara ou luminosa) e a fase química (escura ou fixação de carbono. A fase fotoquímica ocorre por meio da ação dos fotossistemas, porção dos cloroplastos nas quais encontram-se as clorofilas a e b, além dos carotenoides. Existem dois tipos de fotossistema, o I, que absorve ondas luminosas de 700 nm, e o II, que absorve ondas de 680 nm. A energia luminosa é captada por uma região denominada complexo antena, que a transfere para outra região, denominada centro de reação. A energia atinge, inicialmente, o fotossistema II, excitando a molécula de clorofila, que perde elétrons para um receptor. Para evitar que a molécula fique instável e seja perdida, interrompento a frequência da reação, elétrons oriundos da quebra (fotólise) de uma molécula de água são utilizados para a reposição. Na reação também são liberados íons hidrogênio (H+). O oxigênio originado une-se a outro para formação de oxigênio molecular. Os elétrons excitados do fotossistema I induzem a fosforilação, responsável pela produção de ATP, e são capturados pela coenzima NADP+ e formando NADPH com os íons H+ provenientes da fotólise da água. A substituição que garantirá a estabilidade da molécula será realizada pelos elétrons provenientes do fotossistema II. A neutralização dos íons H+ é fundamental para manutenção do pH do sistema. Como a via é contínua, é fundamental que as coenzimas sejam liberadas, alocando os íons e os elétrons em novas moléculas. É para atender tal necessidade que a fase química tem início.Em conjunto com o ATP, as NADPH são utilizadas para reduzir o dióxido de carbono, em uma série de reações conhecida como Ciclo de Calvin. Nessa etapa, três moléculas de CO2 unem-se a três moléculas de ribulose-1,5-bifosfato, que converte-se em 3-fosfoglicerato e, por fim, em gliceraldeído-3-fosfato (PGAL). É o PGAL que será utilizado para a produção de glicose, sacarose e amido. A cada ciclo, são formadas 6 moléculas de PGAL, das quais uma segue para a formação de açúcares, enquanto outras 5 são convertidas em 3 moléculas de ribulose-1,5-fosfato, para a ficação de mais moléculas de dióxido de carbono. 7-2: Representação das duas etapas da fotossíntese, ocorrida nos cloroplastos de algas e plantas. 86 7.2 QUIMIOSSÍNTESE Muitos seres autótrofos não possuem a capacidade de realizar a fotossíntese ou estão sem acesso a uma fonte luminosa. Para garantir sua sobrevivência, tais seres realizam a quimiossíntese, via capaz de retirar a energia para produção de compostos orgânicos de compostos inorgânicos. A organização das reações de quimiossíntese são semelhantes à organização da fossíntese. Na primeira etapa ocorre a oxidação das substâncias inorgânicas, com fosforilação, produção de ATP e formação de NADPH. Na segunda etapa há a redução do CO2, formando a matéria orgânica. Os principais representantes dos seres quimiossintetizantes encontram-se no Reino Monera, que engloba bactérias e arqueas. De acordo com a substância orgânica utilizada como fonte de energia, estes seres podem ser classificados como: • Nitrobactérias – oxidam o nitrogênio, fazendo parte de seu ciclo biogeoquímico; • Ferrobactérias – oxidam o ferro; • Sulfobactérias – oxidam o enxofre. 7.3 VIA GLICOLÍTICA Como visto em capítulos anteriores, a glicose é a principal fonte de energia utilizada pelos seres vivos, sendo um monossacarídeo de fácil metabolismo e um rendimento (em geração de ATP) satisfatório para que todas as funções celulares possam ser executadas. Uma vez no citoplasma das células, a glicose passa por uma via de oxidação, a glicólise ou via glicolítica. O objetivo da via é quebrar a molécula de glicose, com 6 carbonos, em duas moléculas de piruvato (ou ácido pirúvico), que poderá ser encaminhada para outras vias com objetivo de produzir ATP. Ao iniciar a cadeia metabólica, a glicose passa por uma reação de fosforilação, adicionando um fosfato inorgânico de um ATP (que passa para ADP) ao sexto carbono da molécula, formando a glicose-6-fosfato. A formação desse composto na via funciona como um grande cruzamento de cadeias diferentes, partindo dela a formação de pentoses, do glicogênio e também sendo o ponto comum da conversão da galactose. No decorrer da glicólise, forma- se a frutose-1.6-bifosfato, com gasto de mais um ATP e a quebra em G-3-P e em diidroxicetona-P, que serão convertidas em piruvato posteriormente. Ao fim da oxidação, para cada molécula de glicose são formados 2 ATP’s (de saldo), 2 NADH (redução da NAD+), 2 moléculas de água e 2 moléculas de piruvato. A frutose, obtida principalmente no consumo da sacarose, também passa por uma conversão, porém, diferente da galactose, é quebrada em dois compostos de 3 carbonos, tendo como ponto comum a formação de G-3-P. A primeira parte da oxidação da glicose é conhecida como fase de investimento energético, enquanto a segunda trata-se da compensação energética. 87 7-3: Esquema resumido da via glicolítica, tendo como destaque a formação da glicose-6-fosfato, a quebra da molécula e a formação de piruvato. 7.4 GLICOGÊNESE Quando a glicose circulante é superior à necesisdade do organismo, parte da glicose-6-fosfato da via glicolítica é utilizada para a produção de glicogênio, polissacarídeo de reserva animal, em uma via denominada glcogênese. Nessas condições, nas quais ocorrem a quebra da glicose continua, há um cenário ideal para que as enzimas participantes da produção de glicogênio sejam ativadas, permitindo que ambas as vias ocorram em paralelo. 7-4: Organização da glicogênese e, no sentido contrário, da glicogenólise. Quando os níveis de insulina circulante são baixos, tendo a predominância dos hormônios glucagon e adrenalina no organismo, as células (principalmente hepáticas e fibras musculares), realizam via que busca aumentar a glicose circulante, quebrando o glicogênio. A glicogenólise, vai retirar monômeros do polímero glicogênio e devolver para a via glicolítica a glicose-6- fosfato. 7.5 CICLO DE KREBS O ciclo de Krebs é uma via do metabolismo energético aeróbico, realizada na matriz mitocondrial, utilizado para concluir a oxidação da glicose e reduzir uma grande quantidade de coenzimas. Para que o ciclo tenha início, o piruvato produzido na via glicolítica passa pelo processo de oxidação, liberando um dióxido de carbono e reduzindo uma NAD+ em NADH. O processo é mediado pela coenzima A, tendo como resultado uma molécula de acetil-CoA, que fará o ingresso no ciclo de Krebs. Por meio de uma cadeia carbônica que adere-se ao acetil, o ciclo é composto por reações que visam eliminar, também como CO2, os dois carbonos restantes, retornando à cadeia original para reinício da via. 88 7-5: Representação da oxidação do piruvato e das etapas do ciclo de Krebs, responsável pelo término da quebra da glicose e pela redução de coenzimas NAD e FAD. O acetil-Coa une-se, no início do ciclo, com o ácido oxalacético, liberando a coenzima A e formando o ácido cítrico (citrato) de seis carbonos, que, posteriormente, é hidratado, perde um carbono, reduz uma coenzima NAD+ em NADH e forma o ácido alfacetoglutárico, de cinco carbonos. A próxima etapa, que também reduz uma NAD+, é mais uma vez mediada pela coenzima A, liberando o último carbono oriundo da glicose e formando o succinil-CoA, de quatro carbonos.. A partir deste ponto, o ciclo visa retomar a molécula de ácido oxalacético (oxalato), para unir-se a mais um acetil- CoA. A formação do ácido succiníco (succinato), etapa seguinte, se dá pela perda da coenzima. A reação também gera energia, capturada por uma guanosina difosfato (GDP), que forma uma guanosina trifosfato (GTP). A energia guardada por essa molécula é transitória, pois é transferida para uma adenosina, formando ATP. As duas próximas reações transformarão o ácido succínico em ácido málico (malato), reduzindo uma coenzima FAD em FADH2. Por fim, o ácido málico reduz mais uma NAD+ e o ácido oxalacético é formado. Como resultado final, uma glicose que termina sua oxidação no ciclo de Krebs produz 6 coenzimas NADH, 2 FADH2 e 2 ATP’s, resultados da transferência de 2 moléculas de GTP. As moléculas de dióxido de carbono, tanto da oxidação do piruvato quanto do ciclo, são difundidas para o meio externo da célula. 89 7.6 CADEIA RESPIRATÓRIA O metabolismo energético de uma célula é um processo ininterrupto. É fundamental que os organismos sempre produzam ATP a partir da oxidação da matéria orgânica, permitindo que haja sempre a disponibilidade de energia para sua fisiologia. Em tal conceito, a cadeia respiratória ganha duas fundamentais funções no processo metabólico: é a via que mais produz ATP e é a responsável por oxidar as coenzimas para que possam retornar às vias anteriores. A oxidação das coenzimas ocorre na membrana interna da mitocôndria, na qual será encontrada a cadeia transportadora de elétrons, formada por quatro complexos enzimáticos, coenzima Q e o citocromo c. Os elétrons são transportados por toda a cadeia até reduzirem um Fe+3 para Fe+2. No final da cadeia, o oxigênio, aceptor definitivo dos elétrons, une-se a dois íons H+ e forma água. Osíons hidrogênio também são bombeados pelos complexos enzimáticos da cadeia transportadora de elétrons, ganhando o espaço intermembranas. Tal processo é responsável por um potencial elétrico na membrana interna e pela diferenciação do pH dos meios. Seguindo o gradiente, é natural que os íons H+ retornem à matriz, o que ocorre por intermediação da enzima ATP sintase, que utiliza a energia de tal retorno para realizar a fosforilação oxidativa, gerando ATP. 7-6: modelo resumido da cadeia transportadora de elétrons e da fosforilação oxidativa, com a reoxidação das enzimas, a formação de água e formação de ATP. Como resultado final, a completa oxidação da glicose - contemplando a via glicolítica, o ciclo de Krebs e a cadeia respiratória - produz, para cada molécula o total de 38 ATP’s e 6 moléculas de água e 6 moléculas de CO2. 7.7 FERMENTAÇÃO Com a formação do piruvato da via glicolítica, muitos organismos realizam o processo de fermentação, via metabólica executada na ausência do oxigênio. Não há produção de energia e sim a condição de continuidade da quebra da glicose, que geta 2 ATP’s de saldo. As vias fermentadoras ocorrem no citoplas das células e podem ser encontrados em três variações básicas: alcoólica, lática e acética. A fermentação alcoólica é muito comum em leveduras e algumas bactérias, utilizando o piruvato para produção de etanol (álcool etílico) e gás carbônico. Para tanto, o piruvato é oxidado, libera um de seus carbonos da 90 cadeia e forma acetaldeído, que, posteriormente, formará o etanol, reoxidando uma NADH em NAD+, que retorna para a via glicolítica. 7-7: Via da femrentação alcoólica a partir da formação do piruvato. Esse tipo de fermentação é muito utilizado pela indústria alimentícia no crescimento e aeração de massas e na produção de bebidas como vinhos e cervejas. Alguns organismos dão sequência à via, adicionando uma etapa à ela, convertendo o etanol em ácido acético (acetato). Nesses casos, comuns para os gêneros bacterianos da família Pseudomonaceae, há a caracterização da fermentação acética. A fermentação lática é comum para bactériasm principalmente para os lactobacilos, que utilizam a lactose (dissacarídio composto por glicose e galactose) como sua principal fonte de energia nutricional. Nesse tipo de fermentação, o piruvato é convertido em ácido lático (lactato), sem a liberação dióxido de carbono, por se tratar de uma molécula de cadeia composta por 3 carbonos. Na conversão, também ocorre a reoxidação de uma NADH em NAD+. Os músculos também são capazes de realizar a fermentação lática em anaerobiose, sendo o acúmulo de ácido o responsável pela sensação de fadiga e dor muscular após exercícios intensos. QUESTÕES: COMO AS PROVAS COBRAM 1. (UEA) A equação C6H12O6 → 2C3H4O3 + 2ATP ilustra uma etapa do metabolismo energético em que, a partir de uma molécula de glicose, são obtidas duas moléculas de ácido pirúvico e um saldo de duas moléculas de adenosina trifosfato. Essa reação ocorre: a) após o ciclo de Krebs, durante a respiração celular. b) no início da cadeia respiratória, durante a respiração celular. c) após a cadeia respiratória, durante a respiração celular. d) no início da fermentação e da respiração celular. e) no final da fermentação e da respiração celular. 91 2. (UECE) Considerando o processo da fotossíntese, escreva V ou F conforme seja verdadeiro ou falso o que se afirma nos itens abaixo. ( ) As reações dependentes da luz ocorrem na fase fotoquímica. ( ) Na fase bioquímica, as moléculas de água são clivadas e o O2 é liberado. ( ) A redução das coenzimas NADP+ para NADPH ocorre na fase fotoquímica. ( ) A energia do ATP é usada para ligar o CO2 a uma molécula orgânica na fase bioquímica. ( ) Na fase fotoquímica, o poder redutor do NADPH é utilizado para reduzir um átomo de carbono a um carboidrato. A sequência correta, de cima para baixo, é: a) V, V, F, V, F. b) F, V, F, F, V. c) F, F, V, F, V. d) V, F, V, V, F. 3. (UFRGS) O ATP atua como um tipo de “moeda energética”. Considere as seguintes afirmações sobre essa molécula. I - A molécula é um nucleotídeo composto por uma base nitrogenada, uma ribose e um grupo trifosfato. II - A hidrólise da molécula libera energia livre que pode ser utilizada no transporte ativo. III- A síntese da molécula pode ocorrer na ausência de oxigênio, quando a glicólise é seguida pela fermentação. Quais estão corretas? a) Apenas I. b) Apenas II. c) Apenas I e III. d) Apenas II e III. e) I, II e III. 4. (UEA) As condições ideais para que ocorra o processo de produção de ATP, realizado pelas mitocôndrias existentes nas células humanas, são:________ de oxigênio; temperatura próxima de ______ ºC; e utilização de ___________ como fonte de energia. Assinale a alternativa que completa as lacunas do texto. a) ausência – 25 – nucleotídeos b) presença – 55 – enzimas c) ausência – 45 – lipídios d) presença – 35 – carboidratos e) presença – 65 – aminoácidos 5. (FUVEST) Considere estas três reações químicas realizadas por seres vivos: I. Fotossíntese 6H2O + 6CO2 → 6O2 + C6H12O6 II. Quimiossíntese metanogênica CO2 +4H2 → CH4 +2H2O III. Respiração celular 6O2 + C6H12O6 → 6H2O + 6CO2 A mudança no estado de oxidação do elemento carbono em cada reação e o tipo de organismo em que a reação ocorre são: 92 a) I - redução; autotrófico. II - redução; autotrófico. III - oxidação; heterotrófico e autotrófico. b) I - oxidação; autotrófico. II - oxidação; heterotrófico. III - oxidação; autotrófico. c) I - redução; autotrófico. II - redução; heterotrófico e autotrófico. III - redução; heterotrófico e autotrófico. d) I - oxidação; autotrófico e heterotrófico. II - redução; autotrófico. III - oxidação; autotrófico. e) I - oxidação; heterotrófico. II - oxidação; autotrófico. III - redução; heterotrófico. 6. (UECE) Todos os seres vivos necessitam de energia para viver e para isso realizam processos metabólicos variados. Enquanto organismos mais complexos realizam respiração aeróbica para obter energia, alguns microrganismos, como bactérias e fungos, utilizam a fermentação. Com relação aos processos existentes no mundo vivo para a obtenção de energia, analise as afirmativas a seguir. I. A glicose é o combustível inicial tanto da respiração quanto da fermentação. II. Os vegetais fazem fotossíntese durante o dia e respiram apenas à noite. III. As leveduras fermentam açúcares para produzir ácido lático. IV. Como os microrganismos precisam se multiplicar com rapidez, realizam fermentação, processo mais eficiente com relação ao balanço energético do que a respiração aeróbia, pois é mais rápido. É correto o que se afirma em a) I, II e IV, apenas. b) I, apenas. c) I, II e III, apenas. d) III, apenas. 7. (UNESP) Os elementos químicos hidrogênio e oxigênio estão presentes em todos os seres vivos. A combinação destes elementos pode formar a água, fundamental para a vida, assim como a água oxigenada, tóxica para as células. As equações químicas a seguir são exemplos de reações que ocorrem em seres vivos e que envolvem os elementos hidrogênio e oxigênio. 1. água → oxigênio + íons de hidrogênio 2. água oxigenada → água + gás oxigênio 3. oxigênio + íons de hidrogênio → água 93 As reações químicas 1, 2 e 3 ocorrem, respectivamente, em a) cloroplastos, peroxissomos e mitocôndrias. b) peroxissomos, mitocôndrias e cloroplastos. c) mitocôndrias, peroxissomos e cloroplastos. d) mitocôndrias, cloroplastos e peroxissomos. e) cloroplastos, mitocôndrias e peroxissomos. 8. (Rennólogia Original)Entre os protagonistas de mangás shonen, três destacam-se, não só pelo poder e carisma, mas pelo apetite insaciável. Monkey D. Luffy de One Piece, Naruto e Goku de Dragon Ball, em diversos episódios, devoram verdadeiros banquetes com incrível sagacidade. O que, muitas vezes, parece uma estratégia narrativa para momentos cômicos, tem verdadeira base científica, afinal de contas os três dependem de grandes quantidades de energia em suas habilidades especiais, seja o esticar do corpo de Luffy, a liberação do KI de Goku ou a concentração de energia de Naruto para realizar o rasengan. Tomando tais características como base, é esperado que as células das três personagens tenham como característica: a) síntese proteica elevada para produção de enzimas da glicogênese, elevado número de mitocôndrias e alta difusão de gás carbônico para o interior da célula. b) síntese proteica reduzida para produção de enzimas da glicogênese, elevado número de mitocôndrias e alta difusão de oxigênio para o exterior da célula. c) síntese proteica elevada para produção de enzimas da via glicolítica, elevado número de mitocôndrias e alta difusão de gás carbônico para o exterior da célula. d) síntese proteica elevada para produção de enzimas da glicogênese, reduzido número de mitocôndrias e alta difusão de oxigênio para o interior da célula. e) síntese proteica elevada para produção de enzimas da via glicolítica, elevado número de mitocôndrias e alta difusão de gás carbônico para o interior da célula. 94 Anotações 95 8. HISTOLOGIA: OS TECIDOS DO ORGANISMO Nos seres pluricelulares, as células unem-se em conjuntos para que possam atuar em prol do organismo, formando os tecidos. Os tecidos são classificados em quatro tipos: epitelial, conjuntivo, muscular e nervoso; cada um com suas celulas específicas e com sua composição da matriz extracelular, conjunto de substâncias que se encontra no interstício (espaço entre as células). 8.1 TECIDO EPITELIAL O tecido epitelial, ou somente epitélio, é formado por células justapostas (muito próximas umas das outras), com pouca matriz extracelular, sem vascularização, o que o torna dependente do tecido conjuntivo adjacente para nutrição. Entre ambos os tecidos existe uma estrutura colágena, a lâmina basal, que permite a troca seletiva de substâncias. A proximidade das células e a manutenção de uma quantidade muito pequena de matriz é garantida por estruturas conhecidas como junções celulares, classificadas como: • Junções de adesão – formada por proteínas caderinas que podem se ancorar na actina do citoesqueleto (desmossomos) e permitem a coesão dos epitélios; • Zônula de oclusão – região de fusão das mambranas celulares de células adjacentes; • Junções comunicantes – formam canais que permitem a comunicação entre citoplasmas de células adjacentes, abrindo e fechando de acordo com estímulos recebidos. 8-1: Representação das junções celulares encontradas no tecido epitelial. 96 A) TIPOS DE EPITÉLIOS A principal função do tecido epítelial é revestir as estruturas do organismo, proporcionando proteção contra microrganismos ou perda hidrica. Para tanto, os epitélios podem apresentar variedade morfológica de células da quantidade de camadas que estas formam. Morfologicamente, as células epiteliais podem ser pavimentosas (achatadas), cúbicas ou cilíndricas (primáticas). Dependendo do epitélio, na face voltada à luz, polo contrário à lâmina basal, pode-se encontrar cílios e microvilosidades (projeções que aumentam a superfície de contato). Quanto às camadas, os epitélios podem ser simples (apenas uma camada), estratificados (várias camadas) ou pseudoestratificados, um epitélio simples de células prismáticas que possui núcleos em posições diferentes de cada células, dando a impressão de camadas. De acordo com os tipos de células e com o número de camadas, os principais epitélios do organismo são: • Pavimentoso simples – presente nos vasos sanguíneos; • Cúbico simples – encontrados nos túbulos renais; • Cilíndrico (ou prismático) simples – presente na luz do trato digestório; • Pseudoestratificado cilíndrico ciliado – presente na traquéia e brônquios; • Epitélio de transição – encontrado na bexiga urinária; • Epitélio pavimentoso estratificado – queratinizado, presente na pele. 8-2: Modelo esquemático dos principais epitélios do organismo 97 8-3: Epitélios glandulares exócrinos e endócrinos. B) EPITÉLIOS GLANDULARES Alguns epitélios especiais multiplicam-se em diereção ao tecido conjuntivo e ganham, dessa forma, acesso à corrente sanguínea, que lhe confere uma maior nutrição e, consequentemente, a capacidade de produzir diversas substâncias para secreção. Os epitélios glandulares, como são chamados, são responsáveis pela produção de hormônios, de ceras, de soluções salinas (como o suor), de leite, de enzimas digestivas e uma grande quantidade de secreções. De acordo com o local onde lançam a secreção, as glândulas, e consequentemente os epitélios glandulares, são classificadas da seguinte maneira: • Glândulas endócrinas – secretam na corrente sanguínea, tais como a hipófise, a tireoide, o timo, os testículos, o ovário e as suprarrenais; • Glândulas exócrinas – secretam, por meio de um canal, para o lado externo do tecido, seja para a luz de um sistema ou para fora do organismo, tais como glândulas sudoríparas, as glândulas sebáceas, as glândulas mamárias e nas glândulas salivares; • Glândulas Mistas, mesócrinas ou anfícrinas – possuem secreções endócrinas e exócrinas, tendo como principal exemplo o pâncreas, responsável pela produção dos hormônios insulina e glucagon, lançados na coorente sanguíne, e pela produção do suco pancreático, rico em enzimas e liberado no duodeno, primeira porção do intestino delgado. 98 Pessoas que não transpiram sofrem com altas temperaturas 8.2 TECIDO CONJUNTIVO O tecido conjuntivo é o mais diversificado do organimo, formado por grande quantidade de matriz extracelular composta pela substância fundamental e três tipos de fibras: colágenas, elásticas e reticulares. As fibras colágenas são compostas por colágeno, uma proteína que confere flexibilidade e resistência ao tecido. O mesmo colágeno associa-se a glicoproteínas para formação das fibras reticulares, que atuam na sustentação de órgãos. As fibras elásticas são as mais flexíveis, formadas por elastina, capazes de retornar à forma orginal após serem submetidas à pressão. A substância fundamental tem perfil hidrofílico, composta por glicosaminoglicas, como o ácido hialurônico, proteoglicanas e glicoproteínas de adesão, que realizam interação célula-matriz. O tecido conjuntivo tem como função realizar a união de tecidos, preencher e sustentar as estruturas do corpo. Mesmo possuindo variações, há um modelo padrão, o tecido conjuntivo propriamente dito, que pode ser classificado como frouxo ou denso. O tecido conjuntivo frouxo nutre epitélios, preenche espaços do organismo e faz parte da composição de diversos órgãos. Possui considerável quantidade de células e sua matriz apresenta pouca quantidade de fibras colágenas, o que o torna flexível. Com grande quantidade de matriz e abundância de fibras colágenas, o tecido conjuntivo denso tem maior resistência a choques mecânicos, menor quantidade de células e pode ser não modelado, com as fibras sem organização padrão, ou modelado, com as fibras dispostas em feixes. O tecido conjuntivodenso não modelado está presente em órgãos como o fígado e o baço, além da derme, camada profunda da pele. Já o tecido conjuntivo denso modelado é encontrado nos tendões e ligamentos. Quanto aos tipos celulares, a variação dos tecidos conjuntivos, diferente dos epitélios, vai além da morfologia das células, que se diferenciam também pelas funções que desempenham. As células mais comuns do tecido conjuntivo são os fibroblastos, células jovens que sintetizam a matriz extracelular. Sua estrutura apresenta diversos prolongamentos e o citoplasma tem grande desenvolvimento do retículo endoplasmático e do complexo golgiense. Ao diminuirem sua atividade e, consequentemente, envelhecer, os fibroblastos transformam-se em fibrócitos. Três tipos celulares atuam na defesa do tecido. Os macrófagos, tipo mais ativo, são amebóides (sem forma definida), com grande ação fagocitária. Os mastócitos são produtores de mediadores químicos, como a histamina, atuando nas reações alérgicas e nos processos inflamatórios. Presentes em https://g1.globo.com/bemestar/noticia/2014/02/pessoas-que-nao-transpiram-sofrem-com-altas-temperaturas-do-verao.html https://g1.globo.com/bemestar/noticia/2014/02/pessoas-que-nao-transpiram-sofrem-com-altas-temperaturas-do-verao.html https://g1.globo.com/bemestar/noticia/2014/02/pessoas-que-nao-transpiram-sofrem-com-altas-temperaturas-do-verao.html https://g1.globo.com/bemestar/noticia/2014/02/pessoas-que-nao-transpiram-sofrem-com-altas-temperaturas-do-verao.html https://super.abril.com.br/historia/no-tempo-dos-corsarios-e-piratas 99 menor quantidade, os plasmócitos, terceiro tipo celular de defesa dos tecidos conjuntivos, são responsáveis pela produção das imunoglobulinas, os anticorpos. Além do tecido conjuntivo propriamente dito, o organismo apresenta variações especiais deste tecido, nas quais destacam-se os tecidos adiposo, cartilaginoso, ósseo e sanguíneo. A) TECIDO ADIPOSO O tecido adiposo é responsável pela principal reserva energética do organismo, armazenando em suas células, os adipócitos, grandes quantidades de triacilglicerol. Na hipoderme, a reserva atua de forma fundamental na manutenção da temperatura corporal e na proteção contra choques mecânicos. Os adipócitos são classificados como uniloculares, quando armazenam a gordura preenchendo todo o citoplasma, e multilocular, quando há a fragmentação da gordura no citoplasma. B) TECIDO CARTILAGINOSO Caracterizado por apresentar uma matriz extracelular rígida, com grande quantidade de fibras colágenas e glicosaminoglicanas, o tecido cartilagionoso atua sustentando tecidos moles, revestindo articulações e auxiliando o crescimento ósseo. A secreção da matriz é realizada pelos condroblastos, com grande atividade de síntese proteica. Uma vez que encontram-se circindadas pelo resultado de sua produção, os condroblastos transformam-se em condrócitos, que reservam lipídios e glicogênio. O tecido cartilaginoso não possui vascularização e, como os epitélios, necessita de um tecido conjuntivo, o pericôndrio, para realizar sua nutrição. Para as cartilagens articulares, ligadas aos ossos, a nutrição e a excreção são realizadas por meio do liquido sinovial, que também lubrifica o tecido e evita desgaste por atrito. C) TECIDO ÓSSEO O mais rígido tecido conjuntivo, com matriz mineralizada, o tecido ósseo sustenta o organismo, permite, em conjunto com o tecido muscular, uma grande quantidade de movimentos e protege órgãos importantes, como pulmões o coração. A matriz óssea é composta por fibras colágenas e íons cálcio e fosfato, responsáveis por sua mineralização. Sua estrutura contém lacunas nas quais se encontram os osteócitos, células que atuam na manutenção e, a exemplo das células epiteliais, podem apresentar junções comunicantes. A síntese da parte orgânica da matriz é realizada pelos osteoblastos, que também produzem substâncias que atuam na mineralização. Como ocorre nas cartilagens, mais precisamente na relação entre condroblastos e condrócitos, os osteoblastos transformam-se em osteócitos quando sua estrutura está completamente envolta pela matriz. 100 Um terceiro e fundamental tipo de células também é encontrado no tecido ósseo. Conhecidas como osteoclastos, tais células são responsáveis pela reabsorção óssea, permitindo a reparação e o crescimento dos ossos. Osteogênese imperfeita: a doença conhecida como ossos de vidro O tecido ósseo possui dois tipos de subclassificação, levando em consideração aspectos macro e microscópicos. A primeira subclassificação, a macroscópica, separa o tecido em compacto e esponjoso, de acordo com as cavidades visíveis apresentadas. Já a outra classificação, microscópica, leva em consideração a formação do tecido, sendo denominado primário ou não lamelar o primeiro, formado com fibras colágenas irregulares e grande quantidade de osteócitos. Já o tecido secundário ou lamelar apresenta organização das fibras e os sistemas de Havers, que abrigam canais de vasos sanguíneos e nervos, comunicando-se com a porção mais interna dos ossos, a medula. D) TECIDO SANGUÍNEO Único tecido líquido do organimo, o tecido sanguíneo tem suas células originadas na medula óssea vermelha onde se localiza o tecido hematopoietico, formado por células pluripotentes. A matriz extracelular do sangue é denominada plasma, ocupando mais da metade do volume do tecido e sendo formada essencialmente de água (mais de 90% da composição). É no plasma que são transportados, por todo organismo, nutrientes, anticorpos, diversas proteínas, hormônios, a maior parte do dióxido de carbono e excretas. A coloração vermelha do sangue é originada pela grande quantidade de hemoglobina presente em sua composição, uma proteína quaternária que contém ferro em sua molécula. A hemoglobina atua no transporte de oxigênio pelo organismo, fundamental para o metabolismo energético, apresentando-se contida dentro das hemácias ou glóbulos vermelhos, células anucleadas com formato de disco bicôncavo. 8-4: Estrutura morfológica de uma hemácia. O tecido sanguíneo está presente na maior parte do organismo e, por esse motivo, necessita de uma linha de defesa eficaz. Além de proteínas, como anticorpos e sistema complemento, que serão discutidas em capítulos posteriores, há um conjunto de células imunológicas, os leucócitos, capazes de identificar e neutralizar antígenos. Os leucócitos presentes no sangue são: https://www.cnnbrasil.com.br/saude/osteogenese-imperfeita-entenda-a-doenca-conhecida-como-ossos-de-vidro/#:~:text=A%20osteog%C3%AAnese%20imperfeita%2C%20mais%20conhecida,10%20mil%20nascidos%2C%20por%20exemplo. https://www.cnnbrasil.com.br/saude/osteogenese-imperfeita-entenda-a-doenca-conhecida-como-ossos-de-vidro/#:~:text=A%20osteog%C3%AAnese%20imperfeita%2C%20mais%20conhecida,10%20mil%20nascidos%2C%20por%20exemplo. https://www.cnnbrasil.com.br/saude/osteogenese-imperfeita-entenda-a-doenca-conhecida-como-ossos-de-vidro/#:~:text=A%20osteog%C3%AAnese%20imperfeita%2C%20mais%20conhecida,10%20mil%20nascidos%2C%20por%20exemplo. 101 • Neutrófilos – presentes em maior número, possuem grânulos no citoplasma e atuam fagocitando antígenos; • Linfócitos – sem grânulos no citoplasma, os lifócitos podem atuar na comunicação e combate de células infectadas por parasitas intracelulares (tipo T CD4 e T CD8, respectivamente) e na produção de anticorpos (tipo B); • Eosinófilos – apresentam grânulos com substâncias tóxicas que atuam no combate de parasitas macroscópicos, como os vermes, também atuam nas alergias; • Monócitos – células agranulares de ação fagocitária, precursoras dos macrófagos; • Basófilos – apresentam grânulos de heparinae histamina, participando dos processos alérgicos. O terceiro tipo celular presente no tecido sanguíneo corresponde às plaquetas ou trombócitos, atuantes no processo de coagulação, no qual formam uma espécie de tampão. Quando formado, o tampão plaquetário libera substâncias que participam da cascata da coagulação, uma cadeia de reações que formará o coágulo e conta com a participação de proteínas do plasma, da vitamina K e do cálcio. As plaquetas não são células propriamente ditas e sim fragmentos de uma estrutura celular maior, o megacariócito. 8-5: Os leucócitos presente no sangue, apresentando, na parte superior da imagem, os granulócitos e, na parte inferior, os agranulócitos. 102 8-6: Etapas da coagulação sanguínea, evidenciando cada uma das vias pelas quais o processo pode ocorrer. A coagulação sanguínea pode ter início pela liberação de um fator tecidual (via extrínseca) ou por fatores presentes no interior dos vasos (via intrínseca). Ambas as vias levam à ativação do fator X da coaguação, que, em conjunto com o fator V, ativará a protrombina em trombina que, por sua vez, ativará o fibrinogênio em fibrina. É a rede de fibrina, proteína plasmática, que atuará em conjunto com o tampão plaquetário e formará o tampão hemostático do coágulo. Quando a matriz extracelular do sangue está sem as proteínas da coagulação recebe o nome de soro, produzido laboratorialmente para processos de imunização passiva. 8.3 TECIDO MUSCULAR O tecido muscular é formado por células especializadas com capacidade de contração, o que lhe permite executar funções relacionadas a diversos movimentos, como deslocamento, manipulação com precisão, a peristalse e manutenção de fluxos de líquidos corporais como o sangue. A contração ocorre graças ao sarcômero presente no citoplasma das fibras musculares, uma sequência de filamentos de actina que são capazes de deslizar por filamentos de miosina. O processo é estimulado pelo sistema nervoso e envolve gasto energético, ou seja, consumo de ATP. 103 8-7: Atuação do sarcômero na contração muscular. No processo de contração, o sistema nervoso libera a acetilcolina, um neurotransmissor, que se liga a receptores de membrana e induz o retículo sarcoplasmático (retículo endoplasmático liso das fibras musculares) a liberar íons cálcio no citoplasma, estimulando o encurtamento da zona H (espaço entre as os filamentos de actina) do sarcômero. Existem três tipos de fibras musculares e, consequentemente, de músculos: estriado esquelético, estriado cardíaco e liso. A) CARACTERÍSTICAS DO MÚSCULO ESTRIADO ESQUELÉTICO Representando a maior parte do tecido muscular do organismo, o músculo estriado esquelético recebe este nome por estar ligado aos ossos, com contração rápida e voluntária, sendo responsável pela grande variedade de movimentos de locomoção e manipulação executados pelo organismo, além do processo de respiração mecânica orientado pelo músculo diafragma. As células dos músculos estriados esqueléticos são envoltas em uma membrana de tecido conjuntivo denominada endomísio. Há também ação do tecido conjuntivo compondo envoltório do conjunto de fibras e de toda a estrutura muscular, recebendo os nomes de perimísio e epimísio, respectivamente. B) CARACTERÍSTICAS DO MÚSCULO ESTRIADO CARDÍACO Como sugere o nome, o músculo estriado cardíaco está presente no coração, compondo o miocárdio. Suas células são uni ou binucleadas, apresentam morfologia alongada com ramificações, unidas por discos intercalares. Assim como o músculo estriado esquelético, a contração é rápida, porém involuntária e constante, o que demanda um grande gasto energético e proporciona o bombeamento do sangue por todo o organismo. C) CARACTERÍSTICAS DO MÚSCULO LISO Responsável pela peristalse, o músculo liso possui contração lenta e involuntária, fundamental para o funcionamento de órgãos do trato digestório e da bexiga urinária. As células da musculatura lisa são uninucleadas, afinadas nas pontas e espessas na região central, sendo as únicas capazes de realizar divisão celular em indivíduos adultos. 104 8-8: Diferenças morfológicas entre as fibras dos músuculos estriado esquelético, estriado cardíaco e liso. 8.4 TECIDO NERVOSO O funcionamento do tecido nervoso é baseado no controle das funções corporais. Para que processos complexos sejam executados, o tecido nervoso possui os neurônios como sua principal célula, apresentando uma estrutura especializada realizar o impulso nervoso, ou seja, receber, interpretar e receber estímulos oriundos do próprio organismo ou do meio externo. Um neurônio é composto por um corpo celular, no qual concentram-se a maior parte das funções citoplasmáticas e o núcleo da célula. De sua estrutura partem dois tipos de ramificações. Os dendritos são responsáveis por receber os estímulos, enquanto o axônio transmite os estímulos para outros neurônios ou órgãos eferentes. Diferente dos dendritos, a maioria das células apresentam apenas um axônio, isolado eletricamente por uma bainha de mielina e ramificado na extremidade. Suas ramificações possuem uma discreta dilatação, configurando o botão pré-sináptico. O impulso nervoso é recebido pelos dendritos, passa pelo corpo celular e é encaminhado para o axônio, que se despolatiza, tornando-se permeável aos íons Na+. A despolarização caminha pelo axônio até atingir o botão pré-sináptico, saltando em grande velocidade pelos espaços existentes na bainha de mielina (nós neurofibrosos). A comunicação entre neurônios ou entre um neurônio e o órgão alvo é denominada sinapse. 105 Na sinapse, os botões pré- sinápticos liberam sustâncias, os neurotransmissores, em um espaço entre os dois neurônios, ou o neurônio e o órgão eferente, conhecido como fenda sinpáptica. O neurotransmissores ligam-se a receptores da célula alvo e fazem seguir o impulso nervoso ou induzem uma ação, como já observado na contração muscular induzida pela acetilcolina. Diferentes neurotransmissores induzem diferentes ações no organismo. 8-9: Estrutura morfológica de um neurônio. 8-10: Diferença entre a transmissão do impulso nervoso em axônios com ou sem mielina. Ao término da despolarização, no botão pré-sinaptico, ocorre a liberação dos neurotransmissores na fenda sináptica. 106 8-11: Os diferentes tipos de neurônios encontrados no organismo. Os neurônios podem ser classificados utilizando dois parâmetros: sua morfologia e sua função. Morfologicamente, os neurônios podem ser: • Multipolares – apresentam diversos dendritos e um axônio único; • Bipolares – possuem apenas um dendrito e um axônio; • Pseudo-unipolares – apresentam um prolongamento único e bifurcado. Em relação à sua função, os neurônios podem ser classificados como motores, sensoriais e interneurônios. São denominados neurônios motores aqueles que levam o estímulo para os órgãos eferentes, como os músculos e as glândulas. No caminho contrário, recebendo o estímulo do próprio organismo ou do meio, estão os neurônios sensoriais. A conexão entre os dois tipos anteriores é realizada pelos interneurônios, que permitem que haja ação e reação para os estímulos captados. Outras células também estão presentes no tecido nervoso, dando suporte necessário para que os neurônios possam executar suas funções. As células da glia, como são conhecidas, representam vários tipos celulares que desempenham papéis diferentes no tecido. Os astrócitos, primeiro tipo de gliócito, atuam na nutrição dos neurônios, possuindo prolongamentos que podem fazer ligação direta com capilares, transferindo íons e moléculasdo sangue. A produção da bainha de mielina ocorre pelos oligodendrócitos (sistema nervoso central) e pelas células de Schwann (sistema nervoso periférico). Atuando na defesa do tecido, com ação fagocitária, estão as micróglias, com tamanho menor que as demais células da glia, originadas a partir de monócitos produzidos na medula óssea, a exemplo do que ocorre com os macrófagos. 107 QUESTÕES: COMO AS PROVAS COBRAM 1. (UEFS) Em relação ao tecido epitelial, marque com V as afirmativas verdadeiras e com F, as falsas. ( ) As células epiteliais recebem nutrientes a partir do tecido conjuntivo subjacente, uma vez que o tecido epitelial não possui vasos sanguíneos. ( ) Na área de conexão de um epitélio com o tecido conjuntivo subjacente, há uma matriz acelular rica em proteínas denominada lâmina basal. ( ) O epitélio de revestimento prismático pode apresentar microvilosidades e é habitual em órgãos relacionados com a absorção de nutrientes e água. A alternativa que indica a sequência correta, de cima para baixo, é a a) V V V b) V V F c) V F F d) F V F e) F F V 2. (UERR) O tecido epitelial de revestimento reveste os órgãos externa ou internamente. Este tipo de tecido epitelial pode ser classificado de acordo com o número de camadas de células que apresenta. Associe o tipo de tecido quanto ao número de camadas: 1- Epitélio pseudoestratificado 2- Epitélio estratificado 3- Epitélio simples ( ) Constituído por uma camada de células. ( ) Constituído por uma camada de células com núcleos em diferentes alturas, aparentando formar várias camadas. ( ) Constituído por várias camadas de células. Assinale a sequência correta: a) 3, 2, 1 b) 1, 2, 3 c) 2, 3, 1 d) 3, 1, 2 e) 2, 1, 3 3. (UPE) Analise a figura de um corte histológico de um tipo especial de tecido conjuntivo e as suas características descritas no texto. 108 É um tipo de tecido conjuntivo de consistência rígida que tem função de sustentação e de revestimento de superfícies articulares. Suas células, condrócitos e condroblastos, são responsáveis pela formação das fibras colágenas e da substância intercelular, denominada de matriz. Assinale a alternativa que indica corretamente o tecido correspondente a) Tecido adiposo. b) Tecido cartilaginoso. c) Tecido epitelial. d) Tecido ósseo. e) Tecido sanguíneo. 4. (URCA) São exemplos de células presentes no tecido cartilaginoso: a) Condrócitos e condroblastos b) Melanócitos e mielócitos c) Trombócitos e trombina d) Osteócitos e osteoblastos e) Fibrócitos e mieloblastos 5. (UNICAMP) O tecido muscular cardíaco apresenta fibras a) Lisas, de contração voluntária e aeróbia. b) Lisas, de contração involuntária e anaeróbia. c) Estriadas, de contração voluntária e anaeróbia. d) Estriadas, de contração involuntária e aeróbia. 6. (UEA) Na parede do estômago, no bíceps e nas paredes das artérias encontramos tecidos musculares, respectivamente: a) Dos tipos liso, estriado esquelético e liso. b) Dos tipos estriado esquelético, liso e liso. c) Dos tipos estriado esquelético, estriado esquelético e liso. d) Do tipo estriado esquelético, estriado esquelético e estriado esquelético. e) Apenas do tipo liso. 7. (UFTM-MG) O esquema representa a superfície livre de uma célula epitelial com inúmeras microvilosidades que contribuem para o aumento da área superficial e, consequentemente, da área de absorção Células desse tipo encontram-se no epitélio que: a) Forma as glândulas sebáceas. b) Forma as glândulas sudoríparas. c) Reveste a cavidade intestinal. d) Reveste a cavidade da traqueia. e) Forma a pele. 109 8. (UNICAMP) A osteoporose, principal causa de quedas entre idosos, é resultado da perda gradual da densidade da matriz óssea, que é remodelada por osteoblastos e osteoclastos. Segundo os especialistas, a prevenção contra a osteoporose deve começar na infância, com alimentação rica em cálcio e em vitamina D, exposição diária ao sol e exercícios físicos. Sobre os vários fatores envolvidos na formação do osso, é correto afirmar que: a) A fixação do cálcio no tecido ósseo depende da presença de vitamina D, cuja síntese é diminuída em indivíduos que têm o hábito de tomar sol. b) O excesso de vitamina C pode levar à diminuição da densidade óssea, pois essa vitamina causa degradação das moléculas de colágeno. c) Os osteoblastos e os osteoclastos são células responsáveis, respectivamente, pela captura de cálcio e pela absorção de vitamina D. d) Os osteoblastos e os osteoclastos são células responsáveis, respectivamente, pela produção e pela degradação de componentes da matriz óssea. 9. (UDESC) O tecido nervoso é um dos tecidos humanos que possuem células altamente especializadas. Na ausência dele não é possível comandar, de forma rápida e eficiente, várias partes do nosso organismo. Assinale a alternativa correta a respeito do tecido nervoso. a) A função da bainha de mielina, no tecido nervoso, é bloquear a condução do impulso nervoso. b) Os oligodendrócitos são células nervosas que se enrolam em vários axônios dos neurônios, formando e mantendo a bainha de mielina. c) Os nódulos de Ranvier são estruturas de defesa do neurônio que se localizam no núcleo e no citoplasma dessa célula. d) Os botões sinápticos são estruturas pós-sinápticas que se localizam no interior do corpo celular e sua função é fornecer sustentação e nutrição aos neurônios. e) As células da glia identificam as mensagens químicas para serem transformadas em impulso nervoso. 10. (ENEM) A poluição radioativa compreende mais de 200 nuclídeos, sendo que, do ponto de vista de impacto ambiental, destacam-se o césio-137 e o estrôncio-90. A maior contribuição de radionuclídeos antropogênicos no meio marinho ocorreu durante as décadas de 1950 e 1960, como resultado dos testes nucleares realizados na atmosfera. O estrôncio-90 pode se acumular nos organismos vivos e em cadeias alimentares e, em razão de sua semelhança química, pode participar no equilíbrio com carbonato e substituir o cálcio em diversos processos biológicos. FIGUEIRA, R. C. L.; CUNHA, I. I. L. A contaminação dos oceanos por radionuclídeos antropogênicos. Química Nova, n. 21, 1998 (adaptado). Ao entrar numa cadeia alimentar da qual o homem faz parte, em qual tecido do organismo humano o estrôncio-90 será acumulado predominantemente? 110 a) Cartilaginoso. b) Sanguíneo. c) Muscular. d) Nervoso. e) Ósseo. 11. (UFPE) No estudo da histologia animal, é muito importante conhecer as características das células. Assinale a alternativa que indica corretamente os tecidos em que as células descritas em 1, 2 e 3 são encontradas, nesta ordem. a) Conjuntivo, muscular estriado esquelético e nervoso b) Sanguíneo, muscular liso e ósseo c) Epitelial, muscular cardíaco e nervoso d) Epitelial glandular, muscular estriado esquelético e hematopoiético e) Conjuntivo frouxo, muscular cardíaco e conjuntivo reticular 12. (UECE) Considerando as células do sangue, associe corretamente os tipos celulares com suas respectivas características, numerando a Coluna II de acordo com a Coluna I. Coluna I 1. Hemácias 2. Neutrófilos 3. Plaquetas 4. Linfócitos Coluna II ( ) Estruturas anucleadas, com grande quantidade de hemoglobina, que transportam o oxigênio. ( ) Células, com núcleo esférico, que participam dos processos de defesa produzindo e regulando a produção de anticorpos. ( ) Granulócitos que desempenham papel crucial na defesa do organismo fagocitando e digerindo microrganismos. ( ) Estruturas anucleadas, que são participantes dos processos de coagulação sanguínea. A sequênciacorreta, de cima para baixo, é: a) 2, 1, 4, 3. b) 1, 4, 2, 3. c) 4, 3, 2, 1. d) 3, 2, 1, 4. 13. (UFRGS) Tecido Nervoso: Para que um impulso nervoso possa ser transmitido de um neurônio a outro, é necessária a liberação, na fenda sináptica, de mediadores químicos. Um desses mediadores é a: 111 a) Insulina. b) Tirosina. c) Vasopressina. d) Acetilcolina. e) Histamina. 14. (UDESC) Assinale a alternativa incorreta a respeito do tecido epitelial glandular. a) A paratireóide é um exemplo de glândula endócrina. Esse tipo de glândula não possui uma comunicação com o epitélio por meio de um ducto ou canal. A secreção dessa glândula é liberada para os vasos sanguíneos. b) As glândulas são agrupamentos de células especializadas na produção de secreções. c) Glândulas sudoríparas são exemplos de glândula exócrina. Esse tipo de glândula mantém uma comunicação com o epitélio por meio de um ducto ou canal, que permite a liberação da secreção. d) A tireóide é um exemplo de glândula endócrina. Esse tipo de glândula não possui uma comunicação com o epitélio por meio de um ducto ou canal. A secreção dessa glândula é liberada para os vasos sanguíneos. e) A hipófise é uma glândula mista, ou seja, ela apresenta uma parte endócrina que libera o hormônio antidiurético, e outra exócrina que libera oxitocina (ocitocina). 15. (UFJF) O consumo abusivo de álcool e o uso de maconha, cocaína e outras drogas ilícitas são considerados sérios problemas de saúde pública, já que prejudicam o funcionamento do sistema nervoso dos usuários. O consumo dessas drogas altera a transmissão do impulso nervoso, afetando a comunicação entre os neurônios em regiões específicas do cérebro. Sobre o funcionamento do tecido nervoso assinale a alternativa INCORRETA: a) Os neurônios são as células fundamentais do tecido nervoso, portanto, problemas no seu funcionamento podem prejudicar o raciocínio, o aprendizado e a memória. b) Neurotransmissores são substâncias químicas responsáveis pela comunicação entre os neurônios. c) Dopamina, acetilcolina e noradrenalina são exemplos de neurotransmissores cujas produção e liberação podem ser afetadas pelo uso de drogas. d) O consumo de álcool afeta o funcionamento normal dos neurônios, podendo levar à sonolência e diminuição dos reflexos, além da perda da coordenação motora. e) Os neurônios se conectam por meio de pontos de contato entre si, denominados “pontes de hidrogênio”, onde ocorre a liberação de mensageiros químicos chamados de “hormônios”. 112 16. (Rennólogia Original) Os medicamentos efervescentes são utilizados comumente para combater a acidez estomacal, posto que se diluem em água e, ao chegarem no órgão de atuação, já estarão completamente dissolvidos, contrastando com os comprimidos convencionais. Atualmente, é possível encontrar tais medicamentos comercializados de duas maneiras. A primeira como pastilha, que efervesce gradativamente ao ser colocada em um copo com água. A segunda como pó, que apresenta efervescência quase que imediata ao ser colocado na água. O mesmo conceito que torna o pó mais rápido de se diluir pode ser encontrado, em nosso organismo: a) No epitélio pavimentoso simples dos vasos sanguíneos, que permitem a difusão de gases e nutrientes. b) No tecido conjuntivo adiposo, que utiliza moléculas hidrofílicas para reservar energia. c) No epitélio prismático do intestino, que apresenta microvilosidades que aumentam a superfície de contato e influenciam na velocidade de absorção e na quantidade de nutrientes absorvidos. d) No modelo do mosaico fluído da membrana plasmática, que permite a alteração simples da superfície e, consequentemente, do volume celular. e) No epitélio estratificado da bexiga urinária, que apresenta elasticidade e aumento de superfície, ampliando o volume do órgão. 17. (ENEM) A toxina botulínica (produzida pelo bacilo Clostridium botulinum) pode ser encontrada em alimentos malconservados, causando até a morte de consumidores. No entanto, essa toxina modificada em laboratório está sendo usada cada vez mais para melhorar a qualidade de vida das pessoas com problemas físicos e/ou estéticos, atenuando problemas como o blefaroespasmo, que provoca contrações involuntárias das pálpebras. BACHUR, T. P. R. et al. Toxina botulínica: de veneno a tratamento. Revista Eletrônica Pesquisa Médica, n. 1, jan.-mar. 2009 (adaptado). O alívio dos sintomas do blefaroespasmo é consequência da ação da toxina modificada sobre o tecido: a) glandular, uma vez que ela impede a produção de secreção de substâncias na pele. b) muscular, uma vez que ela provoca a paralisia das fibras que formam esse tecido. c) epitelial, uma vez que ela leva ao aumento da camada de queratina que protege a pele. d) conjuntivo, uma vez que ela aumenta a quantidade de substância intercelular no tecido. e) adiposo, uma vez que ela reduz a espessura da camada de células de gordura do tecido. 18. (UFPR) Em animais pluricelulares, as células organizam-se constituindo tecidos. Considerando os tecidos, suas funções e as características das células 113 que os constituem, assinale a alternativa correta. a) O tecido muscular estriado esquelético é formado por células fusiformes e é responsável pelo peristaltismo. b) Actina e miosina são células do tecido muscular fundamentais para o processo de contração muscular. c) Macrófagos são células típicas do tecido conjuntivo, sendo responsáveis pela formação de células sanguíneas vermelhas. d) Colágeno é o tipo de célula característica do tecido cartilaginoso, que tem função de sustentação. e) Células nervosas possuem um corpo celular de onde partem dois tipos de prolongamentos e permitem ao organismo responder a estímulos do meio. 19. (Rennólogia Original) Com a invenção da anestesia, os procedimentos cirúrgicos se tornaram mais seguros - e menos com toque de tortura. No Brasil, ela foi usada pela primeira vez em 1847 pelo médico Roberto Jorge Haddock Lobo. De modo geral, a anestesia é feita com uma combinação de medicamentos usados para diminuir a sensação de dor, amnésia, sedação e hipnose, imobilidade e bloqueio de reflexos. "Nenhum tipo de anestésico é perfeito ou superior no geral. Na prática, ele é melhor ou pior quando pensamos em situações específicas", comenta o médico Gabriel Magalhães Nunes Guimarães, anestesiologista do Hospital Universitário de Brasília. A anestesia local é usada para impedir a transmissão de sinais entre uma parte específica do corpo e o cérebro. Ela age bloqueando os canais de sódio nos neurônios, o que barra a transmissão do impulso nervoso para o cérebro - assim, a pessoa "não sabe" que algo dolorido está acontecendo. Esse tipo é usado para impedir a dor em locais bem específicos, como durante a remoção de uma unha encravada ou de um dente. (https://www.uol.com.br/tilt/noticias/redacao/202 1/03/07/por-que-a-anestesia-nao-nos-deixa- sentir-dor-antes-alcool-era-a- solucao.htm?cmpid=copiaecola) Sobre a anestesia local, é possível concluir que: a) Atua nos neurônios motores, impedindo que ocorra qualquer tipo de reação em relação à dor e, consequentemente, haja risco de acidente no procedimento médico. b) Atua diretamente na despolarização da membrana, impedindo que o impulso chegue até os botões pré-sinápticos. c) Altera os neurotransmissores da dor pelos responsáveis pelo prazer, enganando o organismo. d) Fecha os nós neurofibrosos, fazendo com que a bainha de mielina corra integralmente pelo axônio e diminua a velocidade do impulso. e) Age diretamente no corpo celular, impedindo a interpretação do impulso nervoso, consequentemente, anulando asensação da dor. 114 20. (UERJ) Os capilares são os vasos sanguíneos que permitem, por difusão, as trocas de substâncias, como nutrientes, excretas e gases, entre o sangue e as células. Essa troca de substâncias é favorecida pela seguinte característica dos capilares: a) Camada tecidual única b) Presença de válvulas móveis c) Túnica muscular desenvolvida d) Capacidade de contração intensa 21. (UDESC) Assinale a alternativa que apresenta corretamente alguns tipos celulares e o tecido onde eles são tipicamente encontrados. a) Osteoblastos – Tecido Epitelial b) Astrócitos – Tecido Conjuntivo c) Fibroblastos – Tecido Muscular d) Condrócitos – Tecido Nervoso e) Gliócitos – Tecido Nervoso 22. (ENEM) Um paciente deu entrada em um pronto-socorro apresentando os seguintes sintomas: cansaço, dificuldade em respirar e sangramento nasal. O médico solicitou um hemograma ao paciente para definir um diagnóstico. Os resultados estão dispostos na tabela: Relacionando os sintomas apresentados pelo paciente com os resultados de seu hemograma, constata-se que: a) o sangramento nasal é devido à baixa quantidade de plaquetas, que são responsáveis pela coagulação sanguínea. b) o cansaço ocorreu em função da quantidade de glóbulos brancos, que são responsáveis pela coagulação sanguínea. c) a dificuldade respiratória decorreu da baixa quantidade de glóbulos vermelhos, que são responsáveis pela defesa imunológica. d) o sangramento nasal é decorrente da baixa quantidade de glóbulos brancos, que são responsáveis pelo transporte de gases no sangue. e) a dificuldade respiratória ocorreu pela quantidade de plaquetas, que são responsáveis pelo transporte de oxigênio no sangue. 115 Anotações 116 9. FISIOLOGIA: DIGESTÃO E RESPIRAÇÃO Nos níveis organizacionais da biologia, as células unem-se em tecidos para os quais desempenham suas funções. Os tecidos, por sua vez, unem- se em órgãos para os quais executam suas tarefas. Já os órgãos utilizam o mesmo conceito para a formação dos sistemas que, por fim, formam o organismo. Como foi estuado nos capítulos anteriores, o metabolismo energético envolve uma série enzimas e de reações químicas para a produção de ATP para as funções celulares. Para garantir todos os processos, é fundamental que o organismo tenha estruturas capazes de obter nutrientes e oxigênio, além de excretar o dióxido de carbono produzido na oxidação da glicose. Em tais funções encontram-se organizados os sistemas digestório e respiratório. 9.1 SISTEMA DIGESTÓRIO O sistema digestório é responsável pela obtenção dos nutrientes no organismo, sendo formado por uma longa via, o trato digestório, que se inicia na boa e termina no ânus. Em toda a sua extensão, auxiliando o processo digestório, existem glândulas anexas que produzem substâncias químicas e enzimas que atuam diretamente nos nutrientes. A ação do sistema digestório envolve uma série de processos físicos e químicos, que quebram os alimentos até um nível molecular capaz de ser absorvido pelo organismo. A) DIGESTÃO BUCAL A boca é a via de entrada dos alimentos e local no qual a digestão tem início, realizando o processo de mastigação, triturando, umedecendo e promovendo parte da quebra do amido. A trituração do alimento é promovida pelos dentes e auxiliada pela língua. O objetivo é aumentar a superfície de contato do que é ingerido para que as enzimas e demais substâncias da digestão química possam atuar. Os dentes, 32 no total, estão organizados em duas arcadas, inferior e superior, divididos em grupos, de acordo com a ação mecânica que promovem: • Incisivos – cortam o alimento; • Caninos – perfuram o alimento; • Pré-molares e molares – trituram o alimento. 9.1: Modelo anatômico da boca, evidenciando as papilas gustativas da língua e os tipos de dentes presentes nas arcadas. 117 A umectação do alimento ocorre pela sua mistura com a saliva, produzida por um conjunto de glândulas exócrinas conhecidas como glândulas salivares (parótidas, sublinguais e submaxilares). Além de água, que corresponde a mais de 99% da composição, a saliva contém a primeira enzima do processo digestório, a ptialina (ou amilase salivar), que inicia a quebra do amido e sua transformação em maltose. O alimento mastigado configura o bolo alimentar, que é encaminhado para a faringe e, posteriormente, para o esôfago, que o conduzirá com apoio de movimentos peristáltico até o estômago. 9-2: Modelo anatômico do sistema digestório, evidenciando os órgãos participantes do trato digestório e as glândulas anexas. 118 B) DIGESTÃO ESTOMACAL Ao ganhar o estômago, o bolo alimentar chega ao abdome, e sofre a ação do suco gástrico, uma solução de ácido clorídrico e pepsina, uma enzima que atuará na digestão das proteínas. A produção é realizada por meio da indução de um hormônio, produzido pelo próprio órgão, a gastrina. Devido ao baixo pH, a parede interna do estômago é revestida por uma camada de muco, que evita lesões. A parte por onde o bolo alimentar chega ao estômago, é denominada cárdia. Já a parte inferior, pela qual o alimento sairá, é denominada piloro, tendo sua comunicação com o intestino delgada fechada por um anel muscular, o esfíncter pilórico. Tal característica é fundamental para que a digestão estomacal dure de duas a quatro horas, permitindo que a pepsina aja de maneira adequada. O resultado da digestão estomacal é uma massa denominada quimo. C) DIGESTÃO INTESTINAL Assim que é liberado do estômago, o quimo chega à primeira porção do intestino delgado. O duodeno, como é chamado, possui uma média de 25cm de extensão e é caracterizado por receber as secreções de duas glândulas anexas: o fígado e o pâncreas. O fígado será responsável pela liberação da bile, armazenada pela vesícula biliar, que emulsifica as gorduras, ou seja, permite que se misturem com meios aquosos e, sofram a ação enzimática. O suco pancreático, produzido pelo pâncreas, possui caráter alcalino, importante por neutralizar o pH ácido do quimo. Em sua composição encontram- se diversas enzimas, nas quais destacam-se a amilase pancreática, lipases, nucleases e as proteases tripsina e quimiotripsina. 9-3: O esfíncter de Oddi e ampola de Vater, responsáveis pelo lançamento da bile e do suco pancreático no intestino. As porções seguintes do intestino delgada, conhecidas como jejuno e íleo, vão proporcionar a absorção de grande parte dos nutrientes presentes no quimo, tendo seus epitélios marcados por microvilosidades que aumentam a superfície de contato com a luz intestinal e favorecem uma maior eficácia no processo. A parede externa do órgão também possui vilosidades, com o mesmo objetivo. 9-4: Comparação da superfície de tecidos com superfície lisa e tecidos com vilosidades, pregas e dobras. 119 O intestino delgado também tem função glandular, produzindo as enzimas finais da digestão, nas quais destacam- se a sacarase, a maltase, a lactase, as aminopeptidases, as nucleosidases e as nucleotidases. O material que sai o intestino delgado é denominado quilo, uma pasta grossa formada pelo material não digerido, por bactérias e por estercobilina, pigmento marrom que confere cor às fezes e vem do metabolismo da bile. A última porção do trato digestório é o intestino grosso, com cerca de 1,5 metros de comprimento, subdividido em ceco, cólon ascendente, cólon transverso, cólon descendente, sigmoide e reto, que apresentará os esfíncteres anais ao final. É no intestino grosso que seráformado, a partir do quilo, o bolo fecal, armazenado no reto e moldado pelo ânus. No ceco encontram-se uma pequena e estreita projeção externa, o apêndice vermiforme, que tem funções atribuídas à processos de defesa. 9.2 SISTEMA RESPIRATÓRIO O sistema respiratório tem sua estrutura organizada para obtenção do oxigênio necessário para o metabolismo aeróbico e para eliminação do dióxido de carbono dele originado, principalmente pelo ciclo de Krebs. Toda a movimentação do ar no sistema é derivada da contração do músculo diafragma, que separa tórax e abdome. Ao se contrair, o diafragma aumenta o volume de caixa toráxica e faz com que a pressão externa seja maior que a interna, resultando na entrada de ar, movimento conhecido como inspiração. No relaxamento, o volume diminui e a pressão interna aumenta, expulsando o ar do sistema respiratório, caracterizando a expiração. 9-5: Organização anatômica do sistema respiratório. 120 A entrada do ar no organismo é realizada pelas fossas nasais, que estão divididas em três partes: vestíbulo, região respiratória e área olfatória, que será abordada no estudo do sistema nervoso. O vestíbulo apresenta pelos, a primeira barreira mecânica contra partículas que, por ventura, estejam presentes no ar. O epitélio das fossas nasais possui células caliciformes que produzem grandes quantidades de muco, importante para barrar antígenos e participar da umectação do ar. Em apoio na umectação e aquecimento do ar, as fossas nasais contam com 8 cavidades ósseas, os seios paranasais, revestidos de epitélio que, por meio da ação ciliar, encaminham a secreção para a região respiratória. Uma vez captado, o ar é encaminhado para a faringe, órgão comum ao sistema digestório. O canal respiratório da faringe, que leva à laringe, está aberto em tempo integral, sendo fechado apenas com o movimento da deglutição, o que impede que sólidos e líquidos possam atingir o sistema respiratório. Pelas características da faringe, a boca também pode ser utilizada como via de entrada para o ar, porém, nesse caso, não há a filtração realizada nas fossas nasais. É na laringe que se encontram a epiglote e as pregas vocais, duas estruturas formadas a partir de tecido cartilaginoso. A epiglote é a estrutura que realiza o movimento de fechamento no momento da deglutição, abrindo o canal digestório da faringe. As cartilagens também estão presentes no próximo órgão do sistema respiratório, a traqueia, impedindo que a estrutura colabe (feche) e impeça a passagem de ar para os brônquios e bronquíolos, estruturas seguintes. É a partir dos brônquios que o canal respiratório será dividido em esquerdo e direito, formando as duas árvores respiratórias, que correspondem às ramificações dos bronquíolos. As ramificações finais dos bronquíolos são denominadas bronquíolos respiratórios, apresentando em suas extremidades pequenas sacos altamente vascularizados formados por fino epitélio e, os alvéolos, responsáveis, por difusão simples, pela passagem do oxigênio para o sangue o do dióxido de carbono para o ar atmosférico. O processo da troca gasosa é conhecido como hematose. Os órgãos que abrigam os bronquíolos e alvéolos são os pulmões, sendo o direito maior, com três lobos (divisões) e o esquerdo com apenas dois. Externamente os pulmões são revestidos pelas pleuras, membranas lubrificadas formadas epitélios simples e tecido conjuntivo. O controle da respiração é realizado pelo centro respiratório, presente no bulbo, órgão do sistema nervoso central. Os neurônios da região reagem a altas concentrações de íons bicarbonato (HCO3-) e íons hidrônio (H3O+) no sangue, diminuindo o pH do sistema e indicando que há grande saturação de dióxido de carbono no organismo. Tal situação faz com que o bulbo envie uma mensagem para o diafragma para que o ritmo respiratório aumente. 121 9-6: Hematose nos níveis alveolar e tecidual. A difusão ocorre pela diferença de concentração dos gases nas células, no sangue e no ar atmosférico. QUESTÕES: COMO AS PROVAS COBRAM 1. (ENEM) Há algumas décadas, surgiu no mercado um medicamento que provocava perda de peso por inibir a ação da lipase, enzima que atua no intestino na digestão de gorduras. Um pesquisador, com o objetivo de avaliar a eficácia do medicamento, decidiu medir nos pacientes a quantidade de gordura nas fezes e de triglicerídeos (um dos produtos da digestão das gorduras) no sangue. Mantendo sempre a mesma dieta nos pacientes, fez as medidas antes e depois da administração do medicamento. A figura apresenta cinco resultados possíveis. 122 O efeito esperado do medicamento está representado no resultado: a) 1 b) 2 c) 3 d) 4 e) 5 2. (FUVEST) A ingestão de alimentos gordurosos estimula a contração da vesícula biliar. A bile, liberada no: a) Estômago, contém enzimas que digerem lipídios. b) Estômago, contém ácidos que facilitam a digestão dos lipídios. c) Fígado, contém enzimas que facilitam a digestão dos lipídios. d) Duodeno, contém enzimas que digerem lipídios. e) Duodeno, contém ácidos que facilitam a digestão dos lipídios. 3. (UDESC) No processo de inspiração, o ar rico em __________ é filtrado, aquecido e umedecido quando passa pelas vias respiratórias, sendo levado __________. No pulmão o __________ do ar inspirado entra na circulação sanguínea. O dióxido de carbono do sangue __________ é liberado nos__________ para que seja eliminado com o ar expirado. Assinale a alternativa que preenche corretamente, na sequência, os espaços em branco no texto acima. a) Oxigênio – aos pulmões – oxigênio – venoso – alvéolos b) Dióxido de carbono – aos pulmões – oxigênio – arterial – alvéolos c) Dióxido de carbono – à traqueia – dióxido de carbono – arterial – alvéolos d) Oxigênio – à traqueia – oxigênio – d) arterial – alvéolos e) Oxigênio – aos pulmões – dióxido de carbono – venoso – alvéolos 4. (ENEM) Para explicar a absorção de nutrientes, bem como a função das microvilosidades das membranas das células que revestem as paredes internas do intestino delgado, um estudante realizou o seguinte experimento: Colocou 200 ml de água em dois recipientes. No primeiro recipiente, mergulhou, por 5 segundos, um pedaço de papel liso, como na FIGURA 1; no segundo recipiente, fez o mesmo com um pedaço de papel com dobras simulando as microvilosidades, conforme FIGURA 2. Os dados obtidos foram: a quantidade de água absorvida pelo papel liso foi de 8 m, enquanto pelo papel dobrado foi de 12 ml. Com base nos dados obtidos, infere-se que a função das microvilosidades intestinais com relação à absorção de nutrientes pelas células das paredes internas do intestino é a de: 123 a) Manter o volume de absorção. b) Aumentar a superfície de absorção. c) Diminuir a velocidade de absorção. d) Aumentar o tempo de absorção. E) Manter a seletividade na absorção. 5. (URCA) O estômago humano produz várias substâncias dentre as quais enzimas para a simplificação do alimento. Contudo, uma substância não é enzima e atua esterilizando e simplificando com eficiência o que comemos. Essa substância é: a) Ácido clorídrico b) Renina c) Protease d) Insulina e) Bilirrubina 6. (UFRN) Durante a respiração, quando o diafragma se contrai e desce, o volume da caixa torácica aumenta, por conseguinte a pressão intrapulmonar: a) diminui e facilita a entrada de ar. b) aumenta e facilita a entrada de ar. c) diminui e dificulta a entrada de ar. d) aumenta e dificulta a entrada de ar. e) aumenta e expulsa o ar dos pulmões. 7. (UECE) Em relação ao sistema respiratório humano, escreva V ou F conforme sejaforma concomitante por dois cientistas no início da década de 1920: o bioquímico russo Aleksandr Ivanovich Oparin (1894 – 1980) e o geneticista inglês John Burdon Sanderson Haldane (1892 – 1964). 1-12: Oparin e Haldane, cientistas responsáveis pela hipótese mais aceita sobre a origem da vida no planeta. Foto Oparin: Russian Academy of Sciences Foto Haldane: http://students.washington.edu/gw0/modernsynthesis/images /haldane.png De acordo com a teoria estruturada pelos dois cientistas, a atmosfera primitiva do planeta era caracterizada por frequentes tempestades, gases oriundos de atividade vulcânica, hidrogênio, amônia, água e metano. As descargas elétricas das tempestades estimularam reações químicas entre os componentes da atmosfera que resultaram na formação de moléculas orgânicas mais densas, que precipitaram, formando um grande oceano. É no oceano primitivo, que se configurava, pela precipitação das moléculas orgânicas, como um grande caldo nutritivo, que contínuas reações formaram os primeiros aminoácidos, e, em consequência, as primeiras proteínas e outras macromoléculas. O esfriamento da superfície terrestre permitiu, por fim, a aglomeração das macromoléculas até a formação de uma estrutura capaz de limitar seu interior do meio externo. Chamados de coacervados, tais estruturas possuíam capacidade de autorreplicação, troca de substâncias entre os meios e enzimas capazes de catalisar reações químicas, sendo consideradas os precursores dos organismos vivos. Em 1953 o estadunidense Stanley Lloyd Miller (1930 – 2007), sob supervisão do também estadunidense Harold Clayton Urey (1893 – 1981), realizou em laboratório um experimento que recriava a atmosfera e o oceano primitivos. Utilizando um sistema fechado que introduzia vapor d’água, amônia, metano e hidrogênio molecular em um circuito, descargas de alta tensão eram disparadas seguidas de um processo de resfriamento, permitindo a formação de um caldo repleto de compostos orgânicos. 13 1-13: Representação da teoria de Oparin e Haldane. 1-14: Experimento de Urey e Miller, que, emulou as condições descritas por Oparin e Haldane para a criação do oceano primitivo. C) AS HIPÓTESES AUTOTRÓFICA E HETEROTRÓFICA Tanto a panspermia cósmica quanto a teoria de Oparin e Haldane descrevem os primeiros seres vivos como microrganismos primitivos que, por meio de eras de evolução, deram origem a toda conformação da vida atual no planeta. Uma vez estabelecido tal ponto comum, a próxima discussão da comunidade científica debateu sobre a nutrição desses seres: eram autótrofos ou heterótrofos? A hipótese autotrófica sugere que os primeiros seres vivos sintetizavam seu próprio alimento, retirando a energia para formação de matéria orgânica do ambiente, como as fontes hidrotermais. O ambiente que abrigou tais seres era considerado hostil, fazendo com que fossem resistentes a diversidades físico- químicas. Assim, a hipótese autotrófica tem como um dos seus principais argumentos a condição em que vivem certas arqueas (autótrofos do Reino Monera), que habitam fontes termais e locais de constantes erupções. A simplicidade dos primeiros seres vivos atua como contraponto da hipótese, posto que muitos cientistas 14 alegam que as células primitivas não possuíam uma estrutura evoluída suficientemente para realizar as reações pertencentes às cadeias metabólicas quimiossintetizantes. A hipótese heterotrófica leva em consideração que o oceano primitivo continha uma grande quantidade de matéria orgânica, que serviria de alimento para os primeiros seres vivos. Com a ausência de oxigênio molecular no ambiente, as vias metabólicas realizadas por esses seres eram fermentadoras. A hipótese heterotrófica também contempla o aparecimento dos seres autótrofos. Com a diminuição dos nutrientes disponíveis, devido ao aumento de consumo pela expansão populacional, uma mutação permitiu que os seres fotossintetizantes surgissem, consumindo o carbono do ambiente, produzindo matéria orgânica e oxigênio molecular, o que permitiu o aparecimento dos seres aeróbios, capazes de ter uma maior eficiência energética. Em contraponto à hipótese, parte da comunidade científica pauta as contantes transformações da Terra primitiva, dificultando a organização de uma cadeia nutritiva para os primeiros seres vivos. QUESTÕES: COMO AS PROVAS COBRAM 1. (FUVEST) Louis Pasteur realizou experimentos pioneiros em Microbiologia. Para tornar estéril um meio de cultura, o qual poderia estar contaminado com agentes causadores de doenças, Pasteur mergulhava o recipiente que o continha em um banho de água aquecida à ebulição e à qual adicionava cloreto de sódio. Com a adição de cloreto de sódio, a temperatura de ebulição da água do banho, com relação à da água pura, era ______. O aquecimento do meio de cultura provocava _______. As lacunas podem ser corretamente preenchidas, respectivamente, por: a) maior; desnaturação das proteínas das bactérias presentes. b) menor; rompimento da membrana celular das bactérias presentes. c) a mesma; desnaturação das proteínas das bactérias. d) maior; rompimento da membrana celular dos vírus. 2. (UECE) A teoria que considera a hipótese de que a vida estaria dispersa por todo o cosmo na forma de “vida primária” e que a chegada de algumas delas à Terra explicaria a origem da vida no planeta é denominada de: a) abiogênese. b) biogênese. c) panspermia. d) geração espontânea. 15 3. (UFRGS) Cientistas encontraram compostos de ferro, cianeto e monóxido de carbono em meteoritos que bombardearam a Terra durante sua formação, o que pode fornecer pistas sobre a origem da vida no planeta. Essa composição assemelha-se à hidrogenase, enzima que quebra o hidrogênio: "É possível que esses complexos de cianeto, ferro e monóxido de carbono tenham sido precursores para as ações das enzimas e depois incorporados a proteínas", acredita Karen Smith, pesquisadora sênior de Boise. Adaptado de: Redação Galileu, 27/06/2019. Disponível em: . Acesso em: 12 jun. 2019. Em relação às teorias de origem da vida no planeta Terra, é correto afirmar que: a) a notícia reforça a possibilidade da vinda de seres vivos de outros planetas, tal como postulado por Pasteur em 1860. b) a teoria da biogênese argumenta que os primeiros seres vivos surgiram a partir da matéria inanimada. c) os primeiros seres vivos que surgiram na Terra foram os coacervatos, formados por um agregado de moléculas inorgânicas. d) a teoria da geração espontânea sustenta que os seres vivos surgiram a partir de moléculas orgânicas da atmosfera primitiva. e) os experimentos de Redi com pedaços de carne, no século XVII, corroboram a teoria da biogênese. 4. (UECE) Relacione, corretamente, as teorias sobre a origem da vida com suas respectivas características, numerando os parênteses abaixo de acordo com a seguinte indicação: 1.Abiogênese 2.Biogênese 3.Panspermia 4.Evolução molecular ( ) Afirma que a vida na Terra teve origem a partir de seres vivos ou de substâncias precursoras da vida proveniente de outros locais do cosmo. ( ) Surgiu a partir de evidências irrefutáveis de testes rigorosos realizados por Redi, Spallanzani, Pasteur e outros que chegaram à conclusão de que seres vivos surgem somente pela reprodução de seres da sua própria espécie. ( ) Considera que a vida surgiu por mecanismos diversos como, por exemplo, a partir da lama de lagos e rios, além da reprodução. ( ) A vida é resultadoverdadeiro ou falso o que se afirma nos itens abaixo. ( ) O sistema respiratório humano é composto por cavidades nasais, boca, faringe, laringe, traqueia e pulmão (brônquios, bronquíolos e alvéolos). ( ) Frequência respiratória é o número de movimentos respiratórios que a pessoa executa por minuto. ( ) Ventilação pulmonar é o processo pelo qual o ar chega aos alvéolos e ocorre pela ação de músculos respiratórios com a intenção de aumentar ou de reduzir o volume da cavidade torácica. ( ) Hematose é o processo de trocas gasosas que ocorre nos capilares sanguíneos dos alvéolos através da difusão de gases: oxigênio e dióxido de carbono. Está correta, de cima para baixo, a seguinte sequência: a) V, V, V, V. b) V, F, V, F. c) F, V, F, V. d) F, F, F, F. 8. (FUVEST) Analise as três afirmações sobre o controle da respiração em humanos. I. Impulsos nervosos estimulam a contração do diafragma e dos músculos intercostais, provocando a inspiração. II. A concentração de dióxido de carbono no sangue influencia o ritmo respiratório. III. O ritmo respiratório pode ser controlado voluntariamente, mas na maior parte do tempo tem controle involuntário. 124 Está correto o que se afirma em: a) I, apenas. b) I e III, apenas. c) III, apenas. d) II e III, apenas. e) I, II e III. 9. (UFRGS) Em relação às diferentes regiões do sistema digestório humano e o seu funcionamento, é correto afirmar que a) a ptialina é produzida e secretada pelas glândulas salivares da boca. b) a digestão das proteínas inicia com a liberação de ácido clorídrico e pepsina no intestino delgado. c) a bile é a enzima digestiva que atua no estômago para a formação do quimo. d) a vesícula biliar armazena substâncias produzidas pelo pâncreas. e) o intestino grosso apresenta vilosidades que aumentam a absorção de nutrientes. 10. (Rennólogia Original) Metade dos brasileiros têm predisposição para desenvolver intolerância à lactose. É o que aponta o levantamento "O perfil do DNA do brasileiro na saúde e bem-estar", feito pelo laboratório Genera. O estudo, que analisou dados de 200 mil DNAs de todas as regiões brasileiras, indica que 51% da população pode desenvolver a intolerância ao açúcar do leite. Em comparação com outros países, a frequência brasileira foi considerada "intermediária". Em populações com origem no norte da Europa e Europa Ocidental a frequência é de 9%, enquanto que nos oriundos da região central da Itália esse dado aumenta para 83%. Já em pessoas com origem na Nigéria e leste asiático esse dado é de 100%. https://oglobo.globo.com/saude/noticia/2023/04/i ntolerancia-a-lactose-metade-dos-brasileiros- tem-predisposicao-genetica-para-a- condicao.ghtml A intolerância à lactose não é uma doença, sendo caracterizada como uma deficiência do sistema digestório que: a) Deixa de produzir, no intestino delgado, a enzima responsável pela quebra do dissacarídeo em galactose e glicose. b) Deixa de produzir, no pâncreas, amilases que atuarão na digestão dos carboidratos. c) Deixa de produzir, pelas glândulas salivares, a ptialina, que dará início à digestão dos carboidratos. d) Deixa de produzir a bile, que emulsificará as gorduras do leite, responsáveis por reter a lactose em sua composição. e) Deixa de apresentar microvilosidades intestinais e precisa realizar absorção seletiva dos nutrientes. 125 Anotações 126 10. FISIOLOGIA: CIRCULAÇÃO E EXCREÇÃO Para garantir que os nutrientes e o oxigênio cheguem até às células e que os excretas, além do dióxido de carbono, sejam eliminados, o organismo tem organizado os sistemas cardiovascular e urinário. 10.1 SISTEMA CARDIOVASCULAR O sistema cardiovascular é responsável por levar o sangue a todos os demais sistemas do organismo, sendo o responsável pelo transporte de nutrientes, hormônios e excretas, organizado em uma bomba central, o coração, e uma rede de vasos sanguíneos. Para os seres humanos, assim como para todos os mamíferos, a circulação é classificada como: • Fechada – o sangue corre apenas no interior dos vasos; • Dupla – Para dar uma volta completa no organismo, o sangue passa duas vezes pelo coração; • Completa – o sangue rico em gás carbônico (venoso) não se mistura como sangue rico em oxigênio (arterial), A) VASOS SANGUÍNEOS Transportando o sangue pelo organismo são encontrados 3 tipos de vasos sanguíneos: artérias, veias e capilares. Considerando o fluxo sanguíneo, as artérias correspondem aos vasos que saem do coração, sendo submetidas à pressão exercida pela contração do órgão, conferindo-lhes parede grossas, resistentes e elásticas. À medida que se ramificam, diminuem o calibre e são denominadas arteríolas. Os vasos que chegam ao coração, trazendo o sangue de volta, são as veias, que transportam o tecido por meio do relaxamento da musculatura cardíaca, como um movimento de sucção. Dessa maneira, tais vasos não são submetidos à mesma pressão que as artérias, não necessitando de uma parede resistente e grossa, mas apresentando, em seu interior, pequenas válvulas que impedem o refluxo sanguíneo. As veias de menor calibre são conhecidas como vênulas. Realizando a transição entre as arteríolas e as vênulas estão os capilares, tipo de vaso menos calibroso formado por uma camada epitelial fina, que permite a difusão de substâncias entre o sangue e as células. B) CORAÇÃO O coração é um órgão muscular, subdivido em quatro cavidades (câmaras): dois átrios e dois ventrículos. Os átrios correspondem às cavidades superiores, que, no relaxamento de sua musculatura, recebem o sangue das veias. A contração da musculatura atrial impulsiona o sangue para os ventrículos. No átrio direito chegam as veias cavas, superior e inferior, trazendo do organismo sangue venoso, rico em dióxido de carbono. No átrio direito chegam as veias pulmonares, trazendo sangue arterial, rico em oxigênio, diretamente dos pulmões. 127 Os ventrículos são as cavidades inferiores do coração, que recebem o sangue dos átrios ao relaxarem sua musculatura e o impulsionam pelas artérias no momento de sua contração. Do ventrículo direito parte a artéria que se dividirá nas artérias pulmonares direita e esquerda, levando o sangue venoso para os pulmões. Do ventrículo esquerdo parte a artéria aorta, que transportará o sangue arterial para todo o organismo. A contração de átrios e ventrículos ocorre de forma alternada e ritmada, permitindo que o sangue saia das cavidades superiores, contraídas, para as inferiores, relaxadas. Na contração dos ventrículos e relaxamento dos átrios, o sangue é encaminhado para as artérias porque, entre as duas cavidades, existem estruturas, as valvas, que se fecham, impedindo o refluxo. Entre o átrio e o ventrículo direitos encontra-se a valva tricúspide. Entre o átrio e o ventrículo esquerdos está a valva mitral. A contração muscular do coração é conhecida como sístole, enquanto o relaxamento é denominado diástole. Na aferição da pressão arterial são mensuradas a pressão presente nos vasos nos momentos da sístole e da diástole ventricular, expressas em milímetros de mercúrio (mmHg). O coração é revestido externamente e internamente pelas membranas pericárdio e endocárdio, respectivamente. A musculatura, presente entre ambras as membranas, é conhecida como miocárdio. Os batimentos cardíacos são originados de uma rede de neurônios própria do coração, o nó sinoatrial, que transmite o impulso para o nó atrioventricular e, posteriormente, para um sistema que recebe o nome de fibras de Purkinje.10-1: Modelo anatômico do coração, apresentando as quatro cavidades, as valvas atrioventriculares e os vasos sanguíneos que chegam aos átrios e partem dos ventrículos 128 Por ser completa, a circulação humana é dividida em duas etapas, contemplando as duas passagens pelo coração. A primeira etapa corresponde à circulação pulmonar ou pequena circulação, que se inicia com a saída do sangue venoso pelo ventrículo direito, passando pelas artérias pulmonares, realizando a hematose nos capilares, e retornando, agora como sangue arterial, para o átrio esquerdo por meio das veias pulmonares. A circulação sistêmica ou grande circulação, segunda etapa, inicia-se com a saída do sangue arterial do ventrículo esquerdo, encaminhado para todo o corpo a partir da artéria aorta. A hematose ocorre em nível tecidual e o sangue, agora venoso, retorna ao coração, no átrio direito, pelas veias cavas inferior e superior. 10.2 SISTEMA LINFÁTICO Durante a circulação sanguínea, uma porção do plasma se acumula no interstício das células, muitas vezes contendo oxigênio e nutrientes. Parte do líquido intersticial é reabsorvido pelos capilares. O excedente é drenado pelo sistema linfático, que o devolverá para o sangue. Uma vez drenado pelos capilares linfáticos e encaminhados pelos vasos linfáticos, de maior calibre, o líquido recebe o nome de linfa, que tem circulação mais lenta que a do sangue, dependente de diversos fatores. Antes da incorporação da linfa ao sangue, pequenos órgãos presentes nos vasos linfáticos filtram e combatem antígenos que posem ser levados em sua composição. Tais estruturas são denominadas linfonodos ou gânglios linfáticos, que, por conterem grande quantidade de leucócitos, também atuam no sistema imunológico. A maior parte dos linfonodos está concentrada nas regiões do pescoço, das axilas e da virilha. 10.3 SISTEMA URINÁRIO O metabolismo de compostos nitrogenados, como as proteínas, é responsável pela geração de amônia (NH3), substância que possui grande toxicidade para o organismo. Uma vez armazenada, tal substância pode causar danos. Animais aquáticos, ao produzirem amônia, realizam a liberação direta no ambiente. Répteis, aves, mamíferos convertem a substância em compostos nitrogenados menos tóxicos, o ácido úrico e a ureia. Ambas substâncias podem ser armazenadas por um período no organismo até a excreção, sem prejuízos. A excreção nitrogenada dos seres humanos é realizada, em sua maioria, pela produção de ureia, com menor produção de ácido úrico. Uma vez produzidas pelas células, as duas substâncias são difundidas para o sangue, que fará o transporte para a eliminação. Para essa função, o organismo possui um sistema próprio, que visa retirar excretas do sangue e eliminá-los no ambiente. O sistema urinário, como é conhecido, filtra o sangue e também atua na regulação hídrica, na regulação da pressão arterial, na excreção de outras substâncias como creatinina, urobilinogênio (produto da bile) e metabólitos de drogas. 129 10-2: Organização anatômica do sistema urinário. Os órgãos que compõem o sistema urinário são: os rins, os ureteres, a bexiga urinária e a uretra. Os rins estão localizados próximos às vertebras lombares, na região posterior do abdome, tendo um formato semelhante a um grão de feijão. Como a principal função desses órgãos é formar a urina a partir da filtração do sangue, há a conexão com o sistema cardiovascular por meio da veia e da artéria renais, ramos da veia cava e da artéria aorta, respectivamente. Cada rim possui uma quantidade superior a 1 milhão de néfrons, unidades funcionais, que correspondem a uma via tubular envolta por grande vascularização. A porção inicial dos néfrons é o glomérulo renal, que apresenta um enovelado de capilares originados da artéria renal e cobertos pela cápsula de Bowman ou cápsula renal. A pressão sanguínea dos capilares faz com água, eletrólitos, excretas e nutrientes de moléculas menores, como a glicose e aminoácidos, difundam para o interior da cápsula renal, ganhando a primeira parte do túbulo renal, conhecida como túbulo proximal. Esse processo é conhecido como filtração glomerular. O filtrado inicial possui uma grande quantidade de substâncias que não podem ser eliminadas, passando pelo processo de reabsorção da água e nutrientes. O túbulo proximal reabsorve a maior parte do sódio e da água. A porção mediana do néfron, a alça de Henle ou alça renal, reabsorve os sais e, o fim, a parte final, o túbulo distal, reabsorve íons. De todos os componentes do filtrado, apenas a glicose e os aminoácidos tendem a ser completamente reabsorvidos. O final da formação da urina ocorre pelo processo de secreção, no qual são adicionados ao filtrado resíduos adicionais como metabólitos e medicamentos. A urina, uma vez formada, é encaminhada para o ducto coletor, estrutura do final do néfron. 130 10-3: Estrutura de um néfron. Saindo dos rins, a urina é encaminhada à bexiga urinária pelos ureteres. A bexiga urinária é muscular e tem capacidade elástica que permite aumento de seu volume para armazenamento da urina. O volume médio de armazenamento da bexiga é em torno de 0,5 litros. A abertura de um esfíncter posicionado na porção inferior do órgão faz com que a urina ganhe o canal da uretra para, enfim, ser eliminado no ambiente. Para os homens, a uretra corresponde a um órgão participante de dois sistemas: o urinário e o reprodutor. Nas mulheres, a uretra é exclusiva do sistema urinário. Diferente do que ocorre com o sistema respiratório e com o sistema cardiovascular, controlados por ação do sistema nervoso, a ação dos rins é controlada por hormônios, principalmente pelo ADH, hormônio antidiurético, que será melhor discutido no próximo capítulo. Os rins também possuem função endócrina, atuando no controle da pressão arterial pela produção da renina, uma enzima que iniciará uma série de reações com objetivo de reter maior quantidade de sódio e causar vasoconstrição. Além do sistema urinário, parte da excreção do organismo é realizada por meio de glândulas exócrinas presentes na pele, as glândulas sudoríparas. O suor, produto dessas glândulas, é utilizado como veículo de excreção de compostos nitrogenados, sódio, potássio e cloretos. A principal função do suor, porém, é eliminar excesso de calor do organismo, atuando no controle da temperatura corporal. 131 QUESTÕES: COMO AS PROVAS COBRAM 1. (ENEM) O “The Kidney Project” é um projeto realizado por cientistas que pretendem desenvolver um rim biônico que executará a maioria das funções biológicas do órgão. O rim biônico possuirá duas partes que incorporam recentes avanços de nanotecnologia, filtração de membrana e biologia celular. Esse projeto significará uma grande melhoria na qualidade de vida para aquelas pessoas que dependem da hemodiálise para sobrevivência. Disponível em: https://pharm.ucsf.edu. Acesso em: 26 abr. 2019 (adaptado). O dispositivo criado promoverá diretamente a: a) remoção de ureia. b) excreção de lipídios. c) síntese de vasopressina. d) transformação de amônia. e) fabricação de aldosterona. 2. (UERJ) Os capilares são os vasos sanguíneos que permitem, por difusão, as trocas de substâncias, como nutrientes, excretas e gases, entre o sangue e as células. Essa troca de substâncias é favorecida pela seguinte característica dos capilares: a) camada tecidual única. b) presença de válvulas móveis. c) túnica muscular desenvolvida. d) capacidade de contração intensa. 3. (FUVEST) No sistema circulatório humano: a) a veia cava superior transporta sangue pobre em oxigênio, coletado dacabeça, dos braços e da parte superior do tronco, e chega ao átrio esquerdo do coração. b) a veia cava inferior transporta sangue pobre em oxigênio, coletado da parte inferior do tronco e dos membros inferiores, e chega ao átrio direito do coração. c) a artéria pulmonar transporta sangue rico em oxigênio, do coração até os pulmões. d) as veias pulmonares transportam sangue rico em oxigênio, dos pulmões até o átrio direito do coração. e) a artéria aorta transporta sangue rico em oxigênio para o corpo, por meio da circulação sistêmica, e sai do ventrículo direito do coração. 4. (UFPE) Com relação à função de artérias e veias na circulação humana, analise a figura e as proposições a seguir: 132 Esquema da circulação do sangue no corpo humano: 1- Artérias pulmonares (1) levam aos pulmões o sangue vindo do corpo. 2- Veias pulmonares (2) trazem para o coração o sangue oxigenado nos pulmões. 3- Artéria aorta (3) leva o sangue oxigenado a todas as partes do corpo. 4- Veias cavas (4) trazem o sangue rico em gás carbônico do corpo ao coração. Estão corretas: a) 1, 2, 3 e 4. b) 1, 2 e 3 apenas. c) 1 e 3 apenas. d) 2 e 4 apenas. e) 2, 3 e 4 apenas. 5. (UERJ) Artérias são vasos sanguíneos que transportam o sangue do coração para os tecidos, enquanto veias trazem o sangue para o coração. Admita, no entanto, que as artérias fossem definidas como vasos que transportassem sangue oxigenado e as veias, vasos que transportassem sangue desoxigenado. Nesse caso, a artéria e a veia que deveriam inverter suas denominações, no ser humano, seriam, respectivamente, as conhecidas como: a) renal e renal. b) aorta e cava. c) coronária e porta. d) pulmonar e pulmonar. 6. (ENEM) A imagem representa uma ilustração retirada do livro De Motu Cordis, de autoria do médico inglês Willian Harvey, que fez importantes contribuições para o entendimento do processo de circulação do sangue no corpo humano. No experimento ilustrado, Harvey, após aplicar um torniquete (A) no braço de um voluntário e esperar alguns vasos incharem, pressionava-oos em um ponto (H). Mantendo o ponto pressionado, deslocava o conteúdo de sangue em direção ao cotovelo, percebendo que um trecho do vaso sanguíneo permanecia vazio após esse processo (H-O). A demonstração de Harvey permite estabelecer a relação entre circulação sanguínea e: a) pressão arterial. b) válvulas venosas. c) circulação linfática. d) contração cardíaca. e) transporte de gases. 133 7. (UEMG) O sistema urinário humano ou aparelho urinário é encarregado pela preservação da homeostasia corpórea. Esse controle se dá através da identificação da condição do organismo: se, por exemplo, há uma queda ou um aumento da pressão sanguínea, o Sistema Nervoso Central (SNC) ativa mecanismos renais que trabalharão com a finalidade de normalizá-la. Os órgãos que compõem o sistema urinário são os rins e as vias urinárias. As vias urinárias compreendem a uretra, a bexiga e o ureter. Sobre o sistema urinário humano, é INCORRETO afirmar que: a) Os ureteres são dois tubos de aproximadamente 20cm de comprimento cada, que conduzem a urina dos rins para a bexiga. b) A uretra é o canal que conduz a urina do interior da bexiga para fora do corpo. Ela termina no pênis ou na vulva. c) A bexiga urinária recebe e armazena temporariamente a urina com uma quantidade que pode variar de 400ml até 500ml. d) Os rins funcionam como um filtro que retém as impurezas do sangue venoso e o deixa em condições de circular pelo organismo. 8. (UEL) Considere as listas a seguir referentes às estruturas e funções do sistema excretor humano. I. Néfron II. Bexiga III. Uretra IV. Ureter A. Condução de urina para o meio externo. B. Produção de urina. C. Armazenamento de urina. D. Condução de urina até o órgão armazenador. Assinale a alternativa que associa corretamente cada estrutura à sua função. a) I-A, II-B, III-C, IV-D b) I-B, II-C, III-A, IV-D c) I-B, II-D, III-C, IV-A d) I-C, II-A, III-D, IV-B e) I-D, II-C, III-B, IV-A 9. (UEA) O sistema cardiovascular humano é composto basicamente por coração, vasos sanguíneos e sangue. O coração é responsável pelo impulsionamento do sangue para dentro dos vasos sanguíneos. Tal impulsionamento do sangue ocorre sempre a partir de um: a) ventrículo para o interior dos capilares. b) átrio para o interior dos capilares. c) átrio para o interior de uma artéria. d) átrio para o interior de uma veia. e) ventrículo para o interior de uma artéria. 10. (Rennólogia Original) A hemodiálise é um procedimento realizado para pacientes com deficiência renal, na qual o sangue passa por um aparelho que retirará suas impurezas. 134 https://www.saudebemestar.pt/pt/medicina/nefrologia/dialise/ A figura acima representa o processo de hemodiálise, na qual uma solução passa pelo dialisador e, por difusão, retira excretas do sangue, que é devolvido para o organismo. De acordo com a imagem, é possível concluir que: a) No processo a fase de filtração ocorre exatamente igual ao encontrado na capsula renal, separando todo o sangue e devolvendo, posteriormente, ao plasma, glicose e aminoácidos. b) A filtração do dialisador ocorre de maneira diferente da encontrada nos rins, fazendo que apenas as substâncias a serem eliminadas difundam para a solução, não sendo necessário processo de reabsorção de água e nutrientes. c) A hemodiálise simula de forma fidedigna os processos que ocorrem nos túbulos proximal e distal e na alça de Henle, incluindo a etapa de secreção renal. d) Das três etapas da formação da urina, apenas a filtração ocorre de maneira diferente à encontrada nos túbulos renais, pois não separa as células e proteínas do sangue, porém, as fases de reabsorção e secreção ocorrem da mesma maneira que as encontradas nos rins. Anotações 135 11. FISIOLOGIA: CONTROLE DO ORGANISMO As funções do organismo possuem uma série de mecanismos de controle, que podem aumentar ou diminuir a ação de tecidos e sistemas, reagir a estímulos ambientais, induzir secreções exócrinas, entre outras ações. À frente de tais mecanismos estão dois sistemas, o nervoso, que atua por meio de impulsos elétricos e neurotransmissores, e o endócrino, que atua por meio de hormônios. 11.1 SISTEMA NERVOSO O sistema nervoso tem sua formação baseada no tecido nervoso, sendo capaz de receber, interpretar e responder a estímulos variados, internos ou externos. Parte da estrutura do sistema é condicionada no crânio e na coluna vertebral, o sistema nervoso central, representando a porção com maior quantidade de corpos celulares dos neurônios. Partindo do crânio e da coluna vertebral encontram-se os nervos, feixes de axônios, que, em conjunto com gânglios nervosos, formam o sistema nervoso periférico. A) SISTEMA NERVOSO CENTRAL Por ser o centro de comando do organismo, além dos ossos que protegem o sistema nervoso central encontram-se um conjunto de três membranas, as meninges, e o líquido cefalorraquidiano ou cerebrospinal (ou simplesmente líquor), que atuarão na proteção do sistema, regulando sua pressão e amortecendo o impacto de choques mecânicos. 11.1: Organização das meninges realizando a proteção no espaço entre os ossos (crânio e coluna vertebral) e os órgãos do sistema nervoso central. A primeira meninge, encontrada em contato com os ossos, é conhecida como dura-máter, composta por tecido conjuntivo denso, rico em fibras colágenas. A segunda meninge, por ter aparência microscópica de uma teia de aranha, é denominada aracnoide, que concentra líquido cefalorraquidiano.Em contato direto com o sistema nervoso central, mais precisamente com os astrócitos que o cercam, está a terceira meninge, a pia-máter. Quais são os tipos de meningite? Informações que você precisa saber. A parte do sistema nervoso central protegida pelo crânio é o encéfalo, uma estrutura formada pelo cérebro, pelo tálamo, pelo hipotálamo, pelo cerebelo e pelo tronco encefálico. O cérebro, maior órgão do encéfalo, é composto por dois hemisférios cerebrais ligados pelo corpo caloso. Sua anatomia é dividida nas regiões (lobos) frontais (anteriores), parietais (superiores), temporais (laterais) e occipitais (posteriores). https://blog.sabin.com.br/saude/quais-sao-os-tipos-de-meningite-informacoes-que-voce-precisa-saber/ https://blog.sabin.com.br/saude/quais-sao-os-tipos-de-meningite-informacoes-que-voce-precisa-saber/ https://blog.sabin.com.br/saude/quais-sao-os-tipos-de-meningite-informacoes-que-voce-precisa-saber/ https://blog.sabin.com.br/saude/quais-sao-os-tipos-de-meningite-informacoes-que-voce-precisa-saber/ 136 A área mais externa do cérebro (córtex) concentra uma grande quantidade de corpos celulares dos neurônios, sendo chamada de substância cinzenta, responsável pelo controle das funções sensoriais, motoras e associativas. A região interna, composta principalmente de axônios e dendritos, corresponde à substância branca, que encaminha e distribui informações do e para o córtex. Na região inferior do cérebro encontra-se o tálamo, pequena região que recebe informações dos órgãos dos sentidos, com exceção do olfato, e também atua nas emoções. Abaixo do tálamo está o hipotálamo, que tem ação no controle hídrico do organismo, do apetite, da temperatura corporal e da pressão arterial. O hipotálamo é responsável pela produção de hormônios da neuro-hipófise e por hormônios reguladores da adeno- hipófise. Abaixo dos lobos occipitais do cérebro é encontrado o cerebelo, responsável pela coordenação dos movimentos (coordenação motora), do equilíbrio e da postura corporal. A exemplo do que é apresentado no cérebro, a região mais externa do cerebelo é caracterizada pela substância cinzenta, enquanto a região interior é formada pela substância branca. O tronco encefálico, última porção do encéfalo, compreende o mesencéfalo, a ponte e o bulbo. O mesencéfalo integra diversas informações, sendo a região que controla os movimentos dos olhos e as informações auditivas. A ponte auxilia as funções do cerebelo, também atuando na movimentação dos olhos, pescoço e no controle da respiração. O bulbo, parte final do encéfalo e que se comunica diretamente com a medula espinhal, atua no controle da respiração e dos batimentos cardíacos, além dos reflexos de tosse, vômito e deglutição. Diferente do apresentado no encéfalo, a medula espinhal tem sua região interna caracterizada pela substância cinzenta e a região externa pela substância branca. Protegida pela coluna vertebral, é da medula que partem a maioria dos nervos que compõem o sistema nervoso periférico. 11-2: Principais órgãos do sistema nervoso central. 137 O destino macabro dos cadáveres com batimentos cardíacos. B) SISTEMA NERVOSO PERIFÉRICO O sistema nervoso periférico é formado por 12 pares de nervos cranianos, 31 pares de nervos espinhais e gânglios nervosos, estruturas que apresentam corpos celulares. Os 12 pares de nervos cranianos estão associados aos órgãos dos sentidos e à movimentação da musculatura da face, permitindo o piscar dos olhos, a mastigação, as expressões faciais, entre outros movimentos. Os 12 pares de nervos cranianos são: • Nervo olfatório; • Nervo óptico; • Nervo oculomotor: • Nervo troclear – participa da movimentação do olho; • Nervo trigêmeo – envolvido com a sensibilidade de face, tendo função motora; • Nervo abducente – participa da movimentação do olho; • Nervo facial – possui funções sensoriais e motoras; • Nervo vestibulococlear – atua no equilíbrio e na audição; • Nervo glossofaríngeo – inerva parte da língua e a faringe; • Nervo vago – inerva o sistema digestório e o coração; • Nervo acessório – auxilia o nervo vago e inerva músculos próximos ao ombro; • Nervo hipoglosso – atua na movimentação da língua. Os nervos espinhais partem de espaços entre as vértebras (espaço intervertebral) e inervam todo o organismo, sendo classificados de acordo com a região da coluna de onde partem como cervicais, torácicos, lombares, sacrais e, o último par, o coccígeo. 11-3: Representação dos nervos espinhais partindo do espaço intervertebral. Todos os nervos que compõem o sistema nervoso periférico são classificados em três grupos, de acordo com a ação que desempenham. Os nervos sensitivos, com fibras aferentes, são responsáveis por encaminhar informações do organismo ou do meio externo para o sistema nervoso central. Os nervos motores, com fibras eferentes, ao contrário, levam as informações do sistema nervoso central para os órgãos e músculos, sendo os responsáveis pela coordenação das secreções e dos movimentos. O terceiro tipo reúne fibras nervosas aferentes e eferentes, classificados como nervos mistos. Os gânglios nervosos estão ligados aos nervos e estão relacionados com a percepção de estímulos como a dor, pressão, temperatura e demais estímulos internos e externos. C) SISTEMA NERVOSO AUTÔNOMO Diferente da classificação anatômica que define os sistemas nervosos central e periférico, o sistema nervoso autônomo representa a parte do sistema nervoso que controla a vida https://www.bbc.com/portuguese/revista-62571699 https://www.bbc.com/portuguese/revista-62571699 https://www.bbc.com/portuguese/revista-62571699 https://www.bbc.com/portuguese/revista-62571699 138 vegetativa, ou seja, controla os órgãos internos, o ritmo cardíaco, a frequência respiratória, a pressão arterial e algumas secreções glandulares. Toda a rede do sistema nervoso autônomo é dividida em simpática e parassimpática, de acordo com a atuação que apresentam nos órgãos. O sistema nervoso autônomo simpático é caracterizado por respostas rápidas, com maior necessidade energética, tendo como seu principal neurotransmissor a noradrenalina, responsável pelo aumento dos batimentos cardíacos, da frequência respiratória, dilatação da pupila e ações conjuntas com o glucagon, que aumentam os níveis de glicose no sangue. Na contramão, o sistema nervoso autônomo parassimpático atua na normalização das funções corporais, cessando a situação de estresse, desacelerando as frequências cardíaca e respiratória, estimulando a digestão, contraindo as pupilas, entre outros efeitos. A grande maioria dos órgãos do organismo está inervado tanto pelo sistema nervoso autônomo simpático quanto pelo parassimpático, o que permite a total regulação de suas funções. 11.2 OS SENTIDOS A grande maioria dos animais possui estruturas que permitem uma maior interação com o meio, captando estímulos diversos que atuam na maior adaptação aos ambientes e na melhor condição de sobrevivência. Dotados de estruturas próprias, os sentidos são determinados pela captação de estímulos que são levados ao sistema nervoso central e conseguem interpretar informações relacionadas à luz, ondas sonoras, odores e sabores, pressão e temperatura. A) VISÃO O sentido da visão é estruturado em um órgão capaz de captar imagens e convertê-las em impulsos nervosos para interpretação no sistema nervoso central, o olho. A luz chega ao olho pela sua porção anterior, passando pela córnea, parte mais externa, pelo humor aquoso, e pelo cristalino, que funciona como uma lente. Regulando a quantidade de energia luminosa existe a íris, que é capazde se contrair e relaxar, controlando sua abertura, conhecida como pupila. Em ambientes muito iluminados o diâmetro da pupila tende a diminuir, restringindo a quantidade de luz que entra no órgão. Ao contrário, em ambientes com baixa luminosidade, há a dilatação da pupila, permitindo maior captação da luz. No interior do olho existe o humor aquoso, um líquido transparente que permite a passagem da luz até a formação da imagem na retina, localizada na porção posterior do órgão. É na retina que se localizam as células fotorreceptoras, os cones e os bastonetes. Os cones são responsáveis pela percepção das cores, sendo 50% capazes de enxergar a cor verde, 25% a cor vermelha e 25% a cor azul. Os bastonetes são capazes de perceber diferentes intensidades luminosas, atuando na percepção da forma e volume dos objetos. 139 11-4: Esquema anatômico do olho humano. Ligado à retina está o nervo óptico, que encaminhará as informações captadas pelos cones e bastonetes para serem interpretadas no cérebro. Recobrindo o globo ocular, com exceção da retina, está uma camada de tecido conjuntivo fibroso, a esclera, também conhecida como a porção branca do olho. Protegendo e lubrificando toda a estrutura, permitindo melhores movimentos, está a membrana denominada conjuntiva, que também recobre a parte interna das pálpebras. Algumas alterações na forma e tamanho dos olhos podem gerar problemas de visão. Entre eles, destacam-se • Miopia – globo ocular alongado que implica na formação da imagem em um ponto localizado antes da retina, o que dificulta a percepção de objetos distantes; • Hipermetropia – menor diâmetro do globo ocular, formando a imagem em um ponto posterior à retina e dificultando a percepção de objetos próximos; • Astigmatismo – formato irregular do globo ocular, desfocando a imagem para objetos posicionados em qualquer distância. Outras duas patologias também são comuns nos olhos: a catarata e o glaucoma. Na catarata ocorre a perda de transparência da porção anterior do olho, impedindo ou diminuindo a entrada da luz. Já o glaucoma é caracterizado pelo aumento da pressão interna do órgão, podendo lesar de forma irreversível o nervo óptico e, consequentemente, levar à cegueira. B) AUDIÇÃO A audição representa o sentido capaz de captar vibrações mecânicas, as ondas sonoras, e permitir, consequentemente, a compreensão dos sons. O órgão responsável pelo sentido é a orelha, dividida em três 140 regiões: orelha externa, orelha média e orelha interna. Projetando-se na lateral da cabeça está a orelha externa, composta pelo pavilhão auditivo e pelo canal auditivo, estrutura pela qual as ondas sonoras entram. No início da orelha média está o tímpano, uma membrana que veda o canal auditivo, capaz de captar as vibrações das ondas sonoras. O movimento do tímpano é transmitido a um conjunto de três pequenos ossos, o martelo, a bigorna e o estribo. Ainda na orelha média, visando a regulação da pressão do sistema, existe a tuba auditiva, que se comunica com a faringe. As vibrações do estribo são captadas pela janela oval, na orelha interna, e fazem o líquido no interior da cóclea vibrar, sendo captadas por células ciliadas sensoriais para geração do impulso nervoso transmitido ao cérebro para interpretação pelo nervo coclear, outro ramo do nervo vestibulococlear. Na porção superior da estrutura na qual a cóclea se encontra está o aparelho vestibular, também conhecido como labirinto. Seu interior é revestido por células sensoriais ciliadas que transmitirão o estímulo nervoso para o nervo vestibular, outro ramo do nervo vestibulococlear. Diferente das células da cóclea, a função das células do labirinto é captar alterações no posicionamento do organismo, gerando uma série de informações enviadas pelo sistema nervoso central aos músculos esqueléticos para a manutenção do equilíbrio e da postura. C) OLFATO O olfato utiliza parte do aparato do sistema respiratório, mais precisamente da cavidade nasal, para abrigar neurônios quimiorreceptores, ligados ao bulbo olfatório e, consequentemente, ao nervo olfatório. As moléculas que estimulam os neurônios olfativos estão dissolvidas no ar atmosférico. 11-5: Modelo representativo do aparelho auditivo. 141 A mucosa olfativa é capaz de captar apenas um odor por vez e está localizada na parte superior da cavidade nasal. O olfato está relacionado intimamente com o paladar, atuando no reconhecimento dos sabores. D) PALADAR Para o sistema digestório, a língua atua auxiliando o processo de mastigação, movimentando o alimento e realizando sua mistura com a família. Para a fala, o órgão atua na articulação silábica. É também responsabilidade da língua a captação dos sabores, o paladar, graças às papilas gustativas, pequenas estruturas que apresentam receptores químicos que são capazes de gerar impulsos nervosos encaminhados ao sistema nervoso central. Na superfície da língua encontram-se três tipos de papilas: as fungiformes, com poucos botões gustativos, as foliadas e as circunvaladas, ambas com centenas de botões gustativos. As papilas gustativas são capazes de identificar cinco sabores interpretados pelo cérebro: • Doce – característico dos carboidratos; • Azedo – característico de ácidos; • Amargo – característico de compostos alcalinos orgânicos; • Salgado – característico de sais inorgânicos; • Unami – característico de proteínas e sais de aminoácidos. Atualmente compreende-se que as papilas referentes a cada sabor estão espalhadas por toda a língua, contrariando a ideia anterior de que cada região da língua era responsável pela sensibilidade a um sabor específico. E) TATO O tato é responsável pelas sensações somáticas, ou seja, pela captação de estímulos referentes à pressão, à temperatura e à dor. O principal órgão do tato é a pele, apresentando uma grande quantidade de terminações nervosas, classificadas nos seguintes tipos: • Corpúsculos de Meissner – para captação de toques leves; • Discos de Merkel – capazes de sentir texturas e pressão; • Receptores de Krause – sensíveis ao frio; • Receptores de Ruffini – sensíveis ao calor; • Receptores de Vater Pacini – para captação de vibrações; • Terminações livres – capazes de captar estímulos mecânicos, dolorosos e térmicos. O tato está diretamente envolvido com o arco reflexo, uma rápida resposta do sistema nervoso central a estímulos externos que podem representar perigo ao organismo. O arco reflexo ocorre quando o tato percebe uma temperatura extrema, um objeto perfurante/cortante ou um estímulo de dor. O impulso nervoso, ao chegar na medula espinhal, gera de forma imediata uma resposta motora, que recua ao toque como forma de proteção. Tal estímulo é fundamental, na maioria das espécies, para garantir a sobrevivência. 142 11.3 SISTEMA ENDÓCRINO Diferente dos demais sistemas, que possuem interação direta entre seus órgãos, o sistema endócrino corresponde a um conjunto de glândulas que atua na manutenção da homeostase em conjunto com o sistema nervoso autônomo. As glândulas endócrinas lançam suas secreções, os hormônios, na corrente sanguínea para que possam ser encaminhados aos receptores das células e órgãos alvo. Cada hormônio possui um alvo e uma ação específica. A) HIPÓFISE Glândula localizada abaixo do hipotálamo, a hipófise ou glândula pituitária é dividida em duas porções, com origem embriológica diferente: a adeno-hipófise e a neuro-hipófise. A adeno-hipófise é formada a partir de tecido epitelial, sendo responsável pela produção dos seguintes hormônios: • GH ou hormônio do crescimento –regula o metabolismo e estimula o crescimento tecidual; • Hormônio adrenocorticotrópico ou ACTH – induz a produção do córtex das glândulas suprarrenais; • Gonadrotofinas – representadas pelos hormônios folículo estimulante (FSH) e luteinizante (LH), que atuam diretamente nas gônadas; • Prolactina – estimula a produção das glândulas mamárias; • Tireotrofina ou TSH – regula a secreção dos hormônios da tireoide. A neuro-hipófise tem origem no hipotálamo, produzindo dois hormônios, o antidiurético e a ocitocina. Também conhecido como vasopressina, a ação do hormônio antidiurético (ADH) ocorre nos túbulos renais, induzindo a reabsorção de água e, consequentemente, concentrando a urina. A deficiência do ADH é responsável pelos quadros de diabetes insipidus, na qual o organismo é suscetível a uma intensa perda hídrica com grandes volumes de urina. A ocitocina tem atuação fundamental no estímulo da contração uterina, tendo seus maiores índices corporais registrados durante o parto e seus momentos próximos. B) GLÂNDULA PINEAL Localizada próxima a região central do encéfalo, a glândula pineal é parte do sistema fotoneuroendócrino, tendo importante função na sincronização do ritmo circadiano. Na ausência de estímulos luminosos, a glândula pineal produz o hormônio melatonina, auxiliando a sonolência e com ações antitumorais, antioxidantes e anti-inflamatórias. A variação da produção de melatonina em diferentes estações do ano é um dos fatores que influencia o período de reprodução de algumas espécies animais. C) TIREOIDE A glândula tireoide está localizada na região do pescoço, envolvendo externamente uma porção da traqueia. Sua estrutura é dividida em dois lobos, apresentando uma forma que lembra uma borboleta. 143 A secreção da tireoide é controlada pelo TSH, que tem sua produção, na hipófise, regulada pelos níveis de hormônios tireoidianos em um exemplo de feedback negativo. Níveis baixos de hormônios tireoidianos estimulam a produção de TSH e, consequentemente, a secreção da tireoide. Níveis altos de hormônios tireoidianos atuam na hipófise inibindo a produção de TSH e, sequencialmente, diminuindo a secreção da tireoide. Os dois principais hormônios tireoidianos são a tri-iodotironina (T3) e a tiroxina (T4), que atuam na regulação do metabolismo do organismo. A produção de ambos depende do aminoácido tirosina e do iodo. A glândula também é responsável pela secreção da calcitonina, que atua na homeostase do cálcio nos níveis ósseo o renal. D) PARATIREOIDES Localizadas na porção posterior da tireoide, as glândulas paratireoides representam um conjunto de quatro pequenas estruturas revestidas por tecido conjuntivo. O hormônio secretado por tais glândulas é o paratormônio (PTH), que, a exemplo da calcitonina, atua na homeostase do cálcio, estimulando sua liberação no plasma. E) GLÂNDULAS SUPRARRENAIS Representadas por uma massa glandular localizada acima dos rins, as suprarrenais ou adrenais possuem secreções distintas na região medular e no córtex. A medula suprarrenal é responsável pela produção de adrenalina e noradrenalina, ambas envolvidas com o estado de alerta do organismo. Como ambos hormônios são amplamente produzidos pelo sistema nervoso, a medula das glândulas suprarrenais é considerada por muitos autores como um luxo endócrino. O córtex suprarrenal secreto dois hormônios na corrente sanguínea: a aldosterona e o cortisol. A aldosterona está relacionada ao equilíbrio hídrico do organismo, regulando os níveis de sódio e potássio do plasma e atua, consequentemente, na pressão arterial. O cortisol, também chamado de hormônio do estresse, é um esteroide que tem ação ampla no organismo, influenciando os níveis de açúcares no sangue, em processos inflamatórios e no metabolismo. F) PÂNCREAS O pâncreas é uma glândula mista que possui a função exócrina de produzir o suco pancreático, fundamental nos processos digestórios intestinais. Sua função endócrina está relacionada com os níveis de glicose no organismo, secretando dois hormônios antagônicos: a insulina e o glucagon. A insulina promove a difusão facilitada da glicose nas células, abrindo canais presentes em vesículas GLUT-4 façam a adesão na membrana plasmática. Sua produção é estimulada pelo aumento dos níveis sanguíneos do monossacarídeo. A deficiência do hormônio caracteriza os quadros clínicos de diabetes mellitus. 144 11-6: Ações da insulina no organismo. O glucagon, com produção estimulada em casos de hipoglicemia (baixa taxa de glicose sanguínea), atua induzindo a síntese de glicose e sua liberação no sangue. G) GÔNADAS As gônadas são parte dos aparelhos reprodutores feminino e masculino, responsáveis pela produção dos hormônios sexuais. Nas mulheres há a produção hormonal pelos ovários, em etapas determinadas do ciclo menstrual, nos quais o estrogênio e a progesterona atuam no desenvolvimento e manutenção do endométrio, como será estudado posteriormente. No aparelho reprodutor masculino, os testículos secretam a testosterona, que atua na produção dos espermatozoides. Os hormônios das gônadas, tanto feminino quanto masculino, são responsáveis pelo desenvolvimento das características sexuais secundárias. QUESTÕES: COMO AS PROVAS COBRAM 1. (UERJ) Em situações de perigo, o sistema nervoso autônomo simpático produz uma série de alterações fisiológicas importantes para o corpo humano. Essa resposta do organismo é chamada de reação de luta ou fuga e provoca a liberação de adrenalina na corrente sanguínea. A liberação desse hormônio resulta na redução do seguinte processo vital: a) sístole ventricular b) batimento cardíaco c) dilatação brônquica d) peristaltismo intestinal 2. (PUC-RJ) O homem possui diversos receptores sensoriais, através dos quais recebe informações do meio ambiente, enviando-as ao encéfalo, que as processa. Cones e bastonetes, bem como cóclea e células ciliadas, são estruturas ligadas a esse sistema. Indique a opção que, respectivamente, relaciona as estruturas aos sentidos. a) Audição e olfação; b) Visão e audição; c) Olfação e audição; d) Gustação e visão; e) Visão e gustação. 145 3. (UEL-PR) No organismo humano, os receptores sensoriais responsáveis pelos sentidos do olfato podem ser classificados como: a) propriorreceptores. b) mecanorreceptores. c) quimiorreceptores. d) fotorreceptores. e) termorreceptores. 4. (VUNESP) Os esportes radicais são atividades muito difundidas entre os jovens e têm recebido crescente atenção da mídia, inclusive com veiculação pela televisão. Uma característica deles, utilizada na sua propaganda, é a capacidade de induzir um aumento na produção de adrenalina nos participantes. Indique a alternativa que descreve corretamente o local de produção e a ação da adrenalina. a) Pâncreas – vasoconstrição, sudorese e elevação do nível de açúcar no sangue. b) Hipófise – vasodilatação, aumento na frequência dos batimentos cardíacos e dilatação de pupilas e brônquios. c) Suprarrenais – vasodilatação, sudorese e dilatação das pupilas. d) Hipófise – redução no volume sanguíneo, redução na pressão sanguínea sistêmica e elevação do nível de açúcar no sangue. e) Suprarrenais – vasoconstrição, aumento na frequência dos batimentos cardíacos e elevação do nível de açúcar no sangue. 5. (ENEM) Um dos exames clínicos mais tradicionais para medir a capacidade reflexa dos indivíduos é o exame do reflexo patelar. Esse exame consiste na estimulação da patela, um pequeno osso localizado na parte anterior da articulação do joelho, com um pequeno martelo. A resposta reflexa aoestímulo é caracterizada pelo levantamento da perna em que o estímulo foi aplicado. Qual região específica do sistema nervoso coordena essa resposta? a) Ponte. b) Medula. c) Cerebelo. d) Hipotálamo. e) Neuro-hipófise. 6. (ENEM) Portadores de diabetes insipidus reclamam da confusão feita pelos profissionais da saúde quanto aos dois tipos de diabetes: mellitus e insipidus. Enquanto o primeiro tipo está associado aos níveis ou à ação da insulina, o segundo não está ligado à deficiência desse hormônio. O diabetes insipidus é caracterizado por um distúrbio na produção ou no funcionamento do hormônio antidiurético (na sigla em inglês, ADH), secretado pela neuro-hipófise para controlar a reabsorção de água pelos túbulos renais. Tendo em vista o papel funcional do ADH, qual é um sintoma clássico de um paciente acometido por diabetes insipidus? 146 a) Alta taxa de glicose no sangue. b) Aumento da pressão arterial. c) Ganho de massa corporal. d) Anemia crônica. e) Desidratação. 7. (ENEM) Os distúrbios por deficiência de iodo (DDI) são fenômenos naturais distribuídos em várias regiões do mundo. Populações que vivem em áreas deficientes em iodo têm o risco de apresentar os distúrbios causados por essa deficiência, cujos impactos sobre os níveis de desenvolvimento humano, social e econômico são muito graves. No Brasil, vigora uma lei que obriga os produtores de sal de cozinha a incluírem em seu produto certa quantidade de iodeto de potássio. Essa inclusão visa prevenir problemas em qual glândula humana? a) Hipófise. b) Tireoide. c) Pâncreas. d) Suprarrenal e) Paratireoide. 8. (FUVEST) A reação da pessoa, ao pisar descalça sobre um espinho, é levantar o pé imediatamente, ainda antes de perceber que o pé está ferido. Analise as afirmações: I. Neurônios sensoriais são ativados, ao se pisar no espinho. II. Neurônios motores promovem o movimento coordenado para a retirada do pé. III. O sistema nervoso autônomo coordena o comportamento descrito. Está correto o que se afirma em a) I, II e III. b) I e II, apenas. c) I, apenas. d) II, apenas. e) III, apenas. 9. (Original Rennólogia) Uma das cenas mais emblemáticas da série The Office é a que Dwight Schrute, interpretado por Rainn Wilson, simula um incêndio no escritório. Além de trancar a porta e colocar fogo em um cesto de lixo para produzir fumaça, o personagem esquentou a maçaneta da porta, fazendo com que todos acreditassem que havia uma fonte forte de calor do outro lado. Em situações como as criadas por Dwight na série, é comum que sejam acionadas as seguintes estruturas responsáveis pelos sentidos: 147 a) Células fotorreceptoras para identificar o cheiro da fumaça e corpúsculos de Meissner para identificar o calor da maçaneta. b) Células mecanorreceptoras para identificar a luminosidade do fogo e receptores de Vater Passini para identificar o calor da maçaneta. c) Células quimiorreceptoras para identificar o cheiro da fumaça e receptores de Ruffini para identificar o calor da maçaneta. d) Células fotorreceptoras para identificar a luminosidade do fogo e corpúsculos de Meissner para identificar o calor da maçaneta. e) Células mecanorreceptoras para identificar o cheiro da fumaça e receptores de Ruffini para identificar o calor da maçaneta. Anotações 148 12. FISIOLOGIA: REPRODUÇÃO Os processos reprodutivos estão presentes em todos os seres vivos, dos mais simples aos mais complexos, sendo responsáveis pela geração de novos indivíduos e, consequentemente, pela manutenção das populações das espécies. A reprodução dos seres vivos pode ocorrer com realização de cópias idênticas ou geração de seres haploides, partindo de um único indivíduo original, mecanismos classificados como pertencentes à reprodução assexuada. Quando há fusão de duas células haploides de indivíduos diferentes, os gametas, gerando um ser diploide com uma nova carga genética, a reprodução é denominada sexuada. 12.1 REPRODUÇÃO ASSEXUADA A reprodução assexuada é a forma mais rápida e simples de crescimento populacional utilizada pelos seres vivos, podendo ser encontrada em seres unicelulares, plantas e animais, com especificidades para cada um deles. Para os seres unicelulares, principalmente bactérias, a reprodução é representada pelo processo de bipartição, também conhecido como cissiparidade ou divisão binária, na qual uma célula mãe origina duas células filhas. Mesmo tendo o mesmo conceito encontrado na mitose, a bipartição difere-se de tal processo de divisão celular em alguns aspectos. As bactérias possuem apenas um cromossomo circular no citoplasma, fazendo com que haja cópia e separação direta e concomitante, sem necessidade do enovelamento e adesão às fibras do fuso, ausentes neste caso. 12-1: Cissiparidade em bactérias, evidenciando a ausência do fuso mitótico. Para muitos casos de divisão binária bacteriana não há a separação completa das células, o que favorece a formação de arranjos bacterianos, que podem ser utilizados para identificação de diversos gêneros destes seres em laboratório. Para os seres pluricelulares a reprodução assexuada pode ser encontrada com processos diferentes, os quais destacam-se o brotamento, a fragmentação ou regeneração, a esporulação e a partenogênese. O brotamento ocorre quando se observa o crescimento de um fragmento no corpo de uma planta ou de um animal, que pode desprender-se de sua origem e se tornar um indivíduo independente. Corais e hidras, pertencentes ao filo Cnidária, são exemplos de animais que utilizam deste artifício para reprodução. As leveduras, tipo de fungos amplamente utilizados para processos fermentadores na indústria alimentícia, também multiplicam-se utilizando o brotamento. 149 12-2: Brotamento em uma levedura do gênero Candida, associado a casos de candidíase. Algumas espécies de cnidários, esponjas, alguns platelmintos e equinodermos, também são capazes de realizar a fragmentação, processo pelo qual o corpo é dividido em duas partes com tamanho suficiente para regenerar e formar dois ou mais indivíduos idênticos. 12-3: Fragmentação da planária, um platelminto turbelário. Plantas, algas e fungos utilizam o processo de esporulação como meio de reprodução ou parte de seu processo reprodutivo. É denominado esporo uma célula especializada que pode dar origem a um novo organismo assim que encontra condições ambientais ideais. Tipo especial de reprodução assexuada, a partenogênese ocorre a partir de um gameta, célula participante do processo de reprodução sexuada. O processo é observado quando gametas femininos não fertilizados dão origem a um novo indivíduo. A partenogênese pode ser encontrada como meio de estabelecer o dimorfismo sexual, seguindo o exemplo de abelhas e formigas, nas quais os ovos não fecundados dão origem aos machos. Em tais casos, os ovos fecundados geram as fêmeas. Cordados, como alguns répteis, peixes e anfíbios também são capazes de realizar o processo, porém, nesses casos, há a ausência de machos no ecossistema, fazendo com que a reprodução assexuada evite a extinção das espécies. “Titys-serrulatus”: a espécie de escorpião perigosa que não precisa de machos. 12.3 APARELHO REPRODUTOR A reprodução sexuada é realizada por algas, fungos, plantas e animais, sendo caracterizada pelo processo de fecundação, na qual os gametas, células haploides, se unem para formar um novo ser diploide. Para realizar a reprodução sexuada, muitos organismos possuem um aparelho próprio, formado por órgãoscapazes de produzir e encaminhar os gametas e, muitas vezes, abrigar a fecundação. Para tanto, os seres que apresentam tais estruturas costumam apresentar o dimorfismo sexual, no qual machos e fêmeas possuem características físicas diferentes. Para os seres humanos, o aparelho reprodutor masculino tem o objetivo de produzir os gametas e encaminhá-los ao organismo feminino, que tem seu aparelho reprodutor adaptado para tal recepção, para acolher a fecundação e para abrigar toda a fase gestacional até o nascimento. https://oglobo.globo.com/brasil/noticia/2024/02/22/tityus-serrulatus-conheca-especie-de-escorpiao-mais-perigosa-do-brasil-que-nao-precisa-de-machos-para-se-reproduzir.ghtml https://oglobo.globo.com/brasil/noticia/2024/02/22/tityus-serrulatus-conheca-especie-de-escorpiao-mais-perigosa-do-brasil-que-nao-precisa-de-machos-para-se-reproduzir.ghtml https://oglobo.globo.com/brasil/noticia/2024/02/22/tityus-serrulatus-conheca-especie-de-escorpiao-mais-perigosa-do-brasil-que-nao-precisa-de-machos-para-se-reproduzir.ghtml https://oglobo.globo.com/brasil/noticia/2024/02/22/tityus-serrulatus-conheca-especie-de-escorpiao-mais-perigosa-do-brasil-que-nao-precisa-de-machos-para-se-reproduzir.ghtml 150 12-4: Anatomias interna e externa do aparelho reprodutor masculino. A) ANATOMIA E FISIOLOGIA DO REPRODUTIVAS MASCULINAS O aparelho reprodutor masculino é formado por órgãos capazes de produzir os gametas, conhecidos como espermatozoides, e encaminhá-los para o lado externo do organismo. A produção dos gametas ocorre nos testículos, glândulas ovais que contemplam uma rede de pequenos canais enovelados, os túbulos seminíferos. É nesse órgão que se encontram as células de Leydig, produtoras da testosterona. Mesmo considerado como parte da anatomia interna do aparelho reprodutor, os testículos são projetados para fora do organismo e protegidos pelo saco escrotal. Tal característica anatômica tem sua importância justificada pelo fato de que os espermatozoides são produzidos em temperaturas entre 34ºC e 35ºC, abaixo da temperatura basal do organismo. Acima dos testículos encontram- se os epidídimos, que maturam os espermatozoides e desenvolvem sua motilidade. Cada epidídimo é um canal longo e único, que liga os testículos aos canais deferentes, que encaminharão os espermatozoides para um canal comum. É nos canais deferentes que as vesículas seminais secretam um fluido alcalino com enzimas e frutose, representando mais da metade do volume do sêmen. A composição do sêmen é completada pela secreção da próstata, glândula única, que produz enzimas e citrato, nutriente para os espermatozoides. O canal único, que encaminhará os espermatozoides para o meio externo, é a uretra, responsável também 151 pela eliminação da urina produzida no sistema renal, ou seja, um órgão comum. Para facilitar a eliminação do sêmen pela uretra, a ejaculação, as glândulas bulbouretrais secretam um lubrificante que também atua para eliminar resíduos de urina presentes no canal. A uretra masculina projeta-se para fora do organismo e compõe o pênis, órgão que realizará o processo de penetração e auxiliará a eliminação dos espermatozoides diretamente no aparelho reprodutor feminino. O pênis é caracterizado pela presença de um tecido erétil, que infla de sangue no momento da cópula, componente dos corpos cavernosos e do corpo esponjoso, que envolve a uretra. Na região terminal é formada a glande, uma porção dilatada que apresenta uma grande quantidade de terminações nervosas, responsáveis pela excitação sexual. Cobrindo toda a estrutura existe uma dobra de pele, o prepúcio. B) ANATOMIA E FISIOLOGIA DO REPRODUTIVAS FEMININAS A anatomia do aparelho reprodutor feminino é formada por quatro órgãos principais: os ovários, as tubas uterinas, o útero e a vagina. Os ovários são as gônadas femininas, também apresentando morfologia oval, responsáveis por armazenar e amadurecer os gametas, além de produzir os hormônios progesterona e estrogênio. 12-5: Representação da anatomia interna do aparelho reprodutor feminino. 152 Uma vez amadurecido, o óvulo, como é conhecido o gameta feminino, é liberado na tuba uterina, local no qual os espermatozoides chegam para realizar a fecundação. Fecundado ou não, o óvulo é encaminhado para útero, órgão oco e muscular com grande capacidade elástica, posto que é responsável por abrigar todo o processo de gestação. Anatomicamente, o útero é subdividido em fundo (parte superior), colo (parte inferior) e corpo (parte mediana). A porção muscular é conhecida como miométrio e a cavidade uterina é revestida pelo endométrio. O canal que se comunica com o meio externo, recebe o pênis durante a cópula e também se abrirá para a saída do bebê ao nascimento é a vagina, com comprimento que varia de 7 a 9 cm e possui uma média de 2,5 cm de diâmetro. A vagina é formada por um conjunto de músculos e, na parte interna, tem a mucosa coberta por uma flora bacteriana que a protege e são capazes de fermentar açúcares para manter o pH ácido. Externamente, o aparelho reprodutor feminino apresenta a vulva, que corresponde a um conjunto de estruturas que abrigam a abertura vaginal e uretral. A uretra, para as mulheres, é exclusiva para o sistema renal, tendo como função única a eliminação da urina. As principais estruturas da vulva são: • Clitóris – também formada por tecido erétil e repleto de terminações nervosas, apresenta prepúcio e glande, responsável pela excitação sexual; • Vestíbulo – região na qual se encontram a abertura da vagina e da uretra; 12-6: Representação da anatomia externa do aparelho reprodutor feminino, denominada vulva. 153 • Pequenos lábios – dobras que delimitam o vestíbulo; • Grandes lábios – dobra maior e mais externa, apresenta pelos e recobre os pequenos lábios, sendo importante para a proteção das demais estruturas. C) CICLO MENSTURAL A produção de gametas no homem é ininterrupta a partir da puberdade, reduzindo durante a velhice. Para as mulheres, a produção de gametas acontece ainda na fase embrionária. Uma mulher nasce com 400 a 500 gametas divididos entre seus dois ovários, que necessitam amadurecer para que possam ser fecundados. Periodicamente, um gameta é amadurecido por vez, definindo um ciclo de processos conhecidos como ciclo menstrual, que dura em média 28 dias. O primeiro dia da menstruação marca o início do ciclo e de sua primeira etapa: a fase folicular. Durante este período, não há níveis significativos de hormônios do ciclo circulantes. Nesse período, a hipófise inicia a produção de FSH (hormônio folículo estimulante) que estimulará o crescimento de um folículo ovariano, que abriga um gameta ainda sem concluir a meiose, denominado ovócito primário. O folículo inicia a produção de estrogênio, que promoverá o início da produção mucosa do colo uterino e a reconstrução do endométrio, ampliando sua espessura. O crescimento do folículo e o amadurecimento do ovócito primário em secundário forma o folículo de Graaf ou folículo antral, que se romperá e liberará o gameta nas tubas uterinas, na fase ovulatória ou simplesmente ovulação. Os grandes níveis de estrogênio atuam induzindo a produção de LH (hormônio luteinizante) na hipófise. A fase ovulatória ocorre por volta do 14º dia do ciclo, induzida pelo LH que transformará o folículo de Graaf, agora sem o gameta, em corpo lúteo. É nesse período que se determina o período fértil. Como os espermatozoides podem durar até 72 horas no organismo feminino, contabiliza-se como período fértil o período de três dias anteriores e dois dias posteriores à ovulação. Na fase final, denominada faselútea, o corpo lúteo, no ovário, continua a produção de estrogênio e inicia a produção de progesterona, que farão a vascularização e maior espessamento do endométrio. Ambos os hormônios inibem a produção das gonadotrofinas pela hipófise. Sem LH, o corpo lúteo regride e, caso não haja a fecundação, os níveis de progesterona e estrogênio decrescem e promovem a descamação do endométrio, a menstruação. Caso ocorra a fecundação, estruturas que se formarão no útero e serão estudadas ainda neste capítulo promoverão a manutenção das taxas de estrogênio e progesterona, que, em consequência, atuarão na manutenção do endométrio. O ciclo de 28 dias não é regra geral. Algumas mulheres podem apresentar ciclos mais rápidos ou mais lentos, regulares ou não. Fatores como estresse, drogas e distúrbios endócrinos podem interferir na duração do ciclo. 154 12-7: Processos do ciclo menstrual. 12.4 GAMETOGÊNESE A formação dos gametas se dá pelo processo de gametogênese, que, nos seres humanos, é representado por divisões meióticas de células nas gônadas. A espermatogênese representa a formação dos espermatozoides. Já a ovogênese (ou ovulogênese) corresponde à formação dos óvulos. Como já abordado no capítulo de divisão celular, a divisão mitótica pode ser responsável pela formação de gametas em seres vivos, como ocorre com as plantas, que formam esporos a partir da divisão reducional. A) ESPERMATOGÊNESE A espermatogênese, iniciada na puberdade, é realizada por células denominadas espermatogônias, que têm origem de células germinativas formadas na fase embrionária. A diferenciação em espermatogônias ocorre ao se iniciar a puberdade. A formação de gametas masculinos é dividida em três fases. A 155 multiplicação, primeira fase, é caracterizada por mitoses das espermatogônias, que aumentam seu número e se diferenciam em células do tipo A, que darão manutenção ao contingente celular, e células do tipo B, que formarão os gametas. Na segunda fase, de crescimento, as espermatogônias tipo B se diferenciam em espermatócitos primários, que farão a meiose. O espermatócito primário, na fase de maturação, realiza a primeira divisão da meiose e forma o dois espermatócitos secundários. Na segunda divisão meiótica, os espermatócitos secundários darão origem a 4 espermátides, cada uma com 23 cromossomos. As espermátides são encaminhadas para o epidídimo para que ocorra a espermiogênese, que formará o espermatozoide gerando acrossomo e o flagelo. B) OVOGÊNESE As mesmas fases encontradas na espermatogênese podem ser encontradas na formação dos óvulos, a ovogênese, porém com diferenças significativas. A fase de multiplicação vai multiplicar as células precursoras dos gametas, as ovogônias, ocorrendo ainda na fase fetal. Na fase de crescimento, as ovogônias se transformam em ovócitos primários, aumentando seu volume e acumulando vitelo, uma reserva de nutrientes importante para a célula na fecundação. 12-8: Representação da espermatogênese. 156 12-9: Representação esquemática da ovogênese. Os ovócitos primários iniciam o processo de meiose, que é estacionado na prófase I. Ao entrar na puberdade, a cada ciclo menstrual um ovócito primário sai da fase estacionária e continua a divisão meiótica pela ação do FSH. O início da meiose também marca o início da fase de maturação. Diferente do que ocorre com os espermatozoides, ao realizar a primeira divisão meiótica, ovócito primário dará origem a apenas um ovócito secundário. A outra célula gerada na divisão é denominada primeiro corpúsculo polar. É o ovócito secundário a célula lançada na tuba uterina no momento da ovulação, iniciando a segunda divisão meiótica, interrompida na metáfase II. A continuidade da divisão ocorrerá apenas se houver a fecundação, na qual também será formado o segundo corpúsculo polar, que se degenerará posteriormente. 12.5 FECUNDAÇÃO Para conseguir encontrar o ovócito secundário nas tubas uterinas, os espermatozoides passam por uma série de dificuldades apresentadas pelo aparelho reprodutor feminino. O primeiro obstáculo é conferido pelo pH vaginal, ácido, contrastante com o pH alcalino no qual os espermatozoides se encontram. Além disso, a secreção vaginal apresenta enzimas e leucócitos que atacam os gametas masculinos, eliminando parte de sua população. 157 O canal estreito para a entrada o útero também é outro fator responsável por selecionar os espermatozoides, pois nem todos conseguem alcançar a cavidade uterina. No canal, além das próprias paredes que podem retê-los, os espermatozoides também encontram mais leucócitos. Uma vez no útero, deve-se considerar que apenas uma das tubas uterinas possui um ovócito secundário. Isso resulta em uma espécie de escolha para os gametas masculinos, tendo grande parte de seu contingente seguindo para o caminho errado. Por fim, ao conseguir avistar o ovócito secundário, a população de espermatozoides, muito reduzida, terá que enfrentar uma forte seleção proposta pelo próprio gameta feminino. A primeira barreira é a corona radiata, um aglomerado de células foliculares que é dispersado por enzimas acrossômicas. A segunda barreira é a zona pelúcida, que é digerida por enzimas hialuronidases dos acrossomos dos espermatozoides. 12-10: O ovócito secundário com suas camadas externas. Apenas um espermatozoide realizará a fusão de sua membrana com a membrana o ovócito secundário, fazendo com que a cabeça penetre na célula. Tal fenômeno gera uma série de respostas. Os grânulos corticais, presentes na primeira porção do citoplasma, secretam substâncias que impedem a entrada de outro espermatozoide. As membranas se fundem, o flagelo e as mitocôndrias do espermatozoide degeneram e o ovócito completa a segunda divisão da meiose, que terá o pronúcleo feminino. O núcleo do espermatozoide aumenta seu volume e formará o pronúcleo masculino. Ambos se fundirão no núcleo do zigoto, em um processo denominado cariogamia. 12.6 MÉTODOS CONTRACEPTIVOS Para os seres humanos, a relação sexual não representa apena um ato que busca a reprodução. Muitos casais sexualmente ativos não desejam filhos e, para que a concepção ocorra, uma série de métodos podem ser utilizados. Os métodos contraceptivos podem ser comportamentais, hormonais e de barreira, de acordo com a maneira que impedem a fecundação. A) MÉTODOS COMPORTAMENTAIS São denominados métodos comportamentais aqueles que demandam ação disciplinada, recorrente e habitual. O mais famoso método assim classificado corresponde à tabelinha menstrual, que utiliza o calendário para determinar, em um ciclo menstrual regular, os dias que representam o período fértil. 158 O método não deve ser utilizado como única maneira de se evitar a contracepção, posto que qualquer atraso ou adiantamento no momento da ovulação pode deixa-lo falho. Dois métodos, comumente utilizados em conjunto, também são considerados comportamentais. O primeiro é a aferição da temperatura basal diária, que se estrutura no fato da temperatura corporal ter um leve aumento (cerca de 0,5ºC) durante a ovulação. O método de Billings também representa observação diária de processos corporais, porém, para este caso, averígua-se a consistência do muco cervical, que tem alterações durante o período fértil, assemelhando- se à uma clara de ovo. O coito interrompido também é considerado um método contraceptivo comportamental, porém sua eficiência é questionável. No coito interrompido, o pênis é retirado da vagina antes da ejaculação, porém são desconsiderados, para este caso, uma pequena quantidade de espermatozoides quepodem ser eliminados no líquido lubrificante produzido pelas glândulas bulbouretrais. Os métodos comportamentais são os menos efetivos dos métodos contraceptivos, tendo seu uso recomendado em conjunto com métodos dos demais tipos. B) MÉTODOS HORMONAIS Os métodos hormonais, na atualidade, são exclusivos para as mulheres, utilizando hormônios que afetam o ciclo menstrual. A administração de estrogênio e progesterona é a base dos métodos hormonais, que realizam processo de feedback negativo na hipófise, impedindo a secreção de FSH e LH, o que resulta na não ocorrência da fase folicular do ciclo. Atualmente, os hormônios são administrados de maneira oral, injetável ou por meio de implantes subcutâneos, que os liberam gradativamente na corrente sanguínea. Também utilizando hormônios, a pílula do dia seguinte configura um método amplamente utilizado na atualidade, porém não há, para este caso, impedimento da fecundação e sim o impeditivo do processo de fixação embrionária no endométrio. Para mulheres que não ovularam, a pílula do dia seguinte retarda o processo. O DIU (dispositivo intrauterino) também é considerado, na atualidade, um método hormonal, sendo uma peça plástica no formato da letra “T” colocada na cavidade uterina. O dispositivo possui uma camada externa que libera hormônios durante um período que dura de três a cinco anos, tendo o mesmo efeito que os contraceptivos oral, injetável e subcutâneo. Há uma versão não hormonal do DIU, feita de cobre, que libera íons tóxicos para os gametas. C) MÉTODOS DE BARREIRA Os métodos de barreira correspondem àqueles que impedem de forma física o encontro dos gametas, evitando que ocorra a fecundação. São os métodos mais difundidos atualmente. 159 O primeiro e principal método de barreira é o uso do preservativo de látex, encontrado nas versões masculina, que recobre o pênis, e feminina, que recobre o canal vaginal. A camisinha, como é popularmente chamado o método, é a mais recomendada forma de evitar a concepção por ser o único a atuar na prevenção de infecções sexualmente transmissíveis (ISTs). Uma breve história da camisinha Com um princípio semelhante ao dos preservativos, o diafragma é um anel coberto de borracha, formando uma espécie de cúpula, que recobre o colo uterino e impede a entrada dos espermatozoides. O uso do diafragma pode ser associado ao uso de um gel espermicida, ampliando sua eficácia. Dois métodos cirúrgicos também podem ser utilizados como métodos de barreira. O primeiro, a laqueadura, é realizado nas mulheres e corresponde à segmentação das tubas uterinas impedindo que o ovócito secundário chegue ao útero e encontre os espermatozoides. Já a vasectomia é realizada nos homens, sendo um procedimento no qual há a interrupção dos canais deferentes. Atualmente a vasectomia representa um método reversível, no qual a interrupção acontece por uma inserção, no interior do tubo, de uma estrutura que impede a passagem dos espermatozoides para formação do sêmen e pode ser retirada posteriormente. A intervenção cirúrgica da vasectomia é menor e mais simples que a da laqueadura. 12.7 TIPOS DE OVOS ANIMAIS De uma maneira geral, os animais podem ser ovíparos, que depositam os ovos no ambiente; ovovíparos, que carregam o ovo no próprio organismo; e vivíparos, no qual a nutrição embrionária é realizada diretamente pela mãe, como ocorre nos seres humanos, animais classificados como placentários. Para uma melhor adaptação e, consequentemente, um melhor sucesso reprodutivo, o zigoto formado pela fecundação, também é conhecido como ovo, pode apresentar diferenças significativas entre as espécies. Os ovos oligolécitos ou isolécitos são característicos dos animais placentários e equinodermos, apresentam pouco vitelo, com distribuição uniforme no citoplasma. Os ovos heterolécitos ou mesolécitos têm o vitelo ocupando metade do citoplasma de forma heterogênea, como ocorre em anfíbios e moluscos. Os ovos telolécitos ou megalécitos, como os de aves e répteis, são caracterizados por uma grande quantidade de vitelo, representando maior volume do citoplasma. O último tipo de ovo é denominado centrolécito, característico de artrópodes, que apresentam o vitelo regularmente encontrado ao redor do núcleo. https://oglobo.globo.com/brasil/noticia/2024/02/22/tityus-serrulatus-conheca-especie-de-escorpiao-mais-perigosa-do-brasil-que-nao-precisa-de-machos-para-se-reproduzir.ghtml https://oglobo.globo.com/brasil/noticia/2024/02/22/tityus-serrulatus-conheca-especie-de-escorpiao-mais-perigosa-do-brasil-que-nao-precisa-de-machos-para-se-reproduzir.ghtml https://g1.globo.com/saude/sexualidade/noticia/2023/02/13/uma-breve-historia-da-camisinha.ghtml 160 12.8 EMBRIOLOGIA HUMANA Assim que ocorre a fecundação e a formação do zigoto, uma série de divisões e diferenciações celulares se inicia, processo que durará uma média de 40 semanas até o nascimento. A primeira etapa do desenvolvimento embrionário é a clivagem, também chamada de segmentação, na qual uma sequência de divisões celulares ocorre no zigoto sem aumento de tamanho, resultando numa massa celular denominada mórula, de três a quatro dias após a fecundação. 12-11: Formação da mórula a partir da fecundação. As células formadas nas divisões mitóticas do zigoto são os blastômeros. A mórula possui de 16 a 32 unidades destas células. A mórula, posteriormente, forma uma estrutura oca, o blastocisto ou blástula, formada por duas camadas de células: o trofoblasto, parte externa, e o embrioblasto, parte interna. A cavidade interna é conhecida como blastocele. 12-12: A blástula, estrutura oca de células embrionárias que fará a nidação no útero. A blástula é a estrutura que fará a nidação, processo pelo qual o embrião fixa-se no endométrio. Da blástula se desenvolve a gástrula, apresentando um aumento do tamanho do embrião e a continuação da multiplicação celular para formar os folhetos embrionários: ectoderme, mesoderme e endoderme. A ectoderme é o folheto mais externo, responsável por formar a epiderme, unha, pelos, o sistema nervoso, a boca e o ânus. A mesoderme, folheto intermediário, formará os músculos, os órgãos musculares e o aparelho reprodutor. A endoderme, folheto interno, forma o sistema respiratório, o fígado e o pâncreas. A partir da diferenciação dos folhetos é formado o intestino primitivo, ou arquêntero, e inicia o processo da neurulação, que dará origem ao sistema nervoso. A organogênese também tem início nessa fase, estágio caracterizado por uma série de diferenciações para formação dos órgãos e tecidos. Ao final da fase embrionária tem início a fase fetal, na qual a nova vida já 161 possui formato humanoide e crescerá até o nascimento. Além do embrião, há o desenvolvimento dos anexos embrionários que realizam sua nutrição e proteção. O primeiro anexo embrionário é o âmnio, uma membrana que forma uma bolsa, saco amniótico, que reserva o líquido amniótico, responsável por hidratar o embrião e protegê-lo contra choques mecânicos. Dois anexos estão associados à trocas gasosas do embrião: o córion e o alantoide. O córion, em conjunto com uma porção do endométrio, forma a placenta, estrutura que permitirá que nutrientes e oxigênio possam difundir dos vasos sanguíneos maternos para um espaço e, posteriormente, difundirem para os vasos sanguíneos do embrião/feto. Os excretas produzidos também são transferidos do organismo do embrião/feto para os vasos sanguíneos da mãe, que os encaminhará para eliminação, seja pela expiração, seja pela filtração glomerular. Os vasos sanguíneos do embrião/feto conectam-se à placenta pelode um processo de evolução química em que compostos inorgânicos se combinam, originando moléculas orgânicas simples que se combinam produzindo moléculas mais complexas, até o surgimento dos primeiros seres vivos. A sequência correta, de cima para baixo, é: 16 a) 4, 1, 3, 2. b) 3, 2, 1, 4. c) 1, 4, 2, 3. d) 2, 3, 4, 1. 5. (UNICAMP) Na antiguidade, alguns cientistas e pensadores famosos tinham um conceito curioso sobre a origem da vida e em alguns casos existiam até receitas para reproduzir esse processo. Os experimentos de Pasteur foram importantes para a mudança dos conceitos e hipóteses alternativas para o surgimento da vida. Evidências sobre a origem da vida sugerem que: a) a composição química da atmosfera influenciou o surgimento da vida. b) os coacervados deram origem às moléculas orgânicas. c) a teoria da abiogênese foi provada pelos experimentos de Pasteur. d) o vitalismo é uma das bases da biogênese. 6. (UNEB/18) Alguém pode concluir que o surgimento da vida na Terra foi bem fácil, já que aconteceu tão rápido. No entanto, se fosse tão fácil, porque não apareceram várias formas para satisfazer a larga definição de vida que aceitamos, mas somente uma? O código genético de todos os organismos que hoje vivem na Terra, até a mais simples das bactérias, é idêntico, com poucas exceções, e isso é evidência convincente de que toda a vida que hoje existe na Terra teve uma origem única. (MAYR, 2005, p. 225). Com base nas informações presentes no texto e nos conhecimentos científicos a respeito do tema abordado, é correto afirmar: a) As condições necessárias para que a Terra primitiva pudesse gerar vida já estavam presentes desde a formação do planeta há 4,5 bilhões de anos atrás na forma de gás carbônico, água líquida, O2 atmosférico e uma fonte de energia luminosa. b) Segundo a hipótese heterotrófica, houve uma evolução química que precedeu a origem da vida representada pela evolução de componentes inorgânicos em componentes orgânicos até a formação dos primeiros sistemas vivos protobiontes. c) “A larga definição de vida que aceitamos” perpassa pelo estabelecimento de uma diversidade metabólica expressa em processos autótrofos e heterótrofos de obtenção de energia e manifestada entre os representantes de todos os cincos reinos de seres vivos. d) As semelhanças presentes nos seres vivos em relação ao código genético se devem ao efeito acumulador da convergência evolutiva na formação de uma estrutura análoga entre todas as espécies atuais. e) A diversidade de vida expressa na presença de cinco reinos entre os seres celulares é consequência inequívoca da origem pontuada em diversos momentos geológicos e em processos evolutivos autônomos. 17 7. (IF-TO) O cientista Oparin postulou algumas condições da Terra em seu surgimento que foram posteriormente confirmadas no experimento de Miller, com o aparelho ao lado. Os resultados desse experimento reforçam a teoria de que a vida no nosso planeta pode ter-se originado: a) A partir das reações químicas entre substâncias simples, graças à energia solar e às descargas elétricas que ocorriam na atmosfera. E, assim, formavam-se moléculas cada vez mais complexas. b) Do espaço sideral, uma vez que vários meteoros com matéria orgânica caíram no planeta. c) A partir de DNAs produzidos durante as tempestades primitivas. d) No interior de um dos milhões de vulcões que existiam na época. e) Nenhuma das anteriores. 8. (UNEB) Dados coletados pela sonda Cassini, da Nasa, enquanto passava repetidamente por Titã, a maior lua de Saturno, oferecem a melhor evidência de que o enfumaçado satélite tem um grande oceano em forma líquida, que está há 100,0km abaixo da superfície se movendo sob sua espessa camada de gelo, onde foi detectada presença de amônia. A flexão de maré da camada gelada de Titã não forneceria calor suficiente para manter a superfície do oceano líquida. Mas a energia liberada pelo decaimento de elementos radioativos no núcleo da lua ajudariam a evitar que congelasse. Essa flexão de maré, porém, poderia servir de explicação para a presença de metano na atmosfera de Titã, mesmo que o gás seja normalmente transformado por reações químicas produzidas pela luz do Sol, depósitos de gelo rico em metano nas porções superiores da crosta de Titã seriam aquecidos o suficiente pela flexão para liberarem o gás, assim reabastecendo as concentrações atmosféricas do gás dessa lua. Em seguida, cairia na forma líquida sobre lagos e oceanos de metano na superfície. (PERKINS, 2012). Considerando-se as condições geológicas presentes na constituição de Titã, juntamente com os pré-requisitos para o desenvolvimento de vida conforme o padrão estabelecido no planeta Terra, é correto afirmar: a) A inexistência de oxigênio molecular na atmosfera de Titã é considerada como o principal fator limitante da formação e manutenção da vida nesse tipo de ambiente. b) A confirmação da existência de água líquida em Titã ratificou a presença de micro-organismos de natureza procarionte metanófilos na superfície da Lua. 18 c) Condições físico-químicas e geológicas semelhantes às existentes na Terra nos primórdios da formação da vida podem favorecer a origem de sistemas vivos simples em outros ambientes no universo. d) A distância de Saturno e de suas luas em relação ao Sol inviabiliza qualquer possibilidade de vida nesses ambientes devido à ausência total de fontes energéticas para sustentação dos processos metabólicos celulares. e) A ausência em Titã de elementos químicos que são próprios do planeta Terra e que fazem parte da constituição dos seres vivos limita a possibilidade de formação de vida nesse satélite conforme padrão terrestre. 9. (Rennólogia Original) No mangá Fullmetal Alchemist o conceito de homúnculos é assim estabelecido: Apesar de um conceito comum, bem conhecido e compreendido pelos alquimistas em Amestris, a ideia de homúnculos é considerada como não mais do que uma farsa ou fantasia distante, já que não há nenhum indivíduo ou grupo de alquimistas que tenha nem chegado perto de criar com êxito tal ser na história registrado oficialmente. Mesmo assim, os alquimistas foram proibidos pelo governo de Amestris para evitar uma tentativa de transmutação de um ser vivo ou alguma pesquisa sobre o mesmo. Alquimistas Federais têm tal restrição como parte de seu credo. No entanto, fora do registro oficial, não apenas uma, mas várias dessas criaturas foram criadas de forma misteriosa. No sentido mais relevante da palavra, “Homúnculos” refere-se a sete indivíduos que compõem o principal grupo antagonista da série Fullmetal Alchemist. (https://fma.fandom.com/pt- br/wiki/Hom%C3%BAnculos) Na história da alquimia, chamava-se homúnculos o humano criado de forma artificial, por uma fórmula química. Entre os diversos experimentos e boatos da época, o médico suíço conhecido como Paracelso alegava ser capaz de criar uma destas réplicas humanas a partir de uma mistura de sêmen e esterco. De acordo com o que se sabe das teorias responsáveis pelo surgimento de novos indivíduos de uma espécie, o homúnculo é um exemplo clássico da: a) Teoria evolucionista b) Teoria da biogênese c) Teoria da panspermia cósmica d) Teoria criacionista e) Teoria da abiogênese 19 Anotações 20 2. COMPOSIÇÃO QUÍMICA DOS SERES VIVOS Os seres vivos são formados por íons e moléculas, inorgânicos e orgânicos, que são capazes de interagir entre si para a formação de estruturas e realização de uma grande infinidade de reações químicas.cordão umbilical. Antes de serem eliminados, os excretas são temporariamente armazenados no alantoide. O saco vitelínico, ou vesícula vitelínica, é um anexo embrionário que nutre o embrião até a placenta ser formada, assumindo definitivamente a função. Em humanos, é pouco desenvolvido, diferentemente do que ocorre em répteis e aves, que precisam de grandes porções de vitelo, posto que o desenvolvimento embrionário é externo. 12-13: Embrião em contato com a vesícula amniótica e com a vesícula vitelínica, sendo a última ligada ao intestino primitivo originado na endoderme. 162 Durante a fase embrionária também é possível se observar a notocorda, uma estrutura que confere o eixo ao embrião e, dessa forma, guia a formação de diversos órgãos e tecidos. A notocorda desaparece durante o período embrionário, sendo substituída pela coluna vertebral na fase fetal. A notocorda está presente em um grande grupo de animais, sendo a característica que fundamenta a classificação taxonômica do filo Chordata, que será estudado posteriormente nos capítulos de classificação dos seres vivos e de zoologia. O desenvolvimento embrionário dos cordados é muito semelhante, independente das espécies, fator que é utilizado como evidência importante dos processos evolutivos. QUESTÕES: COMO AS PROVAS COBRAM 1. (FUVEST) Foram feitas medidas diárias das taxas dos hormônios: luteinizante (LH), folículo estimulante (FSH), estrógeno e progesterona no sangue de uma mulher adulta, jovem, durante vinte e oito dias consecutivos. Os resultados estão mostrados no gráfico: Os períodos mais prováveis de ocorrência da menstruação e da ovulação, respectivamente, são: a) A e C. b) A e E c) C e A. d) E e C e) E e A. 2. (UFSM) Sabe-se que um óvulo pode sobreviver cerca de 48 horas e um espermatozoide, cerca de 72 horas. Um casal cuja mulher possui um ciclo menstrual padrão e que deseja evitar, com boa margem de segurança, a gravidez, não deve manter relações sexuais durante: a) o 10º e o 18º dia do ciclo b) o 12º e o 20º dia do ciclo c) o 8º e o 16º dia do ciclo d) o 1º e o 8º dia do ciclo e) o 20º e o 28º dia do ciclo. 3. (URCA) As células – ovo (zigotos) de praticamente todas as espécies animais armazenam substâncias nutritivas no citoplasma na forma de grânulos de vitelo, constituídos por uma mescla de proteínas e lipídeos. Com base na quantidade e na distribuição do vitelo, identifique como verdadeiras (V) ou falsas (F) as seguintes afirmativas: 163 ( ) Ovos oligolécitos apresentam quantidade relativamente pequena de vitelo, distribuída de forma mais ou menos homogênea no citoplasma. ( ) Ovos mesolécitos apresentam quantidade relativamente grande de vitelo, distribuída de forma heterogênea no citoplasma ovular. ( ) Ovos megalécitos apresentam uma grande quantidade de vitelo, que ocupa quase totalmente a célula. ( ) Ovos Centrolécitos apresentam quantidade relativamente grande de vitelo concentrado na região central. ( ) Em muitos mamíferos, a quantidade de vitelo nos ovos é tão reduzida que eles são chamados de alécitos. Assinale a alternativa que apresenta a sequência correta, de cima para baixo. a) V – V – V – V - V b) V – F – V – F – V c) V – F – F – V - F d) F – F – F – F – F e) F – F – V – F - V 4. (UNIFESP) Um homem dosou a concentração de testosterona em seu sangue e descobriu que esse hormônio encontrava-se num nível muito abaixo do normal esperado. Imediatamente buscou ajuda médica, pedindo a reversão da vasectomia a que se submetera havia dois anos. A vasectomia consiste no seccionamento dos ductos deferentes presentes nos testículos. Diante disso, o pedido do homem: a) não tem fundamento, pois a testosterona é produzida por glândulas situadas acima dos ductos, próximo à próstata. b) não tem fundamento, pois o seccionamento impede unicamente o transporte dos espermatozoides dos testículos para o pênis. c) tem fundamento, pois a secção dos ductos deferentes impede o transporte da testosterona dos testículos para o restante do corpo. d) tem fundamento, pois a produção da testosterona ocorre nos ductos deferentes e, com seu seccionamento, essa produção cessa. e) tem fundamento, pois a testosterona é produzida no epidídimo e dali é transportada pelos ductos deferentes para o restante do corpo. 5. (UFMS) Em humanos, depois da fecundação do óvulo pelo espermatozoide, forma-se o zigoto (ou ovo), contendo dois pró-núcleos que, durante a cariogamia, fundem-se. Na sequência do desenvolvimento embrionário, ocorre a formação da mórula. Assinale a alternativa que caracteriza a mórula. a) Segmentação através de divisões celulares. b) Migração dos blastômeros para a periferia celular. c) Aumento do tamanho das células. d) Diminuição do número de células. e) Invaginação celular. 164 6. (UEA) A fertilização in vitro é um procedimento de reprodução que consiste na coleta de alguns ovócitos II, que serão circundados por milhares de espermatozoides para que ocorra a fecundação fora do organismo feminino. Após dois ou três dias, os embriões são implantados no organismo materno. Com relação a esse procedimento, é correto afirmar que: a) os ovócitos II são coletados diretamente do endométrio uterino. b) caso dois espermatozoides fecundem dois ovócitos II, serão formados gêmeos univitelinos. c) caso dois espermatozoides fecundem um ovócito II, serão formados gêmeos bivitelinos. d) os ovócitos II são utilizados pois a fecundação ocorre antes do final da gametogênese. e) os embriões são implantados no útero materno já na fase de nêurula. 7. (UFRGS) No bloco superior abaixo, estão citados os três folhetos embrionários de mamíferos; no inferior, exemplos de epitélios. Associe adequadamente o bloco inferior ao superior. 1 - Ectoderme 2 - Mesoderme 3 - Endoderme ( ) Epitélio da membrana que envolve o coração (pericárdio). ( ) Epitélio que reveste o tubo digestório (exceto boca e ânus). ( ) Epiderme. ( ) Pulmões (epitélio respiratório). A sequência correta de preenchimento dos parênteses, de cima para baixo, é a) 1 – 3 – 2 – 3. b) 3 – 1 – 2 – 3. c) 2 – 1 – 3 – 3. d) 3 – 3 – 1 – 2. e) 2 – 3 – 1 – 3. 8. (UECE) Ingressão é o nome dado à migração de células da camada celular na superfície do embrião para sua parte interna. Esse tipo de movimento na gastrulação acontece na formação das células nervosas de drosófila. Sabe-se que nos insetos e na maioria dos artrópodes, o zigoto é classificado como uma célula-ovo do tipo: a) centrolécito. b) telolécito. c) heterolécito. d) isolécito. 9. (UEFS) A gastrulação é o processo em que as células embrionárias sofrem um profundo rearranjo, originando uma estrutura totalmente remodelada, a gástrula. 165 Considerando-se essa informação, é correto afirmar: a) Ocorre a formação de três folhetos germinativos, o ectoderma, o mesoderma e o endoderma, os quais, posteriormente, originarão, respectivamente, a epiderme, os músculos e o revestimento interno do tubo digestório. b) Nessa fase, os animais são classificados em protostômios, se a abertura do arquêntero denominada blastóporo originar o ânus, ou deuterostômios, se o blastóporo originar a boca. c) O início dessa fase ocorre com a segmentação do ovo, originando os micrômeros e macrômeros, que sofrerão múltiplas divisões, resultando no arquêntero. d) Essa fase é caracterizada pela formação do tubo nervoso a partir do blastóporo formado por células do mesoderma dorsal e do endoderma anterior. e) Essa fase inicia-se após a fase de mórula, com a formação do disco germinativo. 10. (UNESP) Paula não toma qualquercontraceptivo e tem um ciclo menstrual regular de 28 dias exatos. Sua última menstruação foi no dia 23 de junho. No dia 06 de julho, Paula manteve uma relação sexual sem o uso de preservativos. No dia 24 de julho, Paula realizou um exame de urina para verificar se havia engravidado. Em função do ocorrido, pode-se dizer que, no dia 06 de julho, Paula a) talvez ainda não tivesse ovulado, mas o faria um ou dois dias depois. Considerando que o espermatozoide pode permanecer viável no organismo feminino por cerca de dois dias, há a possibilidade de Paula ter engravidado. O exame de urina poderia confirmar essa hipótese, indicando altos níveis de gonadotrofina coriônica. b) já teria ovulado, o que teria ocorrido cerca de dois dias antes. Contudo, considerando que depois da ovulação o óvulo permanece viável no organismo feminino por cerca de uma semana, há a possibilidade de Paula ter engravidado. O exame de urina poderia confirmar essa hipótese, indicando redução no nível de estrógenos. c) já teria ovulado, o que teria ocorrido há cerca de uma semana. Portanto não estaria grávida, o que poderia ser confirmado pelo exame de urina, que indicaria altos níveis de estrógenos e LH. d) estaria ovulando e, portanto, é quase certo que estaria grávida. Com a implantação do embrião no endométrio, ocorre um aumento na secreção de LH e diminuição nos níveis de gonadotrofina coriônica, o que poderia ser detectado pelo exame de urina já na semana seguinte à nidação. e) ainda não teria ovulado, o que só iria ocorrer dias depois. Portanto, não estaria grávida, o que poderia ser confirmado pelo exame de urina, que indicaria altos níveis de gonadotrofina coriônica. 166 11. (Original Rennólogia) Os namekuseijin são uma raça do mangá Dragon Ball, habitantes do planeta Namekusei. De acordo com a história da raça, uma grande catástrofe atingiu o planeta, deixando apenas um único sobrevivente, conhecido como Grande Patriarca. O nome dado ao personagem tem fundamento, posto que é o único capaz de gerar filhos, o que ocorre por meio de ovos expelidos pela boca. Vilão da obra, o também Namekuseijin Piccolo Daimaoh também apresenta a mesma capacidade de reprodução, botando um ovo antes de sua morte e originando Piccolo Jr, que se uniria aos Guerreiros Z posteriormente. Acredita-se que a capacidade do vilão Cell em gerar filhos, os Cell Jr., é atribuída ao fato dele possuir células de Piccolo, realizando, desta forma, o mesmo processo reprodutivo. Sobre a reprodução dos namekuseijin, a afirmativa que mais possui sentido para os processos de reprodução conhecidos pela biologia é: a) Assemelha-se de um processo de reprodução assexuada, na qual há autofecundação por serem os namekuseijin hermafroditas. b) Corresponde a um processo de reprodução sexuada, no qual o ovo é um esporo formado por divisão meiótica. c) Assemelha-se a um processo de reprodução assexuada na qual o ovo contém uma cópia idêntica do organismo original, caracterizando uma divisão binária. d) Assemelha-se a um processo de reprodução assexuada conhecido como partenogênese, no qual o gameta é capaz de se desenvolver em um novo individuo sem necessidade de fecundação. e) Assemelha-se a um processo de reprodução sexuada com alternância de gerações, sendo o Grande Patriarca e Piccolo Daimaoh esporófitos e seus descendentes os gametófitos, como ocorre com as plantas. 167 Anotações 168 13. FISIOLOGIA: IMUNIDADE De maneira constante, o organismo está em contato com vírus, bactérias, protozoários, helmintos, animais peçonhentos e substâncias químicas diversas, que podem levar a quadros de lesão e a patologias. À frente da proteção de tecidos, órgãos e sistemas estão um conjunto de fatores capazes de gerar reações a cada uma das ameaças, a resposta imune. 13.1 IMUNIDADE INATA É denominada imunidade inata ou não específica os mecanismos de defesa que atuam independentemente do antígeno, com resposta imediata e sem capacidade de gerar memória imunológica. A imunidade inata compreende estruturas anatômicas, moléculas humorais e componentes celulares. A) BARREIRAS ANATÔMICAS As barreiras anatômicas que atuam na imunidade inata correspondem a estruturas corporais que impedem ou dificultam a ação de agentes infecciosos ou qualquer outro antígeno. O maior órgão do organismo é também a maior das barreiras anatômicas por ele apresentado, a pele. Suas impermeabilidade e constante descamação são obstáculos significativos para a colonização bacteriana. A eliminação do suor e sua concentração de ácidos graxos atua no combate aos fungos, enquanto a microbiota natural tem vantagens na competição contra antígenos. As mucosas também tem fundamental papel na imunidade inata, com especificações de acordo com o órgão ou sistema dos quais fazem parte. No sistema respiratório, por exemplo, o fluxo de muco e o movimento ciliar do epitélio da traqueia dificultam a adesão de patógenos. Os pelos da cavidade nasal e espirro também atuam como importantes barreiras. B) CÉLULAS NÃO ESPECÍFICAS Como já abordado no estudo da histologia, muitas células fagocitárias atuam na defesa do organismo, internalizando e neutralizando antígenos como bactérias e fungos. Monócitos, macrófagos, células dendríticas e neutrófilos são os principais fagócitos encontrados em osso organismo, atuando de maneira independente ou em resposta a mecanismos pertencentes à imunidade específica. Células como os mastócitos, os basófilos e os eosinófilos, atuantes nos casos de hipersensibilidade, também fazem parte da imunidade inata por meio de substâncias como heparina e histamina. O conjunto celular da imunidade inata também conta com as células NK, abreviação para o termo inglês Natural 169 Killer (assina natural), que combatem células infectadas por vírus, células neoplásicas e células reconhecidas como não pertencentes ao organismo. C) MOLÉCULAS HUMORAIS O termo humor, para a biologia, refere-se a soluções orgânicas líquidas presentes no organismo. Para a imunidade inata, algumas moléculas são fundamentais. Entre as mais ativas estão o conjunto de proteínas do sistema complemento, que pode promover a lise e a opsonização das bactérias. O processo de opsonização é responsável por demarcar antígenos e, dessa forma, atrair células fagocitárias com maior rapidez. O sistema complemento atua em uma cadeia de reações utilizando suas diversas proteínas, que pode ser ativada por intermédio de um anticorpo (via alternativa) ou diretamente pelo patógeno (via clássica). A proteína conhecida como lisozima, presente na lágrima, também atua na imunidade não específica humoral, gerando a lise da parede celular bacteriana. Outras moléculas, como os interferons, também são atuantes nesse tipo de imunidade, tendo função antiviral. A febre, aumento da temperatura corporal decorrente a quadros de infecção, também pode ser considerada um mecanismo de defesa inespecífico representado por moléculas humorais, pois é induzida por moléculas conhecidas como interleucinas, que também podem atuar como agentes antimicrobianos. 13.2 IMUNIDADE ADQUIRIDA A imunidade adquirida, como sugere o nome, é a desenvolvida ao decorrer da vida, também chamada de adaptativa ou específica. As principais células que participam desse tipo de imunidade são os linfócitos, que atuarão de formas diferentes, de acordo com o subtipo da célula. Os linfócitos T CD4 ou auxiliares são responsáveis pela ativação de células por intermédio de mediadores químicos. Os linfócitosT CD8 ou citotóxicos causam a morte de células infectadas por vírus ou outros patógenos intracelulares. Os linfócitos B são as células que atuam na imunidade específica humoral. Na superfície de suas membranas encontram-se anticorpos (imunoglobulinas) que farão adesão a antígenos ainda não identificados pelo organismo. Tal processo fará com que tais anticorpos sequenciem marcadores dos antígenos, forçando a transformação do linfócito em plasmócito, que produzira grandes quantidades destas moléculas. Os anticorpos trabalham na opsonização a resposta imune, ou seja, aderem-se a antígenos específicos e sinalizam sua presença no organismo, facilitando e acelerando a ação de outras células imunológicas, como as fagocitárias. Diferente das proteínas do complemento, que também são 170 encontradas na opsonização, os anticorpos não são capazes de causar qualquer tipo de dano em um patógeno. 13.1: Ação do linfócito B do reconhecimento do antígeno à transformação em plasmócito e secreção de anticorpos. Os linfócitos B também são capazes de atuar na memória imunológica, reagindo de maneira rápida no caso do organismo entrar em contato com o mesmo antígeno reconhecido anteriormente. É devido à capacidade de se formar uma memória imunológica o fato de um mesmo antígeno não conseguir criar um quadro patológico duas vezes. Vale ressaltar que agentes infecciosos podem apresentar cepas e sorotipos diferentes, que alteram os marcadores imunológicos e acabam não sendo identificados pela memória imunológica. 13.3 IMUNIDADE PASSIVA E ATIVA Uma das doenças que mais preocupava a humanidade durante o século XVIII era a varíola, uma patologia viral que tinha como sintomas febre, dor de cabeça, erupções cutâneas e dores abdominais. A forma grave da doença, com grande letalidade, levou a óbito mais de 60 milhões de pessoas durante esse século. Nesse período, o médico inglês Edward Jenner observou que pessoas que trabalhavam na ordenha de vacas contaminavam-se com a versão bovina da varíola, a cowpox, e, ao se contaminarem com o vírus humano, desenvolviam uma forma mais branda da doença, com mínimo risco de letalidade. Buscando reproduzir de forma controlada o ocorrido com ordenhadores, em 1796, Jenner inoculou pus de uma lesão de uma mulher contaminada com cowpox e em um garoto. James Phipps, o menino do experimento, desenvolveu a varíola bovina e curou-se em poucos dias. Após tal processo, Jenner fez a inoculação de pus de um paciente com varíola humana no garoto, que não desenvolveu a doença. Tal experimento é considerado pela ciência como a criação da primeira vacina. 171 A vacina é um exemplo de imunidade ativa, na qual o sistema imunológico do organismo é responsável pelas ações específicas da imunidade adquirida. No processo criado por Jenner, ao inocular o vírus da cowpox em um organismo saudável, o sistema imunológico o combateria e criaria uma memória imunológica contra o antígeno. Como os vírus da varíola bovina e da varíola humana eram muito semelhantes estruturalmente, o reconhecimento da primeira gerava uma resposta imune de memória que também atuava contra a segunda, fazendo o organismo realizar uma rápida reação e impedir o desenvolvimento de casos graves da doença. Tal fundamento é utilizado nas vacinas até os dias atuais, porém com formas de apresentação de antígenos diferentes. As vacinas podem conter um agente patogênico morto ou atenuado (enfraquecido), apresentar apenas uma porção do antígeno, ou inocular RNA no organismo, por meio de vesículas ou por meio de adenovírus, para que as proteínas de reconhecimento sejam produzidas e induzam o a ação dos linfócitos B, como ocorreu com alguns modelos de vacina contra Sars-Cov-2, o vírus da Covid-19. 13-2: Mecanismo de ação de uma vacina de vírus atenuado. 172 13-3: Mecanismo de ação de vacina que utiliza adenovírus com material genético do patógeno para que introduzir a informação que sintetizará proteínas de reconhecimento no organismo. 13-4: Mecanismo de ação de uma vacina de RNA mensageiro. O Brasil é possui um dos maiores programas vacinais de todo o mundo, garantindo a imunização de diversas patologias virais e bacterianas de maneira gratuita para toda a população pelo Sistema Único de Saúde (SUS). Graças às ações do Ministério da Saúde, em 1989 foi diagnosticado o último caso de poliomielite, a paralisia infantil, em território nacional, fazendo com que, posteriormente, o Brasil fosse reconhecido como um país que erradicou a doença. 173 BCG Protege contra a tuberculose Dose única ao nascer Recombinante HB Protege contra a hepatite B Ao nascer Pentavalente Protege contra o tétano, a difteria, a coqueluche, a hepatite B e contra doenças causadas por Haemophilus influenzae 1ª dose – 2 meses de idade 2ª dose – 4 meses de idade 3ª dose – 6 meses de idade Peneumocócica Protege contra o Streptococcus pneumoniae VIP Protege contra a poliomielite Meningocócica C Protege contra a Neisseria meningitidis 1ª dose - 3 meses de idade 2ª dose – 5 meses de idade Covid-19 Pfizer Protege contra Sars-Cov-2 1ª dose – 6 meses de idade 2ª dose – 7 meses de idade 3ª dose – 9 meses de idade Tríplice viral Protege contra Sarampo, caxumba e rubéola 1ª dose – 12 meses de idade VOP Protege contra a poliomielite 1º reforço – 15 meses de idade 2º reforço – 4 anos de idade Tríplice bacteriana Protege contra Difteria, tétano e coqueluche 1º reforço – 15 meses de idade 2º reforço – 4 anos de idade Tetraviral Protege contra sarampo, caxumba, rubéola e varicela (catapora) Dose única aos 15 meses de idade HPV Quadrivalente Protege contra o HPV 2 doses a partir de 9 anos de idade Febre amarela Protege contra a febre amarela 1 dose com reforço a cada 10 anos Covid 19 – Pfizer, AstraZeneca, Coronavc e Bivalente Protege contra a Covid-19 A partir de 6 anos de idade, com administração atual focada na bivalente. Tabela 13-1: Principais vacinas do calendário de imunização brasileiro. Fonte: site do Ministério da Saúde. Muitos antígenos estão sujeitos a mutações, principalmente os que possuem grande taxa de reprodução. Quando a mutação atinge as estruturas que são utilizados para o reconhecimento e, consequentemente, para gerar a resposta imune, as vacinas podem a perder seu efeito, fazendo-se necessária uma atualização. Tal fenômeno é muito comum nas vacinas da gripe, atualizadas anualmente. A imunidade passiva também utiliza recursos da imunidade adquirida, porém originados em outro organismo. A passagem de anticorpos produzidos pela mãe para o feto, mediada pela placenta, é um exemplo de imunidade passiva que ocorre de maneira natural. Laboratorialmente, o processo de imunidade passiva ocorre pela 174 administração dos soros, extraídos do sangue de animais, contendo anticorpos contra antígenos específicos, visando uma resposta imune rápida e imediata pela opsonização. O soro antiofídico é um dos maiores exemplos de tal processo, no qual o veneno de uma serpente é inoculado em um animal, geralmente um cavalo, que produzirá anticorpos contra ele. Após o tempo necessário para a resposta da imunidade ativa do animal, seu sangue é extraído, centrifugado e o soro com anticorpos é separado, para ser administrado em humanos vítimas de acidentes com ofídios. Os soros antitetânico e antirrábico também são exemplos de imunidade passiva artificial e se tornam importantes pelo farto de que o dano causado pelos antígenos ocorre de maneira mais rápida que a resposta imune do organismo, o que pode levar ao risco de óbito. QUESTÕES: COMO AS PROVAS COBRAM 1. (ENEM) A vacina, o soro eos antibióticos submetem os organismos a processos biológicos diferentes. Pessoas que viajam para regiões em que ocorrem altas incidências de febre amarela, de picadas de cobras peçonhentas e de leptospirose e querem evitar ou tratar problemas de saúde relacionados a essas ocorrências devem seguir determinadas orientações. Ao procurar um posto de saúde, um viajante deveria ser orientado por um médico a tomar preventivamente ou como medida de tratamento: a) antibiótico contra o vírus da febre amarela, soro antiofídico caso seja picado por uma cobra e vacina contra a leptospirose. b) vacina contra o vírus da febre amarela, soro antiofídico caso seja picado por uma cobra e antibiótico caso entre em contato com a Leptospira sp. c) soro contra o vírus da febre amarela, antibiótico caso seja picado por uma cobra e soro contra toxinas bacterianas. d) antibiótico ou soro, tanto contra o vírus da febre amarela como para veneno de cobras, e vacina contra a leptospirose. e) soro antiofídico e antibiótico contra a Leptospira sp e vacina contra a febre amarela caso entre em contato com o vírus causador da doença. 2. (UFMG) A Campanha Nacional de Vacinação do Idoso, instituída pelo Ministério da Saúde do Brasil, vem se revelando uma das mais abrangentes dirigidas à população dessa faixa etária. Além da vacina contra a gripe, os postos de saúde estão aplicando, também, a vacina contra pneumonia pneumocócica. É correto afirmar que essas vacinas protegem porque: 175 a) são constituídas de moléculas recombinantes. b) contêm anticorpos específicos. c) induzem resposta imunológica. d) impedem mutações dos patógenos. 3. (FUVEST) Um coelho recebeu, pela primeira vez, a injeção de uma toxina bacteriana e manifestou a resposta imunitária produzindo a antitoxina (anticorpo). Se após certo tempo for aplicada uma segunda injeção da toxina no animal, espera-se que ele: a) não resista a essa segunda dose. b) demore mais tempo para produzir a antitoxina. c) produza a antitoxina mais rapidamente. d) não produza mais a antitoxina por estar imunizado. e) produza menor quantidade de antitoxina. 4. (ENEM) Tanto a febre amarela quanto a dengue são doenças causadas por vírus do grupo dos arbovírus, pertencentes ao gênero Flavivirus, existindo quatro sorotipos para o vírus causador da dengue. A transmissão de ambas acontece por meio da picada de mosquitos, como o Aedes aegypti. Entretanto, embora compartilhem essas características, hoje somente existe vacina, no Brasil, para a febre amarela e nenhuma vacina efetiva para a dengue. Esse fato pode ser atribuído à: a) maior taxa de mutação do vírus da febre amarela do que do vírus da dengue. b) alta variabilidade antigênica do vírus da dengue em relação ao vírus da febre amarela. c) menor adaptação do vírus da dengue à população humana do que do vírus da febre amarela. d) presença de dois tipos de ácidos nucleicos no vírus da dengue e somente um tipo no vírus da febre amarela. e) baixa capacidade de indução da resposta imunológica pelo vírus da dengue em relação ao da febre amarela. 5. (FUVEST) Qual das seguintes situações pode levar o organismo de uma criança a tornar-se imune a um determinado agente patogênico, por muitos anos, até mesmo pelo resto de sua vida? a) Passagem de anticorpos contra o agente, da mãe para o feto, durante a gestação. b) Passagem de anticorpos contra o agente, da mãe para a criança, durante a amamentação. c) Inoculação, no organismo da criança, de moléculas orgânicas constituintes do agente. d) Inoculação, no organismo da criança, de anticorpos específicos contra o agente. e) Inoculação, no organismo da criança, de soro sanguíneo obtido de um animal imunizado contra o agente. 176 6. (ENEM) Vários métodos são empregados para prevenção de infecções por microrganismos. Dois desses métodos utilizam microrganismos vivos e são eles: as vacinas atenuadas, constituidas por patógenos avirulentos, e os probióticos que contém bactérias benéficas. Na figura são apresentados cinco diferentes mecanismos de exclusão de patógenos pela ação dos probióticos no intestino de um animal. Qual mecanismo de ação desses probióticos promove um efeito similar ao da vacina? a) 5 b) 4 c) 3 d) 2 e) 1 7. (ENEM) Do ponto de vista fisiológico, anticorpos são moléculas proteicas produzidas e secretadas por células do sistema imune de mamíferos, conhecidas como linfócitos B. Reconhecem e atacam alvos moleculares específicos, os antígenos, presentes em agentes invasores, como, por exemplo, vírus, bactérias, fungos e células tumorais. Atualmente, algumas empresas brasileiras de biotecnologia vêm desenvolvendo anticorpos em laboratório. Um dos primeiros produtos é utilizado para detecção precoce da ferrugem asiática da soja, doença causada pelo fungo Phakopsora pachyrhizi, capaz de dizimar plantações. Há ainda a produção de kits para fins de pesquisa e diagnóstico de antígenos específicos de interesse para a saúde pública, como hepatite A, B e C, leptospirose e febre amarela. 177 O desenvolvimento de anticorpos específicos por empresas de biotecnologia será benéfico para a saúde pública, porque proporcionará a) a imunização em massa da população. b) a cura de doenças por meio da terapia gênica. c) a mutação no material genético dos vírus causadores de doenças. d) a cura de doenças patogênicas em seu estágio inicial. e) o desenvolvimento de um único fármaco que combata diversos parasitas. 8. (UFRGS) Quando uma pessoa é picada por um animal peçonhento, deve procurar socorro através de: a) soro, que induzirá a formação de anticorpos. b) soro, porque é composto por antígenos específicos. c) soro, porque contém anticorpos prontos. d) vacina, porque fornecerá ao organismo elementos de defesa. e) vacina, para eliminar quimicamente o veneno. 9. (Rennólogia Original) Uma determinada região sofreu um processo geológico que a dividiu em uma parte continental e uma ilha. Com tal separação, uma espécie de escorpião foi separada em duas populações, que, mesmo depois de anos, apresentam as mesmas características morfológicas. Uma equipe de biólogos recolheu espécimes das duas populações e, sequenciando o veneno de ambas, descobriu que a espécie continental produz uma molécula de 46 aminoácidos, enquanto a espécie ilhoa produz uma molécula com 21. Também foi descoberto que 80% da sequência de aminoácidos da população ilhoa se repete na cadeia produzida na população continental. Na produção de soros para o veneno das duas populações, é possível: a) Que o soro fabricado para a população ilhoa seja funcional para a população continental caso os anticorpos produzidos utilizem a parte da molécula que possui a mesma sequência de aminoácidos dos dois venenos. b) Que o soro fabricado para a população continental não funcione para a população ilhoa independente de qual porção da molécula seja utilizada para a identificação. c) Que o soro produzido para a população ilhoa tenha funcionamento para a população continental, independente da porção da molécula utilizada pelos anticorpos para identificação. d) Que o soro produzido para a população ilhoa não possa ser utilizado para acidentes com a população continental, posto que apenas a porção diferente da molécula pode ser utilizada para a geração da resposta imune. e) Que o soro produzido para uma população não serve para a outra, pois tratam-se de populações diferentes e, portanto, com genoma destoante. 178 Anotações 179 14. GENÉTICA: PRIMEIRA LEI DE MENDEL E EXCEÇÕESA hereditariedade, ou seja, a transmissão de uma característica entre gerações, intrigou a humanidade desde quando a observação dos processos naturais iniciou. Muitas teorias foram estruturadas durante a história. Hipócrates, no século V a.C., iniciou as discussões a respeito do tema com a teoria da pangênese, na qual cada órgão produzia gêmulas que se uniriam na formação de um novo organismo. Aristóteles, que também é autor da teoria da abiogênese, acreditava que a mistura de sangue era responsável pela geração de um novo ser e, consequentemente, pela transmissão das características. Para Aristóteles, o sêmen era considerado uma espécie de sangue puro que se misturava com o sangue menstrual da mulher para tal processo. Após a descoberta do espermatozoide, a hipótese pré- formista ganhou espaço na comunidade científica, alegando que cada gameta masculino possuía uma miniatura de homem, que se desenvolveria no útero. Apenas no século XIX, após mais de dois milênios de hipóteses e teorias, a resposta foi encontrada. O responsável pela descoberta dos mecanismos pelos quais a hereditariedade se dá foi o austríaco Gregor Mendel, frade agostiniano, botânico, que realizou uma série de experimentos com plantas no mosteiro de Brunn, cidade hoje pertencente à República Checa. 14-1: Gregor Mendel, o monge botânico considerado o pai da genética. Bateson, William - Mendel's Principles of Heredity: A Defence Os estudos de Mendel foram publicados ainda no século XVIII, porém não tiveram grande permeabilidade na comunidade científica devida atenção dedicada à publicação das teorias de Charles Darwin, que serão estudadas em capítulos posteriores. A divulgação que rendeu o merecido reconhecimento dos estudos mendelianos ocorreu apenas no início do século XIX, quando os pesquisadores, Hugo de Vries, Carl Correns e Erich Tschermak-Seysenegg descobriram o estudo em uma pesquisa bibliográfica, cerca de vinte anos passados da morte de Mendel, que ocorreu em 6 de janeiro de 1884. 180 14.1 A PRIMEIRA LEI DE MENDEL Os experimentos de Mendel buscavam compreender a transmissão das características hereditárias em plantas. Para tanto, foram testadas diversas espécies, levando em consideração a duração do ciclo de vida, a quantidade de sementes produzidas e a facilidade de manipulação do processo reprodutivo. Entre todas as espécies testadas, uma das que mais se destacou foi a ervilha de cheiro (Pisum sativa), na qual Mendel observou a transmissão de sete características: • Forma da semente – lisa ou rugosa; • Cor da semente – amarela ou verde; • Cor da flor – roxa ou branca; • Forma da vagem – inflada ou constrita; • Cor da vagem – verde ou amarela; • Posição da flor – axial ou terminal; • Comprimento do caule – alto ou baixo. Todas as características comportaram-se da mesma maneira, assim sendo, é necessária apenas uma para demonstrar o experimento e suas devidas conclusões. Utilizando a textura da semente como exemplo, Mendel separou espécimes de ervilhas lisas e realizou cruzamento entre elas, garantindo que apenas ervilhas lisas poderiam ser geradas no processo reprodutivo. O mesmo foi realizado com as ervilhas rugosas. Tendo disponíveis ervilhas lisas puras e ervilhas rugosas puras, Mendel realizou o cruzamento entre as duas, denominando tal geração de geração parental (P). Como resultado do cruzamento, foram obtidas apenas ervilhas hibridas lisas na primeira geração de filhos (F1). Prosseguindo, foram cruzadas entre si as ervilhas híbridas da geração F1, obtendo como resultado na segunda geração de filhos (F2) uma proporção de três ervilhas lisas para cada ervilha rugosa, característica que reapareceu. Pela observação dos resultados obtidos em seu experimento, Mendel chegou a importantes conclusões. A primeira delas é que as características são determinadas por fatores que se apresentam em pares, sendo um fator de origem materna e outro de origem paterna. Dessa maneira, cada indivíduo, ao formar seus gametas, transmite apenas um de seus fatores para a próxima geração. Existem fatores que são classificados como dominantes, expressando-se independentemente do fator que lhe forma o par. Há também os fatores recessivos, que se expressam apenas na ausência de um fator dominante. Os fatores dominantes são designados com letras maiúsculas, enquanto os fatores recessivos são designados com letras minúsculas. Dessa maneira, podemos dizer que, para o experimento de Mendel, as ervilhas lisas puras possuíam dois fatores dominantes, RR, e as ervilhas rugosas puras tinham dois fatores recessivos, rr. 181 14-2 Representação do experimento que deu origem à primeira lei de Mendel. A letra “r” que representa os fatores é escolhida, não como regra, por ser a característica recessiva a semente rugosa, palavra que inicia com a letra em questão. As conclusões do experimento são conhecidas como Primeira Lei de Mendel ou Lei da Segregação dos Fatores, também conhecida como monoibridismo. 14.2 CONCEITOS DA GENÉTICA Muitas décadas após os estudos de Mendel, diversos experimentos ocorreram, permitindo que os conceitos estruturados no século XIX fossem aprimorados. A descoberta da estrutura do DNA por Francis Crick e James Watson, do mecanismo da síntese proteica por Holley e Har Gobing Khorana, dos cromossomos e do cariótipo humano foram essenciais para que os estudos de Mendel fossem melhor estruturados. Atualmente compreende-se que os fatores citados por Mendel são os genes, uma porção de DNA que é será transcrita para a síntese proteica, gerando o RNA mensageiro. Os genes estão localizados nos cromossomos e sua posição na fita de DNA e histonas é conhecida como locus gênico. Cada cromossomo homólogo é formado pelos mesmos genes, sendo o par chamado de alelos. A informação dos genes, dominante ou recessiva, é denominada genótipo, enquanto a característica expressa é denominada fenótipo, que pode ser alterado por fatores ambientais diversos. Quando o genótipo é formado por dois genes iguais é classificado como homozigoto, podendo ser dominante ou recessivo. O genótipo que é formado por um alelo dominante e um recessivo é classificado como heterozigoto. Com tais conceitos é possível acrescentar ao experimento de Mendel duas características relacionadas com o cruzamento entre heterozigotos como os da geração F1. A primeira é que a proporção genotípica desse cruzamento corresponde a 1:2:1, ou seja, 1 homozigoto dominante para 2 heterozigotos para 1 homozigoto recessivo. A segunda refere-se ao fenótipo, que tem, para tais cruzamentos, a proporção de 3:1, três indivíduos com características dominantes para 1 indivíduo com expressão das características recessivas. 182 14-3: Conceitos da genética atual demonstrados a partir de um par de cromossomos homólogos. 14.3 QUADRO DE PUNNETT Para facilitar a visualização dos cruzamentos mendelianos, o geneticista inglês Reginald Crundall Punnett desenvolveu uma simples tabela que permite separar os genes para formação dos gametas e prever os possíveis genótipos decorrentes de sua fusão pela fecundação. O quadro de Punnett utilizado para a primeira lei de Mendel possui três linhas e três colunas, formando 9 espaços totais. O primeiro espaço da primeira coluna será nulo, nos dois seguintes são colocados os genes dos gametas de primeiro indivíduo envolvido no cruzamento. O mesmo processo será realizado na primeira linha para o segundo indivíduo envolvido no cruzamento. 14-4: Exemplo da montagem de um quadro de Punnett com cruzamento entre um indivíduo heterozigoto e um homozigoto recessivo.183 Uma vez determinados os possíveis gametas, nos segundo e terceiro espaços das segunda e terceira linha (ou coluna) são realizadas as determinações dos alelos do indivíduo que será formado. Cada um dos espaços de cruzamento, quatro no total, equivale a uma probabilidade de 25% (ou ¼) para o genótipo a ser formado. 14.4 EXCEÇÕES AO MONOIBRIDISMO Uma grande quantidade de características dos seres vivos diploides é expressa pelas regras do monoibridismo, porém a primeira lei de Mendel tem importantes exceções representadas na codominância, na dominância incompleta e nos genes letais. A) CODOMINÂNCIA Os casos de codominância ocorrem quando ambos os alelos que podem ocupar determinado locus gênico apresentam-se como dominantes, ou seja, ambos expressarão suas características. Um dos principais exemplos dessa exceção ao monoibridismo é o sistema sanguíneo MN. Na membrana das hemácias existem uma série de antígenos que atuam como uma identidade molecular de tais células. Os dois principais sistemas sanguíneos são o ABO e o Rh, que serão abordados ainda neste capítulo. Para o sistema MN os alelos LM e LN determinam os antígenos M e N respectivamente. Dessa maneira indivíduos homozigotos para o alelo LM possuem o antígeno M em suas hemácias e, consequentemente, o sangue tipo M. Da mesma maneira, os homozigotos para o sangue LN expressam apenas o antígeno N e têm sangue tipo N. A questão que determina a codominância do sistema é representada pelos indivíduos que possuem a heterozigose, LMLN, expressando ambos os antígenos e tendo sangue MN. A cor da pelagem do gado shorthorn também é um exemplo de codominância, na qual a homozigose pode determinar pelos vermelhos ou brancos, enquanto a heterozigose determina a formação de ambos. B) DOMINÂNCIA INCOMPLETA A dominância incompleta possui o mesmo fundamento da codominância, porém, para este caso, não existe uma expressão dupla em heterozigose e sim um fenótipo intermediário. 14-5: Determinação dos fenótipos da coloração da flor maravilha, um exemplo de dominância incompleta. A flor maravilha (Mirabilis jalapa) é o mais famoso exemplo dessa exceção à primeira lei de Mendel. Flores que possuem homozigose para o alelo CB 184 são brancas, enquanto as homozigotas para o alelo CV são vermelhas. Na heterozigose, com genótipo CBCV, há o fenótipo intermediário representado pela flor com pétalas rosadas. A coloração das penas da raça de galinhas andaluza também é um exemplo de dominância incompleta, na qual a homozigose confere plumagem branca ou preta e a heterozigose é responsável pela plumagem cinzenta. A dominância incompleta mantém a proporção genotípica e altera a proporção fenotípica do monoibridismo para cruzamentos entre heterozigotos para 1:2:1. 14-6: Uso do quadro de Punnett para demonstração das proporções genotípica e fenotípica de casos de dominância incompleta. Tanto para a codominância quanto para a dominância incompleta, os genes são representados por uma leta maiúscula base seguida de uma letra sobrescrita, geralmente associada à característica expressa. C) ALELOS LETAIS São denominados alelos letais os genes que não expressam características e levam o indivíduo à morte antes do portador atingir a idade reprodutiva. Dessa maneira, em cruzamentos de indivíduos heterozigotos há uma quebra na proporção fenotípica característica do monoibridismo. A descoberta dos alelos letais se deu no início do século XX pelo estudo que envolvia o cruzamento de uma espécie de camundongos. Para essa espécie, o gene dominante resulta na pelagem castanha, enquanto o recessivo confere pelagem preta. O que se observou no experimento é que todos os indivíduos de pelagem castanha eram heterozigotos, posto que a homozigose dominante causava a morte do portador. Em consequência, cruzamentos entre dois camundongos de pelagem castanha, heterozigotos, resultavam em uma proporção fenotípica de 2:1, não de 3:1 como esperado. Mesmo a cor do pelo castanha sendo considerada, na expressão da característica, como dominante, é classificada como recessiva para os genes letais, pois apenas em homozigose ocorre a letalidade. 14-7: Determinação da pelagem de camundongos, sendo o genótipo homozigoto dominante letal. 185 Os genes letais dominantes ocorrem quando podem conferem a morte ao indivíduo com a presença apenas de um alelo, ou seja, em casos de heterozigose. Sua ocorrência é rara, posto que os portadores não sobrevivem até a idade reprodutiva e, portanto, não conseguem realizar a transmissão para a próxima geração. Na atualidade também é utilizado o conceito de genes semiletais, que permitem a sobrevida que ultrapassa a fase reprodutiva do portador. 14.5 ALELOS MÚLTIPLOS A primeira lei de Mendel e suas exceções contam com apenas dois tipos de alelos que podem ocupar um determinado locus, porém, para alguns caracteres é possível se observar uma maior variedade, gerando diferentes fenótipos. Tais casos são conhecidos como alelos múltiplos ou polialelia. Na possibilidade de dois ou mais alelos, necessariamente ocorrerão casos de codominância, dominância incompleta e/ou uma escala de dominância. Na natureza é possível encontrar os alelos múltiplos na determinação da cor da pelagem de coelhos, com quatro fenótipos possíveis: aguti, chinchila, himalaio e albino. O fenótipo aguti, também conhecido como selvagem, é determinado pelo alelo dominante C. O fenótipo selvagem é determinado pelo alelo cch, recessivo ao C, mas dominante aos demais. O fenótipo himalaio ocorre por determinação do alelo ch, recessivo ao C e ao cch, mas dominante em relação ao ca, recessivo a todos os demais e que determina a coloração albina. Dessa maneira, há uma escala de dominância para quatro alelos que podem ocupar o mesmo locus, representada da seguinte forma: C > cch > ch > ca 14-8: Determinação da cor da pelagem de coelhos definida por polialelia. 14.6 SISTEMAS ABO E RH O sangue dos seres humanos possui uma grande quantidade de antígenos marcadores nas hemácias, como o MN citado no estudo da codominância. Atualmente a ciência trabalha com mais de 30 sistemas, com quase 300 antígenos diferentes. Dentre todos os sistemas conhecidos, dois são capazes de gerar uma forte resposta imune quando 186 presentes em outros organismos, São eles o sistema ABO e o sistema Rh. Quando os antígenos destes sistemas estão presentes em um organismo que não os reconhece, há a produção de proteínas com funções de imunoglobulinas que promovem a aglutinação das hemácias. Por esse motivo, os antígenos são denominados aglutinogênios e as proteínas imunológicas denominadas aglutininas. O sistema ABO é determinado por alelos múltiplos com codominância, no qual o alelo IA determina a produção do aglutinogênio A, o alelo IB determina a produção do aglutinogênio B e o alelo i não produz aglutinogênios. Os aglutinogênios A e B são aderidos a um marcador de membrana conhecido como antígeno H, também presente para os portadores do alelo i. A presença do aglutinogênio A determina o sangue tipo A, enquanto a presença do aglutinogênio B determina o sangue tipo B. No caso de heterozigose para os dois alelos, há a determinação do sangue tipo AB pela presença de ambos os aglutinogênios. Em caso de homozigose recessiva, tem-se o sangue tipo O. A ausência de um antígeno em um sangue faz com que o mesmo produza aglutininas, determinando as relações de doação de sangue, que buscam evitar a rejeição. Dessa maneira, o sangue AB torna-se receptor universal, por ter todos os aglutinogênios do sistema, enquantoo sangue tipo O é utilizado como doador universal, por não apresentar nenhum dos aglutinogênios na superfície das membranas de suas hemácias. 14-9: Estrutura do sistema ABO, com genótipos, aglutinogênios, aglutininas e relações de doação. 187 O fator Rh, que determina o outro sistema capaz de causar forte resposta imune, foi descoberto na década de 40 pelo estudo com macacos do gênero Rhesus. Sua determinação genética segue as regras da Primeira Lei de Mendel, tendo dominância completa do alelo R sobre o alelo r. O antígeno Rh é produzido pela herança dominante, enquanto a sua ausência é determinada de forma recessiva. O fator Rh é responsável pelo quadro patológico da eritroblastose fetal, que pode ser letal ao bebê a partir da segunda gestação. A eritroblastose ocorre em casos de mãe com sangue Rh negativo, que, no parto de um filho tipo Rh positivo, entra em contato com o sangue do bebê e gera resposta imune, incluindo a produção de anticorpos de memória. Em uma segunda gestação de um bebê tipo Rh positivo, os anticorpos atravessam a placenta e opsonizam resposta imune contra as hemácias fetais. Para evitar que tal quadro seja desenvolvido é necessária aplicação de soro anti-Rh momentos antes do parto, buscando uma rápida resposta do organismo da mãe sem a necessidade de ativar a produção de seus próprios anticorpos. QUESTÕES: COMO AS PROVAS COBRAM 1. (ENEM) O heredograma mostra a incidência de uma anomalia genética em um grupo familiar. O indivíduo representado pelo número 10, preocupado em transmitir o alelo para a anomalia genética a seus filhos, calcula que a probabilidade de ele ser portador desse alelo é de: a) 0%. b) 25%. c) 50%. d) 67%. e) 75%. 2. (FUVEST) Considere os seguintes cruzamentos para ervilha, sabendo que V representa o gene que determina cor amarela dos cotilédones e é dominante sobre o alelo v, que determina cor verde. I. VV x vv II. Vv x Vv III. Vv x vv 188 Um pé de ervilha, heterozigoto e que, portanto, pode produzir vagens com sementes amarelas e com sementes verdes, pode resultar: a) Apenas do cruzamento I. b) Apenas do cruzamento II. c) Apenas do cruzamento III. d) Apenas dos cruzamentos II e III. e) Dos cruzamentos I, II e III. 3. (UFPI) O heredograma adiante representa a herança de um fenótipo anormal na espécie humana. Analise-o e assinale a alternativa correta. a) Os indivíduos II-3 e II-4 são homozigotos, pois dão origem a indivíduos anormais. b) O fenótipo anormal é recessivo, pois os indivíduos II-3 e II-4 tiveram crianças anormais. c) Os indivíduos III-1 e III-2 são heterozigotos, pois são afetados pelo fenótipo anormal. d) Todos os indivíduos afetados são heterozigotos, pois a característica é dominante. e) Os indivíduos I-1 e I-4 são homozigotos. 4. (ENEM) A deficiência de lipase ácida lisossômica é uma doença hereditária associada a um gene do cromossomo 10. Os pais dos pacientes podem não saber que são portadores dos genes da doença até o nascimento do primeiro filho afetado. Quando ambos os progenitores são portadores, existe uma chance, em quatro, de que seu bebê possa nascer com essa doença. ANDERSON, R. A. et. al. In: Situ Localization of the Genetic Locus Encoding the Lysosomal Acid Lipase/Cholesteryl Esterase (LIPA) Deficient in Wolman Disease to Chromosome 10q23.2- q23.3. Genomics, n. 1, jan, 1993 (adaptado). Essa é uma doença hereditária de caráter: a) recessivo. b) dominante. c) codominante. d) poligênico. e) polialélico. 5. (ENEM) Gregor Mendel, no século XIX, investigou os mecanismos da herança genética observando algumas características de plantas de ervilha, como a produção de sementes lisas (dominante) ou rugosas (recessiva), característica determinada por um par de alelos com dominância completa. Ele acreditava que a herança era transmitida por fatores que, mesmo não percebidos nas características visíveis (fenótipo) de plantas híbridas (resultantes de cruzamentos de linhagens puras), estariam presentes e se manifestariam em gerações futuras. 189 A autofecundação que fornece dados para corroborar a ideia da transmissão dos fatores idealizada por Mendel ocorre entre plantas a) híbridas, de fenótipo dominante, que produzem apenas sementes lisas. b) híbridas, de fenótipo dominante, que produzem sementes lisas e rugosas. c) de linhagem pura, de fenótipo dominante, que produzem apenas sementes lisas. d) de linhagem pura, de fenótipo recessivo, que produzem sementes lisas e rugosas. e) de linhagem pura, de fenótipo recessivo, que produzem apenas sementes rugosas. 6. (UFSM) Para os grupos sanguíneos do sistema ABO, existem três alelos comuns na população humana. Dois (alelos A e B) são codominantes entre si e o outro (alelo O) é recessivo em relação aos outros dois. De acordo com essas informações, pode-se afirmar: I. Se os pais são do grupo sanguíneo O, os filhos também serão do grupo sanguíneo O. II. Se um dos pais é do grupo sanguíneo A e o outro é do grupo sanguíneo B, todos os filhos serão do grupo sanguíneo AB. III. Se os pais são do grupo sanguíneo A, os filhos poderão ser do grupo sanguíneo A ou O. Está(ão) correta(s): a) Apenas I b) Apenas II c) Apenas III d) Apenas I e III e) I, II e III 7. (UFRGS) Um casal tem dois filhos. Em relação ao sistema sanguíneo ABO, um dos filhos é doador universal e o outro, receptor universal. Considere as seguintes possibilidades em relação ao fenótipo dos pais. I - Um deles pode ser do grupo A; o outro, do grupo B. II - Um deles pode ser do grupo AB; o outro, do grupo O. III - Os dois podem ser do grupo AB. Quais estão corretas? a) Apenas I. b) Apenas II. c) Apenas III. d) Apenas II e III. e) I, II e III. 8. (FUVEST) Um homem do grupo sanguíneo AB é casado com uma mulher cujos avós paternos e maternos pertencem ao grupo sanguíneo O. Esse casal poderá ter apenas descendentes: 190 a) do grupo O; b) do grupo AB; c) dos grupos AB e O; d) dos grupos A e B; e) dos grupos A, B e AB. 9. (Rennólogia Original) Uma espécie de roedor silvestre habita duas regiões diferentes de um país. Na primeira, que habita o sul, a pelagem dos espécimes é castanha clara. Na segunda, em regiões com relevo mais acidentado ao oeste, os espécimes apresentam pelagem castanha escura. Em um estudo, um pesquisador separou espécimes de ambas as regiões. Inicialmente, para garantir que fossem puros, cruzou apenas indivíduos do sul entre si. O mesmo foi realizado com os indivíduos do oeste. Ao cruzar espécimes puros do sul com espécimes puros do oeste, como resultado, obteve uma geração na qual todos os indivíduos apresentavam uma coloração mediana de castanho. Observando proximamente os pelos, o pesquisador notou que haviam tanto exemplares na coloração escura quanto na coloração clara, o que gerava o tom intermediário à distância. Pode-se concluir que o caso relatado é típico: a) Da Primeira Lei de Mendel b) De codominância c) De polialelia d) De dominância incompleta e) De alelos letais 10. (UEPB) A doença hemolítica do recém-nascido, também denominada de eritroblastose fetal, é caracterizada pela destruição das hemácias do feto, que, em caso acentuado, acarreta uma série de consequências. Após a descoberta do fator Rh, se constatou que este era o responsável por esta doença. Os estudos levaram à conclusão que a eritroblastose fetal ocorre somente na seguinte situação: a) mãe Rh - que gera bebê Rh - . b) mãe Rh + que gera bebê Rh - . c) mãe Rh - que gera bebê Rh + . d) mãe Rh + que gera bebê Rh + . e) mãe Rh - independente do Rh do bebê gerado.191 AnotaçõesTais substâncias, que podem ser obtidas por meio da ingestão de alimentos, são divididas em dois grandes grupos: • Macronutrientes – necessários em grandes quantidades, representados pela água, carboidratos, lipídios e proteínas; • Micronutrientes – necessários em pequenas quantidades, tendo as vitaminas e os sais minerais como representantes. 2.1 ÁGUA A água é uma substância com grande abundância na crosta terrestre, recobrindo cerca de 70% de sua superfície. A molécula de água é resultado de ligações covalentes de 2 átomos de hidrogênio com 1 átomo de oxigênio central, proporcionando uma densidade desigual de elétrons que são responsáveis por uma angulação de 104,5o em sua estrutura. Tal característica proporciona uma diferença de carga em partes diferentes da molécula, deixando o oxigênio como polo negativo e os hidrogênios como polos positivos. Dessa maneira, as moléculas próximas são capazes de se atrair formando interações denominadas pontes de hidrogênio. A polaridade dá água é responsável por uma de suas mais importantes propriedades para a biologia, sua solubilidade universal. Solutos polares e íons são capazes de atrair os polos (de carga oposta) das moléculas de água, fazendo com que sejam completamente envolvidos por suas moléculas. A solubilidade favorece o metabolismo e a absorção de nutrientes. 2-1: Molécula de água e as interações denominadas pontes de hidrogênio. 2-2: Ionização do cloreto de sódio na água, representando a ação das moléculas na solubilidade universal, uma das principais propriedades apresentadas pela substância. 21 O elevado calor específico da água é outra propriedade essencial para a vida, permitindo que haja considerável variação de calor sem alteração de estado físico, mantendo tanto a estrutura das células quando características físico- químicas de ecossistemas. Outras propriedades da água podem ser utilizadas em condições específicas, nas quais destacam-se: • Tensão superficial – resultado de uma força de atração molecular, forma uma espécie de película na superfície da água, utilizada por alguns animais para flutuação; • Capilaridade – tendência da água ocupar o espaço de tubos finos, fundamental para o transporte de seiva nos vegetais. 2.2 SAIS MINERAIS São chamados sais minerais um grupo de substâncias inorgânicas de fácil ionização, que não podem ser produzidos pelos seres vivos e estão associados a uma grande variedade de funções nos organismos. O nome sal mineral faz referência ao fato de que a grande maioria desses nutrientes é formada por elementos químicos classificados como metais, sendo abundantemente encontrados no solo. Os principais sais minerais e as respectivas funções desempenhadas nos organismos são: • Sódio (Na+) – atua na contração muscular, na transmissão do impulso nervoso e na regulação hídrica do organismo; • Potássio (K+) – atua na contração muscular e na transmissão do impulso nervoso; • Magnésio (Mg++) – auxilia processos enzimáticos e está presente na composição da clorofila; • Cálcio (Ca++) – atua na formação dos ossos e dentes, como fator de coagulação sanguínea e na contração muscular; • Ferro (Fe++) – atua na composição da hemoglobina; • Fosfato (PO4 -) – atua na composição dos ossos, dos ácidos nucleicos e no metabolismo energético; • Flúor (F-) – auxilia na proteção das cáries dentárias; • Iodo (I-) – importante componente dos hormônios produzidos pela glândula tireoide. Para que o organismo obtenha uma quantidade adequada de sais minerais diariamente, é necessária uma dieta equilibrada com significativa variedade de alimentos. O excesso de sais minerais pode acarretar problemas de saúde, como obstrução dos canais renais (cálculo renal), muitas vezes necessitando de procedimentos cirúrgicos para retirada. A ingestão de grandes quantidades de sódio, comum no consumo de ultraprocessados e industrializados, pode levar a doenças cardíacas e vasculares pelo aumento da pressão arterial. Mais da metade dos adultos brasileiros consome sal em excesso https://www.uol.com.br/vivabem/noticias/redacao/2023/04/02/mais-da-metade-dos-adultos-brasileiros-consome-sal-em-excesso.htm https://www.uol.com.br/vivabem/noticias/redacao/2023/04/02/mais-da-metade-dos-adultos-brasileiros-consome-sal-em-excesso.htm https://www.uol.com.br/vivabem/noticias/redacao/2023/04/02/mais-da-metade-dos-adultos-brasileiros-consome-sal-em-excesso.htm 22 2.3 VITAMINAS Primeiro grupo de nutrientes orgânicos, as vitaminas são substâncias que atuam regulando uma grande quantidade de funções do organismo, tendo baixas taxas de ingestão para suas necessidades diárias. Assim como os sais minerais, as vitaminas são obtidas por uma dieta variada, não havendo alimento que possua concentrações suficientes de todos os 13 tipos essenciais para a sobrevivência. As moléculas das vitaminas podem apresentar perfil hidrofílico (hidrossolúvel) ou perfil hidrofóbico (lipossolúvel), fator que é utilizado para classifica-las em dois grupos. A) VITAMINAS HIDROSSOLÚVEIS As vitaminas solúveis em água são representadas por 8 vitaminas que formam o complexo B e pela vitamina C, também conhecida como ácido ascórbico. Pelo perfil hidrofílico da molécula, esse tipo de vitamina acaba sendo de fácil excreção, o que gera a necessidade de uma maior frequência de reposição. As vitaminas hidrossolúveis classificadas como integrantes do complexo B são: • Tiamina (B1) – atua na via principal da oxidação dos carboidratos no metabolismo energético, removendo dióxido de carbono das moléculas orgânicas; • Riboflavina (B2) – é componente das coenzimas FAD, participante do ciclo de Krebs, atuante na manutenção de tecidos; • Niacina (B3) – é componente das coenzimas NAD e NADP, que participam do metabolismo energético; • Ácido pantotênico (B5) – componente da coenzima A, participante do ciclo de Krebs e participante da formação das hemácias; • Piridoxina (B6) – participante do metabolismo dos aminoácidos; • Biotina (B7) – transportadora dos grupos carboxila, atua na síntese de lipídios e aminoácidos; • Ácido fólico (B9) – atua no metabolismo de ácidos nucleicos a aminoácidos, auxiliando a divisão celular; • Cobalamina (B12) – participa da síntese de ácidos nucleicos e da produção dos elementos figurados do sangue na medula óssea. O ácido ascórbico, também conhecido como vitamina C, está diretamente envolvido com a síntese de colágeno, tornando-a fundamental para a reparação tecidual. É encontrada ação antioxidante, fator importante para o combate a radicais livres. A importância da vitamina C na reparação tecidual é evidenciada em sua deficiência, que origina o quadro patológico conhecido como escorbuto, caracterizado pela hemorragia gengival e epidérmica, dores articulares, fadiga e dificuldade na cicatrização. No tempo dos corsários e dos piratas https://super.abril.com.br/historia/no-tempo-dos-corsarios-e-piratas https://super.abril.com.br/historia/no-tempo-dos-corsarios-e-piratas https://super.abril.com.br/historia/no-tempo-dos-corsarios-e-piratas 23 B) VITAMINAS LIPOSSOLÚVEIS As vitaminas com perfil hidrofóbico, denominadas lipossolúveis, são absorvidas em conjunto com as gorduras da dieta e, ao contrário das hidrossolúveis, podem ser armazenadas no organismo, tendo menor taxa de reposição. A primeira vitamina desse grupo é a o retinol ou vitamina A, identificada em 1913, que possui atuações no processo visual, na manutenção de pele e mucosas e no combate aos radicais livres (ação antioxidante). Na dieta também há a ingestão de carotenoides, substâncias alaranjadas presente nos vegetais que tem a mesmaação vitamínica (precursores da vitamina A). O calcifericol, ou vitamina D, diferente das demais vitaminas, pode ser sintetizado pelo organismo quando exposto ao sol, tendo poucas fontes disponíveis na dieta. Sua ação está relacionada ao desenvolvimento e calcificação dos ossos, além de possuir, de acordo com estudos recentes, ação hormonal na regulação de expressão de uma grande quantidade de genes. A regulação da expressão gênica exercida pela vitamina D faz com que esta substância tenha importante papel para diversos tecidos, órgãos e sistemas. O tocoferol, ou vitamina E, também possui ação antioxidante no combate aos radicais livres. A última vitamina classificada no grupo das lipossolúveis é a filoquinona (vitamina K), atuante na coagulação sanguínea, controlando a formação da protrombina e dos fatores VII, IX e X da cascata. 2.4 CARBOIDRATOS Os glicídios, hidratos de carbono ou carboidratos são macronutrientes que misturam duas funções orgânicas: poliálcool e cetona ou poliálcool e aldeído. Um poliálcool, variação da função orgânica dos álcoois, é caracterizado por possuir vários grupamentos hidroxila (OH-) ligados aos átomos de carbono da cadeia. A função orgânica das cetonas possui uma ligação dupla com o oxigênio em um átomo de carbono do meio da cadeia, diferente dos aldeídos que possuem a dupla ligação com o oxigênio em um carbono da extremidade da cadeia. Dessa maneira, diz-se que os carboidratos são poliidroxicetonas, também chamados cetoses, ou poliidroxialdeídos, ou aldoses. Para os organismos vivos, dos mais simples aos mais complexos, os carboidratos são a principal fonte de energia utilizada, com fácil oxidação pelas células, seja pelo processo de respiração celular, seja pelos processos de fermentação. Há também carboidratos que desempenham funções estruturais, atuando em nível celular e em nível sistêmico. Existem três grupos de carboidratos, classificados de acordo com a quantidade de unidades que os compõem. São eles os monossacarídeos, os oligossacarídeos e os polissacarídeos. 24 2-3: Representação das moléculas de pollidroxicetonas e poliidroxialdeídos. A) MONOSSACARÍDEOS Os carboidratos são encontrados na natureza em unidades simples (monômeros) ou em agrupamentos moleculares que podem caracterizar polímeros. As unidades simples, conhecidas como monossacarídeos ou açúcares simples, são classificadas de acordo com o número de carbonos presentes nas cadeias carbônicas de suas moléculas, assim nomeados: • Trioses – 3 carbonos; • Tetroses – 4 carbonos; • Pentoses – 5 carbonos; • Hexoses – 6 carbonos • Heptoses – 7 carbonos. Uma grande variedade de monossacarídeos pode ser encontrada na natureza, sendo os principais representantes: • Glicose, frutose e galactose – hexoses utilizadas como fonte de energia para os organismos; • Ribose e desoxirribose – pentoses componentes das moléculas de ácidos nucleicos. B) OLIGOSSACARÍDEOS Oligo, termo originado no grego, faz relação a uma pequena quantidade de algo. Para os carboidratos, os oligossacarídeos correspondem aos açúcares formados por poucas unidades de monossacarídeos, mais precisamente de 2 a 10. A união entre as moléculas ocorre por um tipo específico de ligação, a ligação glicosídica, na qual duas hidroxilas aproximam-se, liberam água e unem os monossacarídeos por um oxigênio. Os dissacarídeos, formados pela ligação de duas unidades simples, são os representantes dos oligossacarídeos mais comuns, facilmente obtidos pela dieta, tendo como principais exemplos a sacarose (glicose + frutose), a lactose (glicose + galactose) e a maltose (glicose + glicose). Nas membranas plasmáticas é possível encontrar oligossacarídeos associados a lipídios (glicolipídios) ou a proteínas (glicoproteínas), que desempenham uma grande quantidade de funções. 25 2-4: Exemplos de moléculas de monossacarídeos de acordo com a quantidade de carbonos presentes na molécula. 2-5: Ligação glicosídica unindo dois carboidratos. C) POLISSACARÍDEOS Os polissacarídeos são polímeros de carboidratos, formados grandes quantidades monossacarídeas. Devido a sua composição, os polissacarídeos podem ser utilizados como reserva energética, fornecendo glicose para o metabolismo de acordo com a necessidade das células. Entre eles destacam-se o amido, utilizado para reserva vegetal, e o glicogênio, reserva animal. Alguns tipos de ligação entre as unidades de monossacarídeos podem conferir estrutura rígida e impermeável ao polímero, o que lhe confere importante função estrutural. A celulose é um dos exemplos de polissacarídeo que desempenham tal função, sendo (como o amido e o glicogênio) formado por moléculas de glicose, compondo a parede celular vegetal. No nível macroscópico, a quitina também pode ser utilizada como exemplo de carboidrato estrutural, 26 formando o exoesqueleto de artrópodes (insetos, crustáceos, entre outros). 2.5 LIPÍDIOS Os lipídios são moléculas hidrofóbicas, resultado da ligação entre um tipo de ácido orgânico, o ácido graxo, e um álcool, configurando uma função orgânica denominada éster. O estado físico apresentado em temperatura ambiente divide os lipídios em dois grandes grupos: óleos (líquidos) e gorduras (sólidos). A) GLICERÍDEOS O grupo dos glicerídeos são caracterizados por terem o álcool glicerol ligado a duas ou três moléculas de ácidos graxos, podendo apresentar-se na forma de gordura quando a cadeia carbônica é saturada (apenas ligação simples entre os carbonos) ou na forma de óleo quando a cadeia é insaturada (com ligações duplas ou triplas entre os carbonos). O principal glicerídeo de interesse biológico é o triacilglicerol, ou triglicérides, que possui três ácidos palmíticos ligados ao glicerol. Cada grama de triacilglicerol rende o total de 9 Kcal, o que corresponde a um valor 2,3 vezes maior que a mesma quantidade de carboidratos, porém, quando utilizados no metabolismo energético, geram produtos que, acumulados, são tóxicos para o organismo, tais como os corpos cetônicos. Dessa forma, além de serem a segunda opção para a geração de energia, são também uma importante opção para reserva energética, acumulada no tecido adiposo e acessada após o esgotamento das reservas de glicogênio. 2-6: Estrutura química do triacilglicerol, formando 3 ligações éster entre o glicerol e os ácidos palmíticos. 27 Na hipoderme, camada mais profunda da pele, a reserva de glicerídeos no tecido adiposo também desempenha a função de controle da temperatura corporal dos animais homeotérmicos (endotérmicos), que mantêm constante a temperatura do organismo. B) CERÍDEOS Os cerídeos, ou simplesmente ceras, são comumente encontradas nos organismos vivos ocupando importante papel na sua proteção. As ceras de origem vegetal são encontradas revestindo estruturas das plantas, como as folhas, impermeabilizando e, dessa maneira, protegendo-a contra perdas hídricas significativas, por diminuir o ritmo de evaporação da água liberada na transpiração. Para os animais, as ceras também podem atuar na impermeabilidade de estruturas, como a produzida pela glândula uropigiana de aves aquáticas, que, espalhada nas penas, permite a flutuação. Nos mamíferos, a cera de ouvido atua como uma barreira de proteção contra corpos estranhos. Há também o exemplo da cera produzida pelas abelhas, componente estrutural dos favos das colmeias. Tanto as ceras animais quanto as vegetais são utilizadas industrialmente para fabricação de uma grande quantidade de produtos, como cosméticos, medicamentos, velas, entre outros. C) FOSFOLIPÍDIOSOs fosfolipídios são moléculas anfipáticas, caracterizadas por possuir uma porção hidrofílica formada pelo glicerol ligado a um fosfato inorgânico e uma porção hidrofóbica formada por dois ácidos graxos. Tal característica permite que, em dupla camada, os fosfolipídios sejam um importante componente das membranas biológicas, pois permitem o contato com a água externamente e isolam o meio internamente. D) ESTEROIDES Caracterizados por quatro anéis carbônicos em sua estrutura molecular, os esteroides são importantes lipídios precursores de hormônios. O transporte dos esteroides no sangue é realizado por meio do colesterol, uma lipoproteína dividida em 5 tipos, sendo 2 os principais: o LDL e o HDL. O LDL (low-density lipoprotein) possui baixa densidade e, por esse motivo, tende a migrar para a superfície, que, no sistema cardiovascular, é representada pela região das paredes dos vasos sanguíneos. Esse movimento pode gerar acúmulo de LDL e diminuir ou até mesmo interromper o fluxo sanguíneo, o que pode levar a acidentes vasculares, sendo popularmente chamado de mau colesterol. O HDL (high-density lipoprotein), por apresentar densidade mais alta, tende a afundar em meio aquoso, o que, no sistema cardiovascular, representa a região central do vaso sanguíneo. O HDL 28 pode carregar parte do LDL acumulado nos tecidos e, por esse motivo, é popularmente conhecido como bom colesterol. Uma das principais diferenças entre o LDL e o HDL é quantidade proteínas presentes na estrutura, sendo maior a densidade quanto maior a composição proteica. O colesterol é exclusivo dos organismos animais para os quais também participa da composição das membranas celulares. Alimentos de origem vegetal não possuem colesterol, mas podem ajudar na redução do LDL pela presença de quantidades significativas de ácidos graxos monoinsaturados, como é o caso do azeite de oliva. A presença de polifenóis, como os do vinho, também atua em tal ação, também agindo como antioxidantes. 2-7: Estruturas do LDL e do HDL, evidenciando a quantidade de proteínas na definição da densidade. 2-8: Representação do transporte de colesterol em um vaso sanguíneo e a influência da densidade no processo. Entre os hormônios derivados dos esteroides destacam-se: • Cortisol – hormônio corticosteroide produzido nas glândulas suprarrenais e regula o metabolismo; • Aldosterona – participa do controle hídrico do organismo; • Testosterona – hormônio sexual produzido pelos testículos, tendo ação na definição das características sexuais secundárias e na espermatogênese (produção de espermatozoides); 29 • Estrogênio e progesterona – são responsáveis pelas características sexuais das mulheres e atuam no ciclo menstrual. O calcifericol (vitamina D), pela sua ação na regulação do metabolismo e na regulação do sistema imunológico, também é considerada um hormônio esteroide. 2.6 PROTEÍNAS As proteínas são polímeros que correspondem a uma sequência variada de moléculas menores conhecidas como aminoácidos. As moléculas de aminoácidos possuem duas funções orgânicas (amino e ácido carboxílico) e um radical, responsável por diferenciá-los. Existem 20 tipos diferentes de aminoácidos participantes da formação das proteínas, divididos em dois grupos: essenciais ou não naturais e não essenciais ou naturais. São classificados como aminoácidos essenciais aqueles que não são produzidos pelo organismo e, por esse motivo, são obtidos pela dieta. Os representantes desse grupo são: valina, leucina, isoleucina, fenilalanina, triptofano, lisina, histidina, metionina e treonina. Os aminoácidos não essenciais, em contrapartida, são aqueles que podem ser produzidos pelo organismo, o que não exclui o fato de que também podem ser obtidos pela dieta. São assim classificados os seguintes aminoácidos: alanina, arginina, asparagina, ácido aspártico (aspartato), cisteína, ácido glutâmico (glutamato), glutamina, glicina, prolina, serina e tirosina. 2-9: Estrutura do aminoácido fenilalanina, apresentando o grupamento amina, o grupamento carboxila (que caracteriza o ácido carboxílico) e o radical. Para formas as proteínas, os aminoácidos se unem por um tipo especial denominada ligação peptídica, na qual um hidrogênio do grupamento amina de uma molécula une-se com a hidroxila de um grupamento carboxila de outra molécula, unindo ambas e liberando uma molécula de água. 2-10: Ligação peptídica entre uma fenilalanina e uma cisteína, unindo ambas as moléculas e liberando água. 30 Uma proteína recém-formada possui uma estrutura linear, representada por um fio que contém todas as moléculas de aminoácidos em ordem. Tal estrutura espacial é conhecida como estrutura primária, que é susceptível à ação de forças da própria molécula. A primeira força atuante na transformação espacial da estrutura primária é a mesma responsável por boa parte das propriedades da água: as pontes (ou ligações) de hidrogênio. Por meio de tais interações é formada a estrutura secundária, que confere à proteína uma estrutura helicoidal (espiralada). Somando forças às pontes de hidrogênio, as pontes (ou ligações) dissulfeto proporcionam um grande enovelamento da estrutura helicoidal, formando a estrutura terciária das proteínas. Ainda com foco na estrutura tridimensional, é possível encontrarmos, mediadas por alguns elementos químicos, a união de estruturas terciárias, formando uma grande proteína dividida em subunidades. A estrutura quaternária, assim chamada, tem como um de seus principais exemplos a molécula de hemoglobina, presente no sangue. Alguns fatores físico-químicos, como pH e temperatura, são capazes de fazer com que as estruturas tridimensionais se percam, muitas vezes retornando à estrutura primária. Tal processo, conhecido como desnaturação, pode ser irreversível. No organismo humano, a desnaturação pode ocorrer com temperaturas próximas a 42ºC. 2-11: Estruturas espaciais das proteínas. A) FUNÇÕES DAS PROTEÌNAS Tomando como base cadeias peptídicas com 10 aminoácidos, por exemplo, considerando que cada posição pode ser ocupada por um dos 20 tipos existentes, é possível se obter o total de 10,24 x 1012 conformações diferentes. Com tamanha variedade de combinações, as proteínas conseguem desempenhar uma grande quantidade de funções diferentes nos organismos. 31 As principais funções desempenhadas pelas proteínas nos organismos vivos são: • Participar da estrutura de células e tecidos, como o colágeno e a elastina; • Mediar processos do organismo, como os hormônios proteicos insulina e o glucagon; • Opsonizar a resposta imune, ação típica das imunoglobulinas (anticorpos); • Contrair a musculatura, função das fibras de actina e miosina; • Transportar oxigênio, função da hemoglobina; • Realizar a cadeia de coagulação sanguínea, com atuação da trombina e da fibrina, entre outras proteínas; • Catalisar reações químicas, função típica de proteínas conhecidas como enzimas. B) AS ENZIMAS As enzimas correspondem a um grupo de proteínas capazes de catalisar as reações químicas do metabolismo, ou seja, diminuir a energia necessária para iniciar a reação (energia de ativação) e aumentar de maneira considerável a velocidade com a qual ocorre. Cada enzima atua de maneira específica em um substrato (substância inicial da reação), podendo alterar sua conformação, retirar átomos de sua molécula, transformá-lo em duas moléculas diferentes ou unir outra molécula a ele. Seja qual for a reação realizada, o resultado final é denominado produto. 2-12: Exemplo de ação de uma enzima, realizandoreação que transforma um único substrato em dois produtos. Na conformação espacial da proteína, quem realiza a função enzimática propriamente dita é uma região denominada centro ativo, que fará a interação com o substrato. O centro ativo não se degrada após a catálise, estando disponível para realizar repetidamente a reação. Outra região da molécula pode regular a ação enzimática, acelerando 32 ou desacelerando, de acordo com o contato de substâncias que podem atuar como indutoras ou inibidoras. Tal região da enzima é denominada centro (ou sítio) de regulação e, geralmente, tem a concentração do produto ou do substrato como fatores influenciadores. Cada enzima possui uma temperatura e um pH ótimos, condições físico-químicas nas quais a catálise ocorre em seu máximo potencial. Nos organismos classificados como homeotérmicos, a temperatura ótima da enzima está próxima à temperatura constante do organismo, o que, para os seres humanos, está entre 36oC e 37oC. Já o pH depende de cada célula e tecido na qual a enzima encontra-se atuando. 2.7 ÁCIDOS NUCLEICOS Nos seres vivos são encontradas moléculas resultantes da união de fosfato inorgânico, pentose e bases nitrogenadas, os nucleotídeos. Os ácidos nucleicos são polímeros de nucleotídeos, que podem ser encontrados em dois tipos principais: RNA (ácido ribonucleico) e DNA (ácido desoxirribonucleico). A molécula de DNA é tem seus nucleotídeos formados por desoxirribose (pentose) e as bases nitrogenadas adenina, timina, citosina e guanina, apresentando duplo filamento helicoidal. A ligação entre as duas fitas é realizada por meio das bases nitrogenadas, tendo sempre uma base púrica adenina ligada a uma base pirimídica timina e uma base púrica guanina ligada a uma base pirimídica citosina. A principal função do DNA é armazenar as informações genéticas, estando organizado em estruturas denominadas cromatinas, presentes no interior do núcleo das células eucariontes e no citoplasma das células procariontes. O RNA está organizado em uma fita simples, tendo a ribose como pentose componente dos nucleotídeos e a base pirimídica uracila em substituição à timina. Existem tipos diferentes de RNA, de acordo com a função que desempenham no processo de síntese proteica. São eles: • RNA mensageiro – transporta a informação contida no DNA para a síntese proteica; • RNA ribossômico – fazem parte da composição dos ribossomos; • RNA transportador – responsável por captar no citoplasma e colocar os aminoácidos em sequência em uma proteína. Variações do RNA podem ser encontradas nas partículas virais, como é o caso do RNA de fita dupla. O RNA também é utilizado, na atualidade para a produção de vacinas, buscando expressar as proteínas virais para apresentá-las ao sistema imunológico do roganismo. 33 2-13: Bases nitrogenadas encontradas na formação dos nucleotídeos dos ácidos nucleicos. Em cima, as purinas (púricas) adenina e guanina. Embaixo, as pirimidinas (pirimídicas) citosina, timina e uracila. 2-14: Estrutura das moléculas de DNA e RNA. 34 QUESTÕES: COMO AS PROVAS COBRAM 1. (UPE) “Dentre os tipos de esteróides, grupo particular de lipídios, é o mais abundante nos tecidos animais. Está na composição da membrana plasmática das células animais. É produzido em nosso próprio corpo, principalmente no fígado. Trata-se de composto químico, precursor da vitamina D e dos hormônios estrógeno e testosterona.” O texto refere-se a: a) Triglicerídeo. b) Colesterol. c) Caroteno. d) Glicerol. e) Glicogênio. 2. (UECE) A água é a substância mais abundante no planeta. A quantidade de água livre sobre a terra atinge 1.370 milhões de km3. A água também compõe cerca de 75% do corpo dos seres vivos. Além da sua abundância, a água apresenta propriedades físicas e químicas que a tornam indispensável para a vida na terra. Analise as afirmativas a seguir sobre as propriedades da água. I. A forte atração entre as moléculas da água, no estado líquido, denominada de coesão está relacionada à formação de pontes de hidrogênio. A coesão é responsável pela alta tensão superficial da água no estado líquido. II. O calor especifico da água é baixo quando comparado ao dos demais líquidos. Devido ao seu calor especifico, a água mantém a sua temperatura constante por mais tempo do que outras substâncias. III. O elevado peso especifico da água em relação ao do ar (cerca de 800 vezes maior) possibilita a existência, nesse ambiente, de uma fauna e flora próprias que vivem em suspensão, compreendendo o plâncton Assinale a opção verdadeira: a) A afirmativa I é errada b) As afirmativas I e III são corretas; c) Somente a afirmativa II é correta; d) As afirmativas II e III são erradas. 3. (UECE) Nas Olimpíadas de Pequim, atletas brasileiros competiram e trouxeram medalhas para o nosso país. Para realizar atividades físicas dessa natureza, os atletas gastam muita energia. Assim, antes das competições, os atletas devem consumir preferencialmente alimentos ricos em: a) Sais minerais. b) Proteínas. c) Carboidratos. d) Vitaminas. 35 4. (FUVEST) Um camundongo foi alimentado com uma ração contendo proteínas marcadas com um isótopo radioativo. Depois de certo tempo, constatou-se a presença de hemoglobina radioativa no sangue do animal. Isso aconteceu porque as proteínas do alimento foram: a) Absorvidas pelas células sanguíneas. b) Absorvidas pelo plasma sanguíneo. c) Digeridas e os aminoácidos marcados foram utilizados na síntese de carboidratos. d) Digeridas e os aminoácidos marcados foram utilizados na síntese de lipídios. e) Digeridas e os aminoácidos marcados foram utilizados na síntese de proteínas 5. (UEL) Nos supermercados, encontramos diversos alimentos, enriquecidos com vitaminas e sais minerais. Esses alimentos têm como objetivo a suplementação de nutrientes necessários ao metabolismo e ao desenvolvimento do indivíduo. Com base nessas informações e nos conhecimentos sobre nutrição e saúde, considere as afirmativas a seguir: I. A vitamina A está envolvida na produção de hormônios e associada à exposição solar. II. A falta de vitamina C pode levar aos sintomas de fraqueza e sangramento das gengivas, avitaminose denominada escorbuto. III. O cálcio tem importância para a contração muscular e a coagulação do sangue. IV. O ferro faz parte da molécula de hemoglobina, prevenindo a ocorrência de anemia Assinale a alternativa correta a) Somente as afirmativas I e II são corretas. b) Somente as afirmativas I e IV são corretas. c) Somente as afirmativas III e IV são corretas. d) Somente as afirmativas I, II e III são corretas. e) Somente as afirmativas II, III e IV são corretas. 6. (UFPI) A hidrólise de moléculas de lipídios produz: a) Aminoácidos e água. b) Ácidos graxos e glicerol. c) Glucose e glicerol. d) Glicerol e água. e) Ácidos graxos e água. 7. (UPF) Os sais minerais, encontrados nos mais diversos alimentos, desempenham papel importante na saúde do homem e podem estar dissolvidos na forma de íons nos líquidos corporais, formando cristais encontrados no esqueleto ou, ainda, combinados com as moléculas orgânicas. 36 A alternativa que relaciona corretamente o sal mineral com a sua função no organismo é: a) Potássio/ participa dos hormônios da tireoide. b) Cálcio/ auxilia na coagulação sanguínea. c) Fósforo/ participa da constituição da hemoglobina, proteína encontrada nas hemácias. d) Flúor/ constitui, juntamente com o cálcio, o tecido ósseo e os dentes. e) Cloro/ fortalece os ossos e os dentes e previne as cáries 8. (UEG) Algumas pessoas possuemgenes que não comandam a produção de certas enzimas e, por isso, podem não realizar determinadas funções. Um exemplo disso no organismo humano é a ausência da enzima que transforma a fenilanina, encontrada nas proteínas ingeridas com alimento, em tirosina. Sobre as enzimas, é correto afirmar: a) Dependem da variação da temperatura e da concentração de substrato, ativando o sistema enzimático. b) São proteínas que funcionam como catalisadores de determinadas reações químicas nos organismos. c) Ocorrem associadas a uma substância química não proteica, conhecida como cofator do sistema A. d) Favorecem a ocorrência de reações químicas em temperaturas altas, mantendo o pH constante. 9. (UPE) Leia o texto abaixo: História e variações do cuscuz O kuz-kuz ou alcuzcuz nasceu na África setentrional. Inicialmente, feito pelos mouros com arroz ou sorgo, o prato se espalhou pelo mundo no século XVI, sendo feito com milho americano. No Brasil, a iguaria foi trazida pelos portugueses na fase colonial. Estava presente apenas nas mesas das famílias mais pobres e era a base da alimentação dos negros. Em São Paulo e Minas Gerais, o prato se transformou em uma refeição mais substancial, recheado com camarão, peixe ou frango e molho de tomate. No Nordeste, a massa de milho feita com fubá é temperada com sal, cozida no vapor e umedecida com leite de coco com ou sem açúcar Fonte: Assinale a alternativa que preenche corretamente a lacuna. Delícia da culinária da nossa terra, o cuscuz feito de milho é rico em: a) Amido. b) Carotenoide. c) Cera. d) Glicogênio. e) Lipídio. 37 10. (Rennólogia Original) Sarah Rushman – Medula – X-Men Ela possui a habilidade mutante de retirar ossos afiados de seu corpo. Sarah aprendeu que era uma mutante no dia que nasceu. Sendo uma Morlock, ela viveu nos túneis subterrâneos e sistema de esgoto de Nova York, até que o irmão maluco de Colossus, Mikhail Rasputin, começou a liderar os Morlocks. Decidiu que ele e os outros "monstros", deviam sair desta realidade, então teleportou todos eles para um mundo tão feio que fazem os túneis dos Morlocks parecerem um paraíso. Mas os Morlocks sobreviventes começaram a se adaptar a seu novo lar, até que a nova geração crescesse. Cheio de raiva pelo que aconteceu com seus ancestrais, este novo grupo de mutantes deformados, agora chamados de Gene Nation, retornaram a nosso mundo usando forças místicas. Liderados por Medula, agora com controle total de seus poderes, o grupo retornou aos túneis Morlocks. Fonte: http://www.guiadosquadrinhos.com/personage m/medula-(sarah-rushman)/537 A mutante Medula, da série de quadrinhos X-Men, entrou oficialmente para a equipe no arco Operação: Tolerância Zero, no qual o famoso grupo foi perseguido pelo vilão Bastion. Sua habilidade especial, de crescimento e retirada de ossos, também está presente em Spike, personagem da animação X-Men Evolution. Biologicamente, para que uma condição igual a encontrada por Medula e Spike seja sustentada pelo organismo, seria necessária uma alimentação rica em: a) Cálcio e sódio b) Sódio e potássio c) Cálcio e cloro d) Cálcio e fósforo (fosfato) e) Fósforo (fosfato) e magnésio 11. (UEA) Enzimas são proteínas que atuam como catalisadores orgânicos, acelerando reações químicas específicas. A atividade das enzimas sofre influência de alguns fatores, como a elevação da temperatura, que altera a estrutura espacial das moléculas de proteínas. Foi realizada uma experiência com uma enzima digestória bovina para verificar a variação da velocidade de uma reação com o aumento da temperatura do meio em que ocorreu. Com os dados dessa experiência foi construído o seguinte gráfico. 38 Assinale a alternativa que contém a correta explicação do gráfico: a) A velocidade da reação é inversamente proporcional ao aumento da temperatura. b) A velocidade da reação aumenta proporcionalmente com o aumento da temperatura. c) A velocidade da reação diminui proporcionalmente com o aumento da temperatura. d) Existe uma temperatura ótima na qual a velocidade da reação é máxima. e) A reação sofre inversão de sentido a partir de determinada temperatura. 12. (UEMA) Os glicídios são as principais fontes de energia diária para seres humanos e são classificados em monossacarídios, oligossacarídios e polissacarídios, de acordo com o tamanho da molécula. Polissacarídios são polímeros de glicose constituídos fundamentalmente por átomos de carbono, hidrogênio e oxigênio que desempenham diversas funções essenciais ao bom funcionamento do organismo. Os polissacarídios mais conhecidos são o glicogênio, a celulose, o amido e a quitina. As funções atribuídas a essas moléculas são, respectivamente: a) Estrutural, reserva, estrutural, reserva. b) Reserva, reserva, estrutural, estrutural. c) Reserva, estrutural, reserva, estrutural. d) Estrutural, estrutural, reserva, reserva. e) Reserva, estrutural, estrutural, reserva. 13. (Rennólogia Original) O mangaká Junji Ito é famoso por trazer, em suas obras, um grande terror psicológico e gráfico, criando personagens e narrativas marcantes e que permeiam desde os medos mais infantis até as mais tenebrosas lendas urbanas. Em uma de suas histórias, que ganhou no Ocidente o título de Grease (Gordura), Junji Ito conta a história de uma garota que mora com sua família, donos de um restaurante no primeiro andar de sua casa. O terror começa quando seu irmão adquire o hábito de tomar óleo vegetal como se fosse refrigerante. Sua pele começa a mudar, seu corpo logo é tomado por espinhas e seu comportamento fica cada vez mais agressivo. Tanto a ilustração do mangá quanto a animação (parte da coletânea do autor) são graficamente fortes. 39 Fora das páginas do mangá, o óleo vegetal é uma importante fonte de nutrientes. Sobre gorduras do seu tipo, os glicerídeos, é incorreto afirmar: a) São reservados em um tipo específico de tecido conjuntivo nos animais como aves e mamíferos. b) Atuam na manutenção do controle da temperatura, principalmente para animais que vivem em regiões de calor intenso. c) São formados por ácidos graxos e um tipo de álcool conhecido como glicerol. d) Fornecem praticamente o dobro de energia que a mesma massa de carboidratos, mas, mesmo assim, não são a principal fonte utilizada pelos organismos. e) Podem estar associados à obstrução de vasos sanguíneos, por isso seu consumo deve ser moderado. Anotações 40 3. CITOLOGIA: OS LIMITES DA CÉLULA No século XIX, Mathias Schleiden e Theodor Schwann foram, de forma separada, os responsáveis pela estruturação da teoria celular, que traz a organização em ao menos uma célula como uma das condições essenciais para a vida. Os estudos de Schleiden e Schwann só foram possíveis graças, séculos antes, aos experimentos de Anton Van Leeuwenhoek (1632 - 1723) e Robert Hooke (1635 - 1703). No século XVII, Anton Van Leeuwenhoek foi responsável por aperfeiçoar o microscópio, inventado em 1590 por Hans e Zacharias Jansen. O aperfeiçoamento realizado pelo cientista holandês permitiu a observação de diversos materiais biológicos nos quais estavam leveduras, protozoários e espermatozoides, abrindo um amplo caminho para os estudos dos seres vivos. 3-1: Anton Van Leeuwenhowek, responsável por aprimorar o microscópio e visualizar células diversas em material biológico. Jan Verkolje, óleo sobre tela; acervo do Rijksmuseum de Amsterdã 3-2: Robert Hooke, responsável por popularizar o termo célula. Rita Greer,