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Apostila 1 1 Simétrico Pré-Universitário – Curso de Biologia – Prof. Landim – www.simetrico.com.br 1 Aula 1 – Introdução ao Estudo da Biologia Biologia, do grego biós, que significa ‘vida’, e logos, que significa ‘tratado sobre’, é a ciência que trata dos seres vivos nas suas diversas formas, estudando-os sob os aspectos de suas origens, evolução, variedade, etc. Um dos primeiros pensadores a escrever sobre temas de natureza biológica foi o filósofo grego Aristóteles, sendo por isso muitas vezes considerado o primeiro biólogo da História e “Pai da Biologia”. O termo Biologia, entretanto só foi se popularizar no início do século XIX, por volta de 1802, com Treviranus. Antes disso, a Biologia fazia parte das Ciências Naturais, junto à Física, à Química e à Geologia, e estava dividida em dois campos, na época distintos: a Botânica, estudo dos vegetais, e a Zoologia, estudo dos animais. Com o advento da Teoria Celular em 1838, e o reconhecimento das semelhanças entre plantas e animais em nível microscópico, houve uma fusão desses campos, originando a moderna Biologia. É de comum acordo entre os estudiosos de hoje que o planeta Terra tenha surgido há cerca de 4,7 bilhões de anos. Num espaço de tempo que teria durado aproximadamente 1 bilhão de anos, compostos inorgânicos teriam reagido em condições repetidas hoje apenas em laboratório para dar origem às primeiras moléculas orgânicas e estas, organizadas em compostos complexos, aos primeiros seres vivos. O que viria a marcar a transição destes sistemas de compostos orgânicos para um organismo considerado vivo diz respeito ao próprio conceito de vida e, consequentemente, ao próprio objeto de estudo da Biologia. O que é vida? O que, entretanto, é vida? Taí uma definição complicada... Se alguém dissesse que vida é a ausência de morte, talvez tivesse dado um conceito tão bom como qualquer outro... Alguns estudiosos que escreveram sobre o tema, entretanto, forneceram algumas definições um pouquinho mais elaboradas do que essa... Veja algumas delas: “Vida é algo que metaboliza, isto é, usa os materiais de seu ambiente para se construir, fabricando, além disso, cópias de si mesmo.” François Jacob, do Instituto Pasteur, Paris, França. “Penso que vida é um sistema capaz de evoluir, de gerar o que for necessário para lograr esse fim, fundamental para a diversidade e complexidade maiores. Mas hipoteticamente é possível imaginar sistemas de computadores evoluindo, ou outras coisas, além de compostos de carbono.” Joshua Lederberg, da Universidade Rockfeller, Nova York, EUA. “A vida é um sistema informático que se reproduz e leva à diversidade. É a reprodução suficientemente fiel da informação para memorizar o que se acumulou durante a evolução e a reprodução suficientemente infiel para que haja mudanças, aumentando a diversidade.” Miroslav Radman, do Instituto Jacques Monod, Paris, França. O físico Erwin Schrödinger sugeriu que uma propriedade que define um sistema vivo é que ele se autoconstrói contra a tendência da Natureza, na direção da desordem, ou da entropia. A “definição de trabalho”, do químico Gerald Joyce, adotada pela NASA, é que a vida é um “sistema químico autossustentável capaz de evolução darwiniana”. Na “definição cibernética” de Bernard Korzeniewski, a vida é uma rede de mecanismos de feedbacks. Scientific American Brasil, outubro de 2009 Note que as definições são complexas, mas há alguns detalhes em comum: a capacidade de reprodução (“produção de cópias”) e a capacidade de adaptação ao meio (graças à “variabilidade”, ingrediente fundamental da evolução orgânica). Como a definição de vida é complicada, reconhecemos os organismos vivos pelas suas características particulares. A principal dessas características, provavelmente, é a habilidade de se reproduzir utilizando informações próprias (genéticas) e a transformação de matéria e energia do meio. Características gerais dos seres vivos 1. Os organismos vivos têm composição química e organização totalmente diferenciadas dos corpos brutos Apenas seis elementos químicos apenas correspondem a cerca de 99% de todos os átomos presentes nos seres vivos (sendo eles carbono, hidrogênio, oxigênio, nitrogênio, fósforo e enxofre, o famosíssimo “CHONPS” da química orgânica). Observe: Elemento químico Universo Terra Homem Carbono 0,02% 0,2% 10,6% Hidrogênio 91% 0,2% 61,5% Nitrogênio 0,04% traços 2,4% Oxigênio 0,06% 47% 23% Fósforo traços traços 0,13% Enxofre traços traços 0,13% Outros 0,91% 52% 2,2% Do ponto de vista da organização molecular, os seres vivos apresentam em sua composição, além de sais minerais, típicos da matéria bruta, compostos não encontrados em corpos brutos e representados basicamente por macromoléculas como proteínas, ácidos nucleicos, açúcares e gorduras. Estas são moléculas ditas moléculas orgânicas. Tais compostos apresentam obrigatoriamente átomos de carbono, normalmente ligados covalentemente a hidrogênio, mas podendo também estar acompanhados de oxigênio, nitrogênio, enxofre e fósforo, principalmente. Duas propriedades das moléculas orgânicas são particularmente úteis aos seres vivos: estabilidade e versatilidade. 1 2 Simétrico Pré-Universitário – Curso de Biologia – Prof. Landim – www.simetrico.com.br 2 Moléculas orgânicas são bastante estáveis, uma vez que as ligações entre carbono e hidrogênio são praticamente apolares (já que a diferença de eletronegatividade entre carbono e hidrogênio é muito pequena, quase nula...). Isto permite uma maior estabilidade de composição aos seres vivos (ver homeostase mais a frente). Já a tetravalência do carbono permite a formação de cadeias carbônicas com várias possíveis conformações, o que proporciona uma grande versatilidade para as moléculas orgânicas, o que por sua vez está relacionado às demais propriedades dos organismos vivos. Durante muito tempo, acreditava-se que tais compostos só poderiam ser sintetizados por organismos vivos (sendo inclusive o termo “orgânico” significando “derivado de seres vivos”). Estes organismos possuiriam um “princípio ou força vital”, sem o qual era impossível esta síntese. Esta ideia foi popularizada pelos trabalhos de Jons Jacob Berzelius. Isto fazia da Biologia um campo à parte das demais ciências. Afinal de contas, era difícil pensar em termos científicos com esta força vital quase mágica... Só em 1828, o químico alemão Friedrich Wöhler produziu, a partir de um composto inorgânico, o cianato de amônia, um composto orgânico, a ureia, derrubando o princípio da “força vital”. Cianato de amônio (inorgânico) Ureia (orgânico) Assim, se iniciou a produção de outros compostos orgânicos, e os pesquisadores perceberam que Química Orgânica e Biologia não eram diferentes das outras ciências da natureza: os seres vivos obedecem às mesmas leis da física e da química às quais o resto da natureza obedece. Mesmo podendo ocorrer fora de seres vivos, alguns desses compostos orgânicos tornaram-se praticamente sinônimos de presença de vida: os ácidos nucleicos, por exemplo, respondem pelo controle de funções vitais como reprodução e metabolismo em todos os organismos vivos, de maneira a ser inviável a ocorrência de vida na ausência destas moléculas. As moléculas orgânicas são os principais compostos químicos (qualitativamente falando) em seres vivos, fornecendo aos mesmos estabilidade em sua composição, armazenando energia, armazenando informações (genéticas) e possibilitando a eles a capacidade de reprodução (essas duas últimas realizadas pelos ácidos nucleicos). Apesar dessa importânciatoda, a água é o composto químico mais abundante na matéria viva. É interessante lembrar que a simples presença de compostos orgânicos e água não é suficiente para caracterizar uma determinada estrutura como viva. Mesmo sendo possível a produção de moléculas orgânicas em laboratório, o homem não conseguiu ainda produzir células inteiras, nem ao menos as mais simples, como as de bactérias, por um motivo muito simples: o alto grau de organização das estruturas vivas se mostrou até agora impossível de ser reproduzido em laboratório sem que se parta de outro organismo vivo. 2. Os seres vivos são homeostáticos Não apenas os seres vivos são organizados, como também possuem a capacidade de manter sua organização aproximadamente constante, propriedade essa conhecida como homeostase. O termo homeostático significa "que permanece o mesmo". Assim, a manutenção de uma temperatura corporal constante e independente da temperatura do meio exterior em mamíferos e aves é a mais conhecida manifestação da homeostase. Embora nem todos os seres vivos mantenham sua temperatura constante, todos são homeostáticos em sua composição química. Os seres vivos possuem um meio interno notadamente diferente do externo em composição e organização. A homeostase diz respeito à capacidade que os seres vivos têm de manter este meio interno constante e diferente do externo ao mesmo tempo em que podem trocar substâncias com este meio externo. (Aliás, como o meio interno dos seres vivos apresenta mudanças a toda hora, através da produção de excretas e metabólitos, alguns tóxicos, e do consumo de substância importantes para o funcionamento celular, a homeostase implica na troca de material entre o meio interno e externo. Assim, eliminam-se excretas e metabólitos e adquirem-se mais das substâncias biologicamente importantes exatamente para manter esta constância. E é também uma característica dos seres vivos a existência de mecanismos que permitam esta troca ao mesmo tempo em que impeçam a saída de material útil e a entrada de material indesejado. No caso da célula, é a membrana plasmática a principal responsável pelo controle da homeostase, uma vez que regula a passagem de substâncias e consequentemente a composição do meio interno da célula.) 3. Organismos vivos tomam matéria e energia do ambiente e as transformam através do metabolismo Para manterem a homeostase, os seres vivos precisam realizar reações químicas. Alguns organismos, como plantas e algas, são capazes de absorver a energia radiante emitida pelo Sol e transformá-la em energia química acumulada nas ligações covalentes de certos compostos químicos, basicamente açúcares. Tais organismos são considerados fototróficos (autótrofos fotossintetizantes) e o processo descrito é, como sabemos, a fotossíntese. Esta energia química armazenada será utilizada pelo próprio organismo fotossintetizante para a realização de suas funções vitais, como síntese de substâncias diversas, transporte de nutrientes, etc. Outros organismos, ditos heterotróficos ou organotróficos, por serem incapazes de realizar processos como o fotossintético, valem-se da energia química armazenada em compostos orgânicos em plantas, algas e outros heterótrofos para sobreviver. Esta é liberada dos nutrientes obtidos na alimentação através de processos como a respiração e a fermentação. Energia é fundamental para os organismos vivos porque a síntese de moléculas das quais os seres vivos são constituídos requer energia. Além disso, precisa-se de energia para o transporte de substâncias entrem o meio interno e externo do organismo (e vice-versa), para a realização de movimentos e para a manutenção de uma temperatura compatível com a realização de reações químicas vitais. Assim, precisa-se converter a energia química armazenada em vários compostos em outras formas de energia como mecânica, térmica, luminosa, elétrica e o que mais for necessário e possível ao organismo, de acordo com suas necessidades. 2 3 Simétrico Pré-Universitário – Curso de Biologia – Prof. Landim – www.simetrico.com.br 3 Dá-se o nome de metabolismo (do grego metabole, ‘transformar’) ao conjunto de processos químicos responsáveis pela transformação e utilização da matéria e energia em seres vivos. Assim, o metabolismo corresponde ao anabolismo e ao catabolismo: 1. Reações anabólicas (do grego ana, ‘erguer’) são reações de síntese de compostos com consumo de energia, sendo ditas pois endotérmicas ou endergônicas: A + B + energia AB São exemplos desse processo a fotossíntese, a quimiossíntese e a síntese por desidratação. As reações de síntese por desidratação ou condensação ou polimerização são reações de síntese onde há liberação de água no processo. Por exemplo, ao sintetizar-se uma proteína a partir de seus aminoácidos constituintes, tem-se uma reação desse tipo: aminoácido 1 + aminoácido 2 + ... proteína + H2O 2. Reações catabólicas (do grego cata, ‘para baixo’) são reações inversas às anabólicas, envolvendo a quebra (degradação) de substâncias com liberação de energia no processo, sendo ditas pois exotérmicas ou exergônicas: AB A + B + energia São exemplos desse processo a respiração, a fermentação e a hidrólise. As reações de hidrólise são reações de quebra de substâncias com consumo de água no processo. Por exemplo, ao quebrar-se uma proteína em seus aminoácidos constituintes, tem- se uma reação desse tipo: Proteína + H2O aminoácido 1 + aminoácido 2 + ... O que marca a transição de “vivo” para “morto”? O que marca a transição do “vivo” para o “morto” é basicamente a perda do metabolismo e a consequente perda da capacidade manter a homeostase. No caso do ser humano, a definição de morte é mais complicada, uma vez que se trata de um organismo pluricelular e nem todas as células morrem necessariamente ao mesmo tempo. Assim, é a morte cerebral que caracteriza a morte do corpo humano. Isso implica na morte de todas as estruturas do encéfalo, principalmente do bulbo, que é o responsável pelo controle de funções vitais involuntárias tais como respiração e ritmo cardíaco. Essa definição clínica de morte nem sempre foi a utilizada, uma vez que critérios como parada cardíaca e parada respiratória já foram usados para definir a morte. No entanto, o uso de aparelhos como desfibriladores para reversão de parada cardíaca e ventiladores artificiais para garantir a respiração de pacientes com parada respiratória possibilitou essa mudança nos parâmetros para “vida” e “morte”. NÍQUEL NÁUSEA – Fernando Gonsales 4. Os seres vivos respondem a estímulos, através de irritabilidade e movimentos A irritabilidade é a capacidade de responder a estímulos do meio e é uma característica própria de seres vivos. As plantas, por exemplo, apesar de não possuírem nervos ou músculos não se encontram alheias ao que ocorre no mundo à sua volta, sendo capazes de captar certos estímulos e apresentar uma resposta, graças ao fenômeno conhecido como irritabilidade. A flor do girassol, por exemplo, movimenta-se sempre em direção a fontes de luz. Raízes e caules crescem respectivamente em direção ao centro da Terra e em direção da luz. Algumas plantas fecham suas folhas em contato com algum corpo ou mesmo o vento. Desta forma, a resposta a estímulos em organismos vegetais acontece na forma de movimentos. Nos animais, a expressão do fenômeno da irritabilidade chega ao máximo, graças ao desenvolvimento de sistemas fisiológicos como o nervoso e o endócrino. Aparece então uma forma mais complexa de se responder aos estímulos, à qual se dá o nome de sensibilidade. Enquanto a irritabilidade limita-se a captar estímulos e respondê-los, a sensibilidadecapta os estímulos, interpreta os mesmos e oferece uma resposta adequada de acordo com a natureza do estímulo. Assim, organismos sem células nervosas, que não são dotados de sensibilidade, oferecem sempre a mesma resposta para o mesmo estímulo, enquanto que organismos com células nervosas, dotados de sensibilidade, podem oferecer respostas diferentes para um mesmo estímulo, de acordo com a situação. A resposta, por sua vez, também se torna bem mais elaborada, devido ao advento de um sistema muscular, às vezes músculo-esquelético. Este último permite a locomoção do indivíduo, fazendo com que a correta interpretação de determinados estímulos o conduza a fontes de alimentos ou o afaste de algum perigo. A locomoção se diferencia do simples movimento porque implica num deslocamento por forças próprias. Todo ser vivo apresenta movimento. Mesmo os vegetais apresentam movimentos como os tropismos, que estão 4 Simétrico Pré-Universitário – Curso de Biologia – Prof. Landim – www.simetrico.com.br 4 relacionados ao seu crescimento. Além disso, os vegetais apresentam movimento microscópico, dentro de suas células. Nem todo ser vivo, entretanto, apresenta a capacidade de locomoção, restrita a organismos providos de estruturas como pseudópodes, cílios, flagelos e/ou células musculares. 5. Os seres vivos crescem e se desenvolvem Crescimento e desenvolvimento são processos pelos quais, por exemplo, uma única célula viva, o ovo fertilizado, se torna uma árvore, um elefante, ou uma criança. O crescimento apresentado pelos corpos brutos acontece simplesmente pela aposição de mais matéria à sua estrutura, portanto, "de fora para dentro". O crescimento em seres vivos dá-se devido à obtenção e incorporação de matéria por meios diversos relacionados ao metabolismo do indivíduo, envolvendo processos energéticos, sendo um crescimento chamado de intuscepção, normalmente caracterizado como "de dentro para fora". Fala-se em hipertrofia quando o crescimento se dá por aumento no volume celular. Fala-se em hiperplasia quando o crescimento se dá por aumento na quantidade de células. Em vegetais, há predomínio do crescimento por hipertrofia. Nos animais, há predomínio do crescimento por hiperplasia, apesar de tecidos como nervoso e muscular estriado só poderem crescer por hipertrofia no adulto. O desenvolvimento, entretanto, é um processo exclusivo de seres vivos. Para que a referida célula-ovo origine uma árvore, ela precisa passar por processos de divisão celular e diferenciação (onde a diferenciação é um processo pelo qual um grupo de células origina outro com características distintas), que são o que caracterizam o desenvolvimento, um aumento de complexidade. 6. Os seres vivos se reproduzem O fato que talvez tenha marcado a transição entre o vivo e o não vivo nos primórdios do aparecimento da vida provavelmente foi o desenvolvimento da capacidade de reprodução. A partir do momento que os primeiros sistemas de matéria orgânica conseguiram manter-se num meio isolado do ambiente que os rodeava e conseguiram gerar cópias fiéis de si mesmos, começou a se caracterizar a vida como nós a conhecemos. Isto, como sabemos, foi possível graças ao aparecimento de moléculas conhecidas como ácidos nucleicos, através da molécula de DNA, capaz de armazenar todas as informações inerentes ao ser vivo e de se autoduplicar, passando adiante tais informações. Reprodução assexuada Na reprodução assexuada, os organismos criam cópias idênticas a si (não há variabilidade genética, ou seja, o material genético da prole é idêntico ao do organismo parental). A vantagem desse processo reprodutivo está no fato de os descendentes (clones) guardarem as mesmas qualidades dos genitores (matrizes), além de não necessitar de parceiros para a reprodução e muitas vezes ser rápida e capaz de gerar grande quantidade de descendentes. Por outro lado, a desvantagem desse processo está no fato de os descendentes guardarem também as mesmas qualidades negativas dos genitores. Para ambientes estáveis, a reprodução assexuada se mostra positiva, uma vez que as matrizes (e consequentemente seus descendentes) já devem estar bem adaptadas ao meio. Para ambientes em mudança, a reprodução assexuada se mostra problemática, pois as matrizes (e seus descendentes) provavelmente estavam bem adaptados ao meio antes da mudança, mas não estarão tão bem adaptados ao ambiente mudado. Em lavouras, onde se tenta conseguir o máximo de produtividade dos vegetais plantados, a utilização de reprodução assexuada para formação de novas mudas é bastante vantajosa, pois a partir de uma planta de grande produtividade pode-se produzir toda uma população de plantas idênticas com alta produtividade também. Entretanto, as plantas geradas por reprodução assexuada guardariam todas as vulnerabilidades da planta matriz. Mesmo na reprodução assexuada, erros em mecanismos de replicação do material genético, denominados mutações, podem levar ao surgimento de variabilidade genética, com surgimento de novas características. Entretanto, em condições ideais, tais erros não ocorreriam e a variabilidade genética seria completamente inexistente em mecanismos de divisão celular do tipo mitose, base para o processo de reprodução assexuada. Alguns tipos de reprodução assexuada Mecanismos de reprodução assexuada ocorrem em organismos de todos os grupos de seres vivos, sendo exemplos: - bipartição ou divisão binária (termo usado para uni ou pluricelulares) ou cissiparidade (termo usado para unicelulares somente) em vários grupos, como bactérias, protozoários, algas, fungos e hidras; - esporulação em vários grupos, como bactérias, protozoários, algas e fungos; - brotamento ou gemiparidade em esponjas, corais, hidras e fungos; - gemulação, um tipo de brotamento exclusivo de esponjas de água doce; - regeneração ou fragmentação na maioria dos animais invertebrados; - laceração em planárias; - estrobilização em cnidários; - esquizogênese em anelídeos poliquetos; - propagação vegetativa natural e produção artificial de mudas em vegetais (por processos como estaquia, mergulhia, alporquia ou enxertia). Reprodução sexuada Na reprodução sexuada, os organismos criam geram descendentes com ligeiras diferenças em relação ao organismo parental (há variabilidade genética, ou seja, o material genético da prole é diferente do organismo parental ou dos organismos parentais). Esta variabilidade é a base para a adaptação dos seres 5 Simétrico Pré-Universitário – Curso de Biologia – Prof. Landim – www.simetrico.com.br 5 a novos ambientes, uma vez que a variabilidade pode gerar descendentes adaptados às novas características ambientais. A variabilidade genética na reprodução sexuada envolve alterações programadas no material genético da prole às custas de um processo especial de divisão celular denominado meiose, em fenômenos conhecidos como segregação independente dos cromossomos homólogos e crossing-over, que permitem a geração de grande quantidade de células sexuais geneticamente diferentes. A recombinação genética é ampliada pela mistura de material genético em mecanismos de fecundação, mesmo entre gametas de um mesmo indivíduo (autofecundação), sendo maximizada em processos de fecundação entre gametas de indivíduos distintos (fecundação cruzada) que resulta numa população com grande capacidade de adaptação a variações ambientais. Na fecundação, a fusão de gametas haploides origina um zigoto diploide que dará origem ao novo organismo. Processos de parassexualidade, onde há reprodução sexuada sem a ocorrência de gametas, também são caracterizados como recombinação gênica, como a conjugação(troca de material genético através de pontes de citoplasma) em bactérias, protozoários e algas, a transformação bacteriana e a transdução bacteriana são também considerados mecanismos de reprodução sexuada, apesar de não envolverem gametas ou fecundação. NÍQUEL NÁUSEA – Fernando Gonsales E aí, quais são os tipos de reprodução nas tirinhas? 7. Os seres vivos são adaptados ao meio em que vivem As características apresentadas por um ser vivo refletem algumas das características do ambiente em que vivem. Desta maneira, há uma perfeita interação entre o organismo e o ambiente que lhe é natural. Esta interação é tal, que, em algumas ocasiões, pode se fazer especulações a respeito do ambiente em que um ser vive devido a suas características anátomo- fisiológicas. Assim, ao observarmos um urso polar, analisando suas reservas de gordura (para proteção contra o frio), sua cor branca (para poder camuflar-se na neve e caçar com mais sucesso) e seus pelos na sola das patas (para não derrapar no gelo), podemos chegar à conclusão de que este é um animal que vive em regiões polares. O termo adaptação pode ser analisado em Biologia segundo dois aspectos, a adaptação individual e a adaptação evolutiva. - Adaptação individual: A adaptação individual não está relacionada ao material genético de maneira transmissível, isto é, não é hereditária. Por exemplo, diante de exposição prolongada ao sol, aumenta a produção de melanina para proteger contra os prejudiciais raios ultravioletas do sol. Um outro exemplo é a policitemia fisiológica, um aumento no número de hemácias na corrente sanguínea de indivíduos em ambientes pouco oxigenados, como grandes altitudes onde o oxigênio é rarefeito, para compensar esta pequena quantidade de oxigênio atmosférico, garantindo a atividade respiratória celular normal. Ambas as situações são reversíveis quando cessado o estímulo e não são transmissíveis hereditariamente. - Adaptação evolutiva: A adaptação evolutiva é dependente do fenômeno de variabilidade genética e é hereditária. Algumas características da reprodução e do material genético desempenham papel fundamental na manutenção desta adaptabilidade. Como já dito, a reprodução trata de gerar indivíduos muito semelhantes aos genitores graças à informação presente no DNA deste indivíduo. Isto leva os indivíduos gerados a manterem as características que lhes levaram à adaptação. Por outro lado, o material genético garante a presença de certa variabilidade nos descendentes em relação aos genitores. Esta variação poderia levar a um estado de melhor ou pior adaptação ao meio. Como os organismos que habitam um meio encontram- se normalmente muito bem adaptados a ele, é muito pouco provável que venha a aparecer dentro desta variação algum aspecto benéfico. Apesar disso, esta variação pode tornar-se benéfica por ocasião de alguma mudança no ambiente, fazendo com que haja a possibilidade de adaptação a um novo meio. Como os ecossistemas são dinâmicos, a variação e a adaptação tornam-se vitais para a sobrevivência de qualquer espécie. Não é interessante que uma população seja formada por clones, ou seja, réplicas idênticas genéticas uns dos outros, por mais que estejam bem adaptados ao meio. Esta situação de aparente adaptação é dependente das condições do meio. Uma população de clones geneticamente adaptados a uma condição pode ser eliminada como um todo caso as condições ambientais 6 Simétrico Pré-Universitário – Curso de Biologia – Prof. Landim – www.simetrico.com.br 6 se alterem; nesse caso, os indivíduos idênticos vão estar sujeitos aos mesmos problemas da mesma maneira. A variação permite que nem todos os indivíduos sejam afetados pela alteração, podendo acontecer que indivíduos pouco adaptados às condições originais tornem-se adaptados às novas condições, garantindo a adaptação da espécie como um todo. Se os ecossistemas fossem estruturas estáticas, imutáveis, talvez fosse interessante a ocorrência de reprodução assexuada como forma predominante de reprodução. Em ambientes muito estáveis, a reprodução assexuada mantém as características de adaptação da população. 8. A informação pela qual os seres vivos organizam suas estruturas e funções dotadas de finalidade, mantêm homeostase, convertem energia, respondem a estímulos, se reproduzem e se desenvolvem está toda contida no próprio organismo na forma do material genético A possibilidade de que se construa uma máquina ou dispositivo que manipule e transforme matéria, seja capaz de incorporar matéria do meio, crescer e produzir cópias fiéis de si mesma, bem como responda a certos estímulos do meio existe, mesmo que não seja possível a fiel reprodução daquilo que ocorre em seres vivos. Um fato que por si só nos permitiria considerar uma estrutura complexa como esta como não viva é exatamente o fato de a informação para tudo isto ter tido origem externa. 9. Todo ser vivo é formado por células A célula é considerada a unidade básica morfofisiológica da vida. Do metabolismo ao movimento, todos os fenômenos vitais começam dentro de uma célula. A quase totalidade das células, porém, tem dimensões que torna impossível a sua visualização pelo olho humano nu. O olho humano só pode discriminar, ou seja, diferenciar dois pontos separados por uma distância de mais de 0,1mm. Como a maioria das células é bem menor, sua visualização só é possível através da utilização de sistemas artificiais de visualização, ou seja, com o emprego do microscópio. O desenvolvimento das primeiras lentes ópticas e sua combinação para construir o microscópio (do grego mikros, 'pequeno', e skopein, 'ver', 'examinar') deu-se no século XVII. O nome célula (do grego kytos, 'célula', e do latim, cella, 'espaço vazio') foi pela primeira vez empregado por Robert Hooke (1655) para descrever suas observações sobre "a textura da cortiça através de lentes de aumento". No início do século XIX, várias descobertas a respeito da estrutura dos tecidos vegetais e animais foram realizadas. Em 1838, o botânico Mathias Jakob Schleiden viria a postular que todos os vegetais são formados por células. No ano seguinte, em 1839, o zoólogo Theodor Schwann estenderia a afirmação aos animais. A descoberta de seres microscópicos unicelulares não mudou, obviamente, a ideia generalizada que foi estabelecida na Teoria Celular: "todos os seres vivos são formados por células". A estrutura básica da célula é bem simples: uma estrutura lipoproteica que a delimita e é conhecida como membrana celular, responsável principal pela homeostase; o citoplasma, um meio composto de água e contendo moléculas orgânicas diversas, muitas delas organizadas de maneira a formar organelas e, por fim, um núcleo ou nucleóide, que contém o material genético do indivíduo. No caso do núcleo, o material genético é envolvido por uma dupla membrana, também lipoproteica, denominada carioteca, de modo que a célula é chamada eucariótica; no caso do nucleóide, não há carioteca, e material genético fica disperso no citoplasma, de modo que a célula é chamada de procariótica. A célula se reproduz, tem seu metabolismo e, como dito, é a base para todas as funções desempenhadas por um organismo vivo. De maneira resumida, pode-se dizer que uma célula deve ter: - uma membrana celular lipoproteica para proporcionar homeostase; - material genético próprio na forma de moléculas de DNA para controlar aspectos de metabolismo e reprodução; - metabolismo próprio, no mínimo para a produção de energia e de proteínas (de modo que as estruturas que produzem as proteínas, os ribossomos são obrigatórios em todas as células). Vírus, a dúvida Em 1892, porém, o botânico russo Dimitri Ivanovsky, pesquisandoa transmissão de uma doença das folhas do fumo conhecida como mosaico do tabaco, descobriu o que hoje se chama vírus. O vírus do mosaico do tabaco causa uma doença letal para as folhas do fumo, e daí veio o termo vírus, que significa 'veneno'. Partículas cuja visualização e consequente compreensão da estrutura só foi possível com o advento do microscópio eletrônico, os vírus tornaram-se o grande problema para a idéia de o que é vida que se tinha até então. A primeira característica dos vírus que fugia ao conceito vigente de vida era a ausência de organização celular nos mesmos. Os vírus são molecularmente formados por nucleoproteínas. Há um envoltório proteico, dito cápside ou capsídeo e formado por numerosas unidades polipeptídicas ditas capsômeros. Alguns vírus, ditos envelopados, possuem, externamente ao capsídeo, um envelope, que corresponde a uma membrana de base lipídica. O capsídeo encerra o material genético do vírus, que pode ser RNA (vírus da gripe, da poliomielite, da AIDS, do mosaico do tabaco) ou DNA (vírus do herpes, da varíola), nunca os dois (com raras exceções, como o citomegalovírus, possuidor de DNA e RNA simultaneamente). Células, é bom recordar, possuem os dois tipos de ácido nucleico, mas apenas o DNA é material genético. O mais interessante, porém, é o fato de que os vírus não possuem sistemas enzimáticos próprios, constituindo organismos sem metabolismo próprio. Para realizar processos como reprodução e liberação de energia, os vírus têm que invadir células e controlar, através de seu material genético, os sistemas enzimáticos destas. É por isso que são conhecidos como parasitas intracelulares obrigatórios. Fora das células, os vírus não apresentam característica alguma de ser vivo, comportando-se como seres inanimados e tendo inclusive sido cristalizados, em 1953, como se fossem sais comuns, por tempo indeterminado. 7 Simétrico Pré-Universitário – Curso de Biologia – Prof. Landim – www.simetrico.com.br 7 Note bem que, estruturalmente, o vírus não corresponde a uma célula. De maneira resumida, pode-se afirmar que um vírus apresenta: - um capsídeo proteico; - material genético próprio na forma de DNA ou RNA, mas não os dois; - ausência de metabolismo próprio. Apesar de não possuírem um metabolismo próprio e comportarem-se como seres inanimados fora da célula, os vírus apresentam algumas das características descritas para seres vivos, como a reprodução e a adaptação ao meio através da variabilidade proporcionada por mutações. Por isto, muitos autores classificam os vírus como os únicos seres vivos sem organização celular. Outros preferem considerá-los como não-vivos. Eis o posicionamento de algumas obras e autores a respeito do caso: "Enquanto dentro da célula, os vírus comportam-se como se fossem vivos, mas fora, parecem tão sem vida como uma pedra. Na classificação dos seres vivos, vimos casos em que organismos não se encaixam perfeitamente nos nossos grupamentos. Aqui está um problema semelhante. É evidente, contudo, que não é necessário decidir se os vírus são ou não vivos para estudá-los." Versão Verde, BSCS. "Os vírus são vivos? São organismos? Essa questão não pode ser respondida dogmaticamente com base nas propriedades dos vírus atualmente conhecidas. Se são vivos ou não, isso é completamente irrelevante na prática." Botany, de Wilson e Loomis. "Se os vírus são vivos ou não, depende unicamente do conceito que cada um tem de vida." Foundations of Biology, de MacElroy e Swanson. Assim, quanto à sua natureza: - Fora de uma célula, o vírus é inerte, ou seja, não possui metabolismo nem reage a estímulos ambientais; - Dentro de uma célula, o vírus liga seu material genético ao da célula hospedeira, passando a controlar seu metabolismo. Controlando o metabolismo celular, o vírus passa a utilizar a energia e proteínas produzidas pela célula hospedeira para se reproduzir. Nesse processo de reprodução, ocorre a variabilidade genética que garante a capacidade de se adaptar ao meio ambiente. Os vírus claramente não apresentam organização celular. Isso invalida a Teoria Celular? Se considerar-se o vírus como não sendo ser vivo, a Teoria Celular é obviamente validada. Entretanto, mesmo considerando o vírus como ser vivo, a Teoria Celular também é validada, pois o vírus só atuaria no interior de uma célula, estando inerte fora da mesma. Assim, mesmo não havendo uma posição definida em relação ao vírus ser vivo ou não, vale a Teoria Celular: "Todo ser vivo é formado por células". Viróides, Virusóides e Príons: formas particulares de vida? Vírus são muito simples para serem considerados formas de vida, pelo menos segundo alguns autores. Ainda assim, há outros autores que os consideram formas particulares de vida. Mais simples ainda que os vírus são os viróides. Enquanto os vírus são formados pelo nucleocapsídeo (material genético envolto por um capsídeo proteico), os viróides possuem apenas o material genético, na forma de uma molécula circular de RNA, não envolta por capa proteica alguma. Essa molécula fica sempre dentro da célula hospedeira e pode se autoduplicar, mas não consegue controlar a síntese proteica. Como não possuem capa proteica, os viróides são incapazes de saírem da célula hospedeira sozinhas, precisando que a membrana desta se rompa e seu citoplasma entre em contato com o citoplasma de outra célula que possa ser uma hospedeira em potencial. Os viróides podem levar plantas a um desenvolvimento anormal e até à morte. Observe que, se os vírus forem considerados vivos, porque não considerar assim também os viróides? Entretanto, se os viróides forem considerados vivos, estaremos afirmando que uma molécula de RNA é viva, e que então podemos fabricar vida em laboratório (bastaria juntar nucleotídeos na sequência específica do viróide...). Virusóides guardam as mesmas características de um viróide, com a diferença de que precisa de um vírus para se propagar. Por exemplo, o vírus da hepatite D (HVD) não possui capsídeo, sendo transportado no capsídeo do vírus da hepatite B (HVB), sendo então possível considerá-lo como um virusóide. Outro caso estranho é o dos príons. Príons são proteínas componentes das membranas dos neurônios e não causam problema algum. Entretanto, ao reagir com príons defeituosos surgidos por mutação ou adquiridos de um outro animal onde a mutação ocorreu, podem passar também a apresentar defeitos. Assim, começa uma reação em cadeia, em que cada príon defeituoso gera defeitos em outros (e o pior é que os príons defeituosos parecem ser resistentes a proteases e anticorpos). De certa maneira, é como se os príons defeituosos se reproduzissem. Os príons defeituosos são resistentes à digestão por enzimas lisossomiais, de modo que, quando o segmento de membrana com príons defeituosos tenta ser reciclado por autofagia, se acumulam no vacúolo digestivo e promovem autólise do neurônio, que então morre. Com o tempo, surgem lesões no sistema nervoso. Os príons causam uma doença chamada de doença de Creutzfeldt-Jakob. Em 1993, houve um surto dessa doença em ovelhas, onde ficou conhecida como “scrapie” (do inglês ‘tosar’). As ovelhas afetadas desenvolviam lesões nervosas que as levavam a ficar se esfregando em paredes e cercas até que sua lã e pele acabassem sendo removidas, causando sérias lesões e mortes. Como não se conhecia ao certo a causa da doença, as ovelhas mortas foram aproveitadas como ração para aumentar o teor proteico na dieta do gado. O estrago foi grande: os príons mutantes que surgiram nas ovelhas e causaram a doença passaram para o gado. No gado, os príons levaram a uma versão da doença que foi chamada de encefalopatia espongiforme bovina, mais popularmenteconhecida como doença da vaca louca, uma vez 8 Simétrico Pré-Universitário – Curso de Biologia – Prof. Landim – www.simetrico.com.br 8 que os animais afetados desenvolviam problemas de coordenação motora e dificuldades de equilíbrio. Os humanos que ingeriram carne de gado contaminado acabaram adquirindo os príons mutantes, levando a uma versão humana do mal da vaca louca (doença de Creutzfeldt-Jakob). Houve uma grande apreensão nos vorazes consumidores de carne espalhados mundo afora, especialmente na Europa, onde os únicos casos da doença já registrados foram detectados. A doença é um caso de demência grave, com perda de coordenação motora, e incapacidade de falar ou comer, em animais e humanos. A autópsia revela muitos neurônios mortos, deixando o cérebro ‘esburacado’, ou seja, esponjoso. Como os príons são muito pequenos, podem ser absorvidos intactos pelo sistema digestivo; como são altamente resistentes a calor, não são desnaturados facilmente. Principalmente, como não são vivos, não podem ser mortos. Por enquanto, não há cura. Talvez fosse até melhor virar vegetariano... Felizmente, novos casos não têm sido registrados ultimamente. Diante de características tão peculiares, será que devemos considerar viróides e príons como formas particulares de vida? Eles não se reproduzem e se adaptam ao meio? Para se responder a essa pergunta, tem-se que levar em consideração o critério adotado para definir vida. O que você acha? Níveis de organização Uma das características mais marcantes dos seres vivos diz respeito à sua notável e complexa organização. Estudos atuais sobre a matéria viva demonstraram que uma série de níveis de organização integrados resulta nas manifestações vitais de um organismo. O conceito de níveis de organização foi estabelecido pelo inglês John Needham ainda no século XVII. Do nível mais simples para o mais complexo, pode-se afirmar que átomos se agrupam em moléculas, que por sua vez irão se organizar para formar os componentes celulares, e estes, as células. A célula é considerada a menor unidade da vida. Grupos de células organizadas e que realizam determinada função em conjunto constituem um tecido. Tecidos se reúnem para formar órgãos, que se reúnem para formar sistemas. Alguns sistemas agem em conjunto, formando aparelhos. A reunião de todos os sistemas forma organismo. Indivíduos da mesma espécie convivendo juntos formam uma população. Populações de diversas espécies reunidas formam uma comunidade. A comunidade se relacionando com o meio ambiente forma o ecossistema. Todos os ecossistemas do planeta, em conjunto, formam a Biosfera. átomos – moléculas – células – tecidos – órgãos – sistemas – organismos – populações – comunidades – ecossistemas – Biosfera Subdivisões particulares da Biologia estudam níveis de organização particulares. A estrutura e função das moléculas que constituem a matéria viva são estudadas na Bioquímica. A estrutura e função do organismo como um todo são respectivamente estudados pela Morfologia (do grego morpho, ‘forma’) e Fisiologia (do grego physio, ‘natureza’). A Morfologia divide-se em Citologia (do grego kytos, ‘célula’), que estuda os componentes celulares e as células em si, Histologia (do grego hystos, ‘tecido’), que estuda a estrutura microscópica dos seres vivos, ou seja, os tecidos (a Histologia equivale à anatomia microscópica) e a Anatomia (do grego anatome, ‘dissecação’), que estuda a estrutura macroscópica dos seres vivos. Os níveis de organização acima de organismo são conjuntamente estudados na Ecologia (do grego oikos, ‘casa’, no sentido de ambiente). Outras subdivisões são a Embriologia (do grego embryon, ‘embrião’; também é chamada Ontogenia), que estuda o desenvolvimento pré-natal dos organismos, a Genética (do grego genetikos, ‘que procria’), que estuda os fenômenos relacionados à hereditariedade, a Paleontologia (do grego palaios, ‘antigo’, e ontos, ‘ser’), que estuda os fósseis, a Evolução, que estuda as modificações das espécies no decorrer do tempo e outras. A Taxionomia (do grego taxis, ‘ordem’, e nomos, ‘lei’) ou Sistemática trata da classificação dos seres vivos. A partir desta classificação, várias subdivisões podem aparecer: a Microbiologia estuda microorganismos como bactérias e fungos, sendo que os primeiros são estudados na Bacteriologia e os segundos na Micologia; a Protozoologia estuda os protozoários; a Parasitologia estuda parasitas em geral, em particular protozoários e vermes; a Botânica estuda os vegetais e a Zoologia, que estuda os animais. Algumas ciências são derivadas da Biologia e são chamadas genericamente de Ciências Biomédicas, como a Medicina, a Odontologia, a Farmácia, a Enfermagem, a Medicina Veterinária e outras. Dessas, vários campos de estudo aparecem como derivados, tais como a Patologia (que estuda as doenças), a Semiologia (que estuda os sintomas e sinais das doenças e sua identificação), a Farmacologia (que estuda a ação de drogas e medicamentos nos organismos) e outras. Além destas, várias outras ciências surgem como resultado da interação da Biologia com outras áreas, como a Biofísica, a Biologia Molecular, a Bioestatística e outras. Ainda assim, muitas vezes a Biologia vai buscar suporte em outras áreas do conhecimento científico para entender melhor a si mesma, sendo imprescindíveis à Biologia ciências como a Química, a Física, a Matemática, a Geografia, a História e várias outras mais. NÍQUEL NÁUSEA – Fernando Gonsales Você sabe o que diabos é um planorbídeo? E um balanoglossus, tem ideia do que se trata? Biologia tem seus mistérios... 9 Simétrico Pré-Universitário – Curso de Biologia – Prof. Landim – www.simetrico.com.br 9 Leitura Complementar – Craig Venter anuncia a 'célula sintética' O pioneiro da pesquisa genômica Craig Venter deu um novo passo em sua busca para criar vida artificial, ao sintetizar o genoma completo de uma bactéria e usá-lo para criar uma célula. Venter chamou o resultado de "célula sintética" e apresentou a pesquisa como um marco que abrirá o caminho para criar micróbios úteis para o surgimento de produtos como vacinas e biocombustíveis. Numa entrevista coletiva na quinta-feira, Venter descreveu a célula como "a primeira espécie auto-replicante que temos no planeta, cujo parente mais próximo é um computador". "Esse é um avanço filosófico, muito mais que um avanço técnico", disse, ao sugerir que a "célula sintética" trará novas questões sobre a natureza da vida. Outros cientistas concordam que ele alcançou uma façanha tecnológica ao sintetizar a maior parte do DNA até agora – um milhão de unidades de comprimento – e em torná-lo suficientemente precisos para substituir o próprio DNA da célula. A abordagem ainda é considerada uma promessa, porque serão necessários muitos anos para se desenhar novos organismos e o desenvolvimento na fabricação de biocombustíveis vem sendo obtido com abordagens tradicionais de engenharia molecular, nas quais organismos existentes são modificados. O objetivo de Venter é obter o controle total sobre o genoma da bactéria, primeiro sintetizando seu DNA em laboratório e depois desenhando um novo genoma despojado de suas funções naturais e equipado com novos genes que regulem a produtos de produtos químicos úteis. "É muito poderoso ser capaz de reconstruir cada uma das letras em um genoma e isso significa que você pode colocá-los em genes diferentes", disse o biólogo do Instituto de Pesquisa. A abordagem de Venter "não é necessariamente o caminho" para a produção de microorganismos úteis, disse George Church, pesquisador do genoma da Harvard Medical School. Para Leroy Hood, do Instituto de Sistemas Biológicos de Seattle, o estudo deVenter é "chamativo". Em 2002, Eckard Wimmer, da Universidade Estadual de Nova York, sintetizou o genoma do vírus da poliomielite. O genoma construído a partir de um vírus vivo da poliomielite infectou e matou ratos de laboratório. O trabalho de Venter sobre a bactéria é semelhante, em princípio, exceto que o genoma do vírus da poliomielite tem somente 7 500 unidades de comprimento, e do genoma da bactéria é 100 vezes maior. O grupo ambientalista Amigos da Terra denunciou o genoma sintético como uma nova tecnologia perigosa e afirmou que "Venter deveria parar todo o tipo de pesquisa antes que existisse uma legislação para elas". A cópia sintetizada do genoma de Venter veio de uma bactéria natural que infecta cabras. Ele garantiu que antes de copiar o DNA extirpou 14 genes possivelmente patológicos, de forma que a nova bactéria seria incapaz de causar danos. A afirmação de Venter de que criou uma célula "sintética" alarmou pessoas que imaginam que ele teria dado origem a uma nova forma de vida ou feito uma célula artificial. "É claro que isso é errado, seus ancestrais eram uma forma de vida biológica", disse Joyce, da Scripps. Venter copiou o DNA de uma espécie de bactéria e a inseriu em outra. A segunda bactéria produziu todas as proteínas e organelas na chamada "célula sintética", seguindo especificações implícitas na estrutura do DNA inserido. "Minha preocupação é que algumas pessoas vão chegar à conclusão que eles criaram uma nova forma de vida", diz Jim Collins, um bioengenheiro da Universidade de Boston. "O que eles criaram é um organismo com um genoma sintetizado natural. Mas isso não representa a criação da vida a partir do zero ou a criação de uma nova forma de vida", disse ele. The New York Times Exercícios Questões estilo múltipla escolha 1. (ENEM) Todas as reações químicas de um ser vivo seguem um programa operado por uma central de informações. A meta desse programa é a auto-replicação de todos os componentes do sistema, incluindo-se a duplicação do próprio programa ou mais precisamente do material no qual o programa está inscrito. Cada reprodução pode estar associada a pequenas modificações do programa. M. O. Murphy e L. O’Neill (Orgs.). O que é vida? 50 anos depois – especulações sobre o futuro da biologia. São Paulo: UNESP. 1997 (com adaptações). São indispensáveis à execução do “programa” mencionado acima processos relacionados a metabolismo, auto-replicação e mutação, que podem ser exemplificados, respectivamente, por: A) fotossíntese, respiração e alterações na seqüência de bases nitrogenadas do código genético. B) duplicação do RNA, pareamento de bases nitrogenadas e digestão de constituintes dos alimentos. C) excreção de compostos nitrogenados, respiração celular e digestão de constituintes dos alimentos. D) respiração celular, duplicação do DNA e alterações na seqüência de bases nitrogenadas do código genético. E) fotossíntese, duplicação do DNA e excreção de compostos nitrogenados. 2. (ENEM) Fernando Gonsales. Vá Pentear Macacos! São Paulo: Devir, 2004. 10 Simétrico Pré-Universitário – Curso de Biologia – Prof. Landim – www.simetrico.com.br 10 São características do tipo de reprodução representado na tirinha: A) simplicidade, permuta de material gênico e variabilidade genética. B) rapidez, simplicidade e semelhança genética. C) variabilidade genética, mutação e evolução lenta. D) gametogênese, troca de material gênico e complexidade. E) clonagem, gemulação e partenogênese. 3. (UNIFOR) Após uma grande mudança ambiental, as espécies com maior chance de sobrevivência seriam as: A) que apresentam gametogênese. B) que apresentam exclusivamente reprodução assexuada. C) plantas que se reproduzem exclusivamente por rebrotamento. D) da comunidade clímax. E) mais evoluídas. 4. (UNIFOR) Ultimamente a clonagem humana tem sido amplamente discutida na mídia. Entretanto, a clonagem de outros organismos ocorre naturalmente sem estardalhaço. Considere os seguintes tipos de reprodução: I. divisão binária; II. brotamento; III. transformação; IV. transdução; V. conjugação. Podem ser considerados clonagem, somente A) II. B) IV. C) I e II. D) III e IV. E) III e V. 5. (UNIFOR) Os tipos de reprodução que ocorrem nos seres vivos permitem: I. manutenção das espécies; II. variabilidade genética; III. manutenção do patrimônio genético com pouca ou nenhuma alteração; IV. maior probabilidade de sobrevivência quando o ambiente sofre modificação desfavorável. A reprodução sexuada é responsável somente por A) I e II. B) I e III. C) II e IV. D) I, II e IV. E) II, III e IV. 6. (INTA) VÍRUS GIGANTE É DESCOBERTO NA AMAZÔNIA As águas do rio Negro, nas vizinhanças de Manaus, abrigam o maior vírus já descoberto no Brasil, um parasita microscópico comparativamente tão grande que chega a superar algumas bactérias em tamanho e complexidade do DNA. Batizado de SMBV, ou simplesmente vírus Samba, ele foi descrito por pesquisadores da UFMG (Universidade Federal de Minas Gerais), em parceria com colegas franceses, na revista especializada “Virology Journal” (...) A descoberta pode ser importante tanto para a saúde humana – já que alguns vírus gigantes como o Samba parecem ser capazes de causar pneumonia – quanto para entender melhor a natureza dos vírus. Fonte: http://www.jornaldaciencia.org.br/Detalhe.php?id=93232 Acesso: maio de 2014- Editado. Ainda em relação aos vírus, podemos afirmar: A) São parasitas exclusivamente de células animais. B) São parasitas eventuais das células. C) Só metabolizam no interior de células. D) Suas estruturas são mais complexas que as bactérias. E) Surgiram a partir de células eucarióticas. 7. (INTA) A energia existente em nosso corpo parece o dinheiro depositado em um banco. Entra e sai dinheiro de sua conta corrente, mas nela nunca “brota” dinheiro do nada, nem ele some sozinho. Também não surge energia do nada, no nosso corpo, nem ela pode ser aniquilada. Portanto, a energia total de um jogador de futebol, quando o juiz apita o fim da partida, é igual à que ele tinha quando a partida começou, menos a que perdeu sob a forma de movimento e calor. Como a energia fica armazenada em nosso corpo? Sob a forma de substâncias orgânicas, por exemplo, a gordura. Mesmo em completo repouso, o corpo gasta energia para se aquecer e manter movimentos internos, como os do coração. Esta energia mínima, gasta em repouso, pode ser medida e se chama metabolismo basal. De onde ela surge? Da combinação de certos alimentos, como a glicose, com o oxigênio respiratório, que desprende energia para aquecer o corpo e fazer os músculos trabalharem. O jogador de futebol fica muito ofegante porque tem de retirar muito oxigênio do ar. Disponível em: http://saude.hsw.uol.com.br. Acesso em 10 fev. 2013. O texto se refere ao metabolismo, que é uma das características que diferencia os seres vivos dos seres sem vida. Sobre o metabolismo, assinale a opção incorreta. A) No interior das células vivas ocorre uma série de transformações químicas, que em conjunto são chamadas de metabolismo. B) Os nutrientes servem basicamente para a produção de matéria viva e para a liberação de energia para as atividades vitais. C) Quando as reações do metabolismo param, o organismo morre. D) O metabolismo envolve reações de síntese e de degradação. E) O anabolismo se refere ao processo que leva à quebra e à degradação de compostos em moléculas menores. 8. (UECE) Atente para o seguinte excerto: “Os organismos vivos são compostos de moléculas destituídas de vida. Quando essas moléculas são isoladas e examinadas individualmente, elas obedecem às leis físicas e químicas quedescrevem o comportamento da matéria inanimada. Não obstante, os organismos vivos possuem atributos extraordinários que não são exibidos por uma coleção de moléculas escolhidas ao acaso.” Lehninger, Princípios de Bioquímica, 2005. Sobre a construção lógica dos organismos vivos, é incorreto afirmar que A) a maioria dos constituintes moleculares dos sistemas vivos é composta de átomos de carbono unidos covalentemente a outros átomos de carbono e átomos de hidrogênio, oxigênio e nitrogênio. B) os aminoácidos, nucleotídeos e monossacarídeos, servem como subunidades monoméricas de proteínas, ácidos nucleicos e polissacarídeos, respectivamente. C) a estrutura de uma macromolécula determina sua função biológica específica, e todos os organismos vivos constroem moléculas a partir dos mesmos tipos de subunidades monoméricas. D) os ácidos desoxirribonucleicos (DNA) são constituídos de apenas 4 tipos de diferentes unidades monoméricas simples, os ribonucleotídeos. 9. (UECE) Uma das características dos seres vivos é a homeostase. Entende-se por homeostase a constância do(a) A) temperatura do corpo. B) meio interno. C) absorção de nutrientes. D) modo de se reproduzir. 10. (UECE) Com relação aos vírus, assinale a alternativa correta. 11 Simétrico Pré-Universitário – Curso de Biologia – Prof. Landim – www.simetrico.com.br 11 A) São seres que possuem membrana plasmática, envoltório fundamental à proteção do seu material genético interno. B) São auto-suficientes, uma vez que sintetizam ácidos nucléicos e proteínas indispensáveis à sua reprodução. C) Por apresentarem metabolismo próprio, são microrganismos bastante patogênicos, capazes de causar epidemias que afetam diretamente à espécie humana. D) Apresentam apenas um tipo de ácido nucleico que, dependendo do vírus, pode ser o DNA ou o RNA. 11. (UECE) São exemplos de reprodução assexuada: A) cissiparidade e gemulação. B) conjugação e plasmogamia. C) parassexualidade e cissiparidade. D) brotamento e cariogamia. 12. (UECE) Os vírus não têm estrutura celular, dependendo totalmente da célula viva para evidenciar a seguinte característica inerente aos seres vivos: A) nutrição. B) sensibilidade. C) reprodução. D) metabolismo próprio. 13. (UECE) Com relação à matéria viva é correto afirmar: A) A diferença entre os seres vivos e os seres não vivos é a presença de uma força vital que lhes confere a capacidade de se movimentar, reagir a estímulos externos e crescer. B) A célula é a unidade estrutural básica de todos os seres vivos incluindo os vírus. C) Os seres vivos têm a capacidade de adaptar o seu metabolismo de acordo com as condições de meio externo através do mecanismo regulador denominado de homeostase. D) Das substâncias presentes, na composição química dos seres vivos os carboidratos são encontrados em maior proporção. 14. (UECE) Durante o desenvolvimento de um organismo multicelular a partir de um zigoto ou célula assexuada, as células assumem formas e funções diferentes em conseqüência de transformações estruturais e bioquímicas. As alterações que ocorrem durante o crescimento de um organismo após a fertilização são conhecidas como: A) reprodução. B) diferenciação. C) crescimento. D) adaptação. 15. (UECE) É um fator comum entre as substâncias orgânicas encontradas nos seres vivos: A) todas serem, exclusivamente, energéticas. B) na união das suas unidades constituintes, preponderar a síntese por desidratação. C) serem moléculas simples, quando comparadas com as que formam a matéria mineral. D) enquanto os glicídios e proteínas são moléculas informacionais, ácidos nucléicos e lipídios são moléculas energéticas. 16. (FACID) Parasitas constituídos apenas por pequenas moléculas circulares de RNA de fita única, são os menores agentes patogênicos conhecidos pela ciência atual. De fato, sem um capsídeo, o estado extracelular desses parasitas consiste apenas desse RNA desnudo. Infectam plantas, causando várias doenças, algumas economicamente importantes, trazendo assim grandes prejuízos às lavouras. Como exemplo, tem-se a exocorte cítrica, doença que ataca laranjas e outras frutas cítricas provocando o descascamento dos tecidos superficiais, seguido por um acentuado nanismo. Do ponto de vista biológico é correto afirmar que: A) o agente etiológico da referida doença é um virusóide que ataca plantas Liliopsidas, onde a camada histológica mais atingida é a periderme. O nanismo é provocado pela insuficiência na produção de citocininas e ácido abscísico. B) essa doença é provocada por um viróide que ataca as plantas Magnoliopsidas. Tecidos adultos ou permanentes com células achatadas e justapostas são os mais afetados; hormônios como as giberelinas deixam de ser produzidos, o que provoca o nanismo vegetal. C) a anomalia tem como causa a infestação provocada por um príon, que só ataca células de vegetais pertencentes ao grupo das Gyncófitas. Tecidos como a feloderma e o periciclo são destruídos. Esse grupo histológico infectado para de produzir as auxinas (hormônio de crescimento), o que causa o nanismo na planta. D) a doença tem como agente etiológico, um vírus destruidor de células dos vegetais pertencentes ao grupo das Lycopodíneas. O xilema e o floema são os tecidos atacados e o nanismo é provocado pela insuficiência na produção de pigmento fitocromo, hormônio controlador do crescimento. E) o causador da doença é uma bactéria, destruidora de células da epiderme de frutos. Esse parasita inibe a produção de etileno impedindo o amadurecimento normal das laranjas, bem como retardando o crescimento de plantas pertencentes ao grupo das Filicíneas. 17. (FCM-JP) A chamada doença da vaca louca assustou o mundo nos anos 80 e 90, ao dizimar rebanhos inteiros na Europa e levar a morte pessoas que ingeriram carne contaminada, essa doença ataca animais e humanos, e intrigam os cientistas em diversos países, inclusive no Brasil. Revista Ciência Hoje, agosto de 2006. Essa doença tem um agente causador inesperado: A) Não é um vírus ou uma bactéria, e sim uma proteína defeituosa, o príon. B) É um vírus geneticamente denominado bacteriófago. C) São bacterioides, com ciclo reprodutivo lítico, gerando príons. D) E uma bactéria do tipo vibrião, com uma proteína defeituosa. E) É um fungo defeituoso, denominado príon. 18. (FCM-CG) Do ponto de vista da Ciência Moderna, há evidências de que a Terra se formou há aproximadamente 4,56 bilhões de anos e desde então vem se transformando, se modificando. No curso da dinâmica planetária, de acordo com a teoria da evolução molecular, há aproximadamente 3,5 bilhões de anos, as condições planetárias propiciaram o aparecimento da vida na sua forma mais rudimentar. Desde então, a Terra vem se transformando, se modificando quantitativa e qualitativamente – processo denominado evolução biológica. A partir da compreensão dessa dinâmica evolutiva, considerando-se, sobretudo, a diversidade presente, do ponto de vista do conhecimento biológico, definem-se os níveis de organização da vida. Nesse sentido, analise as proposições a seguir e estabeleça a associação correta. 12 Simétrico Pré-Universitário – Curso de Biologia – Prof. Landim – www.simetrico.com.br 12 I. Unidades básicas de constituição da matéria. II. União química de átomos. III. Estruturas celulares especializadas em diversas funções, resultantes da organização molecular. IV. Unidade básica comum à estruturação de todos os seres vivos, exceto os vírus. V. Estruturas formadas por células especializadas, comuns aos multicelulares. VI. Unidades anatômicas e funcionais formadas por tecidos especializados, comunsaos multicelulares complexos. VII. Conjunto de estruturas anatômicas integradas do ponto de vista funcional, comum aos multicelulares complexos. VIII. Integração anatômico-funcional de sistemas de órgãos. IX. Conjunto de organismos de uma mesma espécie que habita determinada região geográfica. X. Conjunto de populações diferentes coexistentes em determinada região, direta ou indiretamente em interação. XI. Estrutura resultante da interação da comunidade biológica e do biótopo. XII. Hierarquia biológica que reúne todos os ecossistemas da Terra. (_) Biosfera (_) Ecossistema (_) Biocenose (_) População biológica (_) Organismo (_) Sistema de órgãos (_) Órgãos (_) Tecidos (_) Célula (_) Organelas (_) Molécula (_) Átomo A sequência correta da associação é: A) I - II - III - IV - V - VI - XII - XI - X - IX - VIII - VII. B) I - II - III - IV - V - VI - VII - VIII - IX - X - XI - XII. C) XII - XI - X - IX -VIII - VII - VI - V - IV - III - II - I. D) XII - XI - X - IX - VIII - VII - VI - V - IV - III - I - II. E) XII - XI - X - IX - VII - VIII - VI - V - IV - III - II - I. 19. (FCM-CG) Comparando-se os vírus com os organismos vivos, percebe-se que, entre eles, algumas características são comuns e outras os fazem diferenciar. Entre as características citadas, os vírus não apresentam A) hereditariedade, organização celular e mutação. B) organização celular, reprodução e mutação. C) mutação, crescimento e hereditariedade. D) reprodução, metabolismo próprio e sensibilidade aos antibióticos. E) metabolismo próprio, organização celular e crescimento. 20. (UNP) Embora a continuidade da vida na Terra dependa substancialmente de todo o elenco de características que definem os sistemas viventes, duas dessas características assumem maior importância para a preservação da vida no planeta. São elas A) capacidade de reprodução e hereditariedade. B) elevado grau de organização e execução das funções vitais. C) manutenção da homeostase e alto nível de individualidade. D) composição química complexa e estado coloidal. 21. (UESPI) Não são características comuns à maioria dos seres vivos: A) metabolismo e crescimento. B) hereditariedade e constância genética. C) reprodução e adaptação. D) reação e movimento. E) composição química e organização celular. 22. (UESPI) O que os vírus HIV e os príons têm em comum? A) Material genético envolto por capsídeo proteico. B) Envelope icosaédrico com espículas que se projetam dos vértices. C) Replicação intracelular e extracelular. D) São causadores de doenças degenerativas do sistema nervoso central. E) São agentes infecciosos transmissíveis. 23. (FUVEST) As plantas podem reproduzir se sexuada ou assexuadamente, e cada um desses modos de reprodução tem impacto diferente sobre a variabilidade genética gerada. Analise as seguintes situações: I. plantação de feijão para subsistência, em agricultura familiar; II. plantação de variedade de cana de açúcar adequada à região, em escala industrial; III. recuperação de área degradada, com o repovoamento por espécies de plantas nativas. Com base na adequação de maior ou menor variabilidade genética para cada situação, a escolha da reprodução assexuada é a indicada para A) I, apenas. B) II, apenas. C) III, apenas. D) II e III, apenas. E) I, II e III. 24. (FUVEST) Considere as seguintes características atribuídas aos seres vivos: I. Os seres vivos são constituídos por uma ou mais células. II. Os seres vivos têm material genético interpretado por um código universal. III. Quando considerados como populações, os seres vivos se modificam ao longo do tempo. Admitindo que possuir todas essas características seja requisito obrigatório para ser classificado como “ser vivo”, é correto afirmar que A) os vírus e as bactérias são seres vivos, porque ambos preenchem os requisitos I, II e III. B) os vírus e as bactérias não são seres vivos, porque ambos não preenchem o requisito I. C) os vírus não são seres vivos, porque preenchem os requisitos II e III, mas não o requisito I. D) os vírus não são seres vivos, porque preenchem o requisito III, mas não os requisitos I e II. E) os vírus não são seres vivos, porque não preenchem os requisitos I, II e III. 25. (FUVEST) Um argumento correto que pode ser usado para apoiar a idéia de que os vírus são seres vivos é o de que eles A) não dependem do hospedeiro para a reprodução. B) possuem número de genes semelhante ao dos organismos multicelulares. C) utilizam o mesmo código genético das outras formas de vida. D) sintetizam carboidratos e lipídios, independentemente do hospedeiro. E) sintetizam suas proteínas independentemente do hospedeiro. 13 Simétrico Pré-Universitário – Curso de Biologia – Prof. Landim – www.simetrico.com.br 13 26. (UFPI) Dentre todos os elementos da Tabela Periódica, sabe- se atualmente, que cerca de 26 são considerados essenciais para os animais, ou seja, os animais têm que adquiri-los a partir de sua dieta. Assinale a opção cujos elementos os animais devem ingerir em maior quantidade. A) Cálcio, fósforo, potássio. B) Potássio, enxofre e sódio. C) Sódio, cloreto e magnésio. D) Nitrogênio, cálcio e fósforo. E) Oxigênio, carbono e hidrogênio. 27. (UFPB) NADA DE SOL, QUEIMADURAS OU CREMES MELEQUENTOS. BASTA UMA INJEÇÃO – E O SEU CORPO COMEÇA A MUDAR DE COR, DEIXANDO A PELE BRONZEADA POR ATÉ 60 DIAS Esqueça as horas torrando na praia, os cremes autobronzeadores ou as sessões de bronzeamento artificial. A nova solução para pegar uma corzinha é outra: o bronzeador injetável. O produto, que se chama Scenesse, acaba de ser aprovado e deve chegar ao mercado este ano. Ele foi desenvolvido para tratar vítimas de porfiria (doença de base genética – atua no DNA presente no núcleo das células que provoca hipersensibilidade ao sol) e estimula a produção de melanina, substância que dá o aspecto bronzeado à pele. Inicialmente, o Scenesse só será vendido como medicamento para o tratamento da doença, mas seu uso estético já tem despertado interesse na comunidade médica, pois os efeitos colaterais são brandos (náuseas e dor de cabeça passageira após a aplicação). [...]. A injeção é aplicada na região do quadril (área escolhida por conter mais gordura, o que torna a picada menos dolorosa) e o princípio ativo do remédio começa a agir. Após 48 horas, a pele de todo o corpo já está visivelmente escurecida, num efeito que dura dois meses. O medicamento consegue fazer isso porque contém uma substância chamada afamelanotide, versão sintética do hormônio que estimula a produção de melanina no organismo. Adaptado de MACHADO, P. Super Interessante, Mar. 2012. Disponível: <http://super.abril.com.br/ciencia/bronzeador-injetavel-680685.shtml> Acesso em 5 jun. 2012. Considerando os níveis de organização em Biologia, é correto afirmar que os termos núcleo, melanina, pele e corpo, em destaque no texto, correspondem, respectivamente, a: A) célula/ molécula/ órgão/ sistema. B) organela celular/ molécula/ órgão/ organismo. C) molécula/ célula/ sistema/ organismo. D) organela celular/ células/ órgão/ sistema. E) átomo/ molécula/ tecido/ sistema. 28. (UFPB) Os seres vivos apresentam diversas características que lhes permitem, por exemplo, apresentar uma grande diversidade morfológica e sobreviver em diferentes ambientes. Uma dessas características está ilustrada na figura a seguir, que mostra a Dionaea muscipula, um tipo de planta insetívora, que captura e digere insetos como forma de obtenção de energia. Disponível em: <http://correiociencia.files.wordpress.com/2009/07/dionea1.jpg>. Acesso em: 28 set. 2009. O mecanismo peloqual a D. muscipula captura o inseto pode ser definido como: A) reação. B) catabolismo. C) metabolismo. D) canibalismo. E) fototropismo. 29. (UFPB) Sobre as características gerais dos seres vivos e seus níveis de organização, pode-se afirmar: I. Substâncias orgânicas têm o carbono como elemento químico principal. Portanto, o carbono é o elemento químico mais abundante do corpo dos seres vivos. II. Um rio saudável é um corpo de água corrente que interage com o solo pelo qual se desloca e com os elementos bióticos e abióticos de suas margens. Esse rio sofre ação da luz, temperatura, chuvas e ventos, e a ele estão associados organismos vivos, podendo ser considerado um ecossistema. III. O zigoto origina todos os tecidos do corpo ao longo do desenvolvimento embrionário através da divisão mitótica, de forma que todas as células formadas, incluindo as gaméticas, são geneticamente idênticas ao zigoto. Está(ão) correta(s): A) apenas II. B) apenas III. C) apenas I e II. D) apenas I e III. E) I, II e III. 30. (UFPB) Podemos afirmar que uma borboleta, um cajueiro, um cogumelo e um humano são seres vivos, enquanto uma rocha, o vento e a água não são. Fazemos isto porque os seres vivos compartilham características que os distinguem de seres não vivos. Estas características incluem determinados tipos de organização e a presença de uma variedade de reações químicas que os capacitam a manter o ambiente interno estável, mesmo quando o ambiente externo varia, permitindo-lhes obter energia, deslocar-se no ambiente, responder a estímulos provindos dele e perpetuar a vida. Para realizar tais funções, os seres vivos são compostos por unidades básicas que constituem a totalidade do seu corpo, ou estas unidades estão agregadas, formando estruturas complexas que realizam determinadas funções, como impulsionar o sangue. Estas formas vivas podem produzir outras idênticas ou muito similares a si próprias, um processo realizado por uma série de estruturas que agem em conjunto. No início de suas vidas, essas formas vivas podem ser idênticas aos organismos que as formaram ou sofrerem mudanças que as tornam similares a esses organismos num estágio posterior, além de aumentarem o tamanho dos seus corpos durante este processo. No texto, estão citadas as conceituações das seguintes características dos seres vivos: A) metabolismo, movimento, reatividade, crescimento, reprodução. B) evolução, reatividade, ambiente, reprodução, crescimento. C) evolução, composição química, movimento, reprodução, crescimento. D) respiração, reprodução, composição química, movimento, crescimento. E) metabolismo, ambiente, movimento, reatividade, crescimento. 31. (UFRN) Em um experimento, um tipo de planta que se reproduz tanto de forma sexuada como assexuada é cultivada em dois ambientes artificiais distintos (I e II). No ambiente I, as condições de temperatura e umidade são constantes e não há 14 Simétrico Pré-Universitário – Curso de Biologia – Prof. Landim – www.simetrico.com.br 14 presença de insetos. No ambiente II, há presença de insetos e a temperatura e a umidade são instáveis. Considerando os dois ambientes, a reprodução que teria melhor resultado na produção vegetal é: A) Nos dois ambientes, reprodução sexuada, pois esta gera indivíduos idênticos que produzem um maior número de plantas. B) No ambiente II, reprodução assexuada, pois uma planta bem adaptada irá gerar um descendente também bem adaptado. C) Nos dois ambientes, reprodução assexuada, pois esta gera plantas já maduras e adaptadas, não apresentando fragilidades em presença de pragas. D) No ambiente II, reprodução sexuada, pois esta gera sempre uma variedade de indivíduos que irão se adaptar a qualquer ambiente. 32. (UFRN) Embora os seres vivos sejam diferentes entre si, todos apresentam as quatro principais macromoléculas biológicas. Em relação a cada uma delas, é correto afirmar: A) Carboidratos funcionam como reserva energética e apresentam função hormonal. B) Lipídeos armazenam energia e participam do processo de codificação gênica. C) Proteínas desempenham atividade catalítica e função estrutural. D) Ácidos nucléicos participam nos processos de expressão gênica e de defesa. 33. (UFRN) Preocupado com a qualidade dos peixes que cultivava, um criador tomava muito cuidado para impedir a entrada de peixes de outra procedência nos viveiros de cultivo. Uma possível conseqüência dessa prática para a população de peixes do criador é A) aumentar a variabilidade genética dos peixes adultos. B) diminuir a ocorrência de peixes resistentes a patógenos. C) diminuir a taxa de mutações na população. D) aumentar a frequência de variações fenotípicas. 34. (UFF) Os seres vivos possuem composição química diferente da composição do meio onde vivem (gráficos abaixo). Os elementos presentes nos seres vivos se organizam, desde níveis mais simples e específicos até os níveis mais complexos e gerais. Assinale a opção que identifica o gráfico que representa a composição química média e a ordem crescente dos níveis de organização dos seres vivos. A) Gráfico 1, molécula, célula, tecido, órgão, organismo, população e comunidade. B) Gráfico 1, molécula, célula, órgão, tecido, organismo, população e comunidade. C) Gráfico 2, molécula, célula, órgão, tecido, organismo, população e comunidade. D) Gráfico 2, molécula, célula, tecido, órgão, organismo, comunidade e população. E) Gráfico 2, molécula, célula, tecido, órgão, organismo, população e comunidade. Questões estilo V ou F 35. (UFPE) No ano de 2010, o respeitado cientista americano Craig Venter, cuja equipe já havia elucidado o código genético humano em 2000, anunciou a produção de vida artificial. Em seu experimento, um genoma bacteriano foi sintetizado em laboratório e inserido em uma bactéria de outra espécie, que estava livre de seu próprio material genético. A seguir, esta passou a reproduzir- se de forma independente, sob o comando de seu novo genoma sintético. Considerando tal descoberta e os princípios que caracterizam a vida tal como a conhecemos, considere as assertivas a seguir: (_) o experimento acima confirma a teoria da geração espontânea, proposta para explicar a origem da vida a partir de compostos inertes. (_) bactérias com material genético sintético não são realmente seres vivos, segundo os princípios da “teoria celular”. (_) como a célula recipiente do material genético sintético não fora sintetizada artificialmente, não pode-se afirmar que o experimento gerou vida artificial. (_) crescimento, metabolismo e resposta a estímulos devem estar presentes na bactéria artificialmente produzida, para que seja considerada viva. (_) o experimento descrito ilustra o “design inteligente”, pensamento que reafirma o criacionismo como responsável pelo surgimento da vida no planeta. Questões discursivas 36. (UNICAMP) Após um surto de uma doença misteriosa (início com febre, coriza, mal-estar, dores abdominais, diarreia, manchas avermelhadas espalhadas pelo corpo) que acometeu crianças com até cinco anos de idade em uma creche, os pesquisadores da UNICAMP conseguiram sequenciar o material genético do agente causador da doença e concluíram que se tratava de um vírus. Um segmento dessa sequência era UACCCGUUAAAG. A) Explique por que os pesquisadores concluíram que o agente infeccioso era um vírus. B) Dê duas características que expliquem por que os vírus não são considerados seres vivos. C) Sabendo-se que a sequência mostrada acima (UACCCGUUAAAG) dará origem a uma fita de DNA, escreva a sequência dessa fita complementar. 37. (UERJ) As populações de um caramujo que pode se reproduzir tanto de modo
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