Estudo Dirigido 1 - Biofisica UESC

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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE SANTA CRUZ – UESC
DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS BIOLÓGICAS
DISCIPLINA: BIOFÍSICA 
PROFª BIANCA MENDES MACIEL
ALUNO: JOÃO EMANOEL DE MATOS SANTOS 
	ESTUDO DIRIGIDO 1 
INTRODUÇÃO: Biofísica (Física da vida). 
Física é a ciência que estuda os fenômenos da natureza. E a vida? O que caracteriza um ser vivo?
1. ASSUNTO: ORIGEM DA VIDA NA TERRA
1.1. Por que os pesquisadores sustentam a hipótese de que as primeiras formas de vida podem ter sido simples membranas de ácidos graxos e moléculas de RNA?
R.
Uma possibilidade é que as primeiras formas de vida eram ácidos nucleicos auto-replicativos, como o RNA ou DNA e que outros elementos (como as redes metabólicas) foram adicionadas depois à esse sistema básico. Isso é chamado a hipótese de genes primeiro.
Muitos cientistas que apoiam essa hipótese pensam que o RNA, não o DNA, foi o primeiro material genético. Isso é conhecido como a hipótese do mundo de RNA. Os cientistas favorecem o RNA sobre o DNA como a primeira molécula genética por diversas razões. Talvez a mais importante é que o RNA pode, além de carregar informação, atuar como catalizador. Por outro lado, não conhecemos nenhuma molécula de DNA de ocorrência natural que seja catalizadora.
Os RNAs catalizadores são chamados de ribozimas e eles podem ter desempenhado papeis-chave no mundo de RNA. Um RNA catalítico poderia potencialmente catalizar uma reação química para copiar a si mesmo. Um RNA auto-replicativo como este poderia transmitir material genético de geração para geração, preenchendo o critério mais básico para a vida e, potencialmente, evoluir. De fato, pesquisadores têm sido capazes de produzir sinteticamente pequenas ribozimas capazes de auto-replicação.
2. ASSUNTO: NOÇÕES DE TERMODINÂMICA
2.1. Diferencia estabilidade de equilíbrio:
R: a estabilidade de um material depende do estado de equilíbrio do material a dada a temperatura e pressão. A estabilidade do material pode ser classificada como metaestável e de equilíbrio. 
2.2. O ser vivo é considerado um sistema conservativo ou dissipativo? Por quê?
R: As mudanças provocadas por uma perturbação são cruciais na definição da trajetória de um sistema complexo quando este se encontra em um ponto de bifurcação. É que, se um sistema tem sua trajetória alterada em um ponto de bifurcação, tal alteração se manterá ou mesmo será amplificada, alterando assim os estados futuros do sistema, inclusive a sucessão das suas formas de organização. Isto torna as estruturas dissipativas sistemas essencialmente evolutivos. Além disto, as perturbações também são importantes para a evolução dos sistemas dissipativos porque é a partir delas que pode ocorrer a geração de componentes novos, os quais podem se incorporar à sua estrutura, alterando o seu processo de auto-organização.
2.3. O que é um sistema complexo?
R: Para se ter um sistema complexo é necessário (1) duas ou mais diferentes partes ou componentes e (2) estes componentes devem estar de algum modo interligados formando uma estrutura estável. Aqui se encontra a dualidade básica entre partes que são ao mesmo tempo distintas e interconectadas. Um sistema complexo não pode então ser analisado ou separado em um conjunto de elementos independentes sem ser destruído. Em consequência não é possível empregar métodos reducionistas para a sua interpretação ou entendimento. Se um determinado domínio é complexo ele será, por definição, resistente à análise.
2.4. Qual é a relação entre ordem e entropia?
R:
podemos dizer que a entropia define a ordem natural das coisas ou a “seta do tempo” dos acontecimentos.
Se olharmos algum fenômeno físico ou químico, é provável que consigamos perceber se ele está acontecendo no sentido de maior ou de menor entropia.
Nos processos físicos de diluição de sais em líquidos, mudanças de estado físico, como a fusão ou a ebulição, e até durante a deformação de um corpo, ocorrem aumentos na entropia do sistema.
2.5. Relacione a segunda lei da termodinâmica com o conceito de entropia:
R:
ela 2ª Lei da Termodinâmica, em sistemas isolados onde ocorrem processos irreversíveis, a entropia aumenta sempre. Quando ocorre uma transformação reversível num sistema isolado, a entropia não aumenta nem diminui, neste processo, tanto a energia interna como a entropia do sistema mantiveram-se constantes.
2.6. Explique o que é o movimento browniano:
R:
O Movimento browniano é um fenômeno pelo qual partículas pequenas suspensas em um líquido tendem a se mover em caminhos pseudo-aleatórios ou estocásticos através do líquido, mesmo se o líquido em questão estiver calmo.
É o resultado da assimetria nos impactos cinéticos das moléculas que compõem o líquido. A fase líquida, por definição, deve ter alguma temperatura, significando suas moléculas ou átomos deve ser termicamente animado, batendo uns nos outros e objetos suspensos dentro deles. Para descrever este fenômeno, uma pessoa pode imaginar o movimento de bolas de golfe sobre uma mesa repleta de milhares de rolamentos de esferas movendo-se em trajetórias rápidas.
3. ASSUNTO: ÁGUA E BIOFÍSICA DAS SOLUÇÕES 
3.1. Quais são as características da água como solvente? Explique
R:
Por conta de uma das principais características da água, ela é um excelente solvente, ou seja, é capaz de dissolver grandes quantidades de substâncias como sais, gases, açúcares, proteínas, ácidos nucléicos e é por isso que costuma ser chamada de “solvente universal”.
A água apresenta dois pólos (um negativo e outro positivo), as moléculas de água são capazes de associar-se tanto a moléculas com carga elétrica positiva quanto negativa (moléculas polares). Os sais, açúcares, proteínas etc., são substâncias que apresentam afinidade pela água, dissolvendo-se nela. Essas substâncias são chamadas de hidrofílicas. Já gorduras e outras substâncias que não apresentam carga (moléculas apolares), não se dissolvem em água e por isso são chamadas de hidrofóbicas.
3.2. Quais são as características da água como moderador térmico? Explique
R: 
A água é essencial à manutenção da vida, pois ajuda a evitar variações bruscas na temperatura dos organismos. A água pode desempenhar esse papel, pois apresenta altos valores de calor específico, calor latente de vaporização e calor latente de fusão.
Calor específico: quantidade de calor que um grama de uma substância precisa absorver para aumentar sua temperatura em 1°C, sem que haja mudança de estado físico.
Calor latente de vaporização: a quantidade de calor absorvida durante a vaporização de uma substância em seu ponto de ebulição.
Calor latente de fusão: é a quantidade de calor necessária para transformar um grama de uma substância em estado sólido para o estado líquido, na temperatura de fusão.
3.3. O que é camada de hidratação?
R:
Em razão de sua polaridade, água pode formar interações eletrostáticas (atrações em função das cargas) com outras moléculas polares e íons. As moléculas polares e íons interagem com as extremidades parcialmente positivas e parcialmente negativas da água, com as cargas positivas atraindo as cargas negativas (assim como as extremidades + e - de ímãs). Quando há muitas moléculas de água em relação às moléculas de solutos, tal qual em uma solução aquosa, essas interações levam à formação de uma esfera tridimensional de moléculas de água, ou camada de solvatação, ao redor do soluto. Camadas de solvatação permitem que as partículas sejam dispersadas (se espalhem) uniformemente na água.
3.4. Conceitue difusão e explique, à luz da termodinâmica, como e por que ela ocorre:
R:
Consideramos um conjunto de raios luminosos um corpo rugoso, isto é, cheio de saliências. O corpo rugoso reflete os raios luminosos fazendo com que se propaguem em várias direções. Esse fenômeno é denominado reflexão irregular ou reflexão difusa ou, difusão. Devido à reflexão difusa é podemos ver totalmente um corpo.
3.5. Diferencie osmose e difusão:
R:
A osmose é um tipo especial de difusão, pois trata apenas da passagem de água através da membrana celular.
A osmose é a passagem de água de um meio menos concentrado (hipotônico)para outro mais concentrado (hipertônico).
4. ASSUNTO: BIOELETRICIDADE
4.1. Durante o repouso, a membrana é mais permeável a qual íon?
R:
A existência do potencial de repouso deve-se principalmente a diferença de concentração de íons de sódio (Na+) e de potássio (K+) dentro e fora da célula. Essa diferença é mantida por meio de um mecanismo de bombeamento ativo de íons pelas membranas celulares, em que o sódio é forçado a sair da célula e o potássio a entrar.
Apesar do nome a manutenção do potencial de repouso demanda gasto de energia pela célula, uma vez que o bombeamento de íons é um processo ativo de transporte que consome ATP.
4.2. Quais são as causas da negatividade interna da membrana durante o repouso?
R: Potencial de repouso é a diferença de potencial elétrico que as faces internas e externas na membrana de um neurônio que não está transmitindo impulsos nervosos. O valor do potencial de repouso é da ordem de -70mV (miliVolts). O sinal negativo indica que o interior da célula é negativo em relação ao exterior.
4.3. Em uma membrana em repouso, como é o vetor da força de difusão e da força elétrica para o íon potássio?
R:
A existência do potencial de repouso deve-se principalmente a diferença de concentração de íons de sódio (Na+) e de potássio (K+) dentro e fora da célula. Essa diferença é mantida por meio de um mecanismo de bombeamento ativo de íons pelas membranas celulares, em que o sódio é forçado a sair da célula e o potássio a entrar.
Apesar do nome a manutenção do potencial de repouso demanda gasto de energia pela célula, uma vez que o bombeamento de íons é um processo ativo de transporte que consome ATP.
4.4. Por que o potencial de repouso apresenta valores negativos (em torno de -70mV)?
R: 
O sinal negativo indica que o interior da célula é negativo em relação ao exterior.
4.5. Por que a bomba de sódio-potássio é eletrogênica. 
R:
Uma das bombas mais importantes das células animais é a bomba de sódio-potássio, que move Na+ para fora das células, e K+ para dentro. Como o processo de transporte usa ATP como fonte de energia, ele é considerado um exemplo de transporte ativo primário.
A bomba sódio-potássio não apenas mantém as concentrações apropriadas de Na+ K+ nas células vivas, como também desempenha um papel importante na geração de voltagem através da membrana celular dos animais. Bombas como esta, que estão envolvidas no estabelecimento e manutenção da voltagem das membranas, também são conhecidas como bombas eletrogênicas. A bomba eletrogênica primária das plantas bombeia íons de hidrogênio (H+) ao invés de sódio e potássio
4.6. Qual é o papel da bomba de sódio-potássio no controle da osmolaridade celular?
R:
A bomba de sódio-potássio é responsável pelo transporte ativo e incessante de íons sódio e potássio, realizado por um conjunto proteico presente na membrana citoplasmática de todas as células, na qual ocorre a transferência desses íons (de um meio hipotônico para um meio hipertônico).
5. ASSUNTO: MEMBRANA CELULAR E POTENCIAL GRADUADO
5.1. Diferencie a cinética da difusão simples e difusão facilitada:
R:
A difusão facilitada e a difusão simples tratam do mesmo processo de transporte passivo de substâncias através da membrana celular.
A diferença é que na difusão facilitada existe o auxílio de proteínas, as permeases. Essas proteínas atuam como carreadoras de substâncias, elas capturam as moléculas e facilitam sua entrada na célula.
5.2. O que caracteriza o transporte ativo primário e secundário?
R:
O transporte ativo pode ser classificado em primário quando a proteína transportadora utiliza energia a partir de uma reação química exotérmica, e secundário quando o movimento independe diretamente do ATP e está associado à diferença de concentração de íons estabelecida pelo transporte ativo primário.
5.3. Descreva o potencial excitatório pós-sináptico (PEPS) e o potencial inibitório pós-sináptico (PIPS)
R:
Quando um neurotransmissor se liga ao seu receptor em uma célula receptora, ele faz com que canais iônicos se abram ou se fechem. Isto pode produzir uma mudança localizada no potencial da membrana— a tensão através da membrana — da célula receptora.
Em alguns casos, a alteração torna a célula alvo mais propensa a disparar seu próprio potencial de ação. Neste caso, a mudança no potencial de membrana é chamada de potencial excitatório pós-sináptico, ou PEPS.
Em outros casos, a mudança torna a célula alvo menos propensa a disparar um potencial de ação e é chamada de potencial inibitório pós-sináptico, ou PIPS.
Um PEPS é despolarizante: torna o interior da célula mais positivo, trazendo o potencial de membrana mais perto de seu limite para disparar um potencial de ação. Às vezes, um único PEPS não é grande o suficiente para trazer o neurônio ao limite, mas ele pode se somar a outros PEPSs para desencadear um potencial de ação.
Os PIPSs têm o efeito oposto. Ou seja, eles tendem a manter o potencial de membrana do neurônio pós-sináptico abaixo do limiar de disparo de um potencial de ação. PIPSs são importantes porque podem neutralizar, ou anular, o efeito excitatório dos PEPSs.
Bom estudo!!!!