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biologia 2 biologia 3 espanhol história da arte física 1 física 2 física 3 geografia do brasil geografia geral gramática história do brasil história geral inglês matemática 1 matemática 2 matemática 3 química 1 química 2 química 3 sociologia 1 sociologia 2 apostila 2 Sumário 27 45 75 89 113 129 139 163 181 197 221 233 245 267 289 305 325 347 365 379 403 biologia 105 filosofia435 Coordenação Geral Rita de Cássia Rodrigues Oliveira Diagramação Pedro Guilherme de Almeida Pinto Instrutores Artes - Carlos Ricardo Rafalski Cunha e Gisele Nazário Biologia - Rodrigo Dambrózio, Angélica Marim Lopes, Francisco Paulo Caires Junior. Espanhol - Caio Vítor Marques Miranda Filosofia - Débora Moreira; Antônio Henrique Nogueira Física - Ivan Dal Rovere; Paulo Camargo; Gustavo André História - Matheus Fávaro; Mirella Samaha; Gramática - Jonas Passos da Silva, Bárbara Blanco. Geografia Geral - Matheus Romagnolli Geografia do Brasil - Diego Pianovski Inglês - Marina Rangel Ferro Pereira Matemática - Márcio Aurélio Pardo; Edson da Costa; Leonardo Tolentino Sociologia - Eliza Carvalho e Jeniffer Modenuti Química - Carlos Hiroji Hiroki, Diego Araújo, Edson da Costa Rodrigues 5 Biologia 1 16 CitoplasMa E oRgaNElas Unidade 10 07 a CélUla i Unidade 7 10 a CélUla ii Unidade 8 13 a CélUla i Unidade 9 21 FERMENtação Unidade 11 22 REspiRação CElUlaR Unidade 12 6 7 Biologia 1 MODELOS CELULARES Apesar de todas as células apresentarem as mes- mas propriedades gerais, existem dois tipos básicos de estruturas celulares no mundo vivo: a procariótica e a eucariótica. CÉLULAS PROCARIÓTICAS As células procarióticas (do grego proto = primitivo; karion = núcleo) são geralmente menores que as células eucarióti- cas. Esse tipo celular apresenta como características princi- pais ausência de núcleo individualizado (DNA circular mergu- lhado no citoplasma, não estando envolvido por membrana – carioteca ou membrana nuclear) e de organelas membra- nosas, como complexo golgiense, retículo endoplasmático, lisossomo. Seres vivos formados por células procarióticas são cha- mados procariontes e estão classifi cados no Reino Monera, que é representado pelas bactérias. Figura 7.1: Esquema de uma bactéria. Nas células bacterianas o material genético está solto no hialoplasma e possuem ribosso- mos, estruturas relacionadas com produção de proteínas, possui também, a membrana plasmática e pode possuir uma membrana externa. CÉLULAS EUCARIÓTICAS Os protistas, os fungos, as plantas e os animais têm cé- lulas que são usualmente maiores e estruturalmente mais complexas que as células procarióticas. Estas são chamadas de eucarióticas (do grego eu = bom; karion = núcleo) que se caracterizam principalmente pela presença de núcleo indi- vidualizado (DNA envolto pela membrana nuclear ou cario- teca) e várias organelas membranosas. Outra característica diferencial entre os dois modelos celulares é a presença de citoesqueleto nas células eucarióticas e sua ausência nas procarióticas. Seres vivos formados por células eucarióticas são chamadas eucariontes. CÉLULA ANIMAL Uma célula animal típica possui além das estruturas básicas encontradas nas células procarióticas (membrana plasmática, hialoplasma, ribossomos e ácidos nucléicos), muitas outras es- truturas como representado na fi gura 7.2. Figura 7.2: Esquema de uma célula animal típica. Em destaque, es- truturas encontradas nesse tipo de célula. CÉLULA VEGETAL Nas células vegetais, além dos componentes encontrados numa célula animal, também se encontra os cloroplastos (fo- tossíntese), o vacúolo (armazenamento de água e sais) e uma parede celular que da forma e proteção para as células vege- tais (fi gura 7.3). Figura 7.3: Esquema de uma célula vegetal superior. Em destaque, estruturas encontradas nesse tipo de célula. MEMBRANA PLASMÁTICA As células diferem nos tipos de estruturas que pos- sui, porém, tanto as células animais, vegetais e bacté- rias possuem em comum uma membrana que envolve e delimita a célula, a membrana plasmática. A membrana plasmática, também conhecida como plasmalema, membrana citoplasmática e membrana ce- lular funciona como barreira seletiva para a passagem 7Unidade a CélUla i 8 Biologia 1 de moléculas, defi nindo a composição citoplasmática. Em virtude disso, a membrana plasmática apresenta permeabilidade seletiva, ou seja, muitas substâncias conseguem atravessá-la, mas ela “escolhe” o que entra e o que sai. ESTRUTURA A membrana plasmática é formada por lipídios e proteí- nas, sendo, portanto lipoproteica. O modelo de estrutura da membrana plasmática aceito atualmente foi proposto em 1972 pelos cientistas S. J. Singer e G. Nicolson, e denomina-se modelo do mosaico fl uido. Figura 7.4: Membrana plasmática. A estrutura de uma determinada parte está diretamente relacionada com as funções que ela exer- ce. No caso das membranas plasmáticas, a dupla camada lipídica que é bipolar (polar e apolar), associada com proteínas permite uma função de permeabilidade seletiva dos componentes que entram e saem da célula. A membrana é uma película bastante fina que mantém contato com o hialoplasma da célula. Só pode ser vista em microscópio eletrônico. Enquanto os fosfolipídios de- terminam a estrutura básica, as proteínas teriam papel funcional como enzimas (catalisando reações), recepto- res de membrana (com papel de reconhecer substâncias). Mas as proteínas que mais nos interessam aqui são as transportadoras, ou carreadoras que estão diretamente ligadas ao problema de entrada, saída e seleção se subs- tâncias. ENVOLTÓRIOS EXTERNOS À MEMBRANA PLASMÁTICA A membrana plasmática é fl uida e, como tal, trata-se de uma estrutura delicada. Ao longo da evolução dos seres vivos, surgiram na superfície das células modifi cações que trouxeram como vantagem maior resistência ao envoltório delas sem in- terferir na sua permeabilidade. Esses envoltórios são, em geral, resistentes e permeáveis. Por serem vantajosas, essas modifi - cações persistiram ao longo do tempo e estão presentes nas células de muitos organismos que vivem hoje em nosso planeta. Esses envoltórios são: - glicocálix, presente nas células animais e de muitos pro- tistas. - parede celular, presente na maioria das bactérias, nas cianobactérias, em alguns protistas, nos fungos e nas plantas. GLICOCÁLIX O glicocálix ocorre externamente à membrana plasmática. Ele é formado por uma camada frouxa de glicídios, associa- dos aos lipídios e às proteínas da membrana. Além de proporcionar resistência à membrana plasmática, o glicocálix possui outras funções: - constitui uma barreira contra agentes físicos e químicos do meio externo; - confere às células a capacidade de se reconhecerem, uma vez que células diferentes têm glicocálix formado por gli- cídios diferentes e células iguais têm glicocálix formado por glicídios iguais. - forma uma malha que retém nutrientes e enzimas ao re- dor das células, de modo a manter nessa região um meio ex- terno adequado. Figura 7.5: Esquema simplifi cado de um setor da membrana plas- mática de uma célula animal, mostrando o glicocálix. PAREDE CELULAR A parede celular é uma estrutura semirrígida, o que não acontece com o glicocálix. Assim, as células que a possuem têm menor possibilidade de modifi car sua forma. É, ainda, dentro de certos limites, uma estrutura permeável, não exer- cendo controle sobre as substâncias que penetram na célula ou que dela saem. Nas bactérias e nas cianobactérias, a parede celular é formada basicamente por uma substancia típica de proca- riontes: o peptidoglicano (ou peptoglicano, ou peptideogli- cano). Entre os protistas muitos possuem parede celular, sendo que a composição química varia nos diferentes grupos. Em geral a parede celular pode ser basicamente de sílica ou de celulose. A maioria dos fungos apresenta parede celular constituída basicamente por quitina. Já nas plantas, a paredecelular é formada principalmente por celulose. 9 Biologia 1 EXERCÍCIOS 1) Tanto em uma célula eucarionte quanto em uma procar- ionte podemos encontrar: a) membrana plasmática e retículo endoplasmático. b) ribossomos e aparelho de Golgi. c) mitocôndrias e nucléolo. d) mitocôndrias e centríolos. e) membrana plasmática e ribossomos. 2) A parede celular e a membrana plasmática apresentam, respectivamente constituição: a) celulósica e lipoproteica b) glicídica e lipídica c) celulósica e proteica d) lipoproteica e glicídica e) proteica e lipoproteica 3) As células caracterizam-se por possuírem uma mem- brana plasmática separando o meio intracelular do meio extracelular. A manutenção da integridade dessa membra- na é essencial para: a) possibilitar o livre ingresso de íons na célula. b) manter seu conteúdo, não necessitando de metabólitos do meio externo. c) impedir a penetração de substâncias existentes em ex- cesso no meio extracelular. d) possibilitar que a célula mantenha uma composição própria. e) regular as trocas entre a célula e o meio, permitindo somente a passagem de moléculas do meio intra para o extra celular. 4) (Mack-2005) Assinale a alternativa correta a respeito da membrana lipoprotéica. a) Em bactérias, apresenta uma organização diferente da encontrada em células eucariotas. b) Existe apenas como envoltório externo das células. c) É formada por uma camada dupla de glicoproteínas, com várias moléculas de lipídios encrustadas. d) É rígida, garantindo a estabilidade da célula. e) Está envolvida em processos como a fagocitose e a pi- nocitose. 5) (UEL – 2006) A imagem a seguir representa a estrutura molecular da membrana plasmática de uma célula animal. Com base na imagem e nos conhecimentos sobre o tema, considere as afi rmativas a seguir. I. Os fosfolipídios têm um comportamento peculiar em relação à água: uma parte da sua molécula é hidrofílica e a outra, hidrofóbica, favorecendo a sua organização em dupla camada. II. A fl uidez atribuída às membranas celulares é decorrente da presença de fosfolipídios. III. Na bicamada lipídica da membrana, os fosfolipídios têm a sua porção hidrofílica voltada para o interior dessa bicamada e sua porção hidrofóbica voltada para o exterior. IV. Os fosfolipídios formam uma barreira ao redor das célu- las, impedindo a passagem de moléculas e íons solúveis em água, que são transportados através das proteínas intrínse- cas à membrana. Estão corretas apenas as afi rmativas: a) I e II. b) I e III. c) III e IV. d) I, II e IV. e) II, III e IV. 6) De acordo com seu conhecimento a respeito do modelo do mosaico fl uido, marque a alternativa em que estão indi- cados corretamente os nomes das moléculas abaixo: Esquema da membrana plasmática segundo o modelo do mosaico fl uido a) 1- Fosfolipídios e 2- Glicocálix. b) 1- Proteínas e 2- Fosfolipídios. c) 1- Fosfolipídios e 2- Proteínas. d) 1- Proteínas e 2- Glicocálix. 7) A membrana plasmática apresenta uma propriedade típi- ca: a permeabilidade seletiva. No que consiste essa proprie- dade? 8) Descreva o modelo de mosaico fl uído proposto por Singer e Nicholson para a estrutura da membrana plasmática. de moléculas, defi nindo a composição citoplasmática. Em virtude disso, a membrana plasmática apresenta permeabilidade seletiva, ou seja, muitas substâncias conseguem atravessá-la, mas ela “escolhe” o que entra e o que sai. ESTRUTURA A membrana plasmática é formada por lipídios e proteí- nas, sendo, portanto lipoproteica. O modelo de estrutura da membrana plasmática aceito atualmente foi proposto em 1972 pelos cientistas S. J. Singer e G. Nicolson, e denomina-se modelo do mosaico fl uido. Figura 7.4: Membrana plasmática. A estrutura de uma determinada parte está diretamente relacionada com as funções que ela exer- ce. No caso das membranas plasmáticas, a dupla camada lipídica que é bipolar (polar e apolar), associada com proteínas permite uma função de permeabilidade seletiva dos componentes que entram e saem da célula. A membrana é uma película bastante fina que mantém contato com o hialoplasma da célula. Só pode ser vista em microscópio eletrônico. Enquanto os fosfolipídios de- terminam a estrutura básica, as proteínas teriam papel funcional como enzimas (catalisando reações), recepto- res de membrana (com papel de reconhecer substâncias). Mas as proteínas que mais nos interessam aqui são as transportadoras, ou carreadoras que estão diretamente ligadas ao problema de entrada, saída e seleção se subs- tâncias. ENVOLTÓRIOS EXTERNOS À MEMBRANA PLASMÁTICA A membrana plasmática é fl uida e, como tal, trata-se de uma estrutura delicada. Ao longo da evolução dos seres vivos, surgiram na superfície das células modifi cações que trouxeram como vantagem maior resistência ao envoltório delas sem in- terferir na sua permeabilidade. Esses envoltórios são, em geral, resistentes e permeáveis. Por serem vantajosas, essas modifi - cações persistiram ao longo do tempo e estão presentes nas células de muitos organismos que vivem hoje em nosso planeta. Esses envoltórios são: - glicocálix, presente nas células animais e de muitos pro- tistas. - parede celular, presente na maioria das bactérias, nas cianobactérias, em alguns protistas, nos fungos e nas plantas. GLICOCÁLIX O glicocálix ocorre externamente à membrana plasmática. Ele é formado por uma camada frouxa de glicídios, associa- dos aos lipídios e às proteínas da membrana. Além de proporcionar resistência à membrana plasmática, o glicocálix possui outras funções: - constitui uma barreira contra agentes físicos e químicos do meio externo; - confere às células a capacidade de se reconhecerem, uma vez que células diferentes têm glicocálix formado por gli- cídios diferentes e células iguais têm glicocálix formado por glicídios iguais. - forma uma malha que retém nutrientes e enzimas ao re- dor das células, de modo a manter nessa região um meio ex- terno adequado. Figura 7.5: Esquema simplifi cado de um setor da membrana plas- mática de uma célula animal, mostrando o glicocálix. PAREDE CELULAR A parede celular é uma estrutura semirrígida, o que não acontece com o glicocálix. Assim, as células que a possuem têm menor possibilidade demodifi car sua forma. É, ainda, dentro de certos limites, uma estrutura permeável, não exer- cendo controle sobre as substâncias que penetram na célula ou que dela saem. Nas bactérias e nas cianobactérias, a parede celular é formada basicamente por uma substancia típica de proca- riontes: o peptidoglicano (ou peptoglicano, ou peptideogli- cano). Entre os protistas muitos possuem parede celular, sendo que a composição química varia nos diferentes grupos. Em geral a parede celular pode ser basicamente de sílica ou de celulose. A maioria dos fungos apresenta parede celular constituída basicamente por quitina. Já nas plantas, a parede celular é formada principalmente por celulose. 10 Biologia 1 TRANSPORTE DE MEMBRANA AS TROCAS ENTRE AS CÉLULAS E O AMBIENTE As células trocam de material com o meio de dois modos: - Substâncias atravessam a membrana; - Podem ser envolvidas (englobadas) pela membrana. A membrana plasmática limita o hialoplasma celular e o meio externo. É através dela que a célula retira os alimentos de que necessita e também por onde excreta os seus resíduos, funções essenciais à vida celular. A permeabilidade seletiva dá à membrana a propriedade de ela regular as trocas existentes entre a célula e o meio externo. Esse transporte de substâncias que há entre a célula e o meio pode se dar de duas formas: passivamente sem gasto de energia (transporte passivo) e ativa- mente com gasto de energia proveniente da queima da glicose (transporte ativo). TIPOS DE TRANSPORTE NA CÉLULA O transporte passivo é um processo físico, que ocorre sem gasto de energia celular. O movimento das substâncias é condicionado por: • Tamanho das moléculas. Quanto menor for a molécula, mais rápido e com mais facilidade ela entra na célula. As- sim, a água (H2O) atravessa a membrana facilmente, a gli- cose (C6H12O6) move-se mais depressa do que a sacarose (C12H22O11), porém mais lentamente que a água. • Grau de solubilidade em lipídeos. As moléculas solúveis em lipídeos penetram mais rapidamente, como é o caso de álcoois, cetonas e anestésicos, pois como a membrana plasmática é formada por lipídios, tais compostos podem atravessá-la facilmente. • Gradiente de concentração. Em condições normais, a água entra e sai continuamente da célula, difundindo-se através da membrana. A membrana plasmática é semi- permeável, ou seja, é permeável ao solvente (água), mas é impermeável aos solutos (sais, açúcares etc.). Quando duas soluções de concentração diferentes estão separa- das por uma membrana semipermeável, os solutos ten- dem a passar da solução mais concentrada (hipertônica) para a menos concentrada (hipotônica). Esse movimen- to só ocorre, no entanto, se o soluto for sufi cientemente pequeno para se difundir pela membrana plasmática (gas- es como O2 e CO2) ou se a membrana possuir canais pro- teicos para esse soluto passar. De qualquer modo, essa diferença de concentração entre o interior da célula e o meio extracelular é chamada gradiente de concentração. DIFUSÃO SIMPLES É um tipo de transporte passivo (sem gasto de energia ce- lular) onde as substâncias se difundem a favor do gradiente de concentração, ou seja, do meio mais concentrado para o meio menos concentrado. A “intenção” é equilibrar os dois lados, dei- xando ambos com a mesma quantidade de soluto. Esse tipo de transporte acontece com moléculas pequenas como o gás oxi- gênio (O2) e o gás carbônico (CO2), que têm baixo peso molecular. OSMOSE Osmose é o nome que se dá ao processo de difusão simples da água através de uma membrana semiper- meável. Quando duas soluções de concentração dife- rentes estão separadas por uma membrana semiper- meável, a água passa da solução mais diluída (hipotônica) para a mais concentrada (hipertônica), tendendo a uma isoto- nia entre as duas soluções.É como se a água fosse dissolver o lado que possui muito soluto. Figura 8.1: Demonstração de Osmose DIFUSÃO FACILITADA Existem substâncias, como a glicose, que atravessam a membrana a favor de um gradiente, mas com a ajuda de uma proteína que atua como transportadora. Nesses casos atua na difusão facilitada as permeases, proteínas especializadas no transporte de determinadas mo- léculas. Assim, a glicose se combina com a permease, que se desloca e a libera no interior da célula. Figura 8.2: Difusão Facilitada 8Unidade a CélUla ii 11 Biologia 1 O TRANSPORTE ATIVO O transporte ativo é um processo que consome energia celular; essa energia é fornecida pela respiração celular. O transporte ativo se efetua contra o gradiente de concentra- ção, o que exemplifi caremos por meio da Bomba de Na+ e K+. Uma hemácia possui no citoplasma concentração de potás- sio 20 vezes maior do que no plasma, e este, por sua vez, pos- sui concentração de sódio 20 vezes maior do que na hemácia. Apesar de a membrana apresentar permeabilidade pas- siva aos dois íons, as concentrações não se igualam. Para manter esta diferença de concentração iônica, a célula tem de fornecer energia para permitir o funcionamento de uma espécie de “bomba”, que possa expelir o sódio assim que este surgir no seu interior, e captar o potássio do meio ex- tracelular, para que o sódio continue em maior concentração fora da célula, e o potássio em maior concentração dentro da célula. Perceba que esse tipo de transporte é contrário ao transpor- te por difusão. O transporte ativo é explicado pela existência de proteí- nas transportadoras de sódio e potássio que fi cam alojadas na membrana e que, em cada ciclo jogam três íons sódio pra fora da célula e captam dois íons de potássio, gastando para isso a energia armazenada em uma molécula de ATP. O TRANSPORTE EM QUANTIDADE Também conhecido por endocitose, consiste num método de captura de partículas e moléculas, através de dois proces- sos: fagocitose e pinocitose. FAGOCITOSE A fagocitose é o englobamento de partículas sólidas por meio da emissão de pseudópodes (falsos pés). Nos protozoários, como as amebas, por exemplo, a fago- citose participa dos processos de nutrição. Nos animais, em geral, representa um mecanismo de defesa, através do qual os fagócitos – células que realizam a fagocitose – englobam e destroem partículas inertes e microrganismos invasores. PINOCITOSE A pinocitose é o processo de englobamento de partículas líquidas. Ocorre pela invaginação da membrana que forma um túbulo, visível apenas ao microscópio eletrônico. Pelo tú- bulo penetra a substância líquida que envolve a célula e, por estrangulamentos basais, originam-se microvacúolos deno- minados pinossomos. Tabela 8.3 – Tipos de transportes de membrana. 12 Biologia 1 EXERCÍCIOS 1) Durante a osmose a água passa através da membrana semipermeável da solução menos concentrada em soluto para a solução: a) hipertônica b) hipotônica c) isotônica d) osmótica e) Osmoticamente invariável 2) Neutrófi los e macrófagos combatem bactérias e outros in- vasores que penetram em nosso corpo, englobando-os com projeções de suas membranas plasmáticas (pseudópodes). Esse processo de ingestão de partículas é chamado: a) difusão b) fagocitose c) osmose d) pinocitose e) transporte ativo 3) Quando a produção de energia de uma célula é inibida experimentalmente, a concentração de íons no citoplasma pouco a pouco se iguala à do ambiente externo. Qual dos mecanismos a seguir é o responsável pela manutenção da diferença de concentração de íons dentro e fora da célula? a) Difusão facilitada. b) Difusão simples. c) Osmose. d) Transporte ativo. e) Pinocitose. 4) Experimentalmente, hemácias humanas forma colocadas em água destilada. Observou-se que: a) as hemácias sofrem modifi cação de forma e redução de volume em consequência da saída de água. b) as hemácias não sofrem modifi cação de forma nem de volume em virtude de a membrana plasmática ser imper- meável a água. c) as hemácias não sofrem nenhuma alteração de forma nem de volume, pois a água destilada é isotônica em relação ao conteúdo das hemácias. d) as hemácias sofrem aumentode volume e terminam por romper-se liberando hemoglobina em consequência da en- trada de água destilada, pois essa é hipotônica em relação ao conteúdo das hemácias. e) as hemácias sofrem redução de volume e modifi cação de forma em consequência da saída de hemoglobina, apesar de se manter íntegra a membrana plasmática. 5) Assinale a alternativa INCORRETA: a) A difusão simples é um tipo de transporte passivo at- ravés da membrana plasmática que ocorre quando existem condições de gradiente de concentração sem haver gasto de energia. b) A difusão facilitada utiliza proteínas carregadoras para o transporte de açúcares simples e aminoácidos através da membrana, constituindo, por esta razão, um processo de transporte ativo. c) A membrana é formada por uma camada biomoléculas de fosfolipídios onde estão dispersas moléculas de proteínas globulares, dispostas como um mosaico. d) Qualquer processo de captura por meio do envolvimento de partículas é chamado de endocitose. e) Na fagocitose, a célula engloba partículas sólidas através da emissão de pseudópodes que as englobam formando um vacúolo alimentar denominado fagossomo. 6) (UFPR – 2006) Abaixo, pode-se observar a representação esquemática de uma membrana plasmática celular e de um gradiente de concentração de uma pequena molécula “X” ao longo dessa membrana. Com base nesse esquema, considere as seguintes afi rma- tivas: I. A molécula “X” pode se movimentar por difusão simples, através dos lipídios, caso seja uma molécula apolar. II. A difusão facilitada da molécula “X” acontece quando ela atravessa a membrana com o auxílio de proteínas carreadoras, que a levam contra seu gradiente de concen- tração. III. Se a molécula “X” for um íon, ela poderá atravessar a membrana com o auxílio de uma proteína carreadora. IV. O transporte ativo da molécula “X” ocorre do meio ex- tracelular para o citoplasma. Assinale a alternativa correta. a) Somente as afi rmativas I e III são verdadeiras. b) Somente as afi rmativas I e II são verdadeiras. c) Somente as afi rmativas II e IV são verdadeiras. d) Somente as afi rmativas I, III e IV são verdadeiras. e) Somente a afi rmativa III é verdadeira. 7) Um pesquisador verifi cou que a concentração de uma certa substância dentro da célula era vinte vezes maior do que fora dela. Sabendo-se que a substância em questão é capaz de se difundir facilmente através da membrana plasmática, como pode ser explicado o fato de não ser atin- gido o equilíbrio entre as concentrações interna e externa? 8) (Unicamp – 2011) Duas fatias iguais de batata, rica em amido, foram colocadas em dois recipientes, um com NaCl 5M e outro com H2O. A cada 30 minutos as fatias eram reti- radas da solução de NaCl 5M e da água, enxugadas e pesa- das. A variação de peso dessas fatias é mostrada no gráfi co abaixo. 13 Biologia 1 a) Explique a variação de peso observada na fatia de batata colocada em NaCl 5M e a observada na fatia de batata co- locada em água. b) Hemácias colocadas em água teriam o mesmo compor- tamento das células da fatia de batata em água? Justifi que. ESPECIALIZAÇÕES DA MEMBRANA PLASMÁTICA A membrana plasmática pode apresentar diversas especia- lizações, as quais variam de acordo com as diferenciações ce- lulares. Assim, temos as microvilosidades, os desmossomos e as interdigitações. MICROVILOSIDADES (MICROVILOS) São delgadas saliências da membrana plasmática, que cor- respondem a expansões semelhantes a dedos. Ocorre nas cé- lulas do epitélio intestinal e servem para aumentar a superfície de absorção da membrana a fi m de facilitar o transporte de nu- trientes da luz intestinal para dentro das células. Figura 9.1: Esquema de uma célula intestinal com microvilosidades. DESMOSSOMOS São espécies de botões adesivos, que uenm fortemente duas células vizinhas. São muito encontrados nos tecidos epi- teliais e servem para aumentar a adesão entre as células. Figura 9.2: Esquema de um desmossomo. 1.3 INTERDIGITAÇÕES Correspondem a dobras da membrana que se encaixam para aumentar a adesão; também ocorrem em células epiteliais. Figura 9.3: Esquema de interdigitações. 9Unidade a CélUla iii 14 Biologia 1 A CÉLULA VEGETAL Uma das estruturas que permitem diferenciar grandemente a célula vegetal da célula animal é a parede celular, conhecida como parede celulósica por ser constituída basicamente por celulose. Como dito anteriormente, apesar dos fungos e das bactérias também apresentarem um tipo de parede celular, a parede celulósica é exclusiva das células vegetais e constitui uma parede que envolve a célula, dando-lhe proteção e sus- tentação, sendo perfeitamente visível ao microscópio óptico. A parede celular apresenta várias características impor- tantes: - É resistente à tensão e à decomposição por ação de organ- ismos vivos. Raros são os seres vivos capazes de produzir enzimas que digerem a parede celulósica; entre eles citare- mos algumas bactérias e protozoários. - É permeável, deixando-se atravessar facilmente por sub- stâncias que entram e saem da célula através de algumas especializações. - É morta: os materiais componentes da parede celular são inertes. - É dotada de certa elasticidade quando jovem. - Na sua composição química encontraremos várias sub- stâncias, das quais as mais importantes são: - Celulose: polissacarídeo formado pela condensação de muitas moléculas de b-d-glicose. - Hemicelulose: são também polissacarídeos. - Pectinas: também polissacarídeos. - Cutina, ceras e suberina: são lipídeos (gorduras) imper- meáveis à água, utilizados todas as vezes que a planta necessita proteger as paredes celulares contra a perda de água. A cutina forma a película que reveste as folhas e frutos, em tecidos de revestimento, e a suberina aparece no tecido chamado súber(cortiça). - Lignina: uma das substâncias mais resistentes dos veg- etais. É utilizada toda vez que o vegetal requer uma sus- tentação efi ciente. Essa substância aparece nos tecidos vegetais como o esclerênquima e o xilema. O xilema é que constitui a madeira, cuja resistência se deve à lignina. Na estrutura da parede podemos reconhecer: LAMELA MÉDIA É uma membrana formada durante a telófase da divisão celular. Utilizada como um cimento que une as células entre si. Quimicamente é constituída por pectatos de cálcio e mag- nésio. É bastante elástica e completamente permeável. Figura 9.4: Formação da lamela média. 15 Biologia 1 PAREDE PRIMÁRIA É a primeira parede que as células depositam sobre a la- mela média. Encontra-se em células jovens (meristemáticas) e em células adultas de tecidos como parênquima, colênquima e vasos do fl oema. Esta parede também é elástica, delgada e formada principalmente por celulose e substâncias pécticas. A observação da membrana primária permite evidenciar a presença de poros, correspondentes em células vizinhas, por onde os citoplasmas destas células apresentam continuida- de. Estes poros são atravessados por pontes citoplasmáticas chamadas plasmodesmos. Os plasmodesmos estão relacionados com a circulação rápida de substâncias entre as células. Através destas pontes citoplasmáticas passam íons, gases dissolvidos, água, subs- tâncias orgânicas etc. A parede primária não possui um espessamento continuo, formando depressões denominadas campos de pontoações. Todas as células vegetais possuem a parede celulósica primária, mas as células de alguns tecidos vegetais específi - cos depositam ainda uma parede celular secundária interna à parede primária. PAREDE SECUNDÁRIA Em células de determinados tecidos, como o xilema e o es- clerênquima, ocorrem novas deposições de materiais, as quais constituem a parede secundária. Esta parede é espessa, pouco elástica e apre- senta-se formada por celulose, hemicelulose, pectinas, lignina, etc. A parede secundária não se deposita de maneira contínua e uniforme, principalmente sobre os campos de pontoações, formando as pontoações. Deve-se notar que as pontoações são correspondentes em células adjacentes, formando pares de pontoações. Entre estes estão os plasmodesmos. LÚMEN CELULAR É a cavidade interna da célula, delimitada pela parede celu- lar. Nas células vivas este espaço interno é ocupado pelo proto- plasma, mas células mortas o lúmen não apresenta mais o pro- toplasma e pode fi car cheio de ar, como acontece nas células do tecido suberoso, ou cheio de líquido, como acontece com as células do tecido esclerenquimático. Figura 9.5: Comparação entre uma célula que possuem apenas pa- rede primária e outra que formou parede secundária. EXERCÍCIOS 1) Dos pares de organelas abaixo relacionados, aparecem exclusivamente em células vegetais: a) membrana plasmática e parede celular b) parede celular e plastos c) plastos e centríolos d) centríolos e lisossomos e) lisossomos e mitocôndrias. 2) Células animais e vegetais foram colocadas em frascos separados, contendo uma solução de água e NaCl. Após al- gum tempo, somente as células animais estavam rompidas. Isso permite concluir que a solução era I, provocando II das células animais e III das células vegetais. Assinale a alternativa que preenche correta e respectiva- mente os espaços I, II e III. a) isotônica; deplasmólise; turgência b) hipotônica; lise; turgência c) isotônica; lise; plasmólise d) hipertônica; lise; turgência e) hipotônica; deplasmólise; plasmólise 3) Considere as seguintes situações. I. Uma célula da raiz de um vegetal absorvendo água do solo. II. Uma célula da folha de uma alface, temperada com sal e vinagre. III. Uma hemácia em um capilar do pulmão. Assinale a alternativa que apresenta o tipo de transporte que cada célula realiza, em cada caso: Situação I Situação II Situação III a) transporte ativo difusão difusão b) osmose difusão osmose c) osmose difusão transporte ativo d) osmose osmose difusão e) transporte ativo osmose osmose 4) Considere os seguintes componentes químicos: I. lipídios. II. açúcares. III. proteínas IV. ácidos nucléicos. Assinale, no quadro abaixo, a alternativa que identifi ca correta- mente os componentes básicos de cada estrutura considerada. MEMBRANA PLASMÁTICA PAREDE CELULAR a) II e II III e IV b) I e III II c) I e IV II d) II II e III e) III I e III 5) (PUC) Sabe-se que a membrana externa das células veg- etais tem a celulose como componente principal. Eis a razão ou razões prováveis: a) A extrema resistência química da celulose, que se decom- põe com difi culdade b) Poucos seres são capazes de digeri-la c) A capacidade de suportar grande tensão e tração d) Permitir a grande elasticidade. e) As alternativas a, b e c são corretas. 6) (UEL – 2011) Na tabela, a seguir, estão assinaladas a presença (+) ou a ausência (-) de alguns componentes en- contrados em quatro diferentes tipos celulares (A, B, C e D). 16 Biologia 1 Os tipos celulares: A, B, C e D pertencem, respectivamente: a) procarioto heterótrofo, eucarioto heterótrofo, procarioto autótrofo e eucarioto autótrofo. b) procarioto autótrofo, eucarioto autótrofo, eucarioto het- erótrofo e procarioto heterótrofo. c) eucarioto heterótrofo, procarioto heterótrofo, procarioto autótrofo e eucarioto autótrofo. d) eucarioto autótrofo, procarioto autótrofo, eucarioto het- erótrofo e procarioto heterótrofo. e) eucarioto heterótrofo, procarioto autótrofo, eucarioto autótrofo e procarioto heterótrofo. 7) Explique porque uma célula vegetal não se rompe se for colocada em uma solução hipotônica: 8) Diferencie parede celular primária de parede celular se- cundária nas células vegetais:Figura 10.1: Esquema de uma célula eucariótica compartimentali- zada. CITOPLASMA Denomina-se citoplasma todo o conteúdo celular compreendido pela membrana plasmática. O citoplasma é composto de um coloide aquoso chamado citosol. No citoplasma das células eucariontes (que compõem o orga- nismo dos animais, plantas, fungos e protistas) estão mer- gulhadas estruturas membranosas, as organelas. As cé- lulas procariontes (que são as células das bactérias) são de estrutura mais simples e não apresentam organelas. O citosol também é denominado hialoplasma, e as organe- las também são conhecidas por orgânulos ou organoides. Encontram-se, dissolvidas no citosol, enzimas, moléculas de RNAm, açúcares pequenos, íons, aminoácidos, nucle- otídeos, e estruturas onde ocorre a síntese de proteínas, os ribossomos. CITOESQUELETO As células eucariontes possuem uma complexa rede de fi níssimos tubos e fi lamentos entrelaçados e interligados: o ci- toesqueleto, responsável pela forma, pela organização interna e pelos movimentos das células eucariontes. RIBOSSOMOS São grânulos de ribonucleoproteínas produzidos a partir dos nucléolos. A função dos ribossomos é a síntese proteica pela união de aminoácidos, em processo controlado pelo DNA. O RNA descreve a sequência dos aminoácidos da pro- teína. Eles realizam essa função estando no hialoplasma ou preso a membrana do retículo endoplasmático. Os ribossomos bacterianos são diferentes dos ribos- somos de células eucarióticas, apresentando uma massa menor, medida por um valor denominado índice de sedi- mentação, enquanto os eucarióticos apresentam 80s os bacterianos apresentam 70s. Tal diferença é utilizada nos antibióticos que atuam exclusivamente sobre ribossomos bacterianos. 10Unidade CitoplasMa E oRgaNElas 17 Biologia 1 Figura 10.2: Esquema de um ribossomo realizando síntese proteica. ORGANELAS CITOPLASMÁTICAS RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO Figura 10.3: Retículo endoplasmático. O Retículo endoplasmático (RE) é a maior organela, formada por uma rede de túbulos e vesículas achatadas, interconecta- das e fechada que formam um espaço interno único, chamado lúmen do RE ou espaço cisternal. O RE se estende a partir do envoltório nuclear, percorrendo grande parte do citosol. Existem dois tipos morfológicos de RE: o retículo endo- plasmático liso (REL), que não possui ribossomos, e o retículo endoplasmático rugoso (RER), que possuem ribossomos asso- ciados a sua membrana. Esses ribossomos são responsáveis pela produção de proteínas a serem utilizadas pelo próprio RE e para serem transportadas para o Golgi, formar os lisossomos ou serem secretadas pela célula. Enquanto que o REL apresenta funções de síntese de lipídeos e detoxifi cação (transformação de substâncias tóxicas em menos tóxicas) COMPLEXO DE GOLGI Figura 10.4: Complexo de golgi. Também conhecido por aparelho de Golgi, é constituído por uma pilha de vesículas achatadas e circulares e outras menores e esféricas, é formado a partir do RE que envia vesículas circu- lares para a face cis (voltada para o núcleo). A face trans voltada para a membrana, envia vesículas para sua devida localização. Logo as principais funções do Sistema Golgiense são a secre- ção de substâncias como enzimas por exocitose, formação do lisossomo, glicosilação (adição de açúcar) de proteínas, forma- ção do acrossomo do espermatozóide (permitindo a penetração do óvulo) e síntese de polissacarídeos em vegetais (recebendo a organela o nome de dictiossomos) LISOSSOMOS Figura 10.5: Lisossomos. 18 Biologia 1 Lisossomos ou lisossomas são organelas citoplasmáti- cas que têm como função a degradação de materiais advin- dos do meio extracelular, assim como a reciclagem de ou- tras organelas e componentes celulares envelhecidos. Seu objetivo é cumprido através da digestão intracelular contro- lada de macromoléculas Apresenta várias enzimas com atividade ótima em pH ácido (aproximadamente 5,0) o qual é mantido com eficiên- cia no interior do lisossomo. Em função disto, o conteúdo do citosol é duplamente protegido contra ataques do próprio sistema digestivo da célula, uma vez que a membrana do li- sossomo mantém as enzimas digestivas isoladas do citosol, mas mesmo em caso de vazamento, essas enzimas terão sua atividade inibida pelo pH citoplasmático (aproximada- mente 7,2) causando dano reduzido à célula. Os três tipos de função que o lisossomo apresenta são: - Função heterofágica: consiste na digestão de partículas englobadas pela célula através da fagoci- tose ou da pinocitose. Os lisossomos recém-formados, denominados lisossomos primários, fundem-se com as vesículas de fagocitose ou fagossomos e com as de pinocitose ou pinossomos, resultando um vacúo- lo digestivo heterofágico, também chamado lisosso- mo secundário. No interior deste vacúolo dá-se a di- gestão do material ingerido pela célula. Os produtos resultantes da digestão passam ao citoplasma e são aproveitados pela célula. Após a digestão, podem per- manecer no vacúolo digestivo resíduos que resisti- ram ao processo digestivo. Ao vacúolo digestivo que contém material não digerido dá-se o nome de corpo residual. Circulando pelo citoplasma, o corpo residual entra em contato com a membrana da célula, funde-se com ela e elimina os produtos para o meio externo. Tal processo é denominado exocitose, clasmocitose ou defecação celular. - Função autofágica: consiste na digestão de estru- turas celulares. A autofagia caracteriza-se pelo apa- recimento de vacúolos autofagossômicos contendo estruturas celulares, mitocôndrias, cloroplastos etc. As membranas de tais vacúolos seriam originadas no retículo endoplasmático liso ou no complexo de Golgi. A autofagia é um processo de renovação das estruturas celulares, substituindo organelas velhas por novas. - Autólise: A ruptura da membrana lisossômica liberta as enzimas hidrolíticas que provocam a digestão e desin- tegração celular (autólise). Isto ocorre, por exemplo, na regressão da cauda dos girinos durante a sua metamor- fose para sapos. A autólise também é um dos processos responsáveis pela desintegração dos cadáveres. PEROXISSOMOS Os peroxissomos são organelas esféricas, com diâmetro variado e delimitadas por uma membrana. Atuam no cata- bolismo de ácidos graxos de cadeia longa (beta-oxidação), formando Acetil-CoA e H2O2. O Peróxido de hidrogênio de- toxifica agentes nocivos como o etanol e mata certos mi- croorganismos. O excesso de H2O2 é destruído pela enzima catalase, presente no interior dos peroxissomas. MITOCÔNDRIAS Figura 10.6: Mitocôndrias. As mitocôndrias são corpúsculos esféricos ou em forma de bastonetes, que parecem imersos no hialoplasma em número variável, segundo o tipo celular. Vista ao microscópio eletrônico, a mitocôndria apresenta uma ultra-estrutura típica. Apresenta- se delimitada por duas unidades da membrana, a externa e a interna, separadas por um espaço, a câmara externa. A mem- brana interna limita a matriz mitocondrial e forma em seu interior uma série de invaginações denominadas cristas mitocondriais. A matriz é uma substância amorfa, onde aparecem moléculas de DNA e ribossomos. As mitocôndrias são formadas pela di- visão de outras preexistentes. O processo de autoduplicação acontece graças à existência de DNA, RNA e ribossomos. É no interior das mitocôndrias que ocorre duas etapas da respiração aeróbica: o ciclo de Krebs, desenvolvido na matriz mitocondrial, e a cadeia respiratória, realizada nas cristas mi- tocondriais. Acredita-se que tanto as mitocôndrias quanto os cloroplas- tos eram bactérias que foram englobadas por uma célula eu- cariótica conseguindo sobreviver, num processo chamado de endosimbiose. Tal evento foi vantajoso para a célula que obteve uma “usina produtora de energia” quanto para a mitocôndria que fi cou protegida do ambiente externo CENTRÍOLOS Figura 10.7: Centríolos. Estruturas cilíndricas, geralmente encontradas aos pares formandoo chamado centrossomo. Dão origem a cílios e fl a- gelos (exceto nas bactérias), estando também relacionados com a reprodução celular - formando o áster e o fuso que é observado durante a divisão celular. É uma estrutura muito pequena e de difícil observação ao Microscópio Óptico, po- 19 Biologia 1 rém no Microscópio Eletrônico apresenta-se em formação de 9 jogos de 3 organelas menores denominadas, microtúbulos dispostos em círculo, formando uma espécie de cilindro oco. Os microtúbulos são constituídos de várias unidades da proteína tubulina, sua organização compõe parte do esquele- to da célula (citoesqueleto), cílios, fl agelos, áster e o fuso, e é coordenada pelo centrossomo. CÍLIOS E FLAGELOS Figura 10.8: Cílios e fl agelos. São estruturas fi lamentosas móveis que se projetam da su- perfície celular como se fossem “pêlos” microscópicos. Os fl a- gelos são longos e pouco numerosos, enquanto os cílios são curtos e muito numerosos. Algumas funções dos cílios e fl a- gelos são: locomoção, movimentação do líquido extracelular e limpeza das vias respiratórias aéreas. EXERCÍCIOS 1) ( UEL 2010 1ª fase) Na década de 1950, a pesquisa bi- ológica começou a empregar os microscópios eletrônicos, que possibilitaram o estudo detalhado da estrutura interna das células. Observe, na figura a seguir, a ilustração de uma célula vege- tal e algumas imagens em micrografia eletrônica. Quanto às estruturas anteriormente relacionadas, é correto afirmar: a) A imagem 1 é de uma organela onde as substâncias obti- das do ambiente externo são processadas, fornecendo en- ergia para o metabolismo celular. b) A imagem 2 é de uma organela na qual a energia da luz é convertida na energia química presente em ligações entre átomos, produzindo açúcares. c) A imagem 3 é de uma organela que concentra, empacota e seleciona as proteínas antes de enviá-las para suas desti- nações celulares ou extracelulares. d) A imagem 4 é de uma organela na qual a energia química potencial de moléculas combustíveis é convertida em uma forma de energia passível de uso pela célula. e) A imagem 5 é de uma organela que produz diversos tipos de enzimas capazes de digerir grande variedade de sub- stâncias orgânicas. 2) (UEL – 2001) O tecido epitelial do intestino apresenta um tipo de célula que produz mucopolissacarídeos com função lubrifi cante, facilitando, assim, o deslocamento do alimento durante o processo de digestão. Basean- do-se na função destas células, qual das organelas celu- lares aparece bastante desenvolvida quando observada ao microscópio eletrônico? a) Retículo endoplasmático liso b) Lisossomos c) Complexo de Golgi d) Peroxissomos e) Vacúolo. 3) (UEL – 2001) O que indicam, respectivamente, A, B, C e D na tabela abaixo: a) Respiração celular, ribossomo, detoxifi cação celular, clo- roplasto. b) Respiração anaeróbica, cloroplasto, síntese de nucleo- tídeos, ribossomos. c) Respiração celular, cloroplasto, digestão intracelular, per- oxissomos. d) Síntese de proteínas, peroxissomos, digestão intracelular, ribossomos. e) Fermentação, cloroplastos, síntese de lipídeos, lisossomo. 4) (UEL – 2002) Entre as hipóteses que surgiram para o apa- recimento de determinadas organelas em células eucarion- tes inclui-se uma que postula que bactérias aeróbias te- riam invadido células eucariontes ancestrais. Acredita-se que tanto as bactérias invasoras quanto a célula invadida obtiveram vantagens com essa associação. De acordo com essa hipótese, as bactérias invasoras teriam sobrevivido e passaram a se reproduzir juntamente com a célula hospe- deira, vindo, mais tarde, constituir uma das organelas ci- toplasmáticas das células eucariontes. Baseando-se nas informações do texto, assinale a alternativa correta abaixo que contém: 20 Biologia 1 I. O tipo de associação estabelecida entre os dois tipos de células. II. A organela celular que teria se originado a partir das bac- térias invasoras. a) mutualismo lisossomo b) comensalismo lisossomo c) parasitismo cloroplasto d) parasitismo mitocôndria e) mutualismo mitocôndria 5) (UEL – 2004) Analise a fi gura a seguir: Com base na fi gura e nos conhecimentos sobre célula, assi- nale a alternativa correta. a) A fi gura representa uma célula animal que realiza trans- porte ativo através da membrana plasmática porque há um grande número de mitocôndrias na região basal. b) A fi gura representa uma célula vegetal que realiza fo- tossíntese e armazena amido porque há um grande número de complexos de Golgi na região basal. c) A fi gura representa uma célula animal de absorção de lipídeos porque há um grande número de complexos de Golgi localizados na região basal. d) A fi gura representa uma célula vegetal que realiza trans- porte passivo de água através da membrana plasmática porque há um grande número de vacúolos localizados na região basal. e) A fi gura representa uma célula animal de secreção de enzimas através da membrana plasmática porque há um grande número de lisossomos localizados na região basal. 6) (UEL – 2003) No gráfi co a seguir observa-se a relação entre a atividade enzimática de uma organela presente nas células da cauda dos girinos e a variação no comprimento relativo da cauda desses animais durante o seu desenvolvi- mento. Sobre a redução da cauda desses girinos, analise as se- guintes afi rmativas: I. A atividade das enzimas é máxima no início da regressão da cauda desses anfíbios. II. A regressão no tamanho da cauda dos girinos ocorre por ação de enzimas digestivas, conhecidas como hidrolases. III. As enzimas que atuam na digestão da cauda dos girinos foram sintetizadas no interior do retículo endoplasmático ru- goso. IV. A ausência de lisossomos nas células da cauda dos girinos, no início do seu desenvolvimento, impediria a di- minuição no tamanho da cauda desses anfíbios. Das afi rmativas acima, são corretas: a) I e III b) II e IV c) I e IV d) I, II, e III e) II, III e IV 7) O cultivo de células possibilita o estudo de diversos pro- cessos moleculares sob condições bastante controladas. O seguinte experimento foi realizado para comparar células em cultivo normais com células mutantes: no meio de cultivo foram colocados nutrientes necessários ao crescimento das células, como polissacarídeos, proteínas e lipídios. Todas essas substâncias são normalmente endocitadas. A tabela abaixo mostra os produtos metabólicos obtidos depois de as células permanecerem por 24 horas no meio. Substância fornecida no meio de cultivo Produto do metabolismo Células normais Células mutantes polissacarídeos monossacarídeos polissacarídeos proteínas aminoácidos aminoácidos lipídios ácidos graxos ácidos graxos A partir dos dados acima apresentados, responda: a) Qual a organela celular envolvida no defeito apresentado pelas células mutantes? b) Qual a provável causa do defeito apresentado?8) Explique o que aconteceria com um músculo se dele fos- sem retiradas todas as mitocôndrias: 21 Biologia 1 ATP Assim como veículos utilizam um combustível específi co como álcool, gasolina, óleo diesel ou querosene, as células têm como principal composto energético a molécula de ATP (adenosina trifosfato) que é formado a partir da ligação do nucleosídeo adenosina com 3 grupos fosfatos. A quebra da ligação de um fosfato da molécula convertendo-se em ADP (adenosina difosfato) + P, é responsável pela liberação de energia, e sua capacidade de ser regenerada de ADP + P em ATP é utilizada nas várias reações para produção de energia e renovação do combustível. INTRODUÇÃO AO METABOLISMO ENERGÉTICO O constante trabalho que as células vivas realizam necessita de energia. Sintetizar proteínas, produzir membranas, duplicar DNA, fazer com que cílios e fl agelos batam, ou transportar ati- vamente substâncias através da membrana, são exemplos de funções que consomem energia. Enquanto as plantas produ- zem seus próprios carboidratos, os animais os retiram do meio através do processo de nutrição. Os monossacarídeos, como glicose, frutose e galactose, uma vez absorvido pelo corpo, penetram nas células, nas quais serão “queimados”, liberando energia. A fermentação e a res- piração são dois processos que fornecem energia para a ati- vidade celular dos organismos em geral. Nos dois casos, fermentação e respiração, o combustível preferido das células é a glicose. Enquanto a fermentação ocorre na ausência de oxigênio, a respiração celular necessita desse gás, para ocorrer. GLICÓLISE Ocorre no hialoplasma, sendo a primeira etapa tanto da fermentação quanto da respiração celular. É o desdobramen- to de uma molécula de glicose em 2 moléculas de ácido pirú- vico, sem consumo de oxigênio, por meio de várias reações químicas, produzindo duas moléculas de ácido pirúvico. Libe- ra 2 ATP de energia. C5H12O6 (Glicose) + 2 NAD+ → C3H6O3 (ácido pirúvico) + 2 ATP + 2 NADH *NAD (nicotinamida adenina dinucleotídeo) *FAD (fl avina adenina dinucleotídeo) atuam como transpor- tadores de prótons H+ e elétrons. TIPOS DE FERMENTAÇÃO FERMENTAÇÃO LÁTICA O ácido pirúvico é convertido em ácido lático. Ocorre em bactérias como os lactobacilos, tornam o leite azedo coagulan- do as proteínas pela queda do pH, produzindo iogurte e queijo. Os músculos quando expostos a atividade física intensa, aca- bam produzindo ácido lático na falta de oxigênio, causando câimbras e dores musculares. C3H6O3 (ácido pirúvico)→ C2H4OHCOOH (ácido láctico) FERMENTAÇÃO ALCOÓLICA O ácido pirúvico é convertido em etanol (álcool) e gás car- bônico (CO2). Realizado por bactérias como a Sacharomices Cerevisae produzindo bebidas alcoólicas como cerveja e vi- nho, além de muito utilizada no fermento biológico para pro- dução de massas como pães e bolos. C3H6O3 (ácido pirúvico) → C2H5OH + CO2 EXERCÍCIOS 1) Observe o esquema referente ao processo de obtenção de energia pelos seres vivos e, em seguida, analise as afi rmativas. I. As etapas I, I e III correspondem, respectivamente, à glicólise, ciclo de Krebs e cadeia respiratória. II. A etapa I ocorre no citoplasma e a IV na mitocôndria III. O envenenamento por cianeto compromete a etapa II devido à inutilização do aceptor fi nal. IV. Na etapa IV, o NADH2 combina diretamente com o oxigê- nio, liberando muita energia. V. A etapa III caracteriza um processo anaeróbio. Assinale a opção que apresenta afi rmativas corretas: a) I, IV e V b) II e V c) I e II d) II, III e IV e) n. d. a. 11Unidade FERMENtação 22 Biologia 1 2) O exagero na prática de exercícios físicos leva a dores musculares fortes. Isso ocorre devido ao acúmulo de: a) ácido pirúvico b) ácido láctico c) ácido nítrico d) ácido fosfoglicérico e) ácido fólico. 3) A equação simplifi cada a seguir, representa o processo de fermentação realizado por microorganismos como o ‘Saccharomyces cerevisiae’ (levedura): A → B + C A, B e C são, respectivamente: a) glicose, água e gás carbônico b) glicose, álcool e gás carbônico c) álcool, água e gás carbônico d) álcool, glicose e gás oxigênio e) sacarose, gás carbônico e água 4) (Fuvest – SP) A fabricação de vinho e pão depende dos produtos liberados pelas leveduras durante sua atividade fermentativa. Quais os produtos que interessam mais dire- tamente à fabricação do vinho e do pão, respectivamente? a) Álcool etílico, gás carbônico. b) Gás carbônico, ácido lático. c) Ácido acético, ácido lático. d) Álcool etílico, ácido acético. e) Ácido lático, álcool etílico. 5) (Cesgranrio – RJ) No exercício muscular intenso, torna-se insufi ciente o suprimento de oxigênio. A liberação de energia pelas células processa-se, desta forma, em condições relati- vas de anaerobiose, a partir da glicose. O produto, principal- mente, acumulado nessas condições é o: a) ácido pirúvico. b) ácido láctico. c) ácido acetoacético. d) etanol. e) ácido cítrico. 6) (UEL – PR) Utiliza-se a fermentação láctica, alcoólica e acética na fabricação, respectivamente, de: a) queijo, vinagre e vinho. b) vinagre, queijo e vinho. c) vinho, queijo e vinagre. d) vinho, vinagre e queijo. e) queijo, vinho e vinagre. 7) (UEL-2006) “Para nenhum povo da antiguidade, por mais que consumissem a cerveja, ela foi tão signifi cativa e impor- tante como para os egípcios. Entre eles, além de ter uma função litúrgica determinada no banquete oferecido aos mortos ilustres, a cerveja era a bebida nacional [...]. As mul- heres que fabricavam a cerveja tornavam-se sacerdotisas, tal era a importância dessa bebida digna de ser oferecida como libação aos deuses.” (VIDA biblioteca. Como fazer cerveja. 3.ed. São Paulo: Três, 1985. p. 51-52.). Ainda que a cerveja seja fabricada há mil- hares de anos, a essência de sua produção continua a mes- ma. Com base nos conhecimentos sobre o tema, é correto afi r- mar que a cerveja é originada a partir da fermentação de cereais por meio de: a) Fungos macroscópicos, liberando álcool etílico e oxigênio. b) Bactérias, liberando álcool metílico e gás carbônico. c) Bactérias, liberando álcoois aromáticos e oxigênio. d) Fungos microscópicos, liberando álcool etílico e gás car- bônico. e) Fungos microscópicos, liberando álcool metílico e água. 8) (UFRJ) A produção de vinho é um dos processos mais antigos da biotecnologia. O livro do Gênesis já nos fala da embriaguez de Noé. Embora vários fatores devam ser leva- dos em conta na produção de um bom vinho – como a cor, o aroma, o sabor, etc. – o processo depende essencialmente da degradação do suco das uvas por leveduras anaeróbias facultativas, presentes na casca do fruto. Na fermentação, nome dado a esse processo, o açúcar da uva é degradado a álcool etílico (etanol). Explique por que se evita, na produção de vinho, o contato do suco de uva com o ar.9) (Unicamp – SP) Interprete a frase e justi- fi que do ponto de vista da biologia celular. Uma mistura feita de 2 g de fermento fl eischmann, 3 g de açúcar e 150 ml de água é colocada em 2 tubos de ensaio, cada um tampado na parte superior com uma bexiga de bor- racha (“de aniversário”) vazia. Um desses tubos é colocado na estufa (a 30ºC), e outro na geladeira (de 5 a 10ºC) durante cerca de 6 horas. O que deverá acontecer com cada uma das bexigas? Por quê? Qual o processo bioquímico envolvi- do? Além da glicólise que ocorre no citoplasma, pode ser dividi- da em mais duas etapas: ciclo de Krebs e Cadeia transportado- ra de elétrons, ambas ocorrendo no interior das mitocôndrias. CICLO DE KREBS Ocorre na matriz da mitocôndria. Os ácidos pirúvicos, deri- vados da glicolise, atravessam as membranas da mitocôndria e reagem com a coenzima A, produzindo a acetil coenzima A, que entrará no ciclo de Krebs.Durante este ciclo, há produção de prótons H+ capturados por aceptores específi cos como o NAD e o FAD, além do gás carbônico (CO2). Além disso, ocorre desprendimento de energia sufi ciente para transformar 1 mo- lécula de ADP em 1 molécula de ATP para cada molécula de ácido pirúvico. 12Unidade REspiRação CElUlaR 23 Biologia 1 CADEIA RESPIRATÓRIA Ocorre na crista da mitocôndria. Os NADH e FADH2, pro- duzidos nas duas etapas anteriores cedem os elétrons para os citocromos, uma cadeia transportadora de elétrons, e têm seus prótons carregados para o espaço intermembrana. Ao longo desta cadeia, através da *fosforilação oxidativa do ADP, a energia liberada é utilizada para produzir 32 ou 34 mo- léculas de ATP. No fi nal da cadeia transportadora, os elétrons são capturados pelo oxigênio que se unem aos prótons H+ para formar moléculas de H2O. Ao fi nal da respiração celular são produzidos no toal 36 ou 38 moléculas de ATP sendo 2 provenientes da glicólise, 2 do ciclo de Krebs e 32 ou 34 da cadeia respiratória, uma quanti- dade bem superior aos 2ATPs formados com a fermentação, sendo um processo muito mais lucrativo para as células eu- carioticas. A equação geral da respiração celular pode ser representada por: C6H12O6(glicose) + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + 36 ou 38ATP É importante ressaltar que o gás carbônico é produzido no ciclo de Krebs e que apenas a Cadeia transportadora de elé- trons é aeróbia, necessitando de oxigênio para a formação de água. *Fosforilação Oxidativa: o termo fosforilação oxidativa re- fere-se, justamente, à produção de ATP, pois a adição de fos- fato ao ADP para formar ATP é uma reação de fosforilação. A fosforilação é chamada oxidativa porque ocorre em diversas oxidações sequenciais, nas quais o último agente oxidante é o gás oxigênio (O2). EXERCÍCIOS 1) ( UEL 2008 1ªFase) Observe a fi gura Com base na ilustração e nos conhecimentos sobre o tema, analise as afirmativas a seguir: I. O Ciclo de Krebs é o último evento das várias reações que ocorrem numa via comum de produção de moléculas for- necedoras de energia, onde a oxidação dos grupos fosfatos libera a energia armazenada nas ligações acetila. II. As mitocôndrias podem ser encontradas, por exemplo, no epitélio ciliado, onde se acumulam perto dos cílios; nos espermatozoides, ao redor da porção inicial do flagelo, onde tem início a movimentação ciliar; e nas células musculares estriadas, entre os feixes de miofibrilas. III. As mitocôndrias estão presentes em um tecido adipo- so específico, o qual se constitui como fonte de calor im- portante em animais que hibernam, em animais adaptados ao frio e em alguns animais recém-nascidos, incluindo hu- manos. IV. Uma peculiaridade do DNA mitocondrial é sua origem pa- terna, porque se origina das mitocôndrias encontradas nos espermatozoides, sem participação das mitocôndrias do óvulo, pois o sexo é definido geneticamente pelos cromos- somos sexuais do pai. Assinale a alternativa que contêm todas as afirmativas cor- retas. a) I e II. b) II e III. c) III e IV. d) I, II e IV. e) I, III e IV. 2) No que se refere à respiração aeróbica pode-se dizer: a) é na glicólise que se dá a maior produção de ATP. b) é no ciclo de Krebs que ocorre diretamente a conversão de ADP em ATP. c) é no interior das mitocôndrias que ocorre a glicólise, uma das etapas da respiração. d) é no citoplasma que ocorre o ciclo de Krebs. e) é ao nível da membrana interna das mitocôndrias que fi cam localizadas as proteínas componentes da cadeia de transporte de elétrons. 3) (UEL – 2010 Específi ca) Analise o esquema da respiração celular em eucariotos, a seguir: 24 Biologia 1 Com base nas informações contidas no esquema e nos con- hecimentos sobre respiração celular, considere as afirmati- vas a seguir: I. A glicose é totalmente degradada durante a etapa A que ocorre na matriz mitocondrial. II. A etapa B ocorre no hialoplasma da célula e produz menor quantidade de ATP que a etapa A. III. A etapa C ocorre nas cristas mitocondriais e produz maior quantidade de ATP que a etapa B. IV. O processo anaeróbico que ocorre no hialoplasma corre- sponde à etapa A. Assinale a alternativa correta. a) Somente as afirmativas I e II são corretas. b) Somente as afirmativas I e III são corretas. c) Somente as afirmativas III e IV são corretas. d) Somente as afirmativas I, II e IV são corretas. e) Somente as afirmativas II, III e IV são corretas. 4) As mitocôndrias são consideradas as “casas de força” das células vivas. Tal analogia refere-se ao fato de as mitocôndrias: a) estocarem moléculas de ATP produzidas na digestão de alimentos. b) produzirem ATP com utilização de energia liberada na ox- idação de moléculas orgânicas. c) consumirem moléculas de ATP na síntese de glicogênio ou de amido a partir de glicose. d) serem capazes de absorver energia luminosa utilizada na síntese de ATP. e) produzirem ATP a partir da energia liberada na síntese de amido ou de glicogênio. 5) Uma vez no citoplasma, a glicose participará do proces- so de respiração celular, resultando, no fi nal, gás carbônico, água e liberação de energia sob a forma de ATP. Essa trans- formação ocorre primeiramente no citoplasma e posterior- mente no interior de uma organela citoplasmática. O nome da organela e a sequência completa dos acontecimentos, incluindo o que ocorre no citoplasma, correspondem à: a) ribossomo, ciclo de Krebs, cadeia respiratória, glicólise. b) complexo de Golgi, cadeia respiratória, ciclo de Krebs, glicólise. c) mitocôndria, glicólise, ciclo de Krebs, cadeia respiratória. d) lisossomo, glicólise, cadeia respiratória, ciclo de Krebs. e) ribossomo, glicólise, fermentação, ciclo de Krebs. 6) (UEL-2014) Pode-se considerar a organização e o fun- cionamento de uma célula eucarionte animal de modo análogo ao que ocorre em uma cidade. Desse modo, a membrana plasmática seria o perímetro urbano e o cito- plasma, com suas organelas, o espaço urbano. Algumas dessas similaridades funcionais entre a cidade e a célula corresponderiam às vias públicas como sendo o retículo endoplasmático, para o transporte e a distribuição de mer- cadorias; os supermercados como sendo o complexo de Golgi, responsávelpelo armazenamento de mercadorias, e a companhia elétrica como sendo as mitocôndrias, que correspondem à usina de força da cidade. Pode-se, ainda, considerar que a molécula de adenosina trifosfato (ATP) seja a moeda circulante para o comércio de mercadorias. Assinale a alternativa que justifi ca, corretamente, a analogia de- scrita para as mitocôndrias. a) Absorção de energia luminosa utilizada na produção de ATP. b) Armazenamento de ATP produzido da energia de substân- cias inorgânicas. c) Armazenamento de ATP produzido na digestão dos alimentos. d) Produção de ATP a partir da oxidação de substâncias orgânicas. e) Produção de ATP a partir da síntese de amido e glicogênio. 7) Explique porque geralmente sentimos tontura e “fraqueza” quando estamos mal alimentados. 8) Qual a molécula que entra na segunda etapa da respi- ração? Quais os produtos resultantes dessa etapa? 25 Biologia 1 GABARITO UNIDADE 7 1) E 2) A 3) D 4) E 5) D 6) C 7) Consiste em regular a entrada e saída de substâncias na célula, mantendo uma composição química específica. 8) Dupla camada lipídica, na qual se movimentam moléculas proteicas. UNIDADE 8 1) A 2) B 3) D 4) D 5) B 6) A 7) Através do transporte ativo ( com gasto de energia). 8) a) Em água houve aumento de peso da fatia de batata porque esta é hipertônica em relação à água. Assim, molécu- las de água passarão para o interior das células da batata. No caso do NaCl 5M, a água da batata vai sair, pois a fatia de batata está em um meio hipertônico. b) As hemácias se romperiam, pois, ao contrário das células da batata, elas não têm parede celular, que manteria a inte- gridade da célula. UNIDADE 9 1) B 2) B 3) D 4) B 5) E 6) E 7) Devido à resistência da sua parede celular. 8) Parede primária: encontrada geralmente em células jov- ens e é mais fina. Parede secundária: O oposto. UNIDADE 10 1) C 2) C 3) C 4) E 5) A 6) B 7) a) Retículo Endoplasmático Rugoso (RER). b) Não há enzima que processe polissacarídeos; provavel- mente mutação do DNA, não havendo a formação da enzi- ma. 8) O músculo morreria pois não teria energia suficiente para funcionar. UNIDADE 11 1) B 2) B 3) B 4) A 5) B 6) E 7) D 8) A produção de vinho é um processo fermentativo; assim sendo, ocorre sem oxigênio. As leveduras que realizam a fermentação, sendo anaeróbias facultativas, para realizar a fermentação, precisam estar em um ambiente sem O2, caso contrário, param de realizar fermentação e realizam respi- ração aeróbica, cujos produtos finais são CO2 e H2O. 9) O que está na estufa aumentará mais o volume do que o que está na geladeira, pois sua temperatura está próxima à temperatura ótima de funcionamento das enzimas no pro- cesso de fermentação, liberando mais CO2. UNIDADE 12 1) B 2) E 3) C 4) B 5) C 6) D 7) Pelo fato de não termos um “produto”, como no caso da glicose para realizarmos a degradação através da respiração celular e obtermos ATP. 8) A molécula que entra na segunda etapa da respiração é o Piruvato ou Ácido Pirúvico, os produtos resultantes dessa etapa são, NADH, FADH2, CO2 e ATP. 26 Biologia 1 27 Biologia 2 Biologia 2 38 Filo aRtHRopoDa - ii Unidade 11 29 paRasitosE CaUsaDas poR NEMatoDas Unidade 7 31 Filo MollUsCa Unidade 8 33 Filo aNNEliDa Unidade 9 35 Filo aRtHRopoDa - i Unidade 10 40 Filo ECHiNoDERMata Unidade 12 28 Biologia 2 29 Biologia 2 BICHOGEOGRÁFICO Ancylostomabraziliensisé um parasita muito comum de cães. Todavia, sua larva pode penetrar na pele humana, onde provoca sensações de ardência e coceira extremamente incô- modas. O contágio ocorre freqüentemente na areia das praias, onde os cães portadores da verminose defecam, ali deixando os ovos embrionados do parasita. A larva desse verme é conhe- cida como larva mígrans ou “bicho geográfico”. ANCILOSTOMOSE OU AMARELÃO Ancylostomaduodenalee Necatoramericanussão dois ver- mes muito parecidos (cerca de 1,5 cm). Os ancilóstomos pos- suem uma espécie de boca com dentes que servem para se prender a mucosa intestinal, fazendo sangrar. Esses parasitas alimentam-se do sangue. O necátor não possui dentes, mas lâminas cortantes na boca, que são usadas com a mesma final- idade. Isso provoca uma constante perda sanguínea no doente, que vai ficando anêmico e enfraquecido. É isso que justifica o nome popular de “amarelão” ou “opilação” que é dado à anci- lostomose e à necatorese. Os ovos desses vermes são elimi- nados nas fezes e contaminam o solo, onde liberam larvas. Es- sas larvas têm a capacidade de penetrar pela pele dos pés das pessoas que andam descalças, sendo essa a principal, embora, não a única, via de propagação da doença. O uso de calçados constitui-se no melhor meio de profilaxia da ancilostomose. Profilaxia: educação sanitária (uso de privadas com esgoto ou fossa negra), evitar contato das mãos e pés com o solo apro- priado ao desenvolvimento das larvas, andar calçado. ENTEROBIOSE (OXIURUS) Enterobiusvermicularisé um dos vermes de maior dissem- inação entre crianças, embora também ocorra em adultos. O oxiúro prolifera nas porções baixas do intestino grosso, de onde migra para o reto, nas imediações do ânus, principalmente à noite. No rebordo anal, a fêmea põe seus ovos. A intensa mov- imentação dos vermes e a presença de ovos nas proximidades do ânus ocasionam uma irritante coceira no ânus, que identifi- ca logo a oxiuríase. O hospedeiro coça a região anal levando às mãos os ovos do parasita. Se porventura os ovos forem coloca- dos à boca, completa-se o ciclo. ASCARIDÍASE (LOMBRIGA) Agente etiológico (causador): Ascaris lumbricoides. O ma- cho (cerca de 15 cm) é um pouco menor que a fêmea e tem a extremidade posterior curva. É um parasita do intestino delga- do.O ciclo é oral-fecal.Contágio direto pela ingestão de água e alimentos contaminados com ovos do verme. O parasita passa por um ciclo (Ciclo de Loos) no organismo humano, durante o qual a larva atravessa a parede do intesti- no, cai na circulação, vai ao fígado e depois aos pulmões, onde evolui parcialmente. A seguir, prossegue pelos brônquios, tra- quéia, laringe, glote, faringe, esôfago, estômago e, finalmente, retorna ao intestino, onde termina a evolução. A Ascaridíase provoca distúrbios digestivos e cólicas vagas. Só quando o número de vermes se torna muito grande é que surge o grave perigo de obstrução intestinal por novelos de áscaris. FILARIOSE OU ELEFANTÍASE Agente etiológico:Wuchereriabancrofti, também conhe- cida como filaria de Bancroft, é um verme extra-intestinal, pois se localiza nos vasos linfáticos. A fêmea é maior que o macho, podendo alcançar 10 cm de comprimento. A pre- sença do verme nos vasos linfáticos ocasiona a dificuldade circulatória da linfa, isto é, estase linfática. Há derrame de líquidos para os tecidos vizinhos, com aparecimento de edema (inchaço) progressivo, que pode levar aquela parte do corpo a dimensões desproporcionais. Partes do corpo como mamas, bolsa escrotal e pernas assumem tamanhos desproporcionais. Essa doença tornou-se
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