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Inclusão para a Vida UNIDADE 1 CITOQUÍMICA COMPONENTES INORGÂNICOS - ÁGUA E SAIS MINERAIS A água exerce um papel fundamental e essencial nos organismos, sendo inclusive o componente químico encontrado em maior quantidade nas células e, consequentemente, nos seres vivos. No entanto, observa-se que a quantidade de água nas células varia de espécie para espécie e, também, de acordo com a idade e o tipo de atividade funcional. Por exemplo, nos celenterados (água viva), a concentração de água em suas células pode chegar a mais de 90%, enquanto nas sementes de alguns vegetais a quantidade de água é, aproximadamente, 5%. Já as células nervosas, que são super ativas, a concentração de água pode chegar a 80%, ao contrário das células ósseas, que apresentam uma concentração em torno de 40%. Além disso, num bebê, a água é responsável por mais de 85% do peso corporal, ao passo que, numa pessoa idosa, corresponde cerca de 70 a 75% do seu peso corporal. FUNÇÕES DA ÁGUA REAÇÕES DE HIDRÓLISE A água é um reagente indispensável para a maioria das reações químicas que ocorrem nos seres vivos. Por exemplo, todo o oxigênio existente na atmosfera, também é proveniente da quebra de moléculas de água. Por outro lado, a exemplo do que ocorre nos processos de digestão, as proteínas obtidas nos alimentos como carne e leite, terão que ser fragmentadas em pequenas moléculas (aminoácidos), para que as células possam absorvê-las. Neste tipo de reação, na qual ocorre a quebra de grandes moléculas em pequenas moléculas, também há participação da molécula de água, e essa reação recebe o nome espaço de reação de hidrólise (hydro: água / lise: quebra). REGULADOR TÉRMICO A água contribui para conservar a temperatura constante dos animais, não deixando com que ocorram variações bruscas, o que poderia levar o organismo à morte. Essa característica deve-se ao fato da água apresentar um alto calor específico. Outra característica muito importante da água, como regulador térmico para os seres vivos, é com relação ao seu elevado grau de vaporização, quando comparada com outros líquidos. Por exemplo, para evaporar 1g de água, é necessária uma quantidade de calor dez vezes maior do que seria para elevar 1g de outro líquido, como a amônia. A evaporação da água evita o superaquecimento dos animais e vegetais. As plantas só não se superaquecem durante um dia de muito sol, porque o intenso calor que estes vegetais absorvem acaba sendo perdido quando a água evapora de sua superfície. Fato semelhante também ocorre com os animais, quando o suor, presente na superfície do corpo, devido a uma atividade física ou a um dia muito quente, promove o resfriamento. Além disso, a água protege os organismos contra os Pré-Vestibular da UFSC Biologia B efeitos do congelamento, devido ao seu alto calor de fusão. Portanto, para que a água se torne gelo, esta terá que ser exposta, por um longo tempo, a temperaturas muito baixas. AGENTE PASSIVO NA OSMOSE A osmose é a passagem de moléculas de água de uma solução menos concentrada (meio hipotônico) para outra mais concentrada (meio hipertônico). SOLVENTE UNIVERSAL A água é um excelente solvente, pois é capaz de dissolver várias substâncias químicas polares, ou seja, com cargas positivas e negativas, como por exemplo, os sais minerais, os açúcares, os aminoácidos, as proteínas e os ácidos nucleicos. As substâncias químicas que se dissolvem na água são denominadas substâncias hidrófilas (hydro: água / philos: amigo), enquanto os lipídios (gorduras e ceras), por apresentarem baixa polaridade (são substâncias não-polares), são insolúveis em água, sendo denominadas substâncias hidrófobas (hydro: água / phobos: medo). A polaridade da água é responsável pela sua característica de solvente universal, pois as suas moléculas associam-se, através das pontes de hidrogênio, tanto aos íons positivos, quanto aos íons negativos. VEÍCULO DE TRANSPORTE Devido à característica de solvente universal, a água é o principal veículo transportador, pois ao dissolver muitas substâncias químicas, permite que a célula realize a ingestão, a digestão e a absorção, além de facilitar a entrada e a saída de muitos compostos através da membrana celular. SAIS MINERAIS Como a água, os sais minerais são fundamentais para o bom funcionamento e sobrevivência do organismo. A quantidade de sais minerais também varia de espécie para espécie. Algumas espécies apresentam concentrações ao redor de 1%, e outras podem apresentar até 5%. Os sais minerais podem ser encontrados nos seres vivos sob duas formas básicas: imobilizados e pouco solúvel, constituindo, por exemplo, as carapaças, as cascas dos ovos e os esqueletos dos animais; dissolvidos em água, portanto dissociados em íons, sendo considerados de máxima importância para o bom funcionamento da célula e, consequentemente, do organismo. 1 Inclusão para a Vida Biologia B SAIS IMPORTÂNCIA MINERAIS Cálcio Importante componente na constituição dos ossos e dos dentes; É de fundamental importância para que inicie a coagulação do sangue; É necessário para o funcionamento do impulso nervoso e da contração dos músculos. Cloro Importante no balanço de líquidos do corpo; Importante íon negativo no líquido extracelular; Componente importante na manutenção do pH. Cobre Importante componente de muitas enzimas; Essencial para a síntese (produção) de hemoglobina. Cobalto Constituinte da vitamina B12; Essencial para a produção das hemácias. Enxofre Constituinte de muitas proteínas, também é essencial para a atividade normal do metabolismo. Fósforo Como o cálcio, o fósforo também é um importante componente dos ossos e dos dentes; Essencial para o armanezamento e transferência de energia no interior das células, sendo componente da molécula de ATP; Também é o componente das moléculas de DNA e RNA. Ferro Constituinte importe da hemoglobina, da mioglobina e de enzimas respiratórias. É fundamental para a respiração celular. Flúor Também é constituinte dos ossos e dos dentes, protegendo-os contra as cáries. Iodo Componente dos hormônios da tireóide, os quais, por sua vez, estimulam o metabolismo. Magnésio Componente de muitas coenzimas; É necessário para que ocorra o funcionamento normal dos nervos e músculos. Manganês Importante para que ocorra a ativação de diversas enzimas. Potássio Sódio Zinco FONTES É encontrado nos vegetais verdes, no leite e nos laticínios. Sal de cozinha. É encontrado nos feijão, ovos, peixe e no trigo integral. É encontrado na carne e nos laticínios. É encontrado na carne e nos vegetais. É encontrado no leite, laticínios, carnes e cereais. É encontrado na carne, no fígado, na gema do ovo, nos legumes e nos vegetais verdes. Água fluorada. É encontrado no sal de cozinha, laticínios e frutos do mar. É encontrado nos cereais e vegetais verdes. É encontrado no cereais, gema de ovo e vegetais verdes. É encontrado na carne, leite e, em muitas Importante íon positivo no interior das células; Participa na contração muscular e na atividade das células frutas. nervosas. É encontrado no sal de cozinha. Fundamental para a condução do impulso nervoso; Importante no balanço de líquidos do corpo; Importante íon negativo no líquido extracelular. Constituinte de várias enzimas, como por exemplo, no processo É encontrado em vários alimentos. de digestão. Exercícios de Sala Dê como resposta a soma dos números associados às alternativas corretas. 1. (UFSC) A maior parte dos seres vivos é composta de 2. Qual das alternativas abaixo não está relacionada à água. No corpo humano, a porcentagem de água pode variar de 20%, nos ossos, a 85%, nas células nervosas; nas medusas (animais marinhos), a porcentagem de água chega a mais de 95%. Assinale as afirmativas que indicam corretamente a importância da água nos seres vivos. 01. A maioria dos elementos químicos, presentes nos seres vivos, necessitam de um meio aquoso para se dissolverem e reagirem uns com os outros. 02. A água atua no transporte e remoção dos produtos do metabolismo. 04. A grande capacidade da água de absorver calor protege o material vivo contra súbitas mudanças térmicas. 08. A água atua como lubrificante, estando presente nos líquidos corporais, entre um órgão e outro. Pré-Vestibular da UFSC economia de água ou proteção contra desidratação? a) Pele queratinizada. b) Redução da taxa de transpiração. c) Folhas vegetais com cutícula espessa. d) Embrião envolvido pela vesícula amniótica (bolsa d‟água). e) Alta taxa de micção. 3. (UFRN) Elementos que fazem parte da constituição das moléculas de ATP, clorofila e hemoglobina são, respectivamente: a) magnésio, ferro e fósforo. d) magnésio, fósforo e ferro. b) ferro, magnésio e fósforo. e) fósforo, ferro e magnésio. c) fósforo, magnésio e ferro. 2 Inclusão para a Vida UNIDADE 2 COMPOSTOS ORGÂNICOS DA CÉLULA Os compostos orgânicos presentes nos seres vivos são: GLICÍDIOS (Carboidratos) São moléculas orgânicas que também recebem a denominação de carboidratos, hidratos de carbono, sacarídeos e açúcares. Ao longo das moléculas de carboidratos, sempre está presente um grupo aldeído ou um grupo cetona e, nos demais carbonos, o grupamento hidroxila. FUNÇÕES DOS GLICÍDIOS Energética: Os glicídios constituem a primeira e a principal substância a ser convertida em energia calorífica na forma de ATP (trifosfato de adenosina) nas células, através dos processos de respiração celular e pela fermentação. Estrutural ou plástica: Alguns carboidratos, em determinadas células proporcionam rigidez, consistência e elasticidade, como por exemplo, a pectina, a hemicelulose e a celulose encontrados na parede das células vegetais e a quitina, constituindo o exoesqueleto dos artrópodos. CLASSIFICAÇÃO DOS GLICÍDIOS Os glicídios apresentam a seguinte formula geral: Cn(H2O)n e são classificados em três grupos: Monossacarídeos: são glicídios que possuem um baixo número de átomos de carbono em sua molécula. Oligossacarídeos: são glicídios que se formam a partir da união de dois até dez monossacarídeos, podendo ser denominado de OSÍDEOS. O grupo mais importante de oligossacarídeos são os denominados dissacarídeos, formados pela união de apenas dois monossacarídeos ou oses, como por exemplo, a maltose constituída por duas moléculas de glicose; a lactose, constituída por uma molécula de glicose mais uma de galactose e a sacarose que é constituída por uma molécula de glicose mais uma de frutose. Polissacarídeos: São glicídios que possuem mais de dez monossacarídeos ligados em cadeia, como a celulose que é constituída por mais de 1000 glicoses; o amido, principal reserva energética dos vegetais, constituído por mais de 1400 glicoses e o glicogênio, principal reserva energética dos animais e fungo é constituído por mais de 30000 glicoses. LIPÍDIOS São moléculas orgânicas encontradas em grande quantidade nos seres vivos, constituindo, aproximadamente, 5% da matéria viva. Os lipídios são formados pela associação de uma molécula de álcool, ligada a moléculas de ácidos graxos, os quais são longas cadeias de carbono e hidrogênio, apresentando numa das extremidades um grupo ácido (COOH). Esta associação de alcoois com ácidos graxos resulta em moléculas denominadas ésteres. FUNÇÕES DOS LIPÍDIOS Estrutural: Os lipídios, juntamente com as proteínas, conferem às células rigidez, consistência e elasticidade. Pré-Vestibular da UFSC Biologia B Reserva Energética: Os lipídios constituem a segunda fonte de energia calorífica para as células, produzindo quatro vezes mais energia do que uma molécula de glicídio. Entretanto, as células oxidam muito mais facilmente os glicídios do que os lipidíos. Nos animais, os lipídios são armazenados em células especiais denominadas adiposas ou adipócitos. Essas células localizam-se no panículo adiposo (camada de tecido que se dispõe abaixo da pele), ao redor de certas vísceras e na medula óssea amarela. Isolamento térmico: O panículo adiposo constitui um revestimento natural dos animais homeotérmicos contra o frio, mantendo o calor do corpo e, consequentemente, atuando como um isolante térmico. Isolamento elétrico: Os lipídios não conduzem cargas elétricas, portanto suas moléculas são denominadas apolares, como por exemplo, a camada de fosfolipídios da membrana plasmática e a bainha de mielina das células nervosas, as quais são responsáveis pela diferença de potencial (DDP), entre o meio interno e o meio externo da célula. CLASSIFICAÇÃO DOS LIPÍDIOS Os lipídios são classificados em simples e complexos. Lipídios simples: São lipídios que apresentam na molécula de álcool e nos ácidos graxos somente os átomos de carbono (C), de hidrogênio (H) e oxigênio (O), como por exemplo: - os glicerídeos, formados por um glicerol (glicerina), mais três ácidos graxos. São os óleos e gorduras, que se diferenciam apenas com relação ao ponto de fusão. Enquanto os óleos são líquidos, à temperatura ambiente, e de origem vegetal, as gorduras são sólidas e de origem animal; - os cerídeos são lipídios semelhantes aos glicerídeos, possuindo o ácido graxo em sua molécula, diferindo-se apenas pelo tipo de álcool que possui até dezesseis carbonos na cadeia. As ceras de abelha e a carnaúba são exemplos de cerídeos. - os esterídeos são lipídios com alcoóis policiclicos com ésteres de ácidos graxos. A progesterona, a testosterona e o estrógeno que são hormônios sexuais, o colesterol, a vitamina A, D e a cortisona. Lipídios complexos: São lipídios que apresentam, além dos átomos de carbono, hidrogênio e oxigênio, outros átomos, como por exemplo, o nitrogênio, fósforo e o enxofre. Os fosfolipídios da membrana plasmática de todas as células, a esfingomielina que forma a bainha de mielina em determinados neurônios e a lecitina, presente na gema do ovo, são exemplos de lipídios complexos. AS PROTEÍNAS O termo proteína é utilizado quando a molécula apresenta mais de setenta aminoácidos, os quais estão unidos uns aos outros, através das ligações peptídicas, formando longas cadeias. Como já foi citado, a enorme variedade de proteínas existentes nos seres vivos é decorrente do fato de que os 20 aminoácidos apresentam-se formando muitas sequências e combinações diferentes, possibilitando uma variedade incrível de moléculas proteicas. As proteínas ainda diferem umas das outras pela quantidade de aminoácidos, pelos tipos de aminoácidos e pela sequência em que estes aminoácidos estão unidos. Por exemplo, a bactéria Escherichia coli, contém aproximadamente 800 3 Inclusão para a Vida espécies distintas de proteínas e, em cada uma das células humanas, já foram identificados mais de três mil tipos de proteínas que atuam em todos os processos vitais da célula, desde a produção de energia até a síntese e destruição de substâncias intracelulares. OS AMINOÁCIDOS Os aminoácidos são unidades que constituem as proteínas. Estas moléculas se caracterizam por apresentar cadeias de carbono contendo, obrigatoriamente, o átomo hidrogênio, oxigênio e nitrogênio, podendo, algumas vezes, aparecer também o átomo de enxofre. Os vegetais produzem todos os aminoácidos de que necessitam a partir da fotossíntese e do nitrato (NO3-), retirado do meio ambiente. Já os animais, não são capazes de produzir todos os aminoácidos que necessitam, tendo de obtê-los através da alimentação. Na espécie humana, são necessários 20 tipos diferentes de aminoácidos, os quais, em combinações diferentes, são capazes de originar milhares de proteínas. O organismo humano, contudo, é capaz de produzir apenas onze dos vinte aminoácidos, sendo necessário obter através da alimentação (carne, leite, queijo, peixe e ovos), os outros nove aminoácidos que lhe faltam. Todos os aminoácidos obtidos através da alimentação são denominados aminoácidos essenciais, enquanto que aqueles sintetizados pelo próprio organismo são conhecidos como aminoácidos não-essenciais ou naturais. LIGAÇÕES ENTRE OS AMINOÁCIDOS A ligação química que se estabelece entre dois aminoácidos é denominada de ligação peptídica. Esta ligação ocorre devido a união de um átomo de hidrogênio (H), proveniente do grupo amina (NH2), com a hidroxila (OH), proveniente do grupo carboxila (COOH), resultando a união dos aminoácidos e a formação de uma molécula de água. As moléculas resultantes da união de aminoácidos são denominadas peptídeos. Portanto, dois aminoácidos formam um dipeptídeo, ao passo que três aminoácidos formarão um tripeptídeo e, quatro, um tetrapeptídeo,, sucessivamente. Os termos oligopeptídeo (oligo; pouco) e polipeptídeo (poli; muito), também são utilizados para denominar moléculas formadas por poucos aminoácidos e muitos aminoácidos, respectivamente. ESTRUTURA DAS PROTEÍNAS A sequência de aminoácidos na proteína é denominada estrutura primária. Essa sequência é o fator responsável pela atividade biológica da proteína e, atualmente, já se conhece a sequência de muitos aminoácidos que formam algumas proteínas, como por exemplo, a hemoglobina, que é constituída por 574 aminoácidos; da insulina (um hormônio secretado pelo pâncreas), da ocitocina (hormônio responsável pelas contrações do parto), da mioglobina (proteína do músculo), entre outros. É interessante ressaltar que a simples troca de um destes aminoácidos poderá causar consequências graves, como é o caso da anemia falciforme, provocada pela substituição de um aminoácido, o ácido glutâmico, por outro aminoácido, a valina, numa certa região da molécula. No entanto, as proteínas não são simples fios esticados, geralmente as cadeias polipeptídicas estão enroladas em forma helicoidal, lembrando um fio de telefone. Esse enrolamento é denominado estrutura secundária da proteína, a qual é consequência da atração Pré-Vestibular da UFSC Biologia B entre átomos de aminoácidos que estão próximos um dos outros. Esta cadeia polipeptídica helicoidal costuma ainda dobrar-se sobre si mesma, assumindo o aspecto de um novelo e constituindo a estrutura terciária da proteína. Além disso, muitas proteínas são constituídas por mais de uma cadeia polipeptídica, como por exemplo, a hemoglobina do nosso sangue e a clorofila dos vegetais, que são constituídos por quatro cadeias polipeptídicas. Esta estrutura extremamente complexa de algumas moléculas prote‟‟icas é denominada de estrutura quaternária. Estrutura das proteínas A letra “A” representa a estrutura primária. A letra “B” representa a estrutura secundária. A letra “C” representa a estrutura terciária. A letra “D” representa a estrutura quaternária. FUNÇÕES DAS PROTEÍNAS Função estrutural ou plástica: são proteína que participam da estrutura dos tecidos, conferindo-lhes, consistência, rigidez e elasticidade, como por exemplo, colágeno, proteína de alta resistência encontrada na pele, nas cartilagens, nos ossos e nos tendões; a actina e a miosina, proteínas contráteis encontradas em grande quantidade nos músculos, participando do mecanismo de contração muscular; a queratina, proteína impermeabilizante encontrada na pele, cabelos e unhas, protege contra a dessecação; os gens, constituídos pelo ácido desoxirribonucleico, apresentam em sua constituição química, moléculas proteicas; o fibrinogênio, proteína encontrada no sangue e relacionada com o mecanismo de coagulação e a albumina, proteína encontrada na maioria dos tecidos animais e nos ovos das aves. No sangue, é constituinte do plasma (parte líquida), o qual desempenha importante papel na regulação osmótica. Função hormonal: vários hormônios são de constituição proteica, como por exemplo, a insulina. Função de defesa: as proteínas que realizam a defesa do nosso organismo são denominados de anticorpos, os quais irão atuar sobre os corpos estranhos conhecidos como antígenos, causadores de várias doenças. Função energética: o organismo obtém energia para a realização de várias atividades a partir das moléculas de glicídios, lipídios e das proteínas. Os aminoácidos que constituem as moléculas de proteínas passam a fazer parte da respiração celular, sendo convertidos em ATP. Função enzimática: todas as enzimas são proteínas, as quais são fundamentais na aceleração das reações bioquímicas que ocorrem no organismo, como por exemplo, as lipases, que transformam os lipídios em unidades menores denominados ácidos graxos, para serem posteriormente utilizados pelas células. Condução dos gases: a hemoglobina, presente nos animais vertebrados, e a hemocianina, nos invertebrados, são dois tipos de proteínas responsáveis pelo transporte do gás carbônico e do oxigênio no organismo dos animais. 4 Inclusão para a Vida Biologia B UNIDADE 3 ÁCIDOS NUCLEICOS: DNA e RNA Somente em 1953, com os trabalhos de Watson e Crick foi possível compreender as várias propriedades da molécula de DNA, como por exemplo, a sua capacidade de autoduplicação e de produzir moléculas de RNA, além de, também, terem esclarecido a arquitetura do DNA. Existem dois tipos de ácidos nucleicos, o DNA (ácido desoxirribonucleico) e o RNA (ácido ribonucleico). Os ácidos nucleicos são macromoléculas constituídas por milhares de unidades ligadas entre si, denominados nucleotídeos. Cada nucleotídeo é sempre composto por um uma base nitrogenada, grupo fosfato e uma pentose. Com relação à pentose, as moléculas de DNA são constituídas pela desoxirribose e as moléculas de RNA constituídas pela ribose. Com relação às bases nitrogenadas dos ácidos nucleicos, existem 5 tipos diferentes: guanina; adenina; citosina; timina e uracila. As duas primeiras bases nitrogenadas são denominadas púricas e são constituídas por um anel simples de carbono, ao passo que as três últimas são denominadas pirimídicas e são constituídas por um anel duplo de carbono. ESTRUTURA DA MOLÉCULA Bases nitrogenadas DNA RNA Pentose Tipo de filamento A MOLÉCULA DE DNA A molécula de DNA também é denominada de ADN (Ácido Desoxirribonucleico). Essa molécula é formada por milhares de nucleotídeos, os quais se encontram dispostos ao longo de duas cadeias enroladas uma sobre a outra e de forma helicoidal. Nas moléculas de DNA, sempre a base púrica de um filamento liga-se por pontes de hidrogênio à base pirimídica do outro filamento, como por exemplo: a adenina, que é púrica, liga-se, por duas pontes de hidrogênio, à timina, que é pirimídica, ou vice-versa. Já a guanina, que também é púrica, liga-se à citosina, que é pirimídica, ou vice-versa, através de três pontes de hidrogênio. Esquema da molécula de DNA, a qual é formada por milhares de nucleotídeos dispostos ao longo de duas cadeias enroladas, uma sobre a outra, de forma helicoidal. A letra “A” e “B” representam as bases nitrogenadas e a letra “C”, a pentose mais o grupo fosfórico. possa haver o desemparelhamento e o desenrolamento da hélice dupla, abrindo-se a molécula. No processo de duplicação da molécula de DNA, as pontes de hidrogênio entre as bases nitrogenadas se rompem e os dois filamentos que constituíam a hélice dupla começam a se separar. À medida que as bases nitrogenadas vão se separando, os nucleotídeos que se encontram dispersos na cariolinfa ou líquido nuclear vão se unindo a cada um dos filamentos rompidos, através da ação de uma enzima denominada DNA polimerase, dando origem a um filamento complementar. Entretanto, a união dos nucleotídeos sempre ocorre entre adenina com timina ou timina com guanina e, ainda, a citosina com a guanina ou a guanina com a citosina. Observa-se, entretanto, que cada um dos dois novos filamentos formados apresentam um filamento original e um filamento novo. Assim, dizemos que as moléculas de DNA apresentam uma duplicação semiconservativa. A MOLÉCULA DE RNA A molécula de RNA apresenta-se constituída por apenas um único filamento. Com relação à pentose, a molécula de RNA possui a ribose, e as bases nitrogenadas são: adenina, citosina, guanina e uracila, não existindo no RNA a timina. As moléculas de DNA, além de possuírem a capacidade de autoduplicação, também são capazes de produzir as moléculas de RNA, as quais receberão as mensagens do DNA e passarão a comandar a síntese de uma determinada proteína no citoplasma celular. A SÍNTESE DA MOLÉCULA DE RNA Para que ocorra a formação da molécula de RNA é necessário que haja o rompimento das pontes de hidrogênio que unem as bases nitrogenadas da molécula de DNA. Esse rompimento pode ser total ou parcial, uma vez que pode ocorrer a cópia de apenas uma parte da molécula de DNA. Em seguida, ocorre a união dos nucleotídeos pertencentes à molécula de RNA, num processo semelhante ao que ocorre na duplicação do DNA. No entanto, onde havia a união da timina com a adenina na molécula de DNA, no RNA, a timina não se faz presente e sempre será a uracila que se ligará a adenina. Além disso, a união dos nucleotídeos da molécula de RNA só ocorre sobre uma das fitas do DNA, denominada de fita-molde ou fita-ativa. Após a formação das moléculas de RNA, estes migram para o citoplasma, onde realizarão a síntese das proteínas. Formação das moléculas de RNAm . Observe que para a formação do RNA a uracila se liga a adenina, formando uma fita única. DUPLICAÇÃO DA MOLÉCULA DE DNA Como se observa na figura acima, a estrutura da molécula de DNA é helicoidal e para que ocorra a sua duplicação é necessária a participação de algumas enzimas, para que Pré-Vestibular da UFSC 5 Inclusão para a Vida UNIDADE 4 A SÍNTESE DE PROTEÍNAS Quando realizamos uma análise bioquímica das células, observamos que em todas elas existe uma variedade muito grande de proteínas, responsáveis, inclusive, pelas propriedades específicas de cada célula, como, por exemplo, a contração dos músculos, revestimento, transporte de gases, etc. Portanto, as características de qualquer organismo vivo dependem basicamente dos tipos de proteínas que o constituem. As moléculas de DNA possuem todas as instruções para que ocorra a síntese (formação) das proteínas. No entanto, essas instruções não são transferidas diretamente da molécula de DNA para a molécula proteica que está sendo sintetizada. Existe, entretanto, a participação de uma molécula intermediária, a qual atua como mensageira dessas instruções. Na verdade, essa molécula mensageira é um tipo especial de RNA, denominado de RNA mensageiro (RNAm). Este RNAm transportará a mensagem contida na molécula de DNA e orientará a síntese de proteínas. Sendo assim, podemos dividir a síntese de proteínas em duas etapas: - a primeira é a transcrição do código genético, que consiste no processo de transferência das instruções contidas no DNA para o RNA; - a segunda é a tradução do código genético, que consiste na síntese das proteínas, orientando os tipos de aminoácidos que serão utilizados e, também, a posição que estes deverão ocupar na molécula proteica. No capítulo sobre as proteínas, verificamos que na constituição química das moléculas protéicas podem existir até 20 tipos diferentes de aminoácidos (lembre-se que as proteínas são formadas por muitos aminoácidos). Se cada uma destas letras (A), (T), (C) e (G) da molécula de DNA fosse específica para formação de um determinado tipo de aminoácido, consequentemente, todas as proteínas possuiriam apenas quatro tipos diferentes de aminoácidos. No entanto, os pesquisadores concluíram que para uma Pré-Vestibular da UFSC Biologia B proteína possuir os possíveis 20 aminoácidos em sua estrutura molecular seria necessário um código tríplice, ou seja, que as bases nitrogenadas se agrupassem três a três, possibilitando a codificação dos vinte aminoácidos. Sendo assim, cada sequência de três bases nitrogenadas da molécula de DNA codifica a posição de um determinado tipo de aminoácido numa proteína. Esta sequência de três bases nitrogenadas recebe a denominação códon. Durante a síntese de proteínas, observa-se a presença de três tipos de moléculas de RNA, como: o RNA mensageiro (RNAm), o RNA transportador (RNAt) e o RNA ribossômico (RNAr). O RNAm é formado a partir da molécula de DNA, num processo denominado de transcrição do código genético. Durante este processo, verifica-se a presença da enzima RNA-polimerase unindo as bases nitrogenadas adenina com a uracila e citosina com a guanina e, em seguida, o destacamento da fita-molde da molécula de DNA que lhe deu origem. O RNA transportador (RNAt) também é produzido no núcleo, a partir de algumas moléculas de DNA. Logo após a sua formação no núcleo da célula, o RNAt migra para o citoplasma e passa a capturar aminoácidos, transportandoos, em seguida, para o RNA mensageiro (RNAm), o qual se encontra associado aos ribossomos. O RNAt se caracteriza por possuir poucos nucleotídeos e, sua molécula, apresentase dobrada sobre si mesma. Além disso, também possui uma região específica para cada aminoácido que será transportado até o RNA mensageiro (RNAm) e, de uma outra região, constituída por uma trinca de nucleotídeos, denominada de anticódon. É através do anticódon que o RNAt reconhece o local no qual o RNAm deverá colocar o aminoácido por ele transportado. O RNA ribossômico (RNAr) também origina-se no núcleo a partir do DNA, mas estes migram para o citoplasma e associam-se a determinadas proteínas, originando os ribossomos. Esses ribossomos são responsáveis pelo acoplamento do RNAt, que transporta os aminoácidos ao RNAm , o qual possui o código para a formação de uma determinada proteína. 6 Inclusão para a Vida Biologia B AS VITAMINAS As vitaminas são substâncias orgânicas essenciais para o organismo e são obtidas somente através da alimentação. As principais vitaminas, a sua utilização pelo organismo, os sintomas de sua deficiência e a sua obtenção, estão resumidos na Tabela 1. VITAMINA Tipo A Tipo B3(niacina) Tipo B1 (tiamina) Tipo B2 (Riboflavina) Tipo B6 (piridoxina) UTILIZAÇÃO PELO ORGANISMO necessária para o bom funcionamento dos olhos, evita a cegueira noturna e previne resfriados. mantém o estado normal de resistência e elasticidade do tecido nervoso e muscular e o bom funcionamento do sistema digestivo. mantém o estado normal do tecido muscular e nervoso e previne o beribéri mantém a tonalidade saudável da pele e atua na coordenação motora. mantém a pele saudável. SINTOMAS DA DEFICIÊNCIA cegueira noturna, xeroftalmia e cegueira total. beribéri (fraqueza muscular), perda de apetite e nervosismo. ruptura da mucosa bucal, dos lábios e da língua. doenças distúrbios cansaço. cansaço, fadiga, insônia, nas crianças ocorre sangramento das gengivas, dentes alterados e escorbuto. ossos fracos, problemas nos dentes e raquitismo. Tipo D mantém os ossos e os dentes em bons estado e previne o raquitismo. previne o aborto, promove a esterilidade e aborto. fertilidade. atua na coagulação do sangue e Hemorragias. previne as hemorragias. Exercícios de Sala 1. (UFMS) Os organismos animais conseguem sintetizar a maioria dos aminoácidos. As reações de síntese ocorrem nas células do parênquima hepático. Porém, alguns aminoácidos não são sintetizados pelos animais. Em relação a essas moléculas, é correto afirmar: 01. Os aminoácidos naturais são aqueles produzidos no organismo. 02. Os aminoácidos essenciais são aqueles que devem ser obtidos através da alimentação. 04. Nas proteínas da carne, do leite e dos ovos encontramse todos os aminoácidos essenciais, sendo, por isso, considerados alimentos completos. 08. Os aminoácidos são unidades dos ácidos nucleicos. 16. Um elevado número de aminoácidos pode se originar por hidrólise de uma proteína. 2. As proteínas são substâncias orgânicas de múltiplas funções nos seres vivos, conforme sua forma na natureza, elas podem ser classificadas como fibrosas ou globulares. Somos diferentes uns dos outros, pois produzimos proteínas diferentes com funções plásticas, metabólicas, imunológicas, energéticas e outras. Pré-Vestibular da UFSC cereais, feijào, figado, carne de porco, vegetais de folha couve, repolho, espinafre (vegetais de folha), carnes magras e ovos. da pele, levedo de cerveja, cereais, nervosos e fígado, carnes magras. previne infecções, mantém a integridade dos vasos e o escorbuto (tendência à hemorragia). Tipo K cenoura, abóbora, milho, pêssego (vegetais amarelos em geral), gema do ovo e fígado. nervosismo, problemas carnes magras, ovos, figado e digestivos, cansaço. leite. Tipo C Tipo E FONTES frutas cítricas como o limão, a acerola e a laranja. gema de ovo e óleo de fígado de bacalhau. carnes, laticínios, alface . vegetais verdes, castanha. tomate e 01. As proteínas são resultado de ligações peptídicas entre os aminoácidos 02. A principal função das proteínas é energética, pois liberam muitas calorias ao serem decompostas. 04. O colágeno é uma proteína fibrosa encontrada na pele com a função plástica. 08. As proteínas pouco importam para o metabolismo, além de produzirem energia. 16. Quando dois aminoácidos se ligam peptidicamente sempre liberam uma molécula de água. 32. Por não serem solúveis na água, as proteínas não podem ser transportadas pelo tecido sanguíneo. 64. Os anticorpos são proteínas que possuem propriedades imunológicas, ou seja, a capacidade de destruir corpos estranhos ao nosso. 3. Ao mandar uma nave espacial a Marte, a NASA produziu um robô “Pathfinder” para coletar amostras no solo do planeta. Todos podemos observar ao vivo pela lnternet ou pela TV a cabo as fotos do planeta vermelho. Uma das substâncias que o robô procurava eram as enzimas, se estas fossem encontradas, seria a prova de que pelo menos um dia teria existido vida em marte. Quanto ao robô “Pathfinder”, sumiu!!!! 7 Inclusão para a Vida Biologia B 01. Toda a proteína é uma enzima, mas nem toda a enzima é uma proteína. 02. As enzimas possuem a função de diminuir a energia necessária para que a reação ocorra. 04. As enzimas podem ser chamadas de catalisadores biológicos pois aceleram a velocidade das reações metabólicas. 08. O pH nunca influencia a atividade enzimática. pois as enzimas tanto trabalham em meio ácido como em meio alcalino. 16. Ao elevar a temperatura de uma reação a velocidade da atividade enzimática duplica, triplica ou quadruplica até um ponto ótimo. que depende do ser vivo. 32. Ao passar a temperatura do ponto ótimo, as enzimas podem começar a perder suas propriedades catalíticas e dependendo da elevação da temperatura, as enzimas podem ficar inativas ou até desnaturar. 64. Sempre que aumentamos o substrato numa reação, não importa a quantidade, a velocidade da reação enzimática sempre aumenta. de bases do ARNt é denominada de anti-códon, já a trinca do ARNm e do ADN é chamada de códon. Com as informações do texto acima, assinale a soma das alternativas corretas: 01. Podemos compreender através do texto acima, que um gene ocupa toda a dupla tira do ADN. 02. Podemos afirmar, de acordo com o texto, que o ADN não está envolvido com o material genético transmitido de pais para filhos. 04. Se uma proteína possui 310 aminoácidos, podemos concluir que o ARNm que decodifica tal proteína irá possuir 310 códons. 08. Para a proteína da alternativa (04), o mesmo ARNm terá 930 bases nitrogenadas. 16. Se um códon do ARNm for (A-A-C), o anti-códon do ARNt que combina com este será, (U-U-G). 32. Para o mesmo códon do ARNm acima, existe um códon de ADN (T-T-G) do qual ele foi transcrito. 64. Outro ARNt que combinaria com o ARNm da alternativa (16) teria um anti-códon (T-T-G). 4. Acreditamos que as principais causas de mortes por 6. (UFMS) Os ácidos nucleicos são as moléculas “mestras” doenças cardíacas entre os humanos estão relacionadas com a má alimentação que fazemos ao longo de nossas vidas. Assinale a soma das alternativas corretas para os lipídeos e suas funções nos seres vivos. 01. Os lipídeos são moléculas de álcool ligadas a ácidos graxos. 02. Estas substâncias podem possuir a função energética quando se quebram as longas cadeias de carbono, liberando energia para a formação de ATP. 04. Os fosfolipídios possuem a função plástica ou estrutural, pois formam a membrana citoplasmática lipoproteica. 08. As células preferem queimar os lipídeos antes dos glicídios, assim elas gastam menos energia. 16. Por serem péssimos condutores de calor, os lipídios são ótimos reguladores térmicos dos seres vivos. 32. Alguns lipídios podem assumir propriedades catalíticas e assim serem denominados de enzimas. 64. Por serem solúveis na água, os lipídios são facilmente transportados pelo sangue. da vida. Elas são “responsáveis” pela síntese de todas as enzimas que controlam, de alguma forma, a atividade celular. Relacione os ácidos nucleicos com suas características. 5. Hoje sabemos que um Gene é uma parte do ADN (Ácido Desoxirribonucleico), também conhecido por DNA, que decodifica uma proteína, ou seja, possui a receita da sequência correta do encadeamento polipeptídico entre aminoácidos. O ADN é resultado de uma sequência prédeterminada de bases nitrogenadas, compostas por (T) timina, (A) adenina, (C) citosina e (G) guanina. Na transcrição, o ADN, que não pode sair do núcleo, serve de molde para a fabricação do ARN (Acido Ribonucleico, também conhecido como RNA), o qual é constituído de uma sequência de bases nitrogenadas (A, C, G) mais a (U) uracila, não possuiindo (T). Os ribossomos ligados ao retículo endoplasmático ou soltos no citoplasma ligam-se ao ARNm (mensageiro) do citoplasma e, transportando aminoácidos específicos, chegam aos ribossomos vários tipos de ARNt (Transportador). Para que os aminoácidos se liguem peptidicamente é necessário que a trinca de bases do ARNm combine com a trinca de bases do ARNt. A trinca Pré-Vestibular da UFSC I – DNA II – RNA A – açúcar da molécula = desoxirribose B – açúcar da molécula = ribose C – presença de timina D – presença de uracila E – cadeia dupla F – cadeia simples G – capacidade de autoduplicação Está(ão) correta(s) a(s) associação(ões): 01. I – A 16. I – F 02. II – B 32. II – E 04. II – G 64. II – D 08. I – C UNIDADE 5 CITOLOGIA A célula é a unidade básica estrutural e funcional da vida de todos os seres vivos e o ramo da biologia que estuda as células é a citologia. A maioria das células apresenta medidas microscópicas, mas algumas podem ser macroscópicas, como: a gema do ovo, fibra de algodão, o Paramecium sp, alvéolo da laranja, entre outras. PADRÕES DE ORGANIZAÇÃO DAS CÉLULAS Todas as células seguem um padrão inicial, apresentando uma membrana celular delimitando um líquido interno do meio externo. No entanto, internamente as células podem ser: procarióticas ou eucarióticas. As células procarióticas não contêm compartimentos internos delimitados por membranas. O 8 Inclusão para a Vida DNA encontra-se disperso no citoplasma, não protegido por membrana nuclear (carioteca), como se observa nas bactérias e cianobactérias. Já as células eucarióticas são células que apresentam todo um sistema de compartimentos constituído por membranas, como, por exemplo: os protistas, fungos, plantas e animais. Biologia B 02. Parede celulósica, vacúolo de suco celular. 04. Complexo de Golgi, lisossomo, centríolos. 08. Plastos ou plastídios, membrana celulósica. 16. Núcleo, vacúolo de suco celular e parede celulósica. 32. Citoplasma, retículo endoplasmático, centríolos. Tarefa Complementar FORMAS DAS CÉLULAS As células diferem muito em suas formas, como pode ser observado no corpo humano, por exemplo. A forma da célula depende da função exercida por ela. Exercícios de Sala 1. Sobre Citologia, some as afirmações corretas: 01. Citologia é uma ciência biológica que estuda a unidade estrutural e funcional dos seres vivos. 02. Todas as células são macroscópicas. 04. A maioria das células está abaixo de 100 micrômetros de diâmetro, logo, são microscópicas. 08. Algumas células são macroscópicas, tais como: Gema do ovo, óvulo humano, alvéolo da laranja, alga nitela. 16. Um micrômetro é a milésima parte de um milímetro e um (Å) ângstron a décima-milionésima parte de um milímetro. 32. Os aparelhos mais usados para visualizar células e suas estruturas são os microscópios óptico e eletrônico. 64. As células são iguais em forma, consequentemente as funções também são iguais. 2. (UFSC) Os procariontes, representados pelas bactérias e pelas algas azuis: 01. Apresentam tecidos. 02. Não apresentam núcleo verdadeiro. 04. São organismos inferiores na escala dos seres vivos. 08. São unicelulares. 16. Apresentam DNA como material genético. 32. São parasitas obrigatórios. 64. Não realizam meiose. 3. (UFSC) Bizzozero classificou as células em lábeis, estáveis e permanentes. Esta classificação permite que se afirme: 01. O tecido nervoso e o floema, por serem altamente especializados, apresentam células permanentes. 02. Tecidos de revestimento, como o epitelial, são formados por células lábeis. 04. Tecidos de sustentação, como muscular e colênquima, apresentam capacidade de regeneração, apresentam células lábeis. 08. O meristema primário, responsável pela origem dos demais tecidos vegetais, é constituído por células estáveis. 16. Os parênquimas vegetais e o tecido conjuntivo animal, responsáveis pelo preenchimento, são constituídos por células estáveis. 32. Os glóbulos brancos, especializados na defesa em alguns organismos animais, são células permanentes. 4. Some as alternativas com estruturas celulares exclusivas de células vegetais: 01. Membrana plasmática, citoplasma, núcleo. Pré-Vestibular da UFSC 5. (UFPR) A Escherichia coli não possui membrana nuclear, tem as enzimas do processo respiratório em dobras da membrana plasmática e não possui as estruturas celulares mais conhecidas. Isso faz com que seja classificada como: a) célula procariota. d) metazoário. b) célula eucariota. e) vírus. c) protozoário. 6. (UFRGS) As células, segundo Bizzozero, são classificadas em lábeis, estáveis e permanentes. As lábeis são pouco diferenciadas e, após cumprirem suas funções, são substituídas. As estáveis são mais diferenciadas e com capacidade de reprodução e de regeneração. As permanentes, altamente diferenciadas e com funções muito especializadas, não se reproduzem e nem se regeneram. A partir dos dados descritos, indicar a alternativa correta que exemplifica, respectivamente, células lábeis, estáveis e permanentes: a) epiteliais; neurônios e hepáticas. b) hepáticas; epiteliais e ósseas. c) neurônios; epiteliais e ósseas. d) sanguíneas; ósseas e nervosas. e) ósseas, hepáticas e nervosas. 7. (UFRN) Das estruturas citadas abaixo, a única que não caracteriza uma célula vegetal é: a) lisossomo. d) vacúolos de suco celular. b) parede celular. e) plastos. c) plasmodesmos. UNIDADE 6 FUNÇÕES E ESTRUTURAS DAS CÉLULAS EUCARIÓTICAS MEMBRANA PLASMÁTICA Presente nas células vegetais e animais, a membrana plasmática também é chamada de membrana celular, membrana citoplasmática ou plasmalema. A membrana se caracteriza por ser uma película delgada e elástica que envolve todas as células, revestindo e separando o citoplasma e as organelas celulares do meio externo. Funcionando como uma barreira seletiva facilitando ou dificultando a entrada de substâncias que interessam à célula, a membrana possui uma permeabilidade seletiva. Medindo em média 75 Å, a membrana só pode ser visualizada ao microscópio eletrônico. Em 1972, S. J. Singer e G. L. Nicholson elaboraram o atual modelo para a estrutura da membrana: o modelo do mosaico fluido. Este modelo propõe que a membrana é composta por três tipos de moléculas, lipídeos (fosfolipídeos e colesterol), 9 Inclusão para a Vida proteínas (globulares) e uma pequena fração de glicídios, que nas células animais podem estar aderido aos dois primeiros, formando os glicolipídios e as glicoproteínas, que juntas formam o glicocálice. PAREDE CELULAR Junto à membrana citoplasmática das células vegetais existe um reforço externo formado por celulose (polissacarídeo composto por 4.000 moléculas de glicose), sendo também denominada parede celulósica. Esta parede é porosa, permitindo a livre passagem de água. TRANSPORTES ATRAVÉS DA MEMBRANA CITOPLASMÁTICA Os transportes através da membrana podem acontecer sem que ocorra gasto de energia (ATP) ou com gasto de energia. No primeiro processo, o transporte é denominado TRANSPORTE PASSIVO e, no segundo caso, em que há gasto de energia, é denominado TRANSPORTE ATIVO. TIPOS DE TRANSPORTES PASSIVOS DIFUSÃO - É o deslocamento de substâncias do local de maior concentração para o local de menor concentração e podem ser do seguinte tipo: - Difusão Simples - é quando a substância passa pela bicamada de fosfolipídios da membrana plasmática. Passam facilmente substâncias lipossolúveis, tais como: oxigênio, monóxido e dióxido de carbono. - Difusão Facilitada – substâncias polares como a maioria dos aminoácidos, açúcares, íons não se difundem pela bicamada lipídica. Esses elementos terão que atravessar a membrana com o auxílio de proteínas porosas ou proteínas carregadoras. As proteínas integrais à camada lipídica formam canais, os quais se abrem para a passagem dos referidos elementos. - Osmose - é a passagem de solventes do meio menos concentrado em soluto (hipotônico) para o meio mais concentrado (hipertônico). Este mecanismo ocorre onde há uma membrana com poros que só permitem a passagem de moléculas de solvente. A Osmose pode ser facilmente observada ao colocarmos hemácias e células vegetais em soluções com concentração de diferentes solutos. As hemácias quando colocadas em solução hipertônica murcham, perdem H2O e sofrem plasmólise. Ao serem colocadas em soluções hipotônicas, ganham H2O e podem sofrer plasmoptise (ou hemólise no caso das hemácias). Células de vegetais se caracterizam por apresentarem parede celulósica. Essa estrutura é porosa, portanto permeável aos solventes e aos solutos. No entanto, é a membrana plasmática que seleciona as substâncias que Pré-Vestibular da UFSC Biologia B deverão penetrar nas células. Sendo assim, células vegetais, quando colocadas em solução hipertônica, observa-se uma nítida perda de volume do vacúolo e do citoplasma, ocasionando um afastamento da membrana plasmática da parede celulósica. Em solução hipotônica, a célula vegetal ao ganhar solvente, passa a apresentar um aumento do vacúolo e do citoplasma, fazendo com que a membrana plasmática encoste-se à parede celulósica. Ao contrário do que se observa nas hemácias, a célula vegetal não sofre plasmoptise. Osmose em hemácias e células vegetais TRANSPORTES ATIVOS Nestes tipos de transporte, as substâncias deslocam-se do meio de menor concentração para o meio de maior concentração. Nestes casos, a célula ou a membrana plasmática gasta energia (ATP) para movimentar a substância. Alguns exemplos seriam: - Bomba de Sódio e Potássio (Na+ e K+) - constituída por proteínas que removem o Na+ para o lado externo da célula e devolvem o K+ para o interior das células. Proteínas que acoplam o Ca++ na membrana plasmática e no retículo endoplasmático. A concentração de Ca++ fora da célula é muito alta e tende a penetrar nas células. Há proteínas transportadoras que transportam o Ca ++ contra um gradiente iônico e de concentração. - As células intestinais absorvem ativamente aminoácidos e Na+ através da mesma proteína transportadora da membrana plasmática. ENDOCITOSE Proteínas, ácidos nucleicos e polissacarídeos, são grandes moléculas polares que não conseguem atravessar a membrana, mesmo gastando energia. Algumas células especializaram-se em transportar estes tipos de moléculas através da Fagocitose, Pinocitose, Exocitose. FAGOCITOSE Macromoléculas fusionam-se à membrana plasmática e são englobadas. Durante esse processo, observa-se que a membrana invagina-se e forma uma vesícula (estrutura que lembra uma “bolsa”) com as macromoléculas em seu interior, as quais sofrerão a ação de enzimas digestivas. As substâncias aproveitáveis pela célula serão assimiladas e as substâncias não desejáveis serão eliminadas. PINOCITOSE Na pinocitose, as macromoléculas são sempre dissolvidas em um solvente. Como na fagocitose a membrana invaginase, forma uma vesícula e as substâncias aproveitáveis pela célula serão assimiladas e as substâncias não desejáveis serão eliminadas. Esse processo é observado nos capilares 10 Inclusão para a Vida sanguíneos e tecido adjacente, os quais captam e eliminarem rapidamente os seus fluídos. EXOCITOSE É a eliminação de grandes substâncias pelas células. As substâncias a serem eliminadas são envolvidas pela membrana, a qual se fusiona originando um canal, o qual possibilita a eliminação dos produtos não aproveitáveis pela célula, durante a fagocitose e a pinocitose. Biologia B esteroides. Além disso, armazenam temporariamente diferentes tipos de substâncias como: enzimas, proteínas e lipídeos e regulam a pressão osmótica por armazenar substâncias como o Ca ++, modificando a concentração deste elemento no hialoplasma. UNIDADE 7 CITOPLASMA O espaço compreendido entre o núcleo e a membrana plasmática é preenchido por uma massa coloidal, na qual se encontram suspensas as estruturas intracelulares, e é denominado citoplasma. O hialoplasma é a parte do citoplasma mais próxima ao núcleo. É nessa região que se encontram a maioria dos organoides (Retículo Endoplasmático, Ribossomo, Complexo de Golgi, Lisossomo, Centríolos, Mitocôndrias). O coloide é formado por milhares de micelas proteicas suspensas na água e apresenta um movimento constante (movimento Browniano), o qual impede a precipitação da suspensão coloidal. A maior ou menor concentração destas proteínas proporciona o surgimento de um plasma-gel, (mais proteínas, mais gelatinoso) e plasma-sol, (menos proteínas, mais fluído). O plasma sol é mais interno, daí a denominação de endoplasma; o plasma-gel é mais externoectoplasma. No hialoplasma também existem inúmeras fibras formadas de actina e miosina, proteínas contráteis que formam o citoesqueleto das células. Estas proteínas estão constantemente em contração e relaxamento provocando um deslocamento contínuo do citoplasma como um todo. Neste fluxo de citoplasma os organoides também se deslocam ativa ou passivamente promovendo a CICLOSE. RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO As células eucarióticas possuem uma continuação da carioteca (membrana nuclear) formada por um sistema de membranas duplas de lipoproteínas em forma de rede de túbulos ou sacos achatados. Seu aspecto e distribuição variam de célula para célula, mas é abundante nas células secretoras e ausente nas hemácias adultas de mamíferos. Esta estrutura só pode ser observada ao microscópio eletrônico, devido a sua espessura, que é semelhante ao da membrana plasmática, em torno de 75 Å. O retículo endoplasmático pode ser de dois tipos: - Reticulo Endoplasmático Rugoso - também conhecido como granular ou ergastoplasma, possui ribossomos aderidos e participa da síntese de proteínas; - Reticulo Endoplasmático Liso - não possui ribossomos, participando da síntese de lipídeos e polissacarídeos. Além de transportar substâncias no interior da célula, o retículo facilita as reações enzimáticas. O retículo liso também promove a síntese triglicerídeos, fosfolipídios e esteroides, os quais são bem desenvolvidos em células das suprarrenais e das gônadas que secretam hormônios Pré-Vestibular da UFSC RIBOSSOMOS Podem ser encontrados livres, presos ao retículo endoplasmático ou ligados entre si por uma fita de RNA, sendo, neste caso, denominados de polissomos ou polirribossomos. Os ribossomos são constituídos por duas subunidades de RNA ribossômico e proteínas e fundamentais na síntese de proteínas, estando, portanto, presente em todas as células. Na forma de polissomos, fabricam proteínas para a própria célula e quando há necessidade de produzir proteínas para fora da célula, estas são produzidas junto ao retículo endoplasmático rugoso. COMPLEXO GOLGIENSE Conjunto de vesículas ou sáculos achatados lipoproteico proveniente de expansões do retículo endoplasmático liso presente apenas nas células eucarióticas. Pode ser visualizado ao microscópio óptico e possuem como funções: - Armazenamento de proteínas sintetizadas pelo retículo endoplasmático rugoso, as quais são armazenadas nas vesículas do complexo golgiense. A partir destas vesículas brotam outras vesículas menores repletas de enzimas denominadas lisossomos primários; - Síntese de mucopolissacarídeos, os quais são polimerizados no complexo golgiense e transformado em polissacarídeos, os quais associam-se as proteínas oriundas do retículo endoplasmático rugoso formando as glicoproteínas, as quais posteriormente serão eliminadas pela célula; - Síntese de lipídeos, como o colesterol, hormônios sexuais, cortisol, estrógeno, progesterona, testosterona; - Nas células vegetais observa-se entre as membranas o dictiossomos, os quais são bolsas do complexo golgiense que polimerizam monossacarídeos formando a celulose, constituindo a parede celulósica das células vegetais. LISOSSOMOS São pequenas bolsas de membrana lipoproteica contendo no seu interior enzimas digestivas e presente apenas nas células eucarióticas. Estas vesículas surgem a partir de dobras do retículo endoplasmático e do Complexo golgiense, sendo observado somente microscópio eletrônico. Apresentam as seguintes funções: HETEROFAGIA - nos casos de fagocitose e pinocitose, formando-se dentro da célula o fagossomo e o pinossomo, 11 Inclusão para a Vida respectivamente. Juntam-se ao fagossomo e pinossomo inúmeros lisossomos que irão constituir o lisossomo secundário ou vacúolo digestivo. As enzimas passam então a interagir com os produtos englobados e as substâncias aproveitáveis pela célula serão eliminadas pelo vacúolo, sobrando em seu interior apenas resíduos da digestão, denominados de corpo residual ou vesícula de clasmocitose, que será eliminada pela célula, através da exocitose. AUTOFAGIA - quando uma estrutura intracelular deixa de exercer sua função, ocorre a formação de um vacúolo como fagossomo, originando lisossomos que provocarão a digestão. AUTÓLISE - com a morte celular observa-se o aumento significativo de lisossomos que rompem a sua membrana liberando sobre toda a célula suas enzimas. São exemplos da autólise a involução da cauda do girino. A destruição das células cardíacas no enfarte do miocárdio ou outra região enfartada. PEROXISSOMOS São vesículas que contêm enzimas, como a peroxidase e a catalase, as quais são produzidas no retículo endoplasmático rugoso e participam do metabolismo dos peróxidos (água oxigenada) que são formados pelo metabolismo celular. São encontrados tanto em células animais, como vegetais e no homem são muito desenvolvidos nos hepatócitos, pois estas células têm um importante papel na metabolização de moléculas tóxicas, como o álcool. MITOCÔNDRIAS São organelas que apresentam forma de grãos ou bastões, sendo observadas em células aeróbias e responsáveis pela respiração celular (processo responsável pela produção de energia). As mitocôndrias podem ser visualizadas ao microscópio óptico, porém seus detalhes, somente ao microscópio eletrônico. Constituídas por uma dupla membrana lipoproteica, a parte interna forma dobras ou septos chamados cristas mitocondriais, que contêm enzimas aceptoras de elétrons, fundamentais para que ocorra o processo de respiração celular. Entre estas cristas há uma solução coloidal semelhante citoplasma, a matriz mitocondrial, a qual apresenta diversas enzimas respiratórias, DNA e RNA próprios, além de ribossomos. Por isso, as mitocôndrias possuem autonomia reprodutiva e são considerada organismos primitivos que passaram a viver de forma simbiótica com as células eucarióticas atuais. Ao conjunto de mitocôndrias dá-se o nome de condrioma e quanto maior for o metabolismo celular, maior será a quantidade de mitocôndria para produzir energia. CENTRÍOLOS Estrutura não membranosa do centro celular ou centrossomo. Ao redor dos centríolos partem fibrilas que constituem o áster, o qual se caracteriza por ser um conjunto de fibrilas proteicas de tubulina que apresentam capacidade de encurtamento e alongamento proporcionando a migração dos cromossomos para os pólos durante a divisão celular e a formação cílios e flagelos. Os centríolos são duas formações cilíndricas dispostas perpendicularmente, em que cada cilindro é formado por 9 Pré-Vestibular da UFSC Biologia B grupos de 3 micro-túbulos dispostos concentricamente. Estes microtúbulos são de constituição proteica, os quais se autoduplicam, podendo originar outro par de centríolos. PLASTOS São organoides encontrados em células vegetais, algas e certos protozoários com função de armazenamento de substâncias de reserva e pigmentos fotossintetizantes. Podem ser visualizados ao microscópio óptico, podendo assumir diversas formas: espiralizada, estrelada, lenticular, esférica. Tipos de plastos: - LEUCOPLASTOS: Não possuem pigmentos, mas acumulam substâncias de reserva nutricional. - CROMOPLASTOS: São os plastos que sob luminosidade sintetizam pigmentos. ESTRUTURA DOS CLOROPLASTOS - delimitados por duas membranas lipoproteicas, sendo a externa lisa e a interna formando dobras denominadas lamelas. Em determinados locais estas lamelas sofrem vários dobramentos sobrepostos, sendo o conjunto destes dobramentos, em todo o cloroplasto, denominado grana. A unidade do grana que corresponde a uma única pilha de dobras é o granum e cada dobra de membrana é um tilacoide. No interior das membranas do tilacoide são encontradas milhares de moléculas de clorofila, responsáveis pela fotossíntese. Exercícios de Sala 1. (UFSC) Observe a lista dos componentes celulares abaixo. A B C D E – – – – – COMPONENTES CELULARES Membrana F – Carioteca Plasmática G – Retículo Parede Celular H – Endoplasmático Cloroplasto I – Complexo de Golgi Lisossomos Ribossomos Vacúolo Assinale a(s) proposição(ões) que estabelece(m) a(s) relação(ões) correta(s) entre as células dos diferentes grupos de seres vivos e os componentes celulares. 01. Célula animal: B Célula bacteriana: A, C 02. Célula animal: I Célula vegetal: G, E 04. Célula animal: F Célula bacteriana: D, G 08. Célula animal: A Célula vegetal: G Célula bacteriana: I 16. Célula bacteriana: E, F Célula vegetal: H 32. Célula animal: C Célula bacteriana: E, D 64. Célula animal: B, F Célula bacteriana: D 12 Inclusão para a Vida Biologia B 2. (UFSC) Para sobreviver, as células precisam obter do ambiente que as cerca, nutrientes como o açúcar, aminoácidos, sais, íons, ácidos graxos, etc. Existem vários processos pelos quais as células obtêm substâncias do meio. Assinale a(s) proposição(ões) que correlacionam corretamente o processo e sua(s) característica(s): 1) difusão. 2) transporte ativo. a) gasto de ATP. b) movimento contra o gradiente de concentração. c) movimento a favor do gradiente de concentração. d) presença de catalisadores. e) passagem de substâncias através da membrana plasmática. 01. 1-C 02. 2-A 04. 2-B 08. 1-E 16. 2-D 32. 1-A 64. 2-E Tarefa Complementar 6. (UFSC) Os lisossomos são organoides membranosos, 3. (UFSC) A membrana plasmática é uma membrana Semipermeável, não havendo condições, norma-mente, para o extravasamento dos coloides citoplasmáticos para fora da célula. Sob esse aspecto, a membrana já começa a selecionar o que deve entrar na célula ou dela sair. Considerando os diferentes processos de passagem através da membrana plasmática, é correto afirmar que 01. a osmose é a passagem de moléculas de água, sempre no sentido do meio mais concentrado para o menos concentrado. 02. na difusão facilitada, participam moléculas especiais, de natureza lipídica e há gasto de energia. 04. no transporte ativo, enzimas agem como transportadoras de moléculas, tais como o açúcar, ou íons. 08. a fagocitose é um tipo de endocitose, onde ocorre o englobamento de partículas sólidas. 16. a pinocitose é outro tipo de endocitose, ocorrendo, neste caso, o englobamento de pequenas porções de substâncias líquidas. 32. pela exocitose, substâncias inúteis à célula são eliminadas com o auxílio dos centríolos. 4. (UFSC) Estudos preliminares em mineiros da região carbonífera de Criciúma têm apresentado resultados preocupantes com relação à pneumoconiose, que é uma afecção pulmonar, provocada pela inalação de poeira do carvão e de outros minérios. Essa é uma doença ligada à lesão da membrana lisossômica. Com relação aos lisossomos, assinale a(s) alternativa(s) correta(s). 01. São estruturas nucleares. 02. Origina-se a partir do Complexo de Golgi. 04. São ricos em enzimas. 08. São os responsáveis pela digestão intracelular. 16. Em células vegetais auxiliam o processo fotossintético. 32. Ao unirem-se aos fagossomos formam vacúolos digestivos. 5. (UFSC) Em relação à ocorrência, origem, estrutura e função das organelas citoplasmáticas, proposição(ões) verdadeira(s). 04. As mitocôndrias são formadas de enzimas oxidantes e participam do processo de desintoxicação celular. 08. Os lisossomos originam-se do ergastoplasma (RER) e do Complexo de Golgi e participam do processo de respiração celular. 16. Os vacúolos do suco celular são exclusivos das células vegetais, sendo pequenos e numerosos nas células jovens e geralmente único na célula adulta. 32-. Os plastos são organelas citoplasmáticas que ocorrem em todos os vegetais e em todos os Protistas. 64. Os centríolos coordenam o processo de divisão cromossômica. assinale a(s) 01. Os vacúolos pulsáteis ocorrem em alguns Protistas e participam da manutenção do equilíbrio homeostático. com formato esférico, que contêm enzimas digestivas. Em relação a essa estrutura citoplasmática, assinale a(s) proposição (ões) correta(s). 01. Os lisossomos desempenham, entre outras, funções de defesa celular. 02. As enzimas lisossômicas são fabricadas no retículo endoplasmático liso, passando em seguida para o sistema de Golgi, que as “empacota” e as libera sob a forma de lisossomos secundários. 04. A função heterofágica dos lisossomos refere-se à digestão de substâncias que são absorvidas pela célula por fagocitose ou pinocitose. 08. O lisossomo secundário é formado pela fusão do vacúolo alimentar, que contém o alimento englobado por pinocitose ou fagocitose, com o lisossomo primário, que contém as enzimas digestivas. 16. Juntamente com as mitocôndrias, os lisossomos são responsáveis por uma reciclagem de moléculas e organoides inativos. 32. Em girinos, o fenômeno de reabsorção da cauda é comparado a um “suicídio celular” já que, com o rompimento dos lisossomos, ocorre uma autodigestão das moléculas e dos organoides que constituem as células daquela estrutura. 7. (UFSC) “Os cientistas Gerald Schatten e Peter Sutovsky, ..., descobriram que as mitocôndrias (...) de espermatozóides são destruídas após fertilizarem os óvulos.” Texto extraído da Revista Ciência Hoje, 27(158): março/ 2000. P. 12. Com relação ao assunto acima exposto, é correto afirmar que: 01. As mitocôndrias são organelas responsáveis pela produção de energia nas células. 02. As mitocôndrias dependem do DNA do núcleo das células a que pertencem para se multiplicarem. 04. O fenômeno acima descrito explica por que os mamíferos só herdam o DNA mitocondrial do lado materno. 08. As mitocôndrias, por conterem seu próprio DNA, também participam da lise nas células e nos tecidos. 16. As mitocôndrias dos vegetais possuem clorofila em sua constituição. 02. O Complexo de Golgi existe em abundância nas células secretoras e participa da síntese de aminoácidos. Pré-Vestibular da UFSC 13 Inclusão para a Vida 32. As mitocôndrias exercem uma função denominada respiração celular, que produz ao final o ATP, molécula altamente energética. 64. Nas células eucarióticas primitivas, as mitocôndrias estão ausentes. UNIDADE 8 NÚCLEO Estrutura celular identificada por Robert Brown em 1831, em células da epiderme de orquídeas, o núcleo detém em sua constituição as informações genéticas que serão transmitidas às células filhas ao se reproduzirem. Além disso, o núcleo é o centro de controle de todas as atividades que acorrem nas células. IMPORTÂNCIA DO NÚCLEO É do núcleo que parte todo o comando do metabolismo celular, pois nenhuma proteína é sintetizada sem a participação das moléculas de DNA presente no núcleo, determinando assim, os aspectos metabólicos e morfológicos de uma célula; Em células-ovo ou zigotos, das quais o núcleo foi removido, observa-se que as células não podem se dividir, sempre acabam morrendo; Quando o núcleo é removido de organismos unicelulares, estes sobrevivem muito pouco e acabam morrendo. No entanto, se o núcleo de outra bactéria for transplantado, este organismo se mantém vivo. Células anucleadas, como as hemácias de mamíferos, apresentam um período de vida curto, por volta de 120 dias. VARIAÇÕES NO NÚMERO E NA FORMA DO NÚCLEO CELULAR A maioria das células apresenta um único núcleo, mas os protozoários ciliados, por exemplo, possuem dois núcleos: um com pequeno tamanho, denominado micronúcleo, e outro maior, o macronúcleo. Algumas células são multinucleadas, como as células musculares estriadas esqueléticas e outras, não apresentam núcleo, como as hemácias. Geralmente, o núcleo é esférico e mantém uma relação direta com o formato da célula. Contudo, alguns leucócitos (glóbulos brancos), possuem formato riniforme (forma de rins) e as algumas células musculares apresentam formato fusiforme. COMPONENTES DO NÚCLEO Um núcleo eucarionte apresenta as seguintes estruturas: 1 - CARIOTECA A carioteca, também denominada de membrana nuclear ou cariomembrana, é um envoltório constituído por duas membranas lipoproteicas, visíveis apenas ao microscópio eletrônico. Uma membrana da carioteca está em contato direto com o citoplasma, apresentando ribossomos aderidos à superfície e formando o retículo endoplasmático rugoso. A outra membrana fica em contato com o interior do núcleo envolvendo o material genético e, entre estas duas membranas existe um espaço denominado perinuclear. Além disso, a carioteca é perfurada por milhares de poros, Pré-Vestibular da UFSC Biologia B através dos quais determinadas substâncias entram e saem do núcleo. 2 - CARIOLINFA A cariolinfa, também denominada de carioplasma ou suco nuclear, é o líquido que preenche o espaço interno do núcleo e que mantém suspensas as estruturas intranucleares, como a cromatina e os nucléolos. Além disso, a cariolinfa apresenta como principais características o pH variando entre 7,6 a 7,8, alguns lipídios, sais minerais, enzimas, proteínas, glicídios e água, logo, uma composição química semelhante ao hialoplasma. 3 - CROMATINA A cromatina é observada quando a célula não se encontra em processo de divisão celular, numa fase denominada de intérfase. Nesta fase, a cromatina se apresenta como sendo um conjunto de filamentos formado por uma longa molécula de DNA associada a moléculas proteicas chamadas de histonas. Cada um destes filamentos recebe o nome de cromonema e quando a célula entrar no processo de divisão celular, estes filamentos irão se condensar e se espiralizar, transformando-se em cromossomos. Ao usar corantes básicos numa célula em intérfase, é possível observar ao microscópio óptico que certas regiões deste conjunto de filamentos (cromatina) coram mais intensamente do que outras. Estas regiões mais coradas correspondem a porções dos filamentos mais enroladas e mais condensados e denominam-se de heterocromatina. As regiões menos coradas correspondem a regiões distendidas dos filamentos e são chamadas de eucromatina. 4 - NUCLÉOLOS Durante a intérfase, período de não divisão celular, é possível observar corpos esféricos ou ovais, constituídos de RNA associado a proteínas e, também, de um pouco de DNA, o qual é proveniente de um cromossomo denominado cromossomo organizador do nucléolo. No nucléolo são produzidas moléculas de RNA ribossômico, que se associam a proteínas para formar as subunidades que constituem os ribossomos, as quais irão migrar para o citoplasma e se tornarão ativas na síntese de proteínas. Exercícios de Sala 1. (UFSC) O núcleo é uma estrutura que coordena e comanda todas as funções celulares. Assinale a(s) proposição(ões) que apresenta(m) relações corretas entre as estruturas nucleares, sua ocorrência e características químicas ou funcionais. 01. Ao observarmos o núcleo interfásico em microscópio óptico, verificamos a total compactação da cromatina, que passa a chamar-se cromossomo. 02. A membrana nuclear apresenta “poros” ou annuli, através dos quais ocorrem importantes trocas de macromoléculas entre núcleo e citoplasma. 04. A carioteca corresponde ao fluido onde estão mergulhados os cromossomos e as estruturas que formam o nucléolo. 08. O nucléolo, mergulhado no nucleoplasma, está sempre presente nas células eucarióticas, podendo haver mais de um por núcleo. 14 Inclusão para a Vida Biologia B 16. O nucléolo é uma região de intensa síntese de RNA ribossômico (RNAr). 32. A cromatina é formada por uma única e longa molécula de RNA, associada a várias moléculas de glicoproteínas. 2. Sobre núcleo eucariótico, em intérfase, some as alternativas corretas: 01. Todas as células apresentam núcleo eucariótico. 02. Está presente em todas as fases da célula, inclusive durante a divisão da celular. 04. A maioria das células apresenta apenas um núcleo, mas há células multinucleadas como as musculares estriadas esqueléticas. 08. As hemácias são células anucleadas e, por este motivo, apresentam vida curta. 16. Todas as células apresentam núcleo esférico. 32. As estruturas do núcleo eucariótico em intérfase são: carioteca, cariolinfa, nucléolos e cromatina. 3. Sobre nucléolos, some as alternativas corretas: 01. Um núcleo pode apresentar mais de um nucléolo. 02. O nucléolo verdadeiro pode ser também denominado plasmossomo. 04. O plasmossomo é constituído por RNA ribossômico, enzimas, nucleoproteínas e sais. 08. O cariossomo (nucléolo falso) é um adensamento maior de heterocromatina, logo, com DNA. 16. O plasmossomo apresenta reação de Feulgen positiva, pois apresenta DNA. CROMOSSOMOS Como já foi salientada, a fase da vida de uma célula que não se encontra em divisão é denominada de intérfase. Nesta fase, pode-se observar no interior do núcleo um conjunto de filamentos denominado cromatina. Cada um destes filamentos, durante a divisão celular, sofre um processo de espiralização e condensação, tornando-se mais espesso e, consequentemente, transformando-se em cromossomos. Sendo assim, os cromossomos também apresentam a mesma constituição química da cromatina, ou seja, são filamentos formados por uma longa molécula de DNA associada a moléculas proteicas (histonas). Além disso, um cromossomo pode ser definido, geneticamente, como sendo uma série linear de genes (segmentos de DNA), os quais controlam todo o metabolismo celular, através da produção de proteínas. CLASSIFICAÇÃO DOS CROMOSSOMOS Cromossomos metacêntricos: quando o centrômero se localiza na região central do cromossomo, ficando os dois braços com o mesmo tamanho. Cromossomos submetacêntricos: quando o centrômero fica um pouco deslocado da região central do cromossomo, ficando os dois braços com tamanhos desiguais. Cromossomos acrocêntricos: quando o centrômero se localiza muito próximo de uma das extremidades do cromossomo, ficando um dos braços com um tamanho bem menor do que o outro. Cromossomos telocêntricos: quando o centrômero se localiza numa das extremidades, ficando o cromossomo com apenas um único braço. Pré-Vestibular da UFSC CROMÁTIDE Em determinados momentos da divisão celular, os cromossomos se encontram com o formato de uma letra “X” e passam a ser denominados de cromossomos duplicados. Esta duplicação ocorre na fase de intérfase e cada lado longitudinal dos cromossomos duplicados, passa a ser chamados de cromátides-irmãs, ou simplesmente de cromátides CROMOSSOMOS HOMÓLOGOS As células da espécie humana possuem 46 cromossomos, dos quais, 23 são provenientes do espermatozoide e 23 do óvulo. Estes 46 cromossomos apresentam-se em pares, com as seguintes características: - mesmo tamanho; - mesma posição do centrômero; - mesmo loci gênico (localização dos genes); - um de origem paterna, outro de origem materna. CROMOSSOMOS AUTOSSOMOS E HETEROSSOMOS Dos 23 pares de cromossomos encontrados nas células da espécie humana, 22 pares determinam características não sexuais e são denominados de cromossomos autossomos. Estes cromossomos são representados pela letra “A”, quando a célula for haploide (por exemplo: os gametas) ou por “2A”, quando a célula for diploide como, por exemplo, as células que formam o nosso corpo, conhecidas como somáticas. Enquanto 22 pares de cromossomos são autossomos, um único par, que pode ser XX ou XY, é chamado de cromossomo sexual ou heterossomo ou alossomo e manifesta as características sexuais do indivíduo. O par de cromossomos XX manifesta todas as características femininas e o par XY, as masculinas. GENOMA E CARIÓTIPO O genoma é o conjunto haploide de cromossomos que uma célula possui. Sendo assim, nas células gaméticas existe um único genoma e nas células que formam o nosso corpo, as denominadas somáticas, apresentam dois genomas. O cariótipo constitui uma análise dos cromossomos de uma célula diploide, com relação: ao tamanho, posição do centrômero e quantidade. A organização destes cromossomos aos pares e em ordem decrescente, ou seja, do par maior para o menor, recebe o nome de idiograma. Tarefa Mínima 4. (UFC) O cariótipo consiste na montagem fotográfica, em sequência, de cada um dos tipos cromossômicos. Ele nos permite saber qual o número e qual a forma dos cromossomos de uma espécie, bem como estabelece o seu padrão cromossômico normal. A partir da análise da figura abaixo, e em relação a esse estudo, é correto afirmar que: 15 Inclusão para a Vida 01. O cariótipo é o “quadro cromossômico” das células haploides de cada espécie. 02. Na espécie humana, os cromossomos são classificados em 7 grupos, compreendendo 22 pares de cromossomos autossômicos, e mais um par de cromossomos sexuais que, no homem, é XY e, na mulher, XX. 04. Para a obtenção do cariótipo, são utilizadas células de leucócitos em anáfase meiótica. 08. Em fetos, normalmente a cariotipagem só deve ser feita quando há real suspeita de algum tipo de alteração cromossômica, já que as técnicas de coleta de material apresentam risco de aborto. 16. A partir da análise de cariótipos, informações valiosas podem ser obtidas, tais como a existência de cromossomos extras ou de quebras cromossômicas, auxiliando no diagnóstico de certas anomalias genéticas. 32. A Síndrome de Down, ou trissomia do cromossomo 16, e o daltonismo são exemplos de doenças de origem genética que podem ser diagnosticadas através do exame cariotípico. 5. Some as alternativas corretas: 01. A cromatina sexual é um dos dois cromossomos sexuais XX que não se desespiralizou totalmente durante a intérfase. 02. A cromatina sexual está presente somente em machos, pois os cromossomos sexuais são XX. 04. Um indivíduo com Síndrome de Klinefelter apresenta uma cromatina sexual. 08. Mulheres com Síndrome de Turner apresentam uma cromatina sexual. 16. Mulheres que apresentam três cromossomos sexuais XXX apresentam duas cromatinas sexuais. 32. As mulheres normais apresentam uma só cromatina sexual. 6. (UFSC) Em uma determinada espécie animal, o número total de cromossomos, por célula somática, é igual a 48. Baseado nisso, assinale a(s) proposição(ões) verdadeira(s). 01. O número haploide dessa espécie é 48. 02. Nas células sexuais, o número de cromossomos é igual a 12. 04. Em caso de poliploidia, o número de cromossomos, por célula, fica abaixo do número diploide. 08. Caso ocorra trissomia em um dos pares cromossômicos, o número de cromossomos passará para 49. 16. Uma célula tetraploide conterá 96 cromossomos. 32. Os gametas dessa espécie conterão 24 cromossomos. 7. Sobre cromossomos, some as afirmações corretas: 01. Representam-se cromossomos autossomos numa célula diploide por 2A e numa célula haploide por A. Pré-Vestibular da UFSC Biologia B 02. Os cromossomos heterossomos representam-se pelas letras XX no sexo feminino e por XY no sexo masculino, em uma célula diploide. 04. Ao conjunto de cromossomos de uma célula haploide, chamamos de genoma. 08. Uma célula diploide apresenta dois genomas. 16. A análise diploide dos cromossomos de uma espécie quanto ao número, tamanho, posição do centrômero, é o cariótipo. 32. Idiograma é a montagem dos cromossomos de uma espécie, dos maiores para os menores. UNIDADE 9. 23 DIVISÃO CELULAR – MITOSE Desde a formação da célula-ovo ou zigoto, todas as nossas células estão em constante divisão celular, com exceção das células nervosas e musculares estriadas que são altamente especializadas e acabaram por perder a capacidade proliferativa. No entanto, antes das células se dividirem, se encontram em uma etapa denominada intérfase, a qual é constituída por 3 fases: Fase G1: Esta fase se caracteriza pelo fato de a célula apresentar suas atividades funcionais normais. Os cromossomos sofrem uma desespiralização e a célula aumenta consideravelmente o seu volume. Fase S: Nesta fase ocorre a duplicação do material genético, fenômeno extremamente importante para a formação de duas células idênticas ao final da mitose, pois, para que haja a formação de 2 células com o mesmo número de cromossomos da célula-mãe, é necessário que ocorra a duplicação do DNA. Fase G2: A célula novamente aumenta o seu volume e se prepara para sofrer a uma divisão. O gráfico abaixo representa a variação da concentração do material genético (DNA) nos 3 períodos da intérfase (G1 , S e G2 ) e, também, ao longo das etapas da divisão de uma célula. MITOSE As células que formam os órgãos dos animais são denominadas somáticas. Estas células sofrem divisões do tipo mitose, a qual se caracteriza por originar ao final duas células-filhas com mesmo número de cromossomos da célula mãe. Nos animais pluricelulares, este tipo de divisão tem como objetivo principal à multiplicação celular e, consequentemente, o crescimento do ser. Em alguns seres vivos, a mitose tem por finalidade formar gametas masculinos e femininos, como ocorre, por exemplo, nos vegetais. ETAPAS DA MITOSE Quando uma célula sofre divisão celular, observa-se profunda alteração ao nível do citoplasma e do núcleo. Estas alterações podem ser divididas didaticamente em quatro fases distintas propostas por Fleming. Estas etapas são: PRÓFASE METÁFASE ANÁFASE TELÓFASE 16 Inclusão para a Vida CARACTERÍSTICAS DA PRÓFASE No início da prófase ocorre a espiralização e a condensação dos filamentos de cromatina, os quais se tornam cromossomos. Os nucléolos diminuem de tamanho e acabam por desaparecer. No citoplasma, o centro celular (fibras do áster mais centríolo) duplica-se e, em seguida, cada centro-celular migra para pólos opostos. No final da prófase, os cromossomos encontram-se espalhados pela célula, mas unidos aos centros celulares através de fibras de constituição proteica, originando as fibras do fuso acromático ou o aparelho mitótico. Biologia B Esquemas representando a anáfase da mitose. CARACTERÍSTICAS DA TELÓFASE Nesta fase, os cromossomos se encontram nos pólos opostos devido à migração que ocorreu na anáfase. Ao redor dos cromossomos, localizados nos pólos opostos, observa-se a formação da carioteca (cariocinese). Todos os cromossomos iniciam a sua descondensação, voltando a ser longos filamentos e os nucléolos reaparecem. Na região central da célula a membrana plasmática sofre uma citocinese (divisão do citoplasma), originando duas células-filhas. Esquemas representando a prófase da mitose CARACTERÍSTICAS DA METÁFASE Nesta fase, os cromossomos estão ocupando a região mediana (equatorial) da célula. No centrômero de cada cromossomo existem duas regiões denominadas cinetócoros, onde há formação de fibras de proteínas em cada cromátide. Essas fibras proteicas ligam-se às fibras do fuso. É na metáfase que ocorre o momento de melhor visualização dos cromossomos, pois estes se encontram no máximo de sua condensação. Esquema representando a telófase da mitose. Nesta fase ocorre a formação da carioteca, envolvendo os cromossomos no pólo superior e inferior, e a citocinese. Esquema representando a metáfase da mitose. Nesta fase os cromossomos se encontram na região central formando a placa equatorial. CARACTERÍSTICAS DA ANÁFASE A anáfase se caracteriza pelo rompimento dos cromossomos duplicados ao nível do centrômero e cada cromátide (lado longitudinal), passará a migrar para pólos opostos e cada uma das cromátides passará a ser um novo cromossomo. A este fenômeno de rompimento dos cromossomos, denomina-se cromocinese. Nesta fase, se a mitose estiver ocorrendo com uma célula diploide (2n), devido a migração das cromátides para pólos opostos, a célula será, por um rápido momento, tetraploide (4n). Caso a mitose esteja ocorrendo com uma célula haplpide (n), esta passará a ser uma célula diploide. Pré-Vestibular da UFSC MITOSE EM CÉLULAS VEGETAIS As células vegetais, quando sofrem mitose, também passam pelas fases de prófase, metáfase, anáfase e telófase. No entanto, observam-se algumas diferenças entre a mitose das células vegetais, com relação às células animais, como por exemplo: - Nas células vegetais não há centríolos e fibras do áster, sendo denominado, portanto, de mitose anastral e acêntrica. - A citocinese nas células vegetais é do tipo centrífuga (ocorre do centro para a periferia) e nas células animais é centrípeta (ocorre da periferia em direção ao centro da célula). Exercícios de Sala 1. Some as alternativas corretas sobre ciclo celular: 01. Células que entram em divisão celular (lábeis e estáveis) passam por um período de preparação para a divisão, a intérfase. 02. No G1, a célula apresenta um incremento metabólico no citoplasma, logo, aumenta o volume celular. 04. O intervalo “S” caracteriza-se pela duplicação do DNA, logo, dos cromonemas. 08. O intervalo G2 caracteriza-se novamente pelo metabolismo citoplasmático com síntese de proteínas. 17 Inclusão para a Vida 16. Ao final do intervalo “S” a célula apresenta duas vezes mais material genético, podendo, na divisão celular, originar duas células-filhas com igual material genético da célula-mãe. 32. Durante a mitose, a célula divide o número de cromossomos à metade. 2. (F.Objetivo-SP) Durante o processo mitótico de divisão celular ocorrem os seguintes eventos: I - Início da condensação cromossômica. II - Divisão dos centrômeros e separação das cromátides. III - Acontece a citocinese. IV - Cromossomos alinhados no plano equatorial da célula. A sequência correta de tais eventos é: a) I --- II---III---IV d) II --- I --- III --- IV b) I---IV--- II --- III e) III--- II ---I ---IV c) I --- III --- II ---IV 3. (FURN) Uma célula com 20 cromossomos, extraída da região meristemática da raiz do milho, ao sofrer mitose deverá formar: a) 2 células com 20 cromossomos cada b) 4 células com 20 cromossomos cada c) 2 células com 10 cromossomos cada d) 4 células com 5 cromossomos cada e) 4 células com 10 cromossomos cada MEIOSE A meiose é um tipo de divisão celular que ocorre nos animais para a formação de gametas e nos vegetais para a formação de esporos. As células que se dividem por meiose são diploides e sofrem duas divisões consecutivas. A primeira divisão é denominada reducional, pois reduz o número de cromossomos à metade, e a segunda divisão é do tipo equacional, pois equaciona o número de células. O resultado final da meiose é a formação de 4 células haploides e, geralmente, uma é diferente da outra, característica extremamente importante para que ocorra a variabilidade das espécies. Biologia B Em Zigóteno, ocorre a sinapse cromossômica, ou seja, os cromossomos homólogos ficam emparelhados e cada locus (local onde o gene está situado no cromossomo) se dispõe exatamente paralelo ao locus correspondente do cromossomo homólogo. Em Paquíteno, as cromátides homólogas estão muito próximas, observando-se a formação das tétrades bivalentes. Em seguida, estas se entrelaçam, podendo ocorrer quebras ao longo das cromátides dos cromossomos homólogos, seguidos por soldaduras. No entanto, estas soldaduras ocorrem de modo trocado, ou seja, uma cromátide solda-se ao fragmento de seu homólogo e viceversa. Este fenômeno denomina-se crossing-over ou permuta gênica. Em Diplóteno, os cromossomos começam a se separar, surgindo entre as cromátides homólogas a formação de figuras com o formato de uma letra “X”, denominadas de quiasmas. Os quiasmas indicam quantas permutações ocorreram. Em diacinese, os cromossomos homólogos continuam a separar e os quiasmas deixam de existir, é a terminalização dos quiasmas. Nesta fase ainda ocorre a desintegração da carioteca, marcando o final da prófase I. Esquema representando as 5 subfases da prófase I. METÁFASE I Nesta fase, os pares de cromossomos se organizam na região central, formando a placa equatorial. Os centrômeros dos cromossomos homólogos se ligam às fibras proteicas provenientes dos centríolos localizados nos pólos opostos. Além disso, é nesta fase que os cromossomos se encontram mais condensados. Esquema representando a divisão meiótica. Este tipo de divisão é constituída por duas etapas a meiose I (Reducional) e a meiose II (Equacional), originando 4 células haploides. A meiose é constituída pelas mesmas fases da mitose. No entanto alguns eventos interessantes ocorrem durante a prófase da meiose I. Estes eventos são divididos em 5 subfases: Leptóteno Zigóteno Paquíteno Diplóteno Diacinese Cromossomos na região central, formando a placa equatorial. ANÁFASE I Na anáfase I não ocorre divisão dos centrômeros, como se observa na anáfase da mitose. Cada par de cromossomos homólogos migra em direção a um dos pólos da célula, por encurtamento das fibras do fuso. Em Leptóteno, os filamentos de cromatina estão iniciando a espiralização e transformando-se em cromossomos. É o início da prófase. Pré-Vestibular da UFSC 18 Inclusão para a Vida Biologia B ANÁFASE II Nesta fase, os cromossomos se rompem ao nível do centrômero e cada cromátide migra para pólos opostos, devido ao encurtamento das fibras do fuso. Esquema representando os cromossomos duplicados migrando para pólos opostos. TELÓFASE I Nesta fase, observa-se a reorganização da carioteca e os cromossomos começam a se desespiralizar, ocorrendo, em seguida, a divisão do citoplasma (citocinese). No entanto, algumas vezes estes eventos da telófase I não ocorrem e a célula inicia diretamente a segunda divisão meiótica. Esquema representando a migração das cromátides. TELÓFASE II Os cromossomos nos pólos opostos iniciam a sua desespiralização e a carioteca em cada pólo começa a sua reorganização (fenômeno denominado de cariocinese), envolvendo todos os cromossomos. Além disso, todas as organelas celulares separam-se em iguais quantidades para os dois lados da célula e a membrana plasmática sofre uma divisão (fenômeno denominado citocinese), formando-se, consequentemente, quatro células haploides. Esquema representando o fim da prófase I. Nesta fase ocorre a reorganização da carioteca, a citocinese e a formação de duas células haploides. PRÓFASE II Nesta fase, os cromossomos encontram-se espalhados pela célula em total desordem. Como na prófase da mitose, os centríolos localizam-se nos pólos opostos (superior e inferior) e todos os cromossomos estão unidos aos centríolos através das fibras do fuso ou cromossômicas. Além disso, ocorre a desintegração da carioteca. Esquema demonstrando a formação de 4 células haploides ao final da telófase II. Tarefa Mínima 4. (UFSC) A mitose e a meiose são dois tipos de divisão Esquema representando as duas células haplóides em prófase II. METÁFASE II Os cromossomos encontram-se alinhados na região mediana da célula, formando a placa equatorial. Nesta fase, como ocorre na metáfase da mitose, os cromossomos estão no máximo de sua condensação, sendo o momento de melhor visualização. celular. Com relação a esses processos, assinale a(s) proposição(ões) verdadeira(s). 01. A mitose é uma divisão do tipo equacional. 02. A meiose ocorre na linhagem germinativa, quando da produção dos gametas. 04. A meiose ocorre em quatro etapas sucessivas. 08. O número de cromossomos das células resultantes de ambos os processos é igual ao das células que lhes deram origem, porém somente as células que sofreram meiose apresentam recombinação genética. 16. A mitose ocorre nas células somáticas. 32. Ambos os processos ocorrem em todos os seres. 64. Em alguns organismos a mitose é utilizada como forma de reprodução. 5. Sobre as fases da meiose, some as afirmações corretas. Esquema representando os cromossomos na região central, formando a placa equatorial. Pré-Vestibular da UFSC 01. Durante a meiose I, ocorre: prófase I, metáfase I, anáfase I e telófase I. 02. Durante a prófase I, ocorrem eventos com os cromossomos descritos pelas subfases: leptóteno– zigóteno–paquíteno–diplóteno–diacinese. 04. No leptópeno, os cromossomos iniciam a espiralização. 08. Os cromossomos homólogos emparelham-se durante o diacinese. 19 Inclusão para a Vida Biologia B 16. Durante o paquíteno, as cromátides não-irmãs, homólogas, tocam-se. Podem quebrar-se e soldar-se no cromossomo homólogo, efetuando o crossing-over. 32. Pela repulsão dos centrômeros dos cromossomos homólogos, as cromátides homólogas formam um X, o quiasma, no diplóteno. 6. A Mitose e a Meiose são importantes processos biológicos, pois permitem que o número de cromossomos de uma célula permaneça igual, ou seja, reduzido, para possibilitar sua restauração numérica após a fecundação. Com relação aos eventos e aos resultados destes dois processos, é correto afirmar que: 01. Ao contrário da Mitose, que ocorre em todas as células, a Meiose restringe-se àquelas da linha germinativa, que produzirão gametas. 02. Nos dois processos, ocorre a compactação da cromatina, fenômeno este que, além de facilitar a divisão correta dos cromossomos, impede que o material genético seja atacado por enzimas, presentes no citoplasma, que destroem o DNA. 04. Uma mutação que ocorra em uma das cromátides de uma célula somática será transmitida a todas as suas células-filhas, através da divisão mitótica. 08. A Mitose é o sistema de reprodução dos organismos nos quais não existe a presença de sexo nem a formação de células germinativas. 16. Se considerarmos, em uma mesma espécie, duas células-filhas, uma originada por Mitose e a outra por Meiose, a primeira conterá metade do número de cromossomos e o dobro da quantidade de DNA da segunda. 32. Na Meiose, existe a possibilidade de ocorrer o fenômeno de recombinação, que é a troca de segmentos entre quaisquer dois cromossomos, gerando, com isso, alta variabilidade genética para os indivíduos envolvidos. 64. A Meiose compreende duas etapas de divisão cromossômica, sendo que, após a primeira, o número de cromossomos das células-filhas é metade do das células-mães. UNIDADE 10 CLASSIFICAÇÃO GERAL DOS SERES VIVOS Atualmente, os seres vivos estão agrupados em cinco reinos, de acordo com algumas características anatômicas e fisiológicas, como demonstrado no quadro abaixo. REGRAS DE NOMENCLATURA Para facilitar o estudo dos seres vivos é necessário que se faça uma organização em grupos, de acordo com alguns critérios, como: semelhanças fisiológicas, anatômicas, bioquímicas e DNA. Também é preciso dar nomes comuns aos diversos seres vivos e, que, estes, ainda tenham o mesmo nome em qualquer lugar da Terra. Pré-Vestibular da UFSC Em 1735 um botânico sueco chamado Kal von Liné, estabeleceu a espécie como unidade básica de classificação. Mais tarde, outros cientistas estabeleceram mais duas novas divisões: FILO e FAMÍLIA. Sendo assim, a sequência taxonômica atual é: REINO - FILO - CLASSE - ORDEM – FAMÍLIA - GÊNERO e ESPÉCIE. 20 Inclusão para a Vida Sendo assim: - ESPÉCIES com muitas semelhanças podem ser reunidas em outro grupo taxonômico, o GÊNERO; - GÊNEROS afins formam uma FAMÍLIA, que podem ser reunidas para formar uma ORDEM e assim, sucessivamente, até serem classificados e formarem um REINO. Para definir essas semelhanças existem algumas regras, muitas delas, inclusive, estabelecidas por Lineu, como: • Todo nome deve ser escrito em latim ou latinizado; • Do REINO até o GÊNERO, os nomes deverão ser escritos com a primeira letra maiúscula; • A ESPÉCIE é binominal e o primeiro nome é igual ao do GÊNERO, sendo que o segundo nome deverá ser escrito com letra minúscula, como, por exemplo: Felis domesticus. • A forma da escrita terá que ser destacado do texto, em itálico ou sublinhado (Homo sapiens); Exercícios de sala 1. (UFSC) Considerando todos os seres vivos, estão descritos e catalogados quase dois milhões de espécies. Mas esse número está longe do total real: segundo algumas estimativas, pelo menos 50 milhões de espécies ainda não teriam sido descritas. O sistema de classificação usado hoje distribui os seres vivos em cinco grandes reinos: Monera, Protista, Fungi, Animalia e Plantae. CIÊNCIA HOJE, vol. 24, 142, p. 6. Com relação a este assunto, é correto afirmar que: 01. Os reinos Animalia e Plantae também são conhecidos, respectivamente, como Metazoa e Metaphyta. 02. Poucos representantes do reino Fungi são clorofilados. 04. Os reinos Monera e Protista incluem seres unicelulares procariontes e eucariontes, respectivamente. 08. Todos os organismos pertencentes ao reino Animalia são uni ou pluricelulares e eucariontes. 16. Mofos, leveduras e cogumelos são exemplos de organismos integrantes do reino Fungi. 32. Os representantes do reino Plantae são pluricelulares e eucariontes, e sintetizam seu alimento. 2. Com base em seus conhecimentos sobre a classificação dos seres vivos, some as alternativas corretas. 01. Na moderna classificação, os seres vivos foram agrupados em cinco reinos biológicos, denominados: Monera, Protista, Fungi, Metaphyta e Metazoa. 02. Um organismo eucarionte, pluricelular e autótrofo poderia ser uma gramínea. 04. As categorias taxonômicas colocadas ordenadamente, em graus hierárquicos, são: reino, filo ou divisão, classe, família, ordem, gênero e espécie. 08. O nome científico do mexilhão ou marisco em determinada categoria taxonômica é Mytilidae e, em outra é Perna perna. Podemos dizer, com base nas regras de nomenclatura, que Mytilidae é o nome da família e Perna perna da espécie. 16. Os fungos Penicillium roquefortii e Penicillium camembertii, são utilizados na produção de queijos. Pela análise dos nomes científicos, podemos concluir que Pré-Vestibular da UFSC Biologia B esses seres não pertencem a mesma espécie, mas pertencem ao mesmo gênero e família. UNIDADE 11 VÍRUS Os vírus se diferem de todos os seres vivos, devido às seguintes características: - Não apresentam um metabolismo próprio; - Não possuem uma organização celular e se cristalizam, quando não estão parasitando uma célula. - Só se reproduzem no interior de células vivas, sendo, portanto, parasitas intracelulares obrigatórios, sendo responsáveis por várias doenças. Até hoje, a classificação dos vírus gera muita discussão, pois alguns pesquisadores os consideram como sendo partículas ou fragmentos de células e, outros, classificam os vírus como seres extremamente simples. Contudo, uma tendência é considerar os vírus como sendo seres vivos. ESTRUTURA DOS VÍRUS Os vírus são constituídos por uma cápsula de proteína, denominada capsídeo, que envolve o material genético, o qual pode ser o ácido desoxirribonucleico (vírus de DNA) ou ácido ribonucleico (vírus de RNA), nunca ocorrendo os dois tipos de ácidos nucleicos no mesmo vírus. Os envoltórios proteicos podem apresentar várias formas, como, por exemplo, esférica, helicoidal, hexagonal, cilíndrica, etc. Alguns vírus são formados apenas pela cápsula proteica (capsídeo) e o material genético (DNA ou RNA). Outros, por sua vez, apresentam um envoltório externo envolvendo a cápsula proteica, sendo estes vírus denominados de envelopados ou capsulados, como, por exemplo: o vírus da AIDS. Existem vírus que infectam apenas bactérias, outros infectam os fungos, outros as plantas e animais. O vírus mais estudado até hoje é o bacteriófago, o qual apresenta uma cápsula proteica de formato hexagonal envolvendo a molécula de DNA e uma região denominada de cauda, constituída por um eixo cilíndrico e fibras proteicas na extremidade, com função de fixar o vírus à bactéria. Estrutura do bacteriófago 21 Inclusão para a Vida Biologia B PRINCIPAIS VIROSES VIROSE CAXUMBA FEBRE AMARELA TRANSMISSÃO Objetos contaminados, gotículas de saliva LOCAL DA INFECÇÃO O vírus multiplica-se nas glândulas parótidas, podendo localizar-se em outros órgãos como ovários e testículos Picada do mosquito O vírus, através da picada Aedes aegypti do mosquito, localiza-se no fígado, na medula óssea e no baço Gotículas de O vírus instala-se nas vias secreção respiratórias PROFILAXIA Vacinação SINTOMAS Inchaço abaixo e em frente das orelhas e, se atingir os testículos ou os ovários, pode tornar a pessoa estéril Vacinação e combate Febre alta, vômitos, calafrios aos mosquitos Aedes e pele amarelada, podendo aegypti ser fatal Febre, dores de cabeça e musculares, obstrução nasal e tosse Saliva introduzida O vírus instala-se no Vacinação em animais Febre, mal estar, delírios e HIDROFOBIA pela mordida de sistema nervoso e aplicação de soro e morte (raiva) animais vacina em pessoas mordidas Gotículas de saliva, O vírus instala-se no fígado, Saneamento, cuidado febre, náuseas, icterícia HEPATITE objetos destruindo as células com alimentos e contaminados injeção de gamaglobulina Alimentos e objetos O vírus penetra pela boca, Vacinação Paralisia dos membros POLIOMIELITE contaminados multiplica-se no intestino e, em seguida instala-se no sistema nervoso central destruindo os neurônios Saliva, contato Penetra pelas vias Aplicação de Febre, erupções cutâneas. No RUBÉOLA direto respiratórias e se dissemina imunoglobulina feto provoca morte ou pelo sangue deficiências congênitas Saliva e secreções O vírus penetra pelas vias Vacinação Febre, vermelhidão por todo SARAMPO respiratórias e se dissemina corpo, podendo ser fatal em através do sangue crianças 08. Em seu ciclo de vida, muitos parasitas se utilizam de hospedeiros intermediários para alcançarem seu Exercícios de sala hospedeiro definitivo. 16. SARS, AIDS e Dengue são ocasionadas por vírus. 1. (UFSC-Modificado) Os hospitais estão sendo fechados e 32. Como medida profilática para todas as doenças as pessoas estão morrendo. Um curto e incisivo relato de parasitárias conhecidas, a Organização Mundial de uma área da cidade de Cantão proporcionou uma das Saúde (OMS) recomenda que os governos dos países primeiras descrições sobre o caos na província de atingidos utilizem campanhas de vacinação. Guangdong, no sul da China, atingida por uma doença GRIPE misteriosa, agora conhecida como síndrome respiratória aguda grave (SARS, na sigla em inglês). (SCIENTIFIC AMERICAN – BRASIL. São Paulo: Duetto editorial, ano 2, v.13, p. 12, jun. 2003). A SARS veio se juntar a uma série de outras doenças parasitárias que atingem o homem. Com relação a essas doenças que podem atingir as populações humanas, é correto afirmar que: 01. A tuberculose, causada por um vírus, foi responsável por muitas mortes no passado. No entanto, atualmente, os casos fatais, provocados por essa doença no mundo, são raros. 02. O combate ao mosquito Aedes aegypti e a vacinação da população são medidas eficazes no combate à esquistossomose. 04. Nas doenças causadas por vírus, esses eventualmente se utilizam da maquinaria de síntese protéica da célula hospedeira para a construção de suas próprias proteínas. Pré-Vestibular da UFSC Nenhum 2. (UFSC) A febre amarela, antes restrita a regiões afastadas, é um mal que começa a ameaçar, cada vez mais, os centros urbanos. Sobre a febre amarela, é correto afirmar que: 01. Apresenta, dentre outros sintomas, febre alta e vômito. 02. É causada por vermes. 04. O contágio dá-se pela ingestão de alimentos contaminados. 08. Vacinas contra esse mal ainda não foram desenvolvidas. 16. Uma das formas de prevenção é a eliminação do mosquito que transmite essa doença. 32. É uma doença que pode causar a morte 3. Durante o ano de 1994, foram veiculadas campanhas de vacinação de animais com o objetivo de controlar a raiva. Em relação a essa doença, é correto afirmar que: 01. Um dos sintomas apresentados por animais raivosos é a ingestão exagerada de água. 22 Inclusão para a Vida 02. Pode ser transmitida através da mordedura de cães e gatos raivosos. 04. Apresenta sintomas brandos, raramente levando à morte seus portadores. 08. Todos os demais mamíferos são imunes a essa doença. 16. Seu agente causador é um vírus. 4. Apesar das campanhas divulgadas em todos os veículos de comunicação, a dengue tem se espalhado para áreas onde antes não ocorria. Sobre a dengue, assinale a(s) proposição(ões) correta(s). 01. Como prevenção, existem vacinas que atuam imunizando totalmente as pessoas. 02. É uma doença infecciosa. 04. Sua forma de transmissão se dá pela picada de um tipo de mosquito. 08. Tem como sintomas febre alta, moleza, dores musculares e de cabeça, entre outros. 16. Já foi descartada a eliminação do mosquito transmissor da doença, como forma de combatê-la, pois é um método ineficaz. 32. Em alguns casos podem ocorrer hemorragias fatais. 5. A hepatite é uma doença que se caracteriza por inchaço no fígado, acompanhado de prostração e febre, urina escura, fezes descoradas, além de outros sintomas. Em relação a essa doença é correto afirmar que: 01. Existe uma forma contagiosa de origem viral. 02. Existe uma forma não contagiosa, provocada pelo excesso de bebida alcoolica. 04. Não existe vacina para nenhum tipo. 08. A icterícia (olhos e pele amarelados) é outro sintoma marcante. 16. Durante o seu tratamento é recomendada uma alimentação rica em açúcar, a fim de reduzir o esforço do órgão atingido. 32. O uso de seringas descartáveis é uma forma de prevenila. UNIDADE 12 MONERA Os organismos que fazem parte do Reino Monera se caracterizam por serem unicelulares e procariontes, ou seja, não possuem a carioteca (membrana que envolve o material genético). Além disso, os moneras não apresentam organelas membranosas, como acorre com a maioria das células dos seres vivos, como, por exemplo, o retículo endoplasmático, o complexo de Golgi, as mitocôndrias e os plastos. ESTRUTURA DAS BACTÉRIAS As bactérias são encontradas nos mais variados ambientes, sendo amplamente disseminadas em nosso planeta, podendo ser encontradas no solo, na água, nos animais, nas plantas, nos objetos, parasitando organismos ou vivendo em mutualismo, sendo, portanto heterótrofas. No entanto, algumas espécies, podem produzir o seu próprio alimento Pré-Vestibular da UFSC Biologia B através da quimiossíntese ou por um tipo especial de fotossíntese denominado fotossíntese bacteriana, as quais possuem o pigmento bacterioclorofila. As bactérias são portadoras de uma parede celular rígida, semelhante a dos vegetais, mas de composição química diferente. No interior da célula bacteriana, encontra-se a membrana plasmática, que é lipoproteica, o citoplasma e o DNA bacteriano, o qual está ligado a uma invaginação da membrana plasmática, denominada mesossomo. Estruturas da bactéria TIPOS MORFOLÓGICOS • cocos: quando a bactéria apresenta um formato esférico; • bacilos: quando a bactéria apresenta um formato em bastão; • espirilos: quando a bactéria apresenta um formato em espiral; • vibriões: quando a bactéria apresenta um formato em vírgula. Os cocos, no entanto, podem formar colônias, originado as bactérias que dependendo do seu arranjo recebem as seguintes denominações: diplococos, estreptococos, estafilococos, tétrades e sarcina. Mais raramente, os bacilos também podem formar colônias, ocorrendo aos pares, formando os diplobacilos, ou em fileira, formando os estreptobacilos. REPRODUÇÃO DAS BACTÉRIAS A maioria das bactérias se reproduz através de um tipo de reprodução assexuada denominado cissiparidade ou divisão binária ou bipartição. Neste tipo de divisão o cromossomo sofre uma duplicação e forma-se mais um mesossomo. Em seguida, ocorre a cotocinese (divisão do citoplasma), originando duas células-filhas idênticas. As bactérias possuem um alto poder de reprodução e, em algumas horas, sob condições favoráveis podem originar milhares de descendentes, todos geneticamente idênticos entre si. Esse conjunto de seres geneticamente idênticos é denominado clone. No entanto, alterações genéticas também ocorrem nas bactérias, as quais podem ser por mutação ou por transmissão de material genético de uma bactéria para outra. Essa transmissão de material genético pode ocorrer através de três mecanismos distintos: conjugação, transformação e transdução. 23 Inclusão para a Vida Biologia B ALGUMAS DOENÇAS CAUSADAS POR BACTÉRIAS DOENÇA Coqueluche Tétano Tifo Hanseníase Gonorreia ou blenorreia Sífilis Cólera Pneumonia Tuberculose Difteria Peste bubônica Resfriado Febre tifoide Meningite BACTÉRIA Bordetella pertussis Clostridium tetani Rickettsia prowazeki Mycobacterium leprae Neisseria gonorrheae Treponema pallidum Vibrio cholerae Diplococos pneumoniae Mycobacterium tuberculosis Corinebacterium dipheteriae Pasteurella pestis Hemophilus influenzae Salmonela typhosa Neisseria meningitidis CIANOBACTÉRIAS As cianobactérias se caracterizam por serem unicelulares, mas a maioria forma colônias filamentosas constituídas por vários indivíduos e envolvidas por uma espessa camada de muco. Sendo procariontes, não apresentam carioteca e os seus pigmentos responsáveis pela fotossíntese encontram-se espalhados pelo citoplasma, ao contrário dos vegetais superiores, que possuem os pigmentos no interior de estruturas membranosas denominadas plastos. Algumas cianobactérias são seres extremamente importantes, pois são capazes de fixar o nitrogênio diretamente da atmosfera. Este fato permite com que as cianofíceas sobrevivam em ambientes extremamente áridos, onde outros grupos biológicos normalmente não se desenvolvem. REPRODUÇÃO DAS CIANOBACTÉRIAS As cianobactérias se reproduzem assexuadamente por cissiparidade e em espécies que formam colônias a reprodução é feita por hormogônios. O hormogônio é um pequeno pedaço da colônia, geralmente apical (situado na extremidade da colônia) e que possui algumas poucas células. Este pedaço se destaca da colônia, passando a formar novas cianofíceas, também coloniais. As do gênero Nostoc, Anabaena e Oscillatoria são exemplos de cianobactérias. Exercícios de sala 1. (UFSC) O controle das infecções que ocorrem em hospitais é uma tarefa árdua e contínua [...] A microbiota (conjunto de organismos encontrados no corpo humano) do paciente pode se tornar patogênica, principalmente naqueles que estão com o sistema imunológico comprometido,... (Trecho do texto: “Infecção hospitalar: a solução em suas mãos”, extraído da Revista Ciência Hoje, 29 (173), de julho de 2001, p. 80). Com relação a esse assunto, suas causas e medidas de redução, é correto afirmar que: 01. A maioria dos casos de infecção hospitalar é causada por agentes bacterianos. 02. Os traumatismos e a contaminação por vermes acarretam o surgimento desses tipos de infecção. Pré-Vestibular da UFSC TRANSMISSÃO vias respiratórias contaminação em ferimentos picada de artrópodes contato direto contato sexual contato sexual contaminação água e alimentos vias respiratórias vias respiratórias vias respiratória do rato ao homem por picada de pulga vias respiratórias contaminação de água e alimentos vias respiratórias 04. Entre os pacientes com maior risco de contraírem infecção hospitalar estão os soropositivos para o HIV, uma vez que eles apresentam maior chance de terem seus sistemas imunológicos comprometidos. 08. O uso indiscriminado de antibióticos também pode levar a uma maior incidência de infecção hospitalar, pois ele facilita o surgimento de microorganismos resistentes. 16. Entre os procedimentos que podem aumentar as chances da ocorrência da infecção hospitalar, estão aqueles que requerem a entubação endotraqueal e/ou a nasogástrica, já que exigem tempo prolongado de respiração mecânica e riscos de contaminação secundária (através das mãos). 32. uma simples medida ― a lavagem adequada das mãos antes do contato com o paciente ― pode reduzir drasticamente o índice de infecção hospitalar. 2. Febre alta, vômitos e rigidez na nuca são sintomas associados à meningite. Em Santa Catarina, em 1988, essa doença teve ocorrência expressiva com cerca de 200 casos registrados oficialmente, na sua maioria crianças. Em relação a essa doença transmissível, é correto afirmar que: 01. Existem vários microorganismos que podem causar a doença, sendo os mais comuns os meningococos A, B e C, os pneumococos e alguns vírus. 02. Existe vacina para todos os tipos de meningite. 04. Transmite-se de pessoa para pessoa através de contato direto (pela fala, tosse, espirro ou beijo). 08. A sua prevenção, em pessoas que tiveram contato com um indivíduo afetado, deve ser feita com uso de antibióticos. 16. É caracterizada por inflamação do sistema nervoso central. 3. (UFPR) Após os atos terroristas de 11 de setembro de 2001, perpetrados contra a cidade de Nova Iorque, os Estados Unidos passaram a viver sobressaltados com a perspectiva de uma guerra biológica, em que poderia ser utilizado o Bacillus anthracis, causador do antraz. Sobre as preocupações com essa perspectiva e os fatos que as fundamentam, é correto afirmar: 01. O Bacillus anthracis tem a propriedade de esporulação, o que permite sua sobrevida prolongada. 24 Inclusão para a Vida Biologia B 02. Os esporos invisíveis da bactéria, ao serem inalados, são responsáveis pelo antraz pulmonar, forma rapidamente fatal da doença. 04. As preocupações dos Estados Unidos devem-se ao fato de a bactéria ser resistente à penicilina, o que dificulta o tratamento do antraz. 08. Embora a população esteja vacinada, a proteção conferida é insuficiente. 16. As preocupações são infundadas, pois o antraz é uma doença de animais, que não atinge o homem e não pode, portanto, ser utilizada em guerra biológica. 32. Os esporos da bactéria penetram no organismo através da pele ou membranas mucosas. ESTRUTURA DOS PROTOZOÁRIOS Sendo unicelulares e eucariontes, os protozoários são formados por membrana, citoplasma e núcleo e por várias organelas, as quais são classificadas de acordo com a função: • de digestão: citóstoma, citofaringe, vacúolo digestivo, vacúolo excretor, citopígeo; • de regulação osmótica: vacúolo pulsátil ou contrátil; • de sustentação: carapaça ou teca, cápsula central; • de coordenação: estigma ou mancha ocelar motorium; • de locomoção e resposta: flagelos, cílios, pseudópodos. Tarefa Mínima 4. Considere os seguintes componentes celulares: 1 - membrana plasmática 2 – carioteca 3 – cromossomos 4 – hialoplasma 5 - ribossomos 6 - retículo endoplasmático 7 - mitocôndrias 8 – cloroplastos Dentre as alternativas seguintes, assinale a que tiver a sequência representativa de estruturas ausentes em bactérias: a) 1 - 2 - 7 - 8 d) 3 - 6 - 7 – 8 b) 2 - 6 - 7 – 8 e) 5 - 6 - 7 - 8 c) 2 - 3 - 5 – 6 5. (UFSC) Pegue todas as espécies de mamíferos, aves, répteis, anfíbios, peixes e insetos conhecidos da Amazônia. Agora triture tudo e tente encaixar o que sobrou dentro de um pacotinho de açúcar. Só assim, talvez, seja possível ter uma idéia – ainda que muito distante – da biodiversidade de microrganismos que podem ser encontrados em um único grama de solo: um milhão de espécies de bactérias, segundo um estudo publicado na revista Science. Com relação às bactérias, assinale a(s) proposição(ões) correta(s). 01. As bactérias encontradas em grandes quantidades no solo são responsáveis por todas as doenças microbianas em humanos. 02. O ciclo do nitrogênio depende de alguns desses seres microscópicos. 04. A ciclagem de nutrientes e da energia nos ecossistemas está diretamente relacionada ao metabolismo bacteriano. 08. A diversidade bacteriana é decorrente de sucessivas mutações e da passagem de material genético entre bactérias geneticamente diferentes. 16. As bactérias, juntamente com as algas verdes microscópicas, compreendem o reino Monera. PROTISTAS Os Protozoários pertencem ao Reino Protista e apresentam as seguintes características: • São eucariontes, unicelulares e desprovidos de clorofila; • Com formas variadas: esféricas, ovais, alongadas, amorfas, etc.; • Livres, fixos, simbiontes, comensais ou parasitas; • Heterótrofos; • Reprodução em geral assexuada por cissiparidade; • Hábitat variado, desde que haja umidade. Pré-Vestibular da UFSC Esquema geral de um protozoário ciliado, evidenciando as estruturas relacionadas com a nutrição CLASSIFICAÇÃO Fazem parte do Reino Protista as algas e os protozoários. Estes últimos que estão sendo estudados neste capítulo da Biologia pertencem ao Filo Protozoa, o qual é dividido em 4 Classes, dependendo da estrutura de locomoção: - CLASSE FLAGELATA OU MASTIGOPHORA (G. Mastix = chicote; phoros = portador) - Compreende protozoários que se locomovem por flagelo. - CLASSE SARCODINA OU RHIZOPODA (G. sarx = carne; eidos = forma) - protozoários que se locomovem por pseudópodos. - CLASSE CILIATA (L. Cilium = cílio) - Compreende protozoários que se locomovem por cílios. - CLASSE SPOROZOA (G. sporo = semente; zôon = animal) - Compreende protozoários sem estrutura de locomoção. PRINCIPAIS PROTEOSES DOENÇA DE CHAGAS Causado pelo flagelado Trypanossoma cruzi, a transmissão ocorre pelo percevejo Triatoma infestans, conhecido popularmente como barbeiro ou chupança. O barbeiro tornase vetor quando adquire o protozoário ao picar animais silvestres, como o gambá ou o tatu. Durante a noite, ao picar o indivíduo, o Trypanossoma que se encontra nas fezes deste barbeiro, penetra na pele do indivíduo após este se coçar. O protozoário, através do sangue chega ao fígado e ao coração, provocando febre prolongada, anorexia e insuficiência cardíaca, por aumento do volume do coração. Profilaxia: Para erradicar a doença é necessário o uso de inseticidas ou como o barbeiro vive em casas de pau-apique, a construção de casa de alvenaria. 25 Inclusão para a Vida MALÁRIA OU IMPALUDISMO OU FEBRE PALUSTRE Causada por um esporozoário denominado Plasmodium, a transmissão ocorre pela picada da fêmea do mosquito Anopheles, muito encontrado em climas tropicais ou por transfusões ou seringas contaminadas pelo protozoário. Esta doença provoca febres em períodos constantes, dependendo da espécie. Segundo a Organização Mundial de Saúde milhões de pessoas em todo o mundo são infectadas com o Plasmodium, o que a coloca como um das doenças mais importantes da atualidade. Existem três espécies diferentes: • Plasmodium vivax que causa a febre terçã benigna, caracterizada por produzir febre de 48 em 48 horas. • Plasmodium malarie que causa a febre quartã benigna, caracterizada por produzir febre de 72 em 72 horas. • Plasmodium falciparum que causa a febre maligna, caracterizada por produzir febre de em intervalos irregulares. Profilaxia: Evitar a procriação do vetor Anopheles e tomar cuidado nas transfusões e procedimentos cirúrgicos. Biologia B 8. “„Tamanho não é documento‟. Biologicamente, pode-se Exercícios de sala dizer que nem sempre a dimensão do indivíduo é proporcional ao grau de periculosidade que o mesmo oferece”. Baseando-se nessa premissa, é correto afirmar que (mais de uma alternativa pode estar correta): 01. A pequena fêmea Anopheles é capaz de injetar centenas de plasmódios no sangue humano, causando a temível malária. 02. As minúsculas fezes do Triatoma podem conter dezenas de tripanossomos causadores da doença de Chagas. 04. O microscópico flagelado Leishmania pode ocasionar lesões cutâneas e orofaríngeas deformantes em moradores de regiões florestais. 08. A quase invisível ameba Paramecium é capaz de parasitar e colonizar o intestino grosso do homem, provocando ulcerações e diarreia. 16. O insignificante protozoário Giardia, causador da toxoplasmose, pode ser eliminado com as fezes na forma de cistos, que pode sobreviver meses em solo úmido. 6. Sabemos que a maioria dos protozoários é de vida livre e Tarefa Mínima que podem ser encontrados na água doce na terra e no mar, mas infelizmente muitos causam doenças muito graves nos animais, plantas e até nos seres humanos. A estes últimos chamamos de parasitas, e no homem eles podem ser encontrados em órgãos como o coração, no sangue e em outros locais. Muitos são transmitidos diretamente pelos alimentos e água contaminada, outros são transmitidos indiretamente por hospedeiros intermediários. Assinale a somatória correta para os protozoários e as doenças que eles podem causar: 01. O filo Protozoa pode ser classificado em quatro Classes, os mastigóforos, os rizópodos, os ciliata e os esporozoa. O principal critério utilizado para diferenciar os componentes destas quatro classes é a estrutura de locomoção. 02. O plasmódio causador da malária reproduz-se assexuadamente dentro das hemáceas humanas e reproduz-se dentro do estômago do mosquito do gênero Anopheles. 04. A leucorreia é causada pelo protozoário Trycomonas vaaginalis e pode ser transmitido às mulheres através de banheiros públicos, toalhas, roupas íntimas e outros. 08. A amebíase pode causar graves distúrbios gastrintestinais e a melhor forma de profilaxia (prevenção) é fazer um bom saneamento básico, pois este protozoário é transmitido pelas fezes humanas, contaminando a água e o solo. 16. O agente causador da doença de chagas (Trypanossoma cruzy) é transmitido diretamente por um inseto hematófago conhecido popularmente como mutuca. Este após picar vítimas, injeta sua saliva onde encontramos o protozoário. 9. (UFSC) Em março de 2005 foi constatado um surto da Doença de Chagas na região litorânea de Santa Catarina, atingindo 25 pessoas e resultando em 3 mortes. Este fato, totalmente inesperado para uma área não endêmica da doença, dificultou inicialmente o diagnóstico por parte dos profissionais de saúde e chamou a atenção dos meios de comunicação, tendo grande repercussão em todo o país. A constatação da infecção natural pelo Trypanosoma cruzi em um gambá e em vários exemplares de triatomíneos confirmou a existência de um ciclo de transmissão do parasita naquela região. Sobre a origem, transmissão, aspectos clínicos, diagnóstico e tratamento da Doença de Chagas, é correto afirmar que: 01. Em geral, a doença tem duas etapas distintas no homem: a fase inicial, aguda, caracterizada por elevada parasitemia e estado febril, seguida de uma fase crônica, caracterizada pela diminuição do número de parasitas circulantes. 02. Os hospedeiros intermediários do Trypanosoma cruzi podem ser tanto vertebrados como invertebrados. 04. Uma vez instalado no hospedeiro vertebrado, o parasita invade os tecidos penetrando nas células, estabelecendose no citoplasma e se multiplicando, o que provoca a seguir o rompimento do conteúdo celular, com consequente liberação dos novos indivíduos para o meio extracelular e a corrente sanguínea. 08. As formas mais comuns de transmissão da doença são o contato com fluidos orgânicos de doentes e ingestão de alimento contaminado. 16. O tratamento mais eficaz da Doença de Chagas baseiase na aplicação de antibióticos potentes. 7. (UFSC) Assinale a(s) proposição(ões) que indica(m) corretamente doença(s) causada(s) por protozoário. 01. Raiva 16. Giardíase 02. Doença de Chagas 32. Dengue 04. Toxoplasmose 64. Febre amarela 08. Esquistossomose Pré-Vestibular da UFSC 26 Inclusão para a Vida UNIDADE 13 REINO FUNGI Os fungos são seres eucariontes (com carioteca), unicelulares ou pluricelulares e sem pigmentos fotossintetizantes e encontrados nos mais variados ambientes, mas desenvolvem-se melhor em lugares úmidos e ricos em matéria orgânica. Possuem uma parede celular de quitina e a sua reprodução normalmente envolve a participação de esporos, como ocorre entre os vegetais. No entanto, os fungos se distinguem dos vegetais por não serem autótrofos e por armazenarem glicogênio como substância energética, enquanto que os vegetais armazenam o amido. Além disso, os fungos são heterótrofos por absorção, pois possuem uma digestão extracorpórea, eliminando para o ambiente enzimas que digerem o alimento, os quais, em seguida, são absorvidos. Já os animais, também são heterótrofos, mas por ingestão. Biologia B BASIDIOMICETOS Os basidiomicetos são conhecidos como cogumelos-dechapéu, orelhas-de-pau, entre outros. O corpo de frutificação é denominado de basidiocarpo e assemelha-se a um chapéu, o qual é constituído por várias hifas férteis denominadas basídios. Estes basídios, no entanto, produzem os basidiósporos, que quando expulsos podem originar novos micélios. Entre os basidiomicetos, encontramos os fungos comestíveis (Agaricus cumpestris), os cogumelos alucinógenos (Amanita muscaria), os causadores do ferrugem do café, do trigo, entre outros. Exercícios de sala 1. (UFSC) O mofo que ataca os alimentos, os cogumelos ESTRUTURA DOS FUNGOS A grande maioria dos fungos é pluricelular, sendo que as células se caracterizam por serem longas e filamentosas e recebem a denominação de hifas. O conjunto de hifas forma o micélio, o qual por sua vez, não origina um tecido verdadeiro. Poucas espécies de fungos são unicelulares ou formados por poucas células, como é o caso das leveduras (Saccharomyces cervisiae). O corpo da maioria dos fungos apresenta um micélio vegetativo e um micélio de reprodução, também denominado de corpo de frutificação. O micélio vegetativo apresenta as hifas estão mergulhadas no meio onde o fungo se encontra em busca de nutrientes, enquanto o micélio de reprodução se encontra acima do substrato. comestíveis e o fermento de fazer o pão são formados por organismos que pertencem ao reino Fungi. Com relação a esse grupo assinale a(s) proposição(ões) verdadeira(s). 01. São organismos eucariontes, unicelulares ou pluricelulares, autotróficos facultativos. 02. O material nutritivo de reserva é o glicogênio. 04. Em função da nutrição heterótrofa, esses seres podem viver em mutualismo, em saprobiose ou em parasitismo. 08. Alguns fungos são utilizados na obtenção de medicamentos. 16. Nutrem-se por digestão extracorpórea, isto é, liberam enzimas digestivas no ambiente, que fragmentam macromoléculas em moléculas menores, permitindo sua absorção pelo organismo. 32. Na alimentação humana são utilizados, por exemplo, na fabricação de queijos, como o roquefort e o gorgonzola. 64. Reproduzem-se, apenas, assexuadamente por meio de esporos, formados em estruturas denominados esporângios, ascos e basídios. CLASSIFICAÇÃO DOS FUNGOS 2. As doenças causadas pelos fungos são conhecidas como FICOMICETOS Caracterizam-se por apresentarem hifas do tipo cenocíticas, ou seja, sem paredes transversais. Estes fungos podem ser aquáticos ou terrestres, tendo-se com exemplo de ficomicetos o bolor do pão. micoses. Em relação a esse tipo de doença, é correto afirmar: 01. Podem ocorrer com plantas, animais e, inclusive, no homem. 02. No homem, as micoses mais comuns ocorrem na pele. 04. O pé-de-atleta e rachaduras entre os dedos são exemplos de micoses. 08. As micoses desenvolvem-se com mais facilidade em regiões frias e secas. 16. Podem ocorrer em mucosas como, por exemplo, o “sapinho”, comum em crianças. Tarefa Mínima 3. Os fungos são importantes para o homem em todos os Bolor do pão Rhizopus nigricans. Os esporângios maduros são constituídos por muitos esporos que sob ação do vento disseminam-se, originando novos fungos. ASCOMICETOS Os ascomicetos se caracterizam por apresentarem hifas em forma de saco, em cujo interior são produzidos esporos denominados ascósporos. No grupo dos ascomicetos estão incluídos os fungos do gênero Saccharomyces, Penicillium e Aspergillus, entre outros. Pré-Vestibular da UFSC processos abaixo, exceto: a) fermentação como na produção de bebidas alcoolicas. b) fabricação de antibióticos, como a penicilina. c) alimentação como os cogumelos comestíveis. d) decomposição de organismos mortos. e) purificação do ar através da fotossíntese. 4. Qual das opções abaixo marca uma característica comum a todos os fungos? 27 Inclusão para a Vida Biologia B a) Presença de celulose como constituinte básico da parede celular. b) Ausência de pigmentos fotossintetizantes. c) Ausência de formação de gametas. d) Adaptação ao parasitismo. e) Talo do tipo micélio. REINO ANIMAL No Reino Animal ou Metazoa estão incluídos os seres pluricelulares, heterótrofos e eucariontes. PARAZOÁRIOS – São animais que não possuem tecido organizado, sendo representado pelo grupo dos poríferos. EUMETAZOÁRIOS – São animais que possuem tecido organizado e compreende todos os outros grupos animais. PORÍFEROS Os poríferos ou espongiários, são animais classificados como parazoários, por não apresentarem tecidos organizados. São aquáticos, sendo a maioria marinha, não possuem órgãos de locomoção e, por isso, são sésseis, vivendo fixos nas rochas marinhas ou no fundo do mar. ESTRUTURA GERAL DOS PORÍFEROS A superfície do corpo dos poríferos é constituída por milhares de minúsculos poros por onde a água penetra, trazendo o alimento (plânctons) e o oxigênio. O interior do corpo desses animais recebe o nome de espongiocele ou átrio e a abertura localizada na extremidade superior é o ósculo. As esponjas possuem um tegumento interno e outro externo, separados por substância gelatinosa, a espongina, que em muitos casos, possuem estruturas de sustentação, as espículas, as quais podem ser calcárias ou de sílica. Como não possuem tecidos, consequentemente, não podemos mencionar sistema digestivo, excretor, nervoso, etc. No entanto, esses animais apresentam grupos de células que executam importantes funções para a manutenção de suas vidas, como os COANÓCITOS que se localizam na cavidade atrial e tem como função a nutrição do animal e a remoção do oxigênio da água. Outras células também aparecem, como: Porócito – células formadora dos poros; Pinacócitos – células com função de revestimento; Amebócitos – transporte de alimentos e regeneração; Esclerócitos – células formadoras de espículas. TIPOS ANATÔMICOS Os celenterados possuem como principais morfológicos: - Pólipos - vivem fixos em substratos; - Medusas - são de vida livre. UNIDADE 14 CNIDÁRIOS OU CELENTERADOS São os primeiros animais com simetria radial e os únicos que fazem metagênese ou alternância de gerações. Não possuem aparelho respiratório, circulatório ou excretor. No entanto, são os primeiros a possuírem, sistema nervoso, o qual é do tipo difuso. Todos os cnidários são aquáticos e predominantemente marinhos. Possuem uma boca e uma cavidade gástrica. ESTRUTURA GERAL DOS CNIDÁRIOS Os cnidários possuem duas camadas: a epiderme e a gastroderme e entre elas situa-se a mesogleia. Na epiderme existem milhares de células denominadas cnidoblastos ou cnidócitos, as quais liberam substâncias urticantes (por isso o nome cnidário) e paralisantes, com função de proteção e captura de alimentos. Estas substâncias urticantes estão no interior de um longo filamento, o qual selocaliza dentro de uma cápsula denominada nematocisto. REPRODUÇÃO ASSEXUADA Podem formar colônias por brotamento ou realizarem a estrobilização. REPRODUÇÃO SEXUADA A reprodução sexuada típica dos cnidários é a metagênese ou alternância de geração. Este tipo de reprodução se caracteriza por apresentar reprodução sexuada, seguida de reprodução assexuada do tipo estrobilização. tipos REPRODUÇÃO ASSEXUADA Brotamento - forma comum de reprodução assexuada nas esponjas, onde, forma-se um broto que pode permanecer grudado, formando colônias, ou se soltar, formando um indivíduo isolado. REPRODUÇÃO SEXUADA Por não apresentarem tecidos, não podem formar gônadas (órgãos). Existem espécies dioicas (sexos separados) e espécies monoicas (hermafroditas), neste último caso, a Pré-Vestibular da UFSC produção dos gametas masculinos e femininos, ocorrem em épocas diferentes, para evitar a autofecundação. Os gametas formam-se a partir de amebócitos, transformando-se em espermatozoides, que são liberados e penetram em outra esponja, portanto uma fecundação interna forma uma larva ciliada (anfiblástula), que nada, saindo do corpo esponja e se fixando em um substrato rígido. Metagênese ou alternância de geração CLASSIFICAÇÃO SCYPHOZOA - Predominam as formas de medusas. A fase do pólipo é passageira. O exemplo típico é a Aurelia aurita. HYDROZOA - Existem espécies com forma de pólipos, como, também de medusas. No entanto, a forma predominante é a de pólipo. É a única classe que possui representantes de água doce. Os principais exemplos são: Obelina - forma colônias e a Hidra - de água doce, que só possui forma de pólipos; 28 Inclusão para a Vida Biologia B ANTHOZOA - Encontra-se exclusivamente na forma de pólipos. O exemplo típico é a anêmona. Muitos pólipos desta classe formam colônias e originam, devido à calcificação, recifes de corais. Exercícios de sala 21. (UFSC) O filo porífera é representado pelas esponjas. Na figura, as letras A, B e C referem-se aos aspectos reprodutivos destes animais. A C B Espermatozóide Esponja Célula transportadora Broto Esponja desagregada Óvulo Ovo Indivíduo unido Esponja reconstituída 01. A representa um tipo de reprodução assexuada. 02. B representa um tipo de reprodução sexuada. 04. C representa, pela presença de células sexuais, a reprodução sexuada. 08. A é denominado brotamento. 16. Para a formação do ovo, em C, deve ocorrer a fecundação. 32. Em A e B, os organismos produzidos por estes mecanismos possuem diferenças genéticas em relação ao indivíduo que lhe deu origem. 64. O fenômeno apresentado em C possibilita o aumento da variabilidade entre as esponjas. 22. Relacione as colunas: ( 1 ) coanócitos ( ) cavidade central das esponjas. ( 2 ) átrio ( ) célula de defesa dos celenterados. ( 3 ) mesogléia ( ) digestão intracelular dos poríferos. ( 4 ) cnidoblastos ( ) camada média da estrutura dos poríferos. a) 2 – 1 – 4 – 3 c) 3 – 1 – 4 - 2 b) 2 – 4 - 1 – 3 d) 3 – 4 – 1 - 2 Tarefa Mínima 23. (FMSAmaro-SP) Em Hydrozoa, ocorre o fenômeno de “Alternância de Gerações” com as formas pólipo e medusa que correspondem, respectivamente, às formas de reprodução: a) ambas assexuadas. b) assexuada e sexuada. c) ambas sexuadas. d) sexuada e assexuada. e) ambas, simultaneamente, sexuada e assexuada. PLATELMINTOS – VERMES ACHATADOS Surge pela primeira vez, entre os grupos animais, as seguintes características. • simetria bilateral; • presença de mesoderme (triblásticos), mas são acelomados; • olhos simples (ocelos); • sistema excretor através de células denominadas célulasflama ou solenócitos; • sistema nervoso com gânglios cerebroides a partir dos quais partem cordões nervosos para todo o corpo, indicando um início de cefalização. Pré-Vestibular da UFSC CLASSIFICAÇÃO Este filo possui representantes de vida livre e parasita de interesse médico e veterinário. São três classes de platelmintos: CLASSE TURBELLARIA • São de vida livre; • Possuem tubo digestivo incompleto; • O corpo não é segmentado; • As planárias são monoicas (hermafrodita), mas realizam fecundação cruzada, trocando espermatozoides. Também podem se reproduzir assexuadamente por laceração; • Presença de ocelos. CLASSE TREMATODA • São endoparasitas; • Possuem tubo digestivo incompleto; • O corpo não é segmentado; • Possuem ventosas para fixação no hospedeiro; • O principal representante é o esquistossoma. O macho possui canal ginecóforo o qual aloja a fêmea. Outro exemplo é a Fascíola hepática, parasita de carneiros. CLASSE CESTODA • São endoparasitas; • Podem atingir mais de 8 metros de comprimento; • Não possuem aparelho digestivo; • O corpo é segmentado; • Os principais representantes são: Taenia solium e a Taenia saginata. • Larva chama-se cisticerco. PLATELMINTES DE INTERESSE MÉDICO Schistosoma mansoni É o verme causador da esquistossomose (barriga d‟água). Vivem no interior dos vasos abdominais, onde 29 Inclusão para a Vida Biologia B ocorre o acasalamento e a fecundação. As fezes dos indivíduos parasitados, contendo os ovos, ao atingirem a água doce, originam uma larva ciliada, denominada miracídio. Esta larva, ao encontrar um caramujo Biomphalaria, o penetra e transforma-se em “sacos” de centenas de células reprodutoras, os esporocistos, que originarão as larvas do tipo cercárias, com ventosas. Estas larvas abandonam o caramujo, penetrando, posteriormente, na pele das pessoas para fechar o ciclo de vida. Taenia solium e Taenia saginata denominadas de cisticerco e popularmente de pipoquinha ou canjiquinhas. O homem, ao ingerir os cisticercos, ao comer a carne malcozida ou crua, passa a adquirir a teníase. No entanto, se o homem ingerir diretamente o ovo da Taenia solium, passará a ter uma doença denominada cisticercose. Vive no intestino humano e, sendo hermafrodita, formam dentro das proglótides os ovos, os quais são eliminados com as fezes, contaminando o solo. O porco (no caso da Taenia solium) ou o boi (no caso da Taenia saginata), ao ingerirem os ovos, terão na musculatura formas da larva da tênia UNIDADE 15 ASQUELMINTOS – VERMES CILÍNDRICOS A maioria dos asquelmintos é de vida livre. No entanto, a única classe de interesse médico é a dos nematelmintes, pois é composta por vermes parasitas. Estes animais são triblásticos, pseudocelomados e possuem o corpo protegido por uma cutícula resistente, em função da qual foi dado o nome do filo (askos = saco, envoltório; helminis = vermes). Principais características do grupo: • é o primeiro grupo animal a possuir sistema digestivo completo, ou seja, com boca e ânus; • o sistema nervoso é ganglionar e ventral; • a excreção é realizada por células em forma de H, os tubos em H. Pré-Vestibular da UFSC • não possuem sistema respiratório, sendo realizada diretamente pela epiderme (cutânea). • não possuem sistema circulatório; • não são segmentados; • Possuem sexos separados, sendo a fecundação interna. NEMATELMINTES DE INTERESSE MÉDICO Ascharis lumbricoides Vivem no intestino do homem delgado e causam a ascaridíase, conhecida como “lombriga”, sendo, portanto um endoparasita. No intestino, ocorre reprodução sexuada e os ovos eliminados juntos com as fezes contaminam a água e os alimentos. Ao serem ingeridos surge uma larva no intestino, migrando, depois, para a corrente sanguínea, fígado, coração, pulmão, traqueia, retornando ao sistema digestivo. 30 Inclusão para a Vida Biologia B Ancylostoma duodenalis e Necator americanus Estes vermes possuem o ciclo semelhante ao do Ascaris lumbricoides, no entanto, o contágio ocorre diretamente através da pele, geralmente dos pés. Ao cair na circulação passa por vários órgãos, como o ascaris, chegando até os pulmões, traqueias, indo se instalar no intestino. O ancilostoma possui dentes e o necator lâminas, ambas estruturas servem para penetrar na pele e ao chegarem ao sistema digestivo, raspar a parede intestinal, para alimentarem-se de sangue, fazendo assim com que a pessoa fique com aspecto anêmico. Devido a este fato a doença causada é o amarelão. Exercícios de sala 1. (UFSCar) A esquistossomose é hoje uma das principais doenças endêmicas em países subdesenvolvidos da região neotropical, incluindo o Brasil. Santa Catarina constitui o limite extremo meridional da distribuição desse problema de saúde pública no país. Focos de caramujos infectados têm sido encontrados no município de São Francisco do Sul. Assinale a(s) proposição(ões) correta(s): 01. Caramujos do gênero Biomphalaria são vetores dessa doença no Brasil. 02. Miracídios e cercárias são estágios larvais do parasita. 04. As cercárias penetram no homem através da pele, migram pela circulação sanguínea e alojam-se, preferencialmente, no sistema porta-hepático. 08. Os ovos do verme adulto passam através da parede do intestino humano e são eliminados através das fezes humanas. 16. Medidas de prevenção da doença incluem melhoria dos hábitos e condições de higiene da população humana. 2. Uma criança de região rural de Santa Catarina, após consulta médica, foi diagnosticada como portadora de Ascaridíase. Com relação a esta parasitose, é correto afirmar: 01. Não existem medicamentos que permitam sua cura. 02. É provocada por um nematódeo popularmente conhecido como lombriga. 04. Um de seus sintomas é a anemia. 08. Um outro sintoma é o edema dos membros inferiores. 16. Uma maneira de evitá-la é o tratamento de água e esgotos. 3. (UFSC) Sobre os vermes do gênero Taenia, assinale a(s) proposição(ões) correta(s). 01. A Taenia solium é um asquelminto do grupo trematoda. 02. A teníase é causada pela ingestão de cisticercos em carne bovina ou suína. 04. A Taenia solium não causa a cisticercose humana. 08. A higiene pessoal e o saneamento básico são importantes medidas na prevenção das parasitoses causadas por Taenia sp. 16. A Taenia solium adulta é hermafrodita, apresenta o corpo segmentado, escólex com 4 ventosas e uma coroa de acúleos. Os últimos segmentos são cheios de ovos, que ficam encistados no tecido muscular de suínos. 32. A cisticercose humana é ocasionada pela presença da larva da Taenia solium e é adquirida pela ingestão de ovos do parasito liberados nas fezes de pessoas infectadas. 4. Na classe cestoda, os principais representantes endoparasitas humanos são as Taenia solium e Taenia saginata. Assinale a alternativa verdadeira, considerando as proposições seguintes: Pré-Vestibular da UFSC I - A Taenia saginata é transmitida pela carne de gado com “pipoca” e apresenta ventosa com ganchos no seu escólex. II - A Taenia solium é transmitida através da carne de porco com “pipoca” e apresenta pseudoventosas no escólex. III - Ambas, a Taenia solium e Taenia saginata, possuem estrobilização e não apresentam aparelho digestivo. a) Apenas III está correta. b) Apenas II está correta. c) Apenas I está correta. d) As proposições I e II estão corretas. e) As proposições I e III estão corretas. MOLUSCOS CARACTERÍSTICAS GERAIS DOS MOLUSCOS Os moluscos são animais de corpo mole e a maioria das espécies possui o corpo dividido em cabeça, pé e massa visceral. Podem conter órgãos recobertos ou não por concha, a qual é produzida pela cavidade denominada manto ou palio. Possuem simetria bilateral, são protostômios, triblásticos e celomados. Existem espécies marinhas, terrestres e dulcícolas. São de vida livre e raramente parasitas. O sistema excretor é constituído por nefrídeos e o sistema circulatório é aberto ou lacunar, com exceção dos polvos e das lulas, os quais, além de possuírem hemoglobina (como nos vertebrados), o sistema circulatório é fechado. Muitos também apresentam uma língua com dentículos denominada de rádula, utilizada para raspar o alimento no substrato. A maioria dos moluscos é hermafrodita, com fecundação cruzada, mas existem espécies marinhas dioicas e com fecundação externa, como ocorre com as ostras e os mexilhões. CLASIFICAÇÃO CLASSE PELICÍPODA OU BIVALVIA São exclusivamente aquáticos. O significado do nome da classe é derivada do seu pé em forma de “machado”, porém são conhecidos pela presença de duas valvas, sendo assim chamados de bivalves. Não possuem diferenciação da cabeça e não possuem rádula. São dióicos, com fecundação externa e desenvolvimento indireto, sendo a larva ciliada denominada de trocófora e véliger. Os exemplos mais conhecidos são o marisco, a ostra, o berbigão. ] CLASSE CEFALÓPODA Possuem pés que saem da cabeça. São os moluscos mais complexos, com um cérebro e olhos bem desenvolvidos. Possuem concha interna, são dióicos, com fecundação interna e desenvolvimento externo. CLASSE GASTRÓPODA São os moluscos que possuem os pés na barriga. O exemplo típico é o caracol, univalve e a lesma, que não possui concha. A cabeça possui dois pares de tentáculos, o primeiro olfativo e o segundo portador de olhos. 31 Inclusão para a Vida Biologia B CLASSE ESCAFÓPODA Conhecidos como dentálios, por possuírem sua forma semelhante a um dente. Vivem enterrados na areia. Exercícios de sala CLASSE ANFINEURA O corpo é semelhante a dos gastrópodes e possuem oito placas calcáreas. Encontrado em costões rochosos. nomes populares do molusco Perna perna, de grande ocorrência no litoral de Santa Catarina. As populações locais consomem o molusco na sua alimentação e há interesse no seu cultivo comercial, devido ao seu alto teor nutritivo. Os moluscos apresentam, como características gerais: 01. Corpo mole, geralmente protegido por concha. 02. Presença de tentáculos em algumas espécies. 04. Sistema circulatório aberto ou lacunar. 08. Concha univalva e bivalva. 16. Vida livre ou sésseis. 32. Aquáticos ou terrestres. Quíton 6. Vem aumentando consideravelmente o número de ANELÍDEOS CARACTERÍSTICAS GERAIS DOS ANELÍDEOS Os anelídeos são vermes mais evoluídos e se caracterizam por apresentarem um corpo segmentado (metameria), são celomados, protostômios, com simetria bilateral. O sistema digestivo é completo e possuindo papo responsável pela digestão física a e moela, que realiza a digestão mecânica. Além disso, o intestino possui um dobramento que aumenta a superfície de absorção, denominado tiflossole. O sistema nervoso é do tipo ganglionar e ventral, o sistema circulatório é fechado e a excreção é realizada por nefrídeos, os quais são encontrados em número de dois, em cada anel que forma o corpo dos anelídeos. A respiração é cutânea, sendo que as espécies marinhas apresentam respiração branquial. CLASSIFICAÇÃO CLASSE POLIQUETA Os poliquetos são anelídeos marinhos que se caracterizam por possuírem várias cerdas no corpo. 5. “Mexilhão”, “marisco” e “ostra-de-pobre” são alguns dos pessoas envolvidas com a “minhocultura”. Assim, as minhocas recuperam sua devida importância na produção agrícola. Sobre esses animais, é correto afirmar que: 01. Solos que os possuem são compactados e com dificuldades de penetração de água. 02. Possuem corpo dividido em anéis, daí serem denominados anelídeos. 04. São hermafroditas sem, contudo, realizarem a autofecundação. 08. Promovem a formação do húmus, com a transformação da matéria morta que cai no solo. 16. Escavam galerias que proporcionam um maior arejamento do solo. 7. (PUC-SP) Os anelídeos são animais com o corpo formado por muitos segmentos ou metâmeros, e que apresentam como característica obrigatória: a) habitat aquático. b) sistema excretor com um par de nefrídios por segmento. c) respiração branquial. d) hermafroditismo. e) um par de cerdas por segmento. 8. Quanto à reprodução, as minhocas podem ser CLASSE OLIGOQUETA Possuem poucas cerdas que, a olho nu, nem sempre podem ser observadas. São geralmente terrestres e o exemplo típico é a minhoca. classificadas como: a) dióicas com fecundação cruzada, desenvolvimento direto. b) dióicas com fecundação cruzada e desenvolvimento indireto. c) monoicas com autofecundação cruzada e desenvolvimento indireto. d) monóicas com fecundação cruzada e desenvolvimento direto. e) monóicas com fecundação cruzada e desenvolvimento indireto. UNIDADE 16 ARTROPODA CLASSE ACHAETA ou HIRUDINEA A maioria é de água doce e se caracterizam por possuírem duas ventosas para fixação e outra para sugar o sangue. As espécies mais conhecidas são as sanguessugas. Pré-Vestibular da UFSC CARACTERÍSTICAS GERAIS DOS ARTRÓPODOS Os artrópodos se caracterizam por apresentarem apêndices (patas) articulados para locomoção e um exoesqueleto quitinoso. Devido ao exoesqueleto rígido, o crescimento destes animais é descontínuo, sendo necessário, para que o animal cresça a realização de mudas ou ecdise. 32 Inclusão para a Vida Biologia B Nesses, animais a circulação é aberta ou lacunar possuindo e auditivos. São dioicos com dimorfismo sexual, a hemocianina como pigmento respiratório. O sistema nervoso fecundação é interna e o desenvolvimento externo é é ganglionar e ventral, com ocelos ou olhos e antenas com característica da grande maioria das espécies. função táctil ou quimioreceptora, além de órgãos gustativos Quadro com os diferentes grupos de artrópodos e suas características peculiares A CLASSE INSECTA – representada pelos insetos, apresentam respiração do tipo traqueal, a qual se caracteriza por ser constituída por tubos (semelhantes a traqueias) que se abrem ao longo do corpo do animal (na região do abdome) e se comunicam diretamente com os vários tecidos. Consequentemente, nesses animais o sistema circulatório não participa do transporte dos gases. O sistema excretor são projeções do intestino, denominado túbulos de Malpighi. Os insetos possuem sexos separados, fecundação interna e podem ser classificados, de acordo com o desenvolvimento, em: AMETÁBOLO Que não sofre metamorfose. Exemplo: traça. HEMIMETÁBOLO A metamorfose ocorre de maneira gradual, como por exemplo: o gafanhoto. HOLOMETÁBOLO Com metamorfose completa, como ocorre nas borboletas e nas moscas. Nestes animais, do ovo, eclode surge uma larva ou lagarta, totalmente diferente do adulto. A CLASSE CRUSTÁCEA – representada pelos camarões, siris, lagostas, barata-da-praia, tatu-de-jardim e as cracas, possuem como sistema excretor as glândulas verdes ou antenais. CLASSE ARACHNIDA – representada pelas aranhas, escorpiões, carrapatos e ácaros. As aranhas são ovíparas e os escorpiões são ovovivíparos. Alguns possuem apêndices parecidos com patas denominados palpos, que servem para prender as presas ou como órgão sexual e, também, as quilíceras, órgãos inoculadores de veneno. Algumas aranhas possuem fiandeiras para tecer as teias. Pré-Vestibular da UFSC CLASSE CHILOPODA - compreende os quilópodos (centopeias e lacraias) CLASSE DIPLOPODA - compreende o piolho-de-cobra e embuás. Piolho-de-cobra EQUINODERMAS CARACTERÍSTICAS GERAIS Todos os representantes do Filo Equinodermata são exclusivamente marinhos e se caracterizam por apresentarem espinhos na pele com pequenas estruturas em forma de pinça, as pedicilárias, que têm a função: defesa e limpeza do corpo. Também possuem um conjunto de canais denominado sistema ambulacrário, o qual realiza importantes funções como: participação na locomoção, obtenção de alimento, respiração e excreção. Seu sistema nervoso é pouco desenvolvido e, apesar dos equinodermos apresentarem um aspecto simples, são animais deuterostômios, característica embrionária que torna estes animais muito próximos do Filo dos Cordados. 33 Inclusão para a Vida Biologia B 2. Os artrópodos apresentam uma enorme biodiversidade, especialmente da classe dos insetos, a qual supera sozinha em número de espécies todos os outros filos do reino Animal somados. Esquema representando o sistema ambulacral CLASSIFICAÇÃO CLASSE DOS ASTEROIDES - Possuem o corpo em forma de estrela, sendo que seu corpo tem de 5 a 50 braços que partem de um anel central. O exemplo mais conhecido é a estrela-do-mar. CLASSE DOS EQUINOIDES - O exemplo típico é o ouriço-do-mar; possui o corpo desprovido de braços e com lanterna de Aristóteles (aparelho triturador do alimento). CLASSE DOS OFIUROIDES - Possuem corpo achatado do qual saem cinco tentáculos em forma de serpentes, por isso a denominação serpente-do-mar. São os únicos que não possuem ânus. CLASSE DOS CRINOIDES - Nesta Classe estão os líriosdo-mar. Estes animais são fixos e seus tentáculos dão aspecto de flor. O ânus e a boca ficam lado a lado. CLASSE DOS HOLOTUROIDES - Possuem corpo alongado e cilíndrico, com tentáculos ao redor da boca que são modificações dos pés ambulacrais. O mais conhecido é o pepino-do-mar. Exercícios de sala 1. (UFSC) As curvas abaixo ilustram a diferença de crescimento entre os animais. Com base na figura e no assunto crescimento em animais, é CORRETO afirmar que: A TAMANHO B C D TEMPO 01. As curvas A e B representam, respectivamente, tipos de crescimento descontínuo e contínuo. 02. A curva A pode representar o crescimento de um vertebrado. 04. A curva B pode representar o crescimento de um artrópode. 08. Os intervalos assinalados pelas letras C e D representam momentos de crescimento nulo. 16. Em C e D, os animais poderiam estar sofrendo muda. 32. Os animais, cujos crescimentos são representados pela curva A, apresentam exoesqueleto. Pré-Vestibular da UFSC Assinale a somatória das alternativas corretas com relação aos artrópodos e suas adaptações: 01. Os insetos possuem um exoesqueleto quitinoso muito resistente contra choques, raios solares e desidratação. 02. O crescimento de um inseto é lento e progressivo semelhante ao dos humanos. 04. Os insetos possuem um par de antenas com capacidade de percepção olfativa e química do ambiente. 08. A maioria dos insetos excreta seus resíduos metabólicos na forma de ácido úrico evitando a perda de água durante a excreção. 16. As aranhas como os insetos que possuem quatro pares de patas e dois pares de antenas. 32. Muitos insetos possuem respiração branquial quando adultos como a barata. 64. Os insetos são homeotermos, ou seja, possuem uma temperatura constante que independe da temperatura ambiental. 3. Nesta questão faz-se referência a vários filos de animais invertebrados. Com base não só em características morfológicas, mas também em sistemática, é correto afirmar que: 01. O camarão, o caranguejo e o siri são moluscos comestíveis. 02. Os equinodermos são exclusivamente marinhos. 04. Os anelídeos são animais de corpo cilíndrico, nãosegmentado. 08. Devido à existência de um exoesqueleto quitinoso, os artrópodes sofrem o fenômeno das mudas ou ecdises durante o seu crescimento. 16. Os insetos pertencem ao filo artrópoda e são os únicos invertebrados capazes de voar. 4. Assinale a(s) alternativa(s) que associa(m) corretamente o grupo a algumas de suas características: 01. Equinodermas - lanterna-de-aristóteles e madreporito 02. Moluscos - rádula e manto 04. Poríferos - cnidoblastos e nematocistos 08. Celenterados - coanócitos e espículas 16. Anelídeos - clitelo e parapódios 32. Artrópodes - tubos de Malpighi e ecdises 64. Asquelmintos - exoesqueleto quitinoso e células-flama 5. (Mackenzie-SP) Os artrópodes constituem um grupo de seres vivos bem variável com relação à sua organização e processos metabólicos. Uma característica comum a todos eles é: a) a fecundação interna com desenvolvimento indireto. b) o sistema digestivo completo. c) a presença de pigmento respiratório no sangue. d) a presença de antenas. e) a excreção por túbulos de Malpighi. 34 Inclusão para a Vida UNIDADE 17 Biologia B SUBFILO VERTEBRATA CORDADOS CARACTERÍSTICAS GERAIS DOS CORDADOS Os animais do Filo Cordado se caracterizam por possuírem: SISTEMA NERVOSO DORSAL - nos filos anteriores os cordões nervosos eram duplos e ventrais. Os cordados são os únicos nos quais o sistema nervoso tem origem a partir do tubo neural, localizado na região dorsal do animal. NOTOCORDA - estrutura de sustentação, situada na linha mediana dorsal, ocorrendo durante o processo embrionário ou permanecendo por toda a vida, em alguns; serve de molde para o tecido ósseo que vai formar a coluna vertebral. CARACTERÍSTICAS GERAIS DOS VERTEBRADOS Os vertebrados se caracterizam por apresentarem um endoesqueleto cartilaginoso ou ósseo, um eixo principal (coluna vertebral) e um crânio na região anterior. Os vertebrados, como pode ser observado no quadro de classificação, são divididos em dois grupos: • Agnata (sem mandíbula); • Gnatostomata (com mandíbula). GRUPO AGNATA Os agnatos ou ciclostomados (lampreias e feiticeiras) não possuem mandíbula, escamas e nadadeiras pares. O coração, como nos peixes, possuiu duas cavidades, um átrio e um ventrículo. FENDAS BRANQUIAIS - esta estrutura ocorre pelo menos na fase embrionária; em seres aquáticos permanece por toda a vida. CLASSIFICAÇÃO DOS CORDADOS Acranios ou protocordata. Não possuem crânio e vértebras. São divididos em: SUBFILO UROCORDATA – Também chamados de Tunicados, este grupo possui notocorda na fase embrionária, não estando presente na fase adulta. São animais marinhos, sésseis e o mais conhecido é a Ascídia. Lampreia GRUPO GNATOSTOMA Este grupo é subdividido em duas superclasses: • Piscies (peixes); • Tetrápodas. SUPERCLASSE DOS PEIXES Ascídia adulta e sua larva SUBFILO CEFALOCORDATA A notocorda persiste no adulto, desde a cauda até a cabeça. É representado pelo anfixo, um pequeno animal que parece um peixe sem nadadeiras. Vive quase sempre enterrado na areia do mar. É muito estudado pelos embriologistas, por possuir notocorda, tubo neural e fendas branquiais. CARACTERÍSTICAS GERAIS DOS PEIXES Os peixes possuem o corpo recoberto por escamas e movimentam-se por nadadeiras pares e ímpares. São pecilotérmicos, apresentam respiração branquial e circulação simples com um coração constituído por duas cavidades. Esta superclasse é subdividida em duas classes: • Condrícties – peixes com esqueleto cartilaginosos; • Osteícties – peixes com esqueleto ósseos. Estas duas classes diferenciam-se por vários fatores. CHONDRICTHYES OU CARTILAGINOSOS • esqueleto cartilaginoso; • boca ventral e transversal; • não possuem bexiga natatória; • não possuem opérculo (com exceção das quimeras); • corpo coberto por escamas de origem dermoepidérmica, também denominadas escamas placoides ou dentículos dérmicos. OSTEICHTHYES OU ÓSSEOS Anfioxo Pré-Vestibular da UFSC • esqueleto ósseo; • boca anterior; • possuem bexiga natatória; • possuem opérculo protegendo as brânquias; • corpo geralmente coberto por escamas de origem dérmica, que podem ser de três tipos: cicloide, ctenoide e ganoide. Existem osteícties de pele lisa, sem escamas. 35 Inclusão para a Vida Biologia B Exercícios de sala 1. (UFSC) - “Segundo estimativas recentes, o grupo dos Peixes está representado por mais de 20 mil espécies, sendo 60% marinhas. Embora não pareça, é um grupo muito diversificado, com variadas adaptações, múltiplas formas e tamanhos...” César, Cezar e Bedaque – Ciências, Editora Saraiva, 1999. p. 85. Com relação a esse grupo animal, assinale a(s) proposição(ões) correta(s). ATUM CAVALOMARINHO TUBARÃO RAIA LINGUADO 01. Os exemplos esquematizados na figura mostram que os peixes se diferenciam, com relação ao formato do corpo e à disposição das nadadeiras. 02. Os peixes são vertebrados aquáticos, homeotermos de respiração branquial ou cutânea. 04. Os peixes cartilaginosos apresentam bocas terminais e as brânquias protegidas por opérculos. 08. O tubarão e a raia representam o grupo dos peixes cartilaginosos. 16. A linha lateral, visível nas figuras do atum e do linguado, é um órgão sensorial, através do qual o peixe pode perceber a direção e a velocidade da correnteza da água. 32. O cavalo-marinho, como a maioria dos peixes, é ovíparo; nesse animal, o macho, de modo bastante peculiar, carrega seus ovos em bolsas incubadoras. 2. Tainhas (osteicties) e cações (condricties) fazem parte da superclasse dos peixes. Sobre esses animais, assinale a alternativa correta. a) Nos condricties a boca é ventral. b) Os osteicties possuem esqueleto cartilaginoso. c) Apenas os condricties possuem nadadeira caudal. d) Os osteicties não apresentam opérculo. e) Os osteicties possuem válvula espiral. SUPERCLASSE DOS TETRÁPODAS CLASSE ANPHIBIA (ANFÍBIOS) CARACTERÍSTICAS GERAIS DOS ANFÍBIOS Representam um importante passo na história evolutiva dos vertebrados, pois foram os primeiros a conquistarem o ambiente terrestre. No entanto, ainda dependem do ambiente aquático, principalmente, para a reprodução. A sua pele é lisa, sem escamas, como mucosas, adaptadas a respiração cutânea. Nesses animais a respiração é branquial na fase larval e cutânea e pulmonar na fase adulta. O coração possui três cavidades, sendo do tipo dupla, incompleta e fechada, Pré-Vestibular da UFSC fatos que os torna pecilotérmicos. A classe dos anfíbios é dividida em três ordens: ORDEM ANURA O nome significa “sem cauda”, são os sapos, rãs e pererecas. Alguns sapos possuem junto à cabeça glândulas paratoides que produzem um líquido venenoso que não pode ser espirrado ou inoculado, mas quando um predador tenta comê-lo, ao apertar esta glândula, libera o veneno. ORDEM APODA/GIMNOFIONA Possuem semelhança com as cobras. Sendo o principal exemplo, a cobra-cega. ORDEM URODELA São os anfíbios com cauda e patas, possuindo um aspecto de lagarto, sendo o exemplo típico a salamandra. UNIDADE 18 CLASSE REPTILIA (RÉPTEIS) CARACTERÍSTICAS GERAIS DOS RÉPTEIS A pele dos répteis é impermeável e seca, recoberta por placas córneas dérmicas (crocodilianos), escamas ou carapaças (tartarugas). Sua respiração é pulmonar e circulação é fechada, dupla e incompleta, apesar de possuir quatro cavidades, pois o septo que separa os dois ventrículos permite a mistura do sangue arterial com o venoso, com exceção dos crocodilianos. Estes são os principais fatores que os tornam pecilotérmicos. Ocorre fecundação interna, sendo que a maioria é ovípara, com ovos ricos em vitelo, amniótas e com casca. Porém algumas espécies são ovovivíparas. Ambos possuem desenvolvimento direto. Esta classe possui as seguintes ordens: QUELONIA - Corpo recoberto por carapaça compreende as tartarugas (marinhas), cágados (ducícolas) e jabutis (terrestres). 36 Inclusão para a Vida SQUAMATA São os répteis revestidos por escamas. Subdividem-se em lacertílios (lagartos e lagartixas) e ofídios (cobras), estes últimos, apresentam várias espécies peçonhentas, que podem ser identificadas por possuírem: cabeça triangular, cauda que se afina bruscamente, olhos pequenos, movimentos vagarosos, atitude de ataque, a maioria ovovivíparas. São exemplos de peçonhentas: jararaca, surucucu, coral. Sendo exemplos de não-peçonhentas: sucuri, jibóia. CROCODILIA Possuem escamas e placas ósseas dérmicas revestindo o corpo. São animais semi-aquáticos e podem ser encontrados na água doce e no mar. Estão divididos em três grupos: o dos jacarés, o dos crocodilos e o dos gaviais. Exercícios de sala 1. Um dos gêneros de ofídios encontrados em Santa Catarina é o Bothrops sendo um exemplo comum a jararaca. Leia as proposições abaixo e assinale as corretas sobre as espécies do referido gênero. 01. São peçonhentas. 02. Possuem olhos com pupila vertical. 04. A fosseta loreal está ausente. 08. Apresentam dentes inoculadores. 16. Costumam viver em locais extremamente frios e úmidos. 32. Não existe um soro desenvolvido para neutralizar o veneno. Biologia B As aves são dotadas de várias estruturas que facilitam o vôo, como, por exemplo: • ossos pneumáticos; • musculatura peitoral bem desenvolvida; • sacos aéreos; • presença da glândula uropigiana que impermeabiliza as penas, impedindo que se encharquem. Estas são as únicas glândulas presentes na pele das aves; • osso externo em forma de quilha. Na traqueia, há um órgão sonoro, a siringe. São dioicos com dimorfismo sexual, fecundação interna e desenvolvimento direto, no interior dos ovos. Possuem sistema digestivo completo, com papo e moela. CLASSE MAMMALIA (MAMÍFEROS) CARACTERÍSTICAS GERAIS DOS MAMÍFEROS • presença de glândulas mamárias; • respiração exclusivamente pulmonar; • pele com diversos fâneros (cornos, unhas, pêlos) e glândulas (mamárias, sebáceas, sudoríparas); • coração com quatro cavidades, e circulação dupla e completa; • são os únicos com placenta e cordão umbilical; • presença de diafragma; • são todos dioicos, havendo nítido dimorfismo sexual, com desenvolvimento interno e direto. A classe dos mamíferos compreende três grupos: MONOTREMADOS OU PROTÉRIOS - Os únicos 2. O ovo terrestre foi uma “grande invenção” dos vertebrados, que assim puderam conquistar o ambiente terrestre. Essa conquista ocorreu pela primeira vez com: a) aves c) anfíbios e) mamíferos b) répteis d) peixes CLASSE DAS AVES CARACTERÍSTICAS GERAIS DAS AVES São vertebrados bípedes, homeotérmicos, que apresentam respiração pulmonar, circulação dupla, fechada e coração com quatro cavidades, além de hipoderme, que até então não existia, o que lhes proporciona a homeotermia. Os membros anteriores são transformados em asas. mamíferos ovíparos; possuem glândulas mamárias, cloaca; o exemplo típico é o ornitorrinco da Austrália. Ornitorrinco Équidna MARSUPIAIS OU METATÉRIOS - São dotados de uma bolsa, chamada de marsúpio, na região do ventre, que serve de abrigo para o embrião, pois o útero destes animais é pouco desenvolvido, então o desenvolvimento do embrião se dá no marsúpio, sendo o exemplo típico o canguru. PLACENTÁRIOS OU EUTÉRIOS - Possuem o útero bem desenvolvido, nos quais se encontram diversas ordens, como por exemplo: CARNÍVORA - Possuem dentes caninos bem desenvolvidos, adaptados a rasgar e a perfurar a carne de outros animais que usam como alimento. Exemplo: cachorro, leão, urso, gato, leão-marinho, foca. CHIROPTEPTERA - Braços modificados em asas. Exemplo: morcego. Estrutura geral das aves CETACEA - Mamíferos aquáticos, representados pelas baleias e golfinhos. Possuem membros anteriores transformados em nadadeiras, membros posteriores ausentes e cauda propulsora bem desenvolvida. São excelentes nadadores. Narinas no alto da cabeça, por onde sai o “esguicho” da baleia e do golfinho. Esse “esguicho” se Pré-Vestibular da UFSC 37 Inclusão para a Vida Biologia B forma no momento em que esses animais expiram: o ar quente, contendo vapores de água, é expelido e condensa ao entrar em contato com o ar externo mais frio. interações do seres vivos entre si e com o meio ambiente. Para sistematizar o estudo da ecologia, utilizamos os seguintes níveis de organização: PRIMATAS - Mãos e pés com cinco dedos distintos, cabeça em ângulo reto com o pescoço. Exemplo: homem. CÉLULAS – TECIDOS – ÓRGÃOS – SISTEMAS – INDIVÍDUO – POPULAÇÃO – COMUNIDADE – ECOSSISTEMAS - BIOSFERA Exercícios de sala 3. (UFSC) Com relação ao Reino Animal, assinale a(s) proposição(ões) correta(s). 01. Formado por animais sésseis e geralmente hermafroditas, a maioria das espécies do filo Poríferos são aquáticas, apesar de existirem algumas espécies terrestres. 02. A lombriga e a solitária (tênia), parasitas do intestino humano, pertencem aos filos Platelmintos e Nematelmintos, respectivamente. 04. Animais cujo corpo é formado por numerosos anéis repetidos (metâmeros) pertencem ao filo Anelídeos, do qual a minhoca é o representante mais conhecido. 08. O filo Cnidários é formado, basicamente, por dois tipos morfológicos de indivíduos, que são: pólipos, cujo principal representante é a água-viva, e medusas, representadas pelos corais. 16. No filo Moluscos existem indivíduos com concha externa, como é o caso das ostras e mexilhões, e também indivíduos sem ela, como é o caso da lula e do polvo. 32. De todo o reino animal, o filo Artrópodes é o que apresenta o maior número de espécies. 64. No filo Cordados, somente a classe Mamíferos apresenta circulação dupla e completa. 4. (UFSC) O Reino Animal apresenta grande variedade de organismos, com cerca de um milhão de espécies catalogadas. Sobre os principais grupos animais, assinale a(s) proposição(ões) correta(s). 01. Todas as espécies do grupo Equinodermos são exclusivamente marinhas. 02. A tênia e a lombriga, vermes que causam doenças ao ser humano, pertencem ao grupo dos Nematódeos. 04. Apesar de terem organização corporal muito simples, os Poríferos apresentam três folhetos germinativos. 08. Espécies que apresentam exoesqueleto podem ser observadas nos grupos Moluscos, Artrópodes e Equinodermas. 16. Todos os Cordados possuem vértebras. 32. Os Anelídeos são parasitas obrigatórios. 64. Anêmonas, águas-vivas e corais são representantes dos Cnidários. UNIDADE 19 CONCEITOS ECOLÓGICOS Os principais conceitos ecológicos são: ESPÉCIE - Indivíduos semelhantes que se reproduzem entre si, gerando descendentes férteis e apresentando o mesmo número de cromossomos. POPULAÇÃO - conjunto de indivíduos da mesma espécie, que vive na mesma área e no mesmo tempo, mantendo, entre si, uma interação. O tamanho de uma população deve manter-se, mais ou menos constante ao longo do tempo. As populações apresentam um POTENCIAL BIÓTICO, ou seja, uma capacidade de aumentar o número indivíduos em exageradamente, desde que as condições sejam ótimas. No entanto, caso uma população cresça muito, pode ocorrer a extinção de uma ou mais populações menores. Sendo assim, existem fatores que regulam o tamanho das populações, como os outros seres vivos (parasitas e predadores) e os aspectos físicos e químicos do ambiente. Além disso, o crescimento da população também depende da taxa de natalidade e da taxa de imigração, já os fatores que a diminuem são: a taxa de mortalidade e a taxa de emigração. HABITAT - É o lugar onde a população interage com os componentes bióticos e abióticos. FATORES BIÓTICOS - Os fatores bióticos constituem os seres vivos do ecossistema. FATORES ABIÓTICOS - São todos os fatores físicos e químicos do ecossistema. FATORES FÍSICOS - Radiação solar, temperatura, luz, umidade, ventos. FATORES QUÍMICOS - Nutrientes orgânicos ou inorgânicos presentes no solo ou águas. Na atmosfera os principais fatores abióticos são: CO2; CO; O2; O3; H2O; N2. NICHO ECOLÓGICO - É o comportamento da população. É o modo pelo qual a população se adapta a seu meio. Qual o alimento da população, de quem os indivíduos servem de alimento e seu comportamento reprodutivo. COMUNIDADE OU BIOCENOSE OU BIOTA - É o conjunto de várias populações que ocupam uma determinada área. BIOSFERA - É a camada da terra ocupada pelos seres vivos. Exercícios de sala 1. (UFSC) Faça a associação entre os termos da coluna da esquerda com os conceitos ou exemplos apresentados na coluna da direita. Após, marque a(s) proposição(ões) correta(s). ECOLOGIA A palavra Ecologia deriva do grego Oikos = casa Logos = estudo. A ecologia estuda as relações entre os seres vivos e o meio ambiente. O termo ecologia foi usado pela primeira vez por Ernest Haeckel (biólogo alemão) em 1870, para definir as Pré-Vestibular da UFSC 38 Inclusão para a Vida A -Bioma B -Hábitat C-Nicho Ecológico 01. C – VI 02. B – l 04. C – II Biologia B I - Local físico onde vive uma espécie. II - Lugar ocupado pela espécie no ecossistema. III - Mata Atlântica. IV - Comunidades clímax dos ecossistemas terrestres. V - Beira de uma lagoa. VI - Teia alimentar. VII -Consumidor primário. 08. A – IV 16.B - V 32. B – VII 64.A – III 2. (UFSC) O aterro na Baía Sul na Ilha de Santa Catarina no município de Florianópolis - para construção da Via Expressa Sul, que ligará o Centro da Cidade à região do Aeroporto Hercílio Luz, demandará o deslocamento do uma grande quantidade de areia do fundo da referida baía. Com relação às conseqüências ecológicas da efetivação de tal aterro, é correto afirmar que: 01. As comunidades que vivem no local a ser aterrado não serão afetadas. 02. As comunidades que vivem no local de onde será extraída a areia necessária, certamente, serão afetadas. 04. Das populações afetadas nesse processo, podemos citar os moluscos bivalves que vivem enterrados. 08. As espécies planctônicas serão as que sofrerão maior impacto, chegando a serem extintas desse ecossistema. 16. A mudança na configuração do leito da baía influenciará o meio biótico. caracterizam por realizarem fotossíntese ou quimiossíntese e são chamados de produtores. Dentre os produtores, os mais importantes na manutenção dos ecossistemas são os fotossintetizantes, como os vegetais terrestres, os aquáticos e as algas (principalmente marinhas). SERES HETERÓTROFOS - São todos aqueles que não conseguem produzir seu próprio alimento como acontece com os autótrofos. Necessitam, portanto, se alimentar direta ou indiretamente dos produtores. Os seres heterótrofos são de dois tipos: os consumidores ou decompositores. - Consumidores primários - são aqueles que se alimentam diretamente dos produtores. Se o hábito alimentar for exclusivamente de vegetais, serão chamados de herbívoros. Já os consumidores secundários são aqueles que se alimentam dos consumidores primários e os terciários, seriam aqueles que se alimentam dos secundários, podendo estes dois últimos seres denominados de carnívoros. (alimenta-se exclusivamente de carne) ou onívoros (com hábito alimentar bem variado). DECOMPOSITORES – Também denominados de saprófitas ou sapróvoros, são seres que usam os produtores e os consumidores como alimento, depois de mortos. Estes organismos possuem importante papel para os ecossistemas por deixarem no ambiente subprodutos da decomposição, como compostos inorgânicos. Este processo recebe a denominação de ciclagem da matéria e é realizada, principalmente, por bactérias e os fungos. 3. (UFPR) Atualmente a biologia tem a preocupação de estudar os seres vivos não isoladamente, mas em conjunto com o meio ambiente. De acordo com esta proposta, é correto afirmar que: 01. Ecologia é a parte da biologia que estuda as interações dos seres vivos uns com os outros e com o meio ambiente. 02. População é um conjunto de indivíduos de diferentes espécies, os quais ocupam uma determinada área. 04. Ecossistema é o conjunto de relações entre os seres vivos e o mundo físico. 08. Hábitat é o conjunto dos hábitos ou atividades de uma determinada espécie. 16. Biosfera constitui a porção do planeta habitada pelos seres vivos. CADEIA ALIMENTAR A cadeia alimentar é uma sequência ordenada, na qual um ser vivo serve de alimento para outro. Com exceção dos organismos denominados autótrofos, os outros seres necessitam capturar seus alimentos para que ocorram os processos vitais para a manutenção da vida. CLASSIFICAÇÃO DOS SERES NUMA CADEIA ALIMENTAR SERES AUTÓTROFOS - São aqueles que a partir dos elementos abióticos produzem seu próprio alimento. Se Pré-Vestibular da UFSC Esquema de uma teia alimentar TEIA ALIMENTAR – Num ecossistema, várias cadeias alimentares se intercruzam formando o que se denomina de teia ou rede alimentar. Enquanto a cadeia é uma sequência linear de seres vivos onde um ser vivo serve de alimento para outro, a teia ou rede alimentar é o conjunto de várias cadeias alimentares do ecossistema. Numa cadeia ou teia alimentar observam-se diversos níveis, os quais são denominados de: níveis tróficos ou alimentares. NÍVEL TRÓFICO - É o conjunto de todos os seres vivos que apresentam, ao longo da cadeia ou teia alimentar, o mesmo hábito alimentar ou mesma forma de nutrição. Sempre o primeiro nível trófico é ocupado pelos produtores, sendo o segundo ocupado pelos consumidores primários que poderiam ser os herbívoros ou os onívoros. Os carnívoros que se alimentam dos herbívoros, ocuparias o terceiro nível trófico na cadeia alimentar e, assim, 39 Inclusão para a Vida sucessivamente. Observe que os seres que podem ocupar desde o segundo até o último nível trófico são os omnívoros e, o ser humano, é um exemplo. Os decompositores ocupam um nível trófico à parte, pois reaproveitam os alimentos, dejetos e seres mortos de todos os níveis tróficos. PIRÂMIDES ECOLÓGICAS São representações gráficas dos diferentes tipos de cadeias alimentares. Existem três tipos de pirâmides ecológicas: número, biomassa e energia. Biologia B seguinte pirâmide (mais de uma alternativa pode estar correta). No que diz respeito a essa situação, é correto afirmar que: a) Os níveis I e II são ocupados por organismos produtores. b) O nível IV poderia ser ocupado por um peixe predador ou uma ave. c) A energia contida no nível I é menor do que a contida no nível III. d) O número de indivíduo que compõem o nível III é maior do que o número de indivíduos no nível II. UNIDADE 20 Exercícios de sala 4. (UFSC) Observe bem a figura abaixo e assinale a(s) proposição(ões) correta(s): RELACÕES ECOLÓGICAS ENTRE OS SERES VIVOS As relações entre as espécies de uma mesma comunidade são denominadas cenoses ou interações ecológicas. Essas relações podem ser: Harmônicas - Associações em que não existe nenhum prejudicado. Desarmônicas - Associações em que um indivíduo tira proveito e o outro é prejudicando. Intraespecíficas - Ocorre entre indivíduos da mesma espécie. Interespecíficas - Ocorre entre indivíduos de espécies diferentes. RELAÇÕES HARMÔNICAS SOARES, José Luis. Biologia. São Paulo: Scipione, 1991, v. único, p. 300. 01. Fungos e bactérias são representantes dos seres decompositores. 02. A figura representa uma cadeia alimentar com três níveis tróficos. 04. O fluxo de energia é cíclico, sendo renovado pelos organismos decompositores. 08. A onça e o gavião representam os produtores. 16. O mocho, o lagarto e a cobra são classificados, nessa figura, como consumidores terciários ou de 3 a ordem. 32. Na cadeia: “verdura veado onça” existe um decréscimo energético entre os níveis tróficos. 64. Uma grande parte da energia obtida pelo coelho, ao comer a verdura, é gasta em seu processo de respiração celular. 5. As relações entre vários níveis tróficos, entre os organismos presentes num lago, estão representadas na Pré-Vestibular da UFSC COLÔNIAS - São associações harmônicas intraespecíficas, onde grande número de indivíduos passam a viver juntos. A desagregação de um indivíduo da colônia provoca a sua morte. COLÔNIAS HOMOTÍPICAS - Quando todos os indivíduos são iguais. Exemplo: colônia de corais. COLÔNIAS HETEROROTÍPICAS - Quando os indivíduos são diferentes entre si e, cada indivíduo, realiza um determinado tipo de trabalho, como, por exemplo: as caravelas do gênero Physalia. SOCIEDADE - São associações harmônicas intraespecíficas, onde os indivíduos vivem juntos, no entanto, não possuem nenhuma relação anatômica. Na sociedade, todos os indivíduos cooperam para o bem comum, observando-se neste tipo de relação uma nítida divisão de trabalho, como, por exemplo: a sociedade das abelhas, das formigas e dos cupins. SIMBIOSE - O termo simbiose, criado em 1879 por De Bary, designa toda e qualquer associação permanente entre indivíduos de espécies diferentes que, normalmente, exerce 40 Inclusão para a Vida influência recíproca no metabolismo. Sendo assim, não é válida a utilização do termo simbiose para designar, somente, as relações do tipo harm6onicas como ocorre entre as algas e os fungos que formam liquens. MUTUALISMO - É uma associação harmônica interespecífica em que os dois indivíduos apresentam relações benéficas entre si. Neste tipo de relação, a ausência de um dos indivíduos acarreta a morte do outro. Os exemplos mais comuns de mutualismo são: - Os liquens-associação entre algas e fungos. - Os Cupins e os protozoários - As Micorrizas – associações ente fungos e raízes PROTOCOOPERAÇÃO - É um mutualismo nãoobrigatório, onde cada indivíduo envolvido na relação pode viver sem a presença do outro. Estes indivíduos se relacionam para tornar a obtenção de alimentos ou a proteção mais fácil. Biologia B Inquilinismo entre o pepino do mar e o Fierasfer RELAÇÕES DESARMÔNICAS AMENSALISMO OU ANTIBIOSE - É uma associação desarmônica onde o produto da secreção mata o outro ser ou apenas inibe o seu desenvolvimento. O exemplo clássico é do fungo (mofo) Penicilium notatum, que produz a penicilina que inibe o crescimento de colônias de bactérias. Outro exemplo é o das marés-vermelhas. Sob certas condições ambientais (aumento de alimento, temperatura), certas algas marinhas do grupo dos dinoflagelados, crescem exageradamente, consumindo muito O2 da água e liberando substâncias tóxicas que provocam a morte de animais marinhos. SINFILIA OU ESCLAVAGISMO - É a relação em que certas formigas mantêm os pulgões em cativeiro. Os pulgões sugam a seiva elaborada de vegetais eliminando com suas fezes substâncias açucaradas, muito apreciadas pelas formigas. PREDATISMO - É uma associação desarmônica interespecífica na qual distinguimos dois tipos de indivíduo: o predador e a presa. O predador geralmente é maior como uma prole menor, enquanto que a presa, geralmente é menor, mas a prole apresenta um maior número de indivíduos. Protocooperação entre a anêmona-do-mar e o paguro, que vive no interior de conchas vazias de gastrópodes. COMENSALISMO E INQUILINISMO É uma associação harmônica interespecífica em que apenas um dos indivíduos tira proveito, mas sem prejudicar o outro. No inquilinismo esta associado a proteção, enquanto que no comensalismo a associação é alimentar. Um exemplo de inquilinismo é o caso do Fierasfer, um pequeno peixe que vive dentro do corpo do pepino-do-mar. Para alimentar-se, o Fierasfer sai do pepino-do-mar e depois volta. Um curioso exemplo de comensalismo é a associação do tubarão com o peixe-piloto. Os peixes-pilotos vivem ao redor do tubarão, alimentando-se dos restos de comida que escapam de sua boca. PARASITISMO - É uma associação desarmônica interespecífica na qual um indivíduo (parasita) vive sobre ou dentro do hospedeiro, tirando proveito e prejudicando o hospedeiro. O parasita normalmente age lentamente, procurando não levar o hospedeiro a morte. Exemplos: Carrapato, piolho, pulga, sanguessuga, cipóchumbo, infecções bacterianas, virais, doença-de-chagas, malária. COMPETIÇÃO INTRAESPECÍFICA -É uma relação desarmônica entre indivíduos de uma mesma espécie. Em um ecossistema, a disputa pelo mesmo nicho ecológico pode levar à extinção de populações menos aptas e à sobrevivência das mais aptas. CANIBALISMO - Relação desarmônica intraespecífica onde um ser da mesma espécie serve de alimento para outro. Exemplos: Certos aracnídeos (viúva-negra) e certos insetos. Exercícios de sala Comensalismo entre tubarão e peixo-piloto Pré-Vestibular da UFSC 1. (UFSC) Em um ecossistema há muitos tipos de interação entre os componentes das diversas espécies. Algumas interações são mutuamente proveitosas, outras são mutuamente prejudiciais e outras, ainda, beneficiam apenas uma das espécies, prejudicando ou não a outra. Dessa forma, as interações podem ser classificadas como harmônicas ou desarmônicas. Em relação a esse assunto, assinale a(s) proposição(ões) correta(s). 01. A interação das plantas epífitas (bromélias, por exemplo) e suas plantas hospedeiras é um tipo de parasitismo, já que a árvore hospedeira é prejudicada em seu desenvolvimento. 02. Quando o caranguejo paguru (também conhecido como ermitão) ocupa a concha vazia de um caramujo, ocorre 41 Inclusão para a Vida um caso de favorecimento mútuo entre as duas espécies envolvidas. 04. Quando algas e fungos se associam, formando os liquens, ambos se favorecem, e tal relação é um exemplo de simbiose. 08. As sociedades e as colônias representam relações harmônicas que são estabelecidas, necessariamente, entre indivíduos de uma mesma espécie. 16. O predatismo é um tipo de relação desarmônica, em que apenas o predador leva vantagem, já que o resultado final da interação é a morte da presa. 32. A ocorrência de vermes tipo Ascaris e Taenia, no interior do homem, é um caso de endoparasitismo, enquanto insetos hematófagos, como a pulga e o mosquito, são exemplos de ectoparasitas. 2. (UFSC) Entre os seres vivos que habitam determinado ambiente, podem ser observadas interações biológicas com diferentes tipos de relações. Estas relações podem ser harmônicas ou desarmônicas, entre espécies diferentes ou entre indivíduos da mesma espécie. Sobre estas relações, assinale a(s) proposição(ões) correta(s). 01. Relações interespecíficas são aquelas estabelecidas entre indivíduos de mesma espécie e relações intraespecíficas são aquelas estabelecidas entre indivíduos de espécies diferentes. 02. O predatismo e o parasitismo são exemplos de relações desarmônicas. 04. Colônia é uma associação entre indivíduos da mesma espécie, que se mantêm ligados anatomicamente formando uma unidade estrutural. 08. O mutualismo é um tipo de relação desarmônica interespecífica. 16. A bactéria Mycobacterium tuberculosis é um ectoparasita que causa a tuberculose no ser humano. 32. Apesar de o predatismo ser uma relação interespecífica desarmônica, ele pode ser benéfica e importante para o controle da população de presas e a manutenção do equilíbrio do ecossistema. Biologia B O PEQUENO CICLO – Neste ciclo, a água dos oceanos, lagos, rios e subterrâneas sofrem evaporação pela ação do calor ambiental e passa para forma gasosa, originando as nuvens. Nas camadas mais elevadas ocorre condensação, retornando à crosta terrestre na forma de chuva. O GRANDE CICLO – Neste ciclo, a água é absorvida pelos seres vivos e participa de seu metabolismo, sendo posteriormente devolvida ao meio ambiente, através da transpiração e das excretas. CICLO DO CARBONO E DO OXIGÊNIO O carbono é fundamental na formação dos compostos orgânicos, como: as proteínas, os lipídios, os carboidratos e os ácidos nucléicos. Através da fotossíntese, os seres fotossintetizantes retiram o CO2 da atmosfera que passam a fazer parte das moléculas orgânicas. Sendo assim, parte do carbono retirado do ar passa a fazer parte da biomassa dos seres fotossintetizantes, podendo, eventualmente, ser transferida aos animais herbívoros e depois aos outros seres de uma cadeia alimentar. Dessa forma, o carbono que é fixado pela fotossíntese vai sendo repassado aos diferentes níveis tróficos, retornando gradativamente à atmosfera, através da respiração dos seres vivos e da ação dos decompositores. O ciclo do oxigênio e do carbono estão intimamente relacionados, em que um depende da ação do outro. O oxigênio é indispensável para que ocorra um fenômeno biológico denominado respiração celular, o qual se caracteriza pela produção de moléculas de ATP. Esta molécula é considerada o combustível das células que constituem todos os seres vivos, sendo formada a partir de moléculas orgânicas ricas em átomos de carbono como a glicose. No entanto, para que ocorra a combustão e a queima dos combustíveis fósseis é imprescindível a presença do gás oxigênio. A concentração de oxigênio na atmosfera é de, aproximadamente, 21% e vem mantendo-se constante a milhares de anos, devido a fotossíntese realizada pelos vegetais, principalmente as microalgas. UNIDADE 21 CICLOS BIOGEOQUÍMICOS É o segmento da ecologia que se ocupa em estudar as trocas de substâncias entre os componentes bióticos e abióticos nos ecossistemas, necessários para a manutenção da vida. CICLO DA ÁGUA A água nos seres vivos é o componente mais abundante (no homem, cerca de 65% e na medusa, são aproximadamente 95%). Além de atuar como solvente e reagente de várias reações químicas é uma das matérias-primas da fotossíntese. Em nosso planeta 3/4 é água, sendo que 97% desta água é salgada. AS DIVISÕES DO CICLO DA ÁGUA O ciclo da água pode ser dividido em: pequeno ciclo e grande ciclo. Pré-Vestibular da UFSC CICLO DO NITROGÊNIO O nitrogênio é importante para os seres vivos, pois é fundamental na formação das proteínas. Apesar de existir grande quantidade de nitrogênio livre na atmosfera (79%), poucos são os organismos que conseguem fixá-lo. Entre estes organismos, temos: - Certas bactérias do gênero Nitrobacter encontradas no solo; - As Rhizobiu, vivem em mutualismo nos nódulos radiculares das plantas da família das leguminosas; - Algumas cianofíceas, como a Nostoc. 42 Inclusão para a Vida Biologia B Os vegetais fixam o nitrôgênio na forma de nitratos e os animais obtêm o nitrogênio alimentando-se dos vegetais. I II Fotossíntese plantas e fitoplâncto n respiração animais Exercícios de sala combustõe s 1. (UFSC) Preste atenção nos seguintes dados fornecidos pelo PNUMA (Programa das Nações Unidas para o Meio Ambiente): Em 25 anos, metade da população mundial pode enfrentar problemas em obter água suficiente para consumo e irrigação. Um terço do mundo é composto por áreas em que o consumo de água supera a oferta. Não à toa, as Nações Unidas declararam 2003 o Ano Internacional da Água Doce. Nas últimas décadas, a escassez de água passou da esfera acadêmica para a cotidiana. (05/06/2003 disponível em: www.folha.com.br) Esses dados mostram que existe uma grande preocupação mundial com os recursos hídricos potáveis. Com respeito à água doce e suas fontes de obtenção é(são) correta(s) a(s) proposição(ões): 01. A obtenção de água doce potável, a partir da dessalinização da água do mar, é um processo rápido e econômico. 02. A preservação das matas ciliares e das matas do fundo dos vales é medida importante para a manutenção da qualidade da água dos rios. 04. Os lençóis freáticos, devido à sua profundidade, não são alcançados por contaminantes lançados no solo. 08. Rios e lagos constituem-se na principal fonte de água doce para consumo das populações humanas. 16. A distribuição de água doce no mundo é muito homogênea. 32. Muitos rios, de grandes cidades brasileiras, poderiam estar sendo usados como fonte de captação de água potável. Isto, no entanto, não ocorre, devido ao lançamento direto de esgoto e lixo doméstico nesses rios. 64. No Brasil, graças à fiscalização rigorosa e à observância das leis ambientais, não existem problemas de contaminação dos rios por efluentes originados de indústrias têxteis, de papel e de produtos químicos. 2. (UFSC) O esquema abaixo representa, de forma simplificada, os ciclos do carbono e do oxigênio. Assinale a(s) proposição(ões) correta(s). Pré-Vestibular da UFSC 01.I e II representam, respectivamente, o O2 e o CO2. 02.O oxigênio se encontra noI meio abiótico como integrante do ar atmosférico, ou no meio biótico, como constituinte das moléculas orgânicas dos seres vivos. 04.Praticamente, todo o oxigênio livre da atmosfera e da hidrosfera tem origem biológica, no processo de fotossíntese. 08.A necessidade de O2 para a respiração explica o aparecimento dos animais antes dos vegetais na Terra. 16.Alguns fatores, como excessivas combustões sobre a superfície da terra, têm determinado o aumento gradativo da taxa de CO2 na atmosfera. 32. A manutenção das taxas de oxigênio e gás carbônico, no ambiente, depende de dois processos opostos: a fotossíntese e a respiração. 3. (UFSC) “Durante 4 horas, um volume estimado em 1,34 milhões de litros de óleo vazou de um duto da refinaria de Duque de Caxias, causando o maior desastre ecológico já ocorrido na Bahia da Guanabara. (...) A mancha de óleo se estendia (..), projetando-se dos manguezais de Duque de Caxías...” Trecho do artigo: 500 anos de degradação, Revista Ciência Hoje, 27 (158) 2000. p. 42-43. Assinale a(s) proposição(ões) verdadeira(s) sobre a ação do petróleo e suas conseqeências com relação ao meio ambiente e aos seres vivos que nele habitam. 01. No controle desse poluente, podem ser utilizados detergentes, pois não são nocivos aos organismos marinhos, e servem para dispersar e emulsionar o óleo. 02. A fina camada de óleo sobrenadante, dispersa na superfície da água, reduz a capacidade da absorção de luz na água afetando, significatívamente, a atividade fotossintetizante das algas. 04. A utilização de certas bactérias decompositoras promove a degradação do petróleo, e representa uma das medidas adequadas para a recuperação desse ambiente. 08. A maior parte do petróleo ficou concentrada na zona costeira, principalmente nos manguezais, destruindo esse berçário de vida”, além de afetar a vida, por exemplo, dos pescadores e catadores de caranguejo da região. 43 Inclusão para a Vida 16. Os problemas provocados pelo desastre ecológico, na baia da Guanabara, foram minimizados, pois os técnicos e biólogos se uniram, removendo o poluente em poucas horas. Tarefa Mínima 4. (Fuvest-SP) A maior parte do nitrogênio que compõe as moléculas orgânicas ingressa nos ecossistemas pela ação de: a) algas marinhas. d) fungos. b) animais. e) plantas terrestres. c) bactérias. 5. (PUC-SP) Em agricultura, é amplamente utilizado o plano de rotação de culturas, em que diferentes espécies vegetais são sucessivamente cultivadas em um mesmo terreno. Nesse processo, muitas vezes são utilizadas as leguminosas, pois estas plantas se associam a: a) bactérias e enriquecem o solo de compostos sulfurosos. b) bactérias e enriquecem o solo de compostos nitrogenados. c) fungos e enriquecem o solo de compostos nitrogenados. d) nemátodos e enriquecem o solo de compostos fosforados. e) bactérias que tornam suas raízes fasciculadas, atenuando o efeito da erosão. SUCESSÃO ECOLÓGICA É a substituição de uma comunidade por outra num ecossistema, até atingir o clímax. Imaginemos uma região desabitada, onde a sobrevivência de animais e vegetais é desfavorável: o terreno é muito árido, a iluminação direta provoca temperaturas elevadas e a fixação dos vegetais é muito difícil. Se algas cianofíceas ou liquens forem transportados pelo vento, conseguirão se estabelecer na região, uma vez que realizam a fotossíntese e fixam o nitrogênio, sendo, por isso, capazes de viver apenas com água, ar e uns poucos sais. Formam, assim, uma comunidade pioneira ou ecese. A comunidade pioneira modifica, aos poucos, as condições iniciais da região, humificando o solo, permitindo a instalação de plantas mais exigentes. As sementes de capim, por exemplo, têm condições de germinar e se desenvolver no local. O capim, por sua vez, acarreta novas modificações ambientais, como os arbustos e samambaias. Assim, a partir da comunidade pioneira, outras vão se estabelecendo formando uma sequência de comunidades intermediárias, chamadas séries ou seras, até chegar à comunidade final, denominada clímax. O tipo de comunidade clímax varia de acordo com as condições climáticas da região. A comunidade clímax não tem, obrigatoriamente, existência eterna. Pode ser destruída por mudanças climáticas, catástrofes ou, o que é mais comum, pela ação do homem. Após a extinção da comunidade clímax, pode se insta-lar uma sucessão secundária. É o que vem acontecendo na maior parte das florestas mundiais. Exercícios de sala 6. (UDESC) Durante o primeiro semestre deste ano, assistimos aos incêndios ocorridos na floresta amazônica, em Roraima. De proporções espantosas, acarretaram séria destruição aquela floresta, sendo necessária, inclusive, a ajuda internacional para seu combate. Nesses casos, após Pré-Vestibular da UFSC Biologia B debelado o agente destruidor, vemos que nas regiões afetadas inicia-se um processo denominado sucessão ecológica. Com relação a esse assunto é correto afirmar que: a) Várias sucessões que ocorram em um mesmo território culminarão sempre com o mesmo tipo de comunidade clímax. b) Em curto prazo, sucedem-se comunidades intermediárias, aparecendo primeiramente árvores de grande porte. c) Os animais de pequeno porte surgem apenas ao final da sucessão. d) A comunidade clímax, fim da sucessão, permanece inalterada, sendo praticamente de existência eterna. e) Como primeira etapa da sucessão ecológica temos a ecese, ou seja, a instalação de seres pioneiros, tais como os líquens. 7. Considere os dados abaixo: I - aumento da diversidade e do número de espécies heterótrofas. II - diversidade baixa, com predominância de organismos autótrofos. III - diversidade alta e estável. Em uma sucessão ecológica, a sequência observada é: a. I, II, III b. II, I, III c. I, III, II d. II, III, I e. III, I, II Exercícios de sala 8. (FCC-SP) Nos rios, onde se lança grande quantidade de esgoto, muitas vezes os peixes morrem porque: a) há excesso de nutrientes orgânicos. b) o suprimento de oxigênio decresce. c) o fitoplâncton prolifera. d) os decompositores competem com os seres aeróbicos. e) os consumidores comem os peixes. 9. (Vunesp-SP) Nos rios são lançados, geralmente, grande quantidade de esgotos, provocando, em alguns casos, a morte de muitos peixes. Assinale a alternativa que melhor explica a morte desses animais: a) Aumento da quantidade de oxigênio e diminuição na quantidade de bactérias anaeróbicas. b) Aumento na quantidade de bactérias aeróbicas e consequente aumento na quantidade de oxigênio. c) Diminuição na quantidade de oxigênio e aumento na quantidade de bactérias anaeróbicas. d) Diminuição no número de indivíduos herbívoros que não eliminam grande parte de fitoplâncton. e) Diminuição da quantidade de alimentos com consequente mortandade dos peixes a longo prazo. 10. (Fuvest-SP) A eutrofização marinha por nitratos e fosfatos tem provocado proliferação excessiva das populações de algas, fenômeno conhecido como “floração das águas”. A alta mortalidade de peixes que acompanha este fenômeno deve-se à (ao): a) acúmulo de nitratos e fosfatos ao longo da cadeia alimentar. b) competição entre algas e peixes por espaço físico. c) competição entre algas e peixes por alimentos. 44 Inclusão para a Vida d) liberação excessiva de uréia pelas algas. e) diminuição de oxigênio na água, causada pela decomposição das algas. UNIDADE 22 EVOLUÇÃO TEORIAS SOBRE A ORIGEM DA VIDA Desde os tempos mais remotos, várias teorias e hipóteses foram levantadas no intuito de explicar como surgiu a vida e de onde surgiu o ser humano. Dentre as inúmeras hipóteses formuladas, as que mais se destacaram foram: CRIACIONISMO Deus criou todos os seres como são atualmente há milhares de anos atrás, ou seja, acreditava-se na imutabilidade das espécies. PANSPERMISMO OU COSMOGÊNICA A vida originou-se em outro planeta e chegou a Terra por meio de esporos, os quais originaram os primeiros seres primitivos. Essa hipótese não explica como surgiu o primeiro ser vivo, só transfere o problema. ABIOGÊNESE OU GERAÇÃO ESPONTÂNEA Pela geração espontânea seria possível criar seres vivos a partir de elementos do meio, como calor, umidade e lodo. Os principais defensores desta hipótese foi Aristóteles (séc. IV a.C.), Jean Baptiste Van Helmont (1577-1644), médico e químico, que inclusive tinha receita para obtenção de camundongos: "Juntar camisa suja com germes de trigo num canto escuro do porão." Outro abiogenista foi Anton Van Leeuwenhoek (1632-1723) que desenvolveu o microscópio óptico e descobriu que as bactérias se multiplicavam numa gota d'água, reforçando a teoria da abiogênese. BIOGÊNESE Um ser vivo só surge de outro ser vivo por reprodução. O Italiano Francesco Redi (1627 - 1697) tentou provar que a Abiogênese não estava correta, através de um simples experimento: - Utilizando 2 frascos com carne em putrefação, Redi colocou uma tela junto ao gargalo do frasco 1, de maneira que as moscas não pudessem alcançar a carne em decomposição. - O frasco 2, manteve-se descoberto, proporcionando um contato direto das moscas com a carne em putrefação. Redi pôde observar que no frasco 2, com gargalo destampado, surgiam centenas de larvas, comprovando que os vermes não surgiam da carne em decomposição, como acreditavam os abiogenistas. E assim, um ser vivo só pode surgir de outro ser vivo por reprodução. No entanto, nesta época a abiogênese ainda estava muito enraizada e o experimento de Redi não obteve a atenção merecida. O Padre, também italiano, Lázzarro Spallanzani (1765), criticou energicamente a abiogênese, demonstrando que em solução nutritiva esterilizada, não apareciam novos seres vivos, mas Needham (abiogenista) contra-atacou dizendo que ao submeter a infusão à temperaturas elevadas e mantendo-as fechadas, destruía-se o princípio ativo. Pré-Vestibular da UFSC Biologia B Louis Pasteur Somente no final do século passado Louis Pasteur (1822 1895) preparou um caldo nutritivo de carne com extrato de frutos e pasteurizou-o, aquecendo e resfriando bruscamente. O bico do frasco utilizado foi retorcido (como um pescoço de cisne) de modo a não entrar em contato com o ar. Dessa forma, o caldo manteve-se estéril até que o bico do balão foi quebrado, passando, a partir deste momento, a apresentar seres vivos. Pasteur provou, dessa forma, que um ser vivo só surge de outro ser vivo por reprodução, colocando um ponto final na teoria da geração espontânea. Exercícios de sala 1. A curiosidade de saber como a vida surgiu na face da Terra é uma constante na maioria das pessoas. Assinale a(s) proposição(ões) que relaciona(m) corretamente as colunas: I - Teoria da geração espontânea. II - Teoria Cosmozóica. III - Teoria Heterotrófica. IV - Teoria Criacionista. A. Os primeiros seres vivos surgiram na Terra e devem ter sido incapazes de sintetizar seu próprio alimento. B. Os seres vivos originaram-se a partir de elementos do meio. C. Organismos extraterrestres instalaram-se na Terra e aqui implantaram a vida. D. Os seres vivos originaram-se por obra de um ser divino. 01. I B 02. II C 04.III A 08.IV D 2. (UFSCar) “O meio ambiente cria a necessidade de uma determinada estrutura em um organismo. Este se esforça para responder a essa necessidade. Como resposta a esse esforço, há uma modificação na estrutura do organismo. Tal modificação é transmitida aos descendentes.” O texto sintetiza as principais ideias relacionadas ao: a) fixismo. b) darwinismo. c) mendelismo. e) lamarckismo. d) criacionismo. A TEORIA HETEROTRÓFICA SOBRE A ORIGEM DOS PRIMEIROS SERES VIVOS Há décadas, Alexander I Oparin, membro da academia de ciências da Rússia, emitiu uma teoria para explicar a origem do primeiro ser vivo na Terra. Segundo esta teoria, a Terra era incandescente e aos poucos a crosta terrestre foi se resfriando. A atmosfera primitiva, com tempestades contínuas, descargas elétricas e raios ultra-violetas, fez com que os quatro elementos fundamentais (CH 4 - metano; NH3 amônia; H2O- água e H2 hidrogênio livre ) caíssem sobre a crosta terrestre. Esses elementos sofrendo a ação das altas temperaturas e descargas elétricas transformaram-se em aminoácidos. Devido à inconstância das águas, esses aminoácidos ficaram sobre rochas quentes, reagindo por desidratação, formando proteinoides que foram carregados para o mar, formando proteínas, resultando numa sopa nutritiva. Essas moléculas proteicas, combinadas e isoladas do meio, formaram os coacervados, no entanto, estes não são considerados os primeiro seres vivos. Essa teoria foi 45 Inclusão para a Vida denominada heterotrófica, naturalista ou teoria da evolução gradual dos sistemas químicos. Em 1953, Stanley Miller testou em laboratório a teoria heterotrófica, repetindo as condições desfavoráveis da Terra propostas por Oparin, chegando, no final do experimento, a obter aminoácidos. Representação da Terra primitiva e o experimento de Stanley-Miller para comprovar a teoria proposta por Oparin OS PRIMEIROS SERES VIVOS O primeiro ser vivo que surgiu na Terra deve ter ser sido um organismo heterótrofo, ou seja, incapaz de produzir seu próprio alimento. Supõe-se, ainda, que os primeiros seres heterótrofos eram muito simples e obtinham seu alimento do mar primitivo, o qual era considerado uma grande sopa nutritiva. Só depois de muito tempo é que surgiram os seres autótrofos apresentando clorofila e capazes de sintetizar o seu próprio alimento. Esses seres, realizando fotossíntese, acabavam liberando oxigênio para a atmosfera, proporcionando condições para o surgimento de seres aeróbicos. Muitas pessoas pensam que os primeiros seres que surgiram na Terra eram autótrofos. No entanto, estes organismos apresentam moléculas muito complexas e enzimas muito especializadas, características que não poderiam estar presentes nos primeiros seres vivos. AS PRIMEIRAS CÉLULAS Acredita-se que os primeiros seres vivos tenham surgido há cerca de 3,5 bilhões de anos, de modo semelhante ao proposto anteriormente. Essas células eram estrutural e funcionalmente muito simples, sendo formadas por uma membrana plasmática delimitando um citoplasma, no qual estavam presentes as moléculas de ácidos nucleicos. Células com esta organização são denominadas procarióticas. Atualmente, organismos procariontes descendentes dessas primeiras células são as bactérias e as cianobactérias. AS CÉLULAS EUCARIÓTICAS A partir dos procariontes anaeróbios ancestrais teriam derivado os organismos com estrutura celular mais complexa: os eucariontes. O surgimento dos eucariontes deve ter ocorrido há cerca de 1,5 bilhões de anos. A maioria dos organismos apresenta células eucarióticas. Podem ser unicelulares como os protozoários ou pluricelulares como as plantas, os animais e os fungos. Segundo a hipótese de Robertson, as primeiras células eucarióticas teriam surgido a partir das células procarióticas que passaram a desenvolver evaginações da membrana plasmática, tornando-se maiores e mais complexas. Esses dobramentos teriam dado origem às várias estruturas citoplasmáticas delimitada por membrana e, também a Pré-Vestibular da UFSC Biologia B membrana que separa o material genético do citoplasma, formando a carioteca e um núcleo individualizado. Exercícios de sala 3. Em 1953, Miller submeteu à ação de descargas elétricas de alta voltagem uma mistura de vapor de água, amônia (NH3), metano (CH4) e hidrogênio. Obteve, como resultado, entre outros compostos, os aminoácidos glicina, alanina, ácido aspártico e ácido aminobutírico. Com base nesse experimento, pode-se afirmar que: 01. Ficou demonstrada a hipótese da geração espontânea. 02. Não se podem produzir proteínas artificialmente; elas provêm necessariamente dos seres vivos. 04. Formam-se moléculas orgânicas complexas em condições semelhantes às da atmosfera primitiva. 08. A vida tem origem sobrenatural, que não pode ser descrita em termos físicos nem químicos. 16. Compostos orgânicos podem se formar em condições abióticas. 4. Considere estes eventos relativos à origem da vida: I - Aparecimento do processo de fermentação. II - Formação de coacervados. III - Aparecimento dos processos de fotossíntese e respiração aeróbica. IV - Estabelecimento do equilíbrio entre heterótrofos e autótrofos. A ordem lógica em que esses eventos ocorrem é: a) III - II – IV – I d) II - III - IV - I b) I - II - IV - III e) IV - III - II - I c) II - I - III - IV 5. Considerando a hipótese heterotrófica e os processos energéticos de fermentação, respiração aeróbica e fotossíntese, pode-se dizer que: a) a fotossíntese foi o primeiro processo a ser utilizado pelos seres vivos na obtenção de energia para sua sobrevivência. b) existiam nos oceanos primitivos moléculas complexas, indicativas da existência de realização de respiração aeróbica nos seres primitivos. c) os primeiros seres vivos utilizavam o processo de fermentação para obter a energia indispensável à sua sobrevivência. d) os primeiros seres vivos autótrofos realizavam a fermentação para obter a energia necessária à sua sobrevivência. e) a respiração aeróbica foi o primeiro processo de obtenção de energia realizado pelos seres vivos nos oceanos primitivos. UNIDADE 23 TEORIAS SOBRE A EVOLUÇÃO DAS ESPÉCIES LAMARCKISMO A teoria de Lamarck é mais conhecida como lei do "uso e desuso", que se fundamenta em dois princípios básicos: 46 Inclusão para a Vida 1º) Os órgãos, quando muito usados, se hipertrofiam e, quando não usados, se atrofiam (uso e desuso). 2º) Segundo Lamarck, a atrofia e a hipertrofia seriam hereditárias e, um exemplo clássico desta teoria para Lamarck, é o que se observa com os músculos estriados. O uso intenso dos músculos proporciona a hipertrofia e a paralisia à atrofia. O outro exemplo era o tamanho do pescoço das girafas que cresceram devido ao esforço realizado por estes animais para capturarem as folhas na copa das árvores. Um dos indivíduos que combateu o lamarckismo foi August Weissman, o qual realizou um experimento que consistia em cortar o rabo dos camundongos por várias gerações e, em nenhuma geração, os camundongos nasceram sem rabo ou com rabo atrofiado. Segundo Lamarck, o pescoço longo foi obtido devido à necessidade de obtenção de alimentos nas copas e, depois, transmitido aos descendentes. DARWINISMO Charles Darwin, após ter analisados várias amostras coletadas ao longo de sua viagem ao redor do mundo e realizado um estudo do livro de Thomas R. Malthus, lançou à comunidade científica, em 1859, o seu livro A ORIGEM DAS ESPÉCIES, revolucionando as explicações sobre como devem ter surgido as milhares de espécies diferentes que encontramos em nosso planeta. Entre as suas teorias, destacam-se: - Em uma população há sempre indivíduos mais aptos e menos aptos; - A população cresce em P.G. e o alimento cresce em P.A. (T. Malthus); - Devido à indisponibilidade de alimento no meio, haveria uma luta pela sobrevivência (Seleção Natural), sobrevivendo o mais apto. AS FALHAS DO DARWINISMO • Darwin não conseguiu explicar como surgiam as variações entre os indivíduos de uma mesma espécie, pois ainda não se conhecia nada sobre genética. Sendo assim, Darwin utilizou as explicações de Lamarck para esclarecer estas variações; • Usou a teoria de T. Malthus (alimento x população), hoje não admitida como teoria que comprove a seleção natural; • A luta pela vida não se explica de maneira tão simples como de uma presa fugindo do predador, mas sim, a luta do indivíduo contra as adversidades do meio ambiente. Um exemplo clássico de adaptação às adversidades do meio, foi o que ocorreu com as mariposas de Manchester. Antes da revolução industrial as mariposas claras tinham Pré-Vestibular da UFSC Biologia B mais chances de sobrevivência, devido à camuflagem que estas mantinham com os liquens, quando comparado com as escuras, que eram constantemente predadas pelos pássaros. Após a revolução industrial, com aumento de fuligem nos troncos das árvores e o desaparecimento dos liquens, as mariposas brancas passaram a ser mais visíveis pelos pássaros e, consequentemente, às mais predadas. As ideias de Darwin que continuam a ser aceitas são "a luta pela vida" e a "seleção natural". TEORIA SINTÉTICA DA EVOLUÇÃO OU NEODARWINISMO Com base nos atuais conhecimentos sobre genética, sabe-se que as variações surgem em uma espécie por alteração no material genético (DNA), sendo transmitidas de geração para geração. Estas variações surgem sem causa aparente ou intencional do organismo e são denominadas de mutações. Além disso, outro fator importante que leva a variabilidade entre os indivíduos da mesma espécie é o crossing-over que acontece durante a formação dos gametas. A teoria sintética, também se baseia na seleção natural, no isolamento geográfico e reprodutivo. Todas estas teorias tentam responder, atualmente, à grande diversidade de espécies presentes em nosso planeta. LEMBRE-SE • As variações de uma espécie dependem das mutações; • as mutações acontecem ao acaso; • a luta pela vida é feita entre indivíduos e o meio; • a luta pela vida resulta na seleção natural dos mais aptos; • o isolamento geográfico e sexual impede que as características se misturem, agindo, assim, na formação de novas espécies. RESISTÊNCIAS DE INSETICIDAS Quando se aplica um inseticida em uma população de insetos sensíveis à ação de um D.D.T., por exemplo, existe no meio desta população insetos mais resistentes. A capacidade de resistência a um inseticida é dada, geneticamente, devido a uma mutação favorável. Quando se aplica o D.D.T., observa-se no começo, uma sensível redução dos insetos, devido a morte dos insetos não resistentes. No entanto, insetos resistentes sobrevivem e continuam a se reproduzir transmitindo as características favoráveis e resistentes ao D.D.T., aos descendentes. Portanto, não são os insetos que se tornam resistentes ao D.D.T., e sim, houve uma seleção de linhagens resistentes ao D.D.T. UNIDADE 24 EVIDÊNCIAS DA EVOLUÇÃO FÓSSEIS Os ancestrais dos atuais seres vivos deixaram restos e impressões em rochas em todo o mundo. Tais fósseis podem ser datados através da determinação dos materiais radioativos neles contidos. A paleontologia é o ramo da ciência que estuda os fósseis. Ex: Mamutes da Sibéria conservados em blocos de gelo. 47 Inclusão para a Vida ANATOMIA COMPARADA Os estudos de anatomia comparada revelam que os órgãos homólogos têm a mesma origem embrionária, mas nem sempre a mesma função (ex.: braço do homem e asa do morcego). Já os órgãos análogos têm origem embrionária diferente, embora possuam a mesma função (ex.: asa de inseto e asa de morcego). Os conceitos de homologia e analogia permitem compreender os processos de convergência adaptativa e irradiação adaptativa. A convergência ocorre quando grupos diferentes se adaptam às mesmas condições ambientais; o que leva à seleção de órgãos análogos. A irradiação ocorre quando no decurso da evolução, organismos de um mesmo grupo sofrem ação de condições ambientais diferentes, desta forma seus órgãos homólogos se tornarão diferentes. BIOQUÍMICA Diferentes organismos apresentam proteínas comuns, enquanto outros apresentam diferentes sequências de aminoácidos, sugerindo desta forma, um grau de parentesco evolutivo entre eles. ÓRGÃOS VESTIGIAIS Órgãos que embora sem função atual, permanecem vestigialmente, indicando sua existência anterior em sua forma completa. Ex: Apêndice intestinal vermiforme. Membros anteriores atrofiados das baleias. Exercícios de sala 1. (UFSC) O conhecimento do processo evolutivo é fundamental para a compreensão da vida. O estudo de fósseis é uma importante evidência de que a evolução dos organismos ocorreu. Com relação a esse estudo, é correto afirmar que: 01. Fósseis são restos ou vestígios de seres que viveram no passado. 02. Os tipos de fósseis encontrados em determinada camada de solo refletem a flora e a fauna existentes no local, por ocasião da formação das rochas. 04. A partir de uma parte do corpo, de uma pegada ou de uma impressão corporal, é possível deduzir o tamanho e a forma dos organismos que as deixaram. 08. O método do carbono 14 auxilia na determinação da idade de um fóssil. 16. Não foram encontrados, até o momento, registros fósseis no sul do Brasil. 2. (UFSC) Ao formular sua teoria para explicar a evolução dos organismos, o inglês Charles Darwin baseou-se em fatos, tais como: 01. Em uma espécie, os indivíduos não são exatamente iguais, havendo diferenças que tornam alguns mais atraentes, mais fortes, etc. 02. Populações crescem mais depressa do que a quantidade de alimentos necessária para supri-las. 04. Caracteres adquiridos são passados às descendências. 08. Uso demasiado de uma estrutura leva à hipertrofia da mesma. 16. Mutações são muito frequentes Pré-Vestibular da UFSC Biologia B 3. (UFSC) "Modernamente, o mutacionismo sofreu alguns acréscimos, foi aperfeiçoado em certos detalhes e se constituiu na nova Teoria Sintética da Evolução, que é a teoria da atualidade para explicar como as espécies se transformaram no tempo e originaram a imensa variedade dos seres que hoje conhecemos." (Texto extraído do livro "Biologia - volume único", de José Luís Soares, 1997, p. 286). Com relação à Teoria Sintética da Evolução, é correto afirmar que: 01. Considera a seleção natural como fonte de variabilidade genética. 02. As mutações adaptativas ocorrem ao acaso, não admitindo a procura intencional da evolução. 04. O isolamento (geográfico e sexual) é um fator importante para a evolução. 08. A seleção natural não preserva necessariamente os mais aptos. 16. Os primeiros seres vivos surgiram por geração espontânea. 4. (UFSC) Jean-Baptiste Antoine de Monet (1744-1829), também chamado Jean-Baptiste Lamarck, e Charles Darwin (1809-1882) deram importante contribuição para o pensamento evolucionista. Sobre suas ideias, é correto afirmar que: 01. Lamarck acreditava que a adaptação dos seres vivos ao ambiente era resultado de modificações lentas e graduais ao longo de inúmeras gerações. 02. De acordo com Darwin, os indivíduos sofrem mutações com o propósito de melhor se adaptarem ao meio em que vivem, e assim deixarem descendentes mais bem adaptados. 04. De acordo com Lamarck, o uso frequente e repetido de um órgão o fortalece, enquanto o desuso de tal órgão o enfraquece, processo que atualmente é conhecido como evolução divergente. 08. Darwin apresentou as observações de fósseis das ilhas Galápagos em defesa de suas ideias. 5. (UFSC) Existem várias provas da evolução e dentre elas podemos citar as embriológicas. Sobre o tema, é correto afirmar que: 01. As nadadeiras dos golfinhos, assim como braço e mão humanos, são ditos órgãos homólogos e são herdados de um ancestral comum. 02. As nadadeiras dos golfinhos e as asas das aves têm a mesma origem embrionária e diferentes funções, decorrentes da adaptação a diferentes modos de vida, processo conhecido como divergência evolutiva. 04. As nadadeiras dos golfinhos e as nadadeiras das tainhas são órgãos de diferentes origens embrionárias e têm a mesma função, o que é chamado de convergência evolutiva. 08. As asas dos insetos e as asas das aves são ditos órgãos homólogos, pois têm a mesma origem embrionária. 16. As nadadeiras dos golfinhos, as asas dos morcegos e os braços e as mãos dos humanos têm origem embrionária diferente. 32. As baleias, os golfinhos, os peixes-boi e as focas pertencem à ordem dos cetáceos, pois possuem órgãos 48 Inclusão para a Vida análogos e sinérgicos em comum, como as nadadeiras e a bexiga natatória. 6. (UFSC) Em 2009 comemora-se 200 anos do nascimento de Charles Darwin e 150 anos da publicação do livro A Origem das Espécies, obra que coroou um extenso trabalho de Darwin e foi um marco no estudo da Biologia. Sobre evolução, assinale a(s) proposição(ões) correta(s). 01. O francês Jean Baptiste Lamarck contribuiu de maneira significativa com o trabalho de Darwin, pois ele já defendia a ideia de que a modificação das espécies era devido à seleção natural. 02. Uma das bases da teoria de Darwin foi a Lei da Herança dos Caracteres Adquiridos, que, embora com mais de 200 anos, se mantém atual até os dias de hoje. Pré-Vestibular da UFSC Biologia B 04. Segundo a hipótese da seleção natural, grandes modificações nos indivíduos são transmitidas de pai para filho. 08. No livro A Origem das Espécies, Darwin formulou a hipótese de que o ambiente selecionava os mais aptos (seleção natural), que tinham mais chances de sobreviver e deixar descendentes. 16. Os fósseis, a semelhança embriológica entre as espécies e a existência de estruturas vestigiais desprovidas de função nos animais são evidências da evolução. 32. Segundo Darwin, o aparecimento de novas mutações é influenciado pelo meio ambiente. 49