Obtenção de GFP5-scFv recombinante reativo à LDL (-): possíveis ...
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HABILIDADE 11: Reconhecer benefícios, limitações e aspectos éticos da biotecnologia, considerando estruturas e processos biológicos envolvidos em produtos biotecnológicos. CONHECIMENTOS ASSOCIADOS. Aplicações de tecnologias relacionadas ao DNA.
CONTEXTUALIZANDO
Até 1921, o diagnóstico de DIABETES insulino dependente equivalia a um atestado de óbito, após penosos dias de perda de peso, desidratação e coma. Não havia como manter a vida, uma vez que o pâncreas interrompia a produção de insulina. Mesmo com a privação do alimento até o jejum, mesmo com toda a medicina alternativa, nada continha a elevação da glicose no sangue. Faltava a insulina que transporta a glicose para dentro das células e armazena nutrientes. Faltava o maior hormônio anabólico, que garante as reservas de glicose e energia que possibilitam a vida.
A descoberta da insulina foi um dos mais importantes avanços da ciência alcançado em 1921, na Universidade de Toronto, feito que rendeu aos pesquisadores o Prêmio Nobel de Fisiologia daquele ano.
A insulina produzida pelos pesquisadores em Toronto era cheia de impurezas e, inicialmente, causava abscessos nos locais de aplicação. Desde então, a pesquisa por insulinas mais puras e semelhantes à humana evoluiu muito, iniciando-se com a utilização das
insulinas bovina e suína, que resolveu o problema da demanda pelo hormônio. Mas essas insulinas ainda tinham muitos contaminantes, causavam alergia, variavam de potência de lote para lote em até 25%, induziam os pacientes a produzirem anticorpos contra elas, gerando resistência progressiva e aumentando as suas necessidades diárias do hormônio.
As insulinas suína e bovina foram as únicas armas terapêuticas até o surgimento da tecnologia do DNA recombinante, que em 1978, introduziu o gen da insulina no genoma de uma bactéria e conseguiu fazer com que ela produzisse insulina idêntica à humana. Essa insulina apresentava muitas vantagens em relação às insulinas bovina e suína, como a menor indução de produção de anticorpos antiinsulina, uma vez que era idêntica à humana e o corpo humano não reagia contra ela, como fazia com as insulinas derivadas de animais. Disponível em: http://www.minhavida .com.br/ especialistas/21801-ellen-simone-paiva. Acesso 28/03/2017.
1. ENGENHARIA GENÉTICA OU TÉCNICA DO DNA RECOMBINANTE OU CLONAGEM MOLECULAR.
Em 1953 cientistas descreveram um fenômeno aparentemente estranho, no qual a eficiência da replicação de um bacteriófago (vírus de bactérias) dependia da célula hospedeira na qual ele estava inserido. Algum tempo depois percebeu-se que a inabilidade de certos fagos crescerem em determinadas linhagens bacterianas era devido a presença de nucleases altamente específicas que clivavam o seu DNA, ou seja restringiam a sua replicação. Descobria-se neste momento as ENZIMAS DE RESTRIÇÃO.
O interesse por estas enzimas aumentou em 1973
quando se percebeu que elas poderiam ser usadas para fragmentar o DNA deixando extremidades livres que permitiam a ligação dos fragmentos. Isto significava que a recombinação poderia ser efetuada em tubos de ensaio. Iniciava-se neste período uma nova era da biotecnologia, a era molecular, pois seria possível isolar segmentos de DNA que se pretendesse estudar, além disto, era possível recombinar DNA de espécies diferentes abrindo a possibilidade de clonar genes humanos ou isolar proteínas de culturas bacterianas.
Uma enzima de restrição particular reconhece somente uma seqüência única de bases. DNAs de origens diferentes sob a ação da mesma enzima de restrição produzem fragmentos com o mesmo conjunto de extremidades. Portanto, dois diferentes organismos (por exemplo, bactéria e homem) podem ser ligados por renaturação das regiões de fita simples. Além disto, se a ligação for "selada" com a enzima DNA ligase, depois do pareamento de bases, os fragmentos serão ligados
permanentemente.
Função das enzimas de restrição.
A Tecnologia do DNA recombinante, como se
convencionou denominar este conjunto de técnicas, tem uma ampla aplicação, como veremos adiante, e para ser viabilizada necessita resumidamente das seguintes ferramentas: Inserto (DNA de interesse). Enzimas de restrição ou endonucleases. Enzimas ligases: Vetores.
Primeira etapa da técnica do DNA recombinante
Segundo, a molécula do DNA recombinante é introduzida numa célula hospedeira compatível, num processo chamado de transformação. A célula hospedeira que adquiriu a molécula do DNA recombinante é agora chamada de transformante ou célula transformada. Um único transformante, em condições ideais, sofre muitos ciclos de
Aula 01
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divisão celular, produzindo uma colônia que contém milhares de cópias do DNA recombinante.
Segunda etapa da técnica do DNA recombinante
A) As modificações em nível molecular.
Para entender como se dá o processo a nível molecular, imagine os genes como fitas duplas de DNA formados por milhares de nucleotídeos. O código, presente no DNA é copiado para outra molécula denominado ácido ribonucléico mensageiro (RNAm), através de uma enzima, a RNA polimerase, configurando o processo chamado de TRANSCRIÇÃO. Este RNAm sai do núcleo da célula e vai ao citoplasma, sendo aí decodificadas as informações pelos ribossomos no processo denominado TRADUÇÃO. O resultado desta tradução é a produção de proteínas específicas a partir dos genes inicialmente decodificados. Este processo é UNIVERSAL, ou seja ocorre em todos os seres vivos e é graças a esta universalidade que é possível fazer com que um gene humano se expresse da mesma forma dentro de uma bactéria.
A universalidade do código genético, possibilita a trangênese, pois
um códon equivale ao mesmo aminoácido em qualquer ser vivo.
B) Aplicações da tecnologia do DNA recombinante.
São em grande número os resultados práticos da pesquisa molecular, em particular da engenharia genética, desde a satisfação da curiosidade humana sobre a natureza da vida orgânica, até ao controle e eliminação de doenças humanas, de outros animais e de plantas. Mesmo desconhecendo, ainda, os limites das possibilidades da aplicação prática da engenharia genética, não resta dúvida de que passamos a dispor de tecnologia altamente promissora para a solução de problemas de natureza variada. Vejamos:
• Modificação de organismos vivos de maneira que eles expressem uma característica particular não existente
em seu genoma (OGM). • Correção de defeitos genéticos em organismos
complexos, inclusive o homem (terapia genética). • Produção em larga escala de proteínas e ou enzimas de
interesse humano (insulina, fatores de coagulação, hormônio do crescimento etc.)
• Estudo dos genes de um organismo (estudos genômicos).
• Estudo da regulação de um gene ou conjunto de genes. • Desenvolvimento de Vacinas de DNA. • Tecnologia forense (crimes, paternidade).
B.1. Organismos Geneticamente Modificados (OGM).
Organismo Geneticamente Modificado trata-se de
um ser vivo cuja estrutura genética foi alterada pela inserção de genes de outro organismo, de modo a atribuir ao receptor
características não programadas pela natureza. Uma planta que produz uma toxina antes só encontrada numa bactéria, um microorganismo capaz de processar insulina humana, um grão acrescido de vitaminas e sais minerais que sua espécie não possuía.
Quando esta modificação resultar de um ou mais genes de organismos de espécie diferente, do organismo alvo, ter-se-á o Organismo Geneticamente Modificado Transgênico (OGM-T).
Para melhor evidenciar a diferença acima descrita observe o caso do tomate “flavr sarv”. Aqui se tem um exemplo típico de OGM, não transgênico. Este tomate possui processo de maturação mais lento, resultado do isolamento de determinada sequência genética do próprio tomate e inserção em sentido invertido, no genoma do fruto. Neste caso, como o gene inserido veio da mesma espécie do organismo alvo, este é considerado OGM e não OGM-T.
As pesquisas com OGM-T iniciaram-se em 1972, com o Doutor Paul Berg, nos Estados Unidos, e que lhe valeram o Prêmio Nobel em Química em 1980. Nestes experimentos conseguiu-se juntar o DNA de uma bactéria e de um vírus. Como conseqüência, em 1973, o primeiro OMG-T foi produzido. Abriram-se então as portas para a transferência de determinada característica de um organismo para outro. O primeiro resultado comercial, desta nova tecnologia, foi em 1982 com a produção de insulina humana através de uma bactéria. A insulina, assim obtida, além de ser mais segura possui um custo menor em relação aquela isolada de animais e até então utilizada.
Técnica do DNA recombinate e a formação de bactérias transgênicas
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Insulina humana produzida pela técnica do DNA recombinante
Atualmente, um exemplo bem comum desta técnica e que causa muita polêmica, é o caso da soja transgênica. A espécie normal deste grão não é resistente ao herbicida glifosato, substância utilizada para o controle de pragas. Para obter uma soja resistente ao herbicida obtém-se o gene de uma enzima de outra espécie (uma bactéria, por exemplo) que provoca uma alteração molecular toornando-a resistente ao herbicida. Analisando as implicações desta tecnologia.
Aqueles que defendem o desenvolvimento de transgênicos acreditam que estes melhoram a qualidade nutricional dos alimentos mais consumidos pela população humana. Exemplo positivo, do ponto de vista nutricional, que vale aqui mencionar é o “arroz dourado”, geneticamente modificado , que contém grande quantidade de vitamina A. Esta variedade de arroz contém o elemento beta caroteno que é convertido em vitamina A no organismo humano.
Nada entretanto garante que este alimento chegará a mesa da população pobre, pois não há segurança que esta tecnologia irá baratear o preço do arroz. Poucas empresas
controlam esta tecnologia e seria uma ingenuidade pensar que elas estão preocupadas com a redução de preços.
Para reforçar a análise sobre o problema em questão transcreveremos abaixo a opinião do professor Jose Rubens Morato Leite. “ A melhoria da qualidade nutricional dos alimentos mais consumidos pelos pobres é uma das vantagens mais alardeadas pelos defensores dos transgênicos. Realmente, algumas pesquisas nesse sentido têm sido realizadas. O exemplo mais famoso é o arroz dourado, desenvolvido por cientistas em universidades da Alemanha e Suiça para fornecer beta caroteno, substância precursora da vitamina A. a deficiência desta vitamina pode acarretar cegueira em pessoas subnutridas; portanto o arroz dourado seria a solução para este problema. Ocorre que, para adicionar vitamina A no arroz é necessário aumentar seu teor de gordura, pois essa vitamina é lipossolúvel.
As pesquisas ainda não estão concluídas, por isso não se sabe a quantidade que deverá ser consumida para que as deficiências de viamina A sejam supridas, nem a capacidade do organismo em absorver essa vitamina do arroz. A principal dúvida, que as pesquisas não estão preocupadas em resolver, é como esse arroz irá chegar na mesa dos que realmente necessitam dele. Ainda que, por algum milagre, ele chegue aos necessitados, como serão supridas as deficiências de outras vitaminas, proteínas e de todos os nutrientes necessários para o bom funcionamento do corpo humano? A alegação de que a melhoria nutricional dos alimentos poderá resolver o problema da fome é apenas mais uma tentativa de se desviar a solução de um problema econômico e político para um problema tecnológico.
Se a utilização de cultivares transgênicos vem apenas corroborar o modelo agrícula atual existente, então
as supostas vantagens que os pobres poderiam obter com a biotecnologia nam passam de retórica”.
Leite, J. R. M; Fagundez, P.R A Biossegurança e novas tecnologias na sociedade de risco: aspectos jurídicos, técnicos e sociais. Conceito editorial, Florianópolis 2007. P. 64-65.
Não há dúvida de que se deve ter a mente renovada
para as inovações deste novo século, mas sem prescindir da segurança alimentar realizando testes de natureza toxicológica, e ainda de impacto ambiental, com os novos produtos, antes de serem colocados a disposição do mercado consumidor.
Os defensores da manipulação genética alegam que: O alimento pode ser enriquecido com um componente nutricional essencial. Um feijão geneticamente modificado por inserção de gene da castanha do Pará passa produzir metionina, um aminoácido essencial para a vida. Um arroz geneticamente modificado produz vitamina A. O alimento pode ter a função de prevenir, reduzir ou evitar riscos de doenças, através de plantas geneticamente modificadas para produzir vacinas, ou iogurtes fermentados com microrganismos geneticamente modificados que estimulem o sistema imunológico. A planta pode resistir ao ataque de insetos, seca ou geada. Isso garante estabilidade dos preços e custos de produção. Um microrganismo geneticamente modificado produz enzimas usadas na fabricação de queijos e pães o que reduz o preço deste ingrediente. Sem falar ainda que aumenta o grau de pureza e a especificidade do ingrediente e permite maior flexibilidade para as indústrias. Há aumento da produtividade agrícola através do desenvolvimento de lavouras mais produtivas e menos onerosas, cuja produção agrida menos o meio ambiente.
Contrariamente aos argumentos defendidos acima, encontram-se os ambientalistas alegando que: O lugar em que o gene é inserido não pode ser controlado completamente, o que pode causar resultados inesperados uma vez que os genes de outras partes do organismo podem ser afetados. Os genes são transferidos entre espécies que não se relacionam, como genes de animais em vegetais, de bactérias em plantas e até de humanos em animais. A engenharia genética não respeita as fronteiras da natureza – fronteiras que existem para proteger a singularidade de cada espécie e assegurar a integridade genética das futuras gerações. A uniformidade genética leva a uma maior vulnerabilidade do cultivo porque a invasão de pestes, doenças e ervas daninha sempre é maior em áreas que plantam o mesmo tipo de cultivo. Quanto maior for a variedade (genética) no sistema da agricultura, mais este sistema estará adaptado para enfrentar pestes, doenças e mudanças climáticas que tendem a afetar apenas algumas variedades.
Organismos antes cultivados para serem usados na alimentação estão sendo modificados para produzirem produtos farmacêuticos e químicos. Essas plantas modificadas poderiam fazer uma polinização cruzada com espécies semelhantes e, deste modo, contaminar plantas utilizadas exclusivamente na alimentação.
Os alimentos transgênicos poderiam aumentar as alergias. Muitas pessoas são alérgicas a determinados alimentos em virtude das proteínas que elas produzem. Há evidencias de que os cultivos transgênicos podem proporcionar um potencial aumento de alergias em relação a cultivos convencionais.
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VERIFICAÇÃO DE APRENDIZAGEM
01. (ENEM) Durante muito tempo, os cientistas acreditaram
que variações anatômicas entre os animais fossem consequência de diferenças significativas entre seus genomas. Porém, os projetos de sequenciamento de genoma revelaram o contrário. Hoje, sabe-se que 99% do genoma de um camundongo é igual ao do homem, apesar das notáveis diferenças entre eles. Sabe-se também que os genes ocupam apenas cerca de 1,5% do DNA e que menos de 10% dos genes codificam proteínas que atuam na construção e na definição das formas do corpo. O restante, possivelmente, constitui DNA não-codificante. Como explicar, então, as diferenças fenotípicas entre as diversas espécies animais? A resposta pode estar na região não-codificante do DNA. S. B. Carroll et al. O jogo da evolução. In: "Scientific American Brasil", jun./2008 (com adaptações)
A região não-codificante do DNA pode ser responsável pelas diferenças marcantes no fenótipo porque
contém: a) As sequências de DNA que codificam proteínas
responsáveis pela definição das formas do corpo. b) Uma enzima que sintetiza proteínas a partir da sequência
de aminoácidos que formam o gene. c) Centenas de aminoácidos que compõem a maioria de
nossas proteínas. d) Informações que, apesar de não serem traduzidas em
sequências de aminoácidos, interferem no fenótipo. e) Os genes associados à formação de estruturas similares
às de outras espécies. 02. (ENEM) A palavra “biotecnologia” surgiu no século XX, quando o cientista Herbert Boyer introduziu a informação responsável pela fabricação da insulina humana em uma bactéria para que ela passasse a produzir a substância.
Disponível em: www.brasil.gov.br. Acesso em 28 jul. 2012 (adaptado).
As bactérias modificadas por Herbert Boyer passaram a produzir insulina humana porque receberam: a) A sequência de DNA codificante de insulina humana. b) A proteína sintetizada por células humanas. c) Um RNA recombinante de insulina humana. d) O RNA mensageiro de insulina humana. e) Um cromossomo da espécie humana. 03. (ENEM) Um novo método para produzir insulina artificial que utiliza tecnologia de DNA recombinante foi desenvolvido por pesquisadores do Departamento de Biologia Celular da Universidade de Brasília (UnB) em parceria com a iniciativa privada. Os pesquisadores modificaram geneticamente a bactéria Escherichia coli para torná-la capaz de sintetizar o hormônio. O processo permitiu fabricar insulina em maior quantidade e, em apenas 30 dias, um terço do tempo
necessário para obtê-la pelo método tradicional, que consiste na extração do hormônio a partir do pâncreas de animais abatidos.
Ciência Hoje, 24 abr. 2001. Disponível em: [adaptado].
A produção de insulina pela técnica do DNA recombinante tem, como consequência, a) O aperfeiçoamento do processo de extração de insulina
a partir do pâncreas suíno. b) A seleção de microrganismos resistentes a antibióticos. c) O progresso na técnica da síntese química de hormônios. d) Impacto favorável na saúde de indivíduos diabéticos. e) A criação de animais transgênicos.
04. (ENEM) A estratégia de obtenção de plantas transgênicas pela inserção de transgenes em cloroplastos,
em substituição à metodologia clássica de inserção do transgene no núcleo da célula hospedeira, resultou no aumento quantitativo da produção de proteínas recombinantes com diversas finalidades biotecnológicas. O mesmo tipo de estratégia poderia ser utilizada para produzir proteínas recombinantes em células de organismos eucarióticos não fotossintetizantes, como as leveduras, que são usadas para produção comercial de várias proteínas recombinantes e que podem ser cultivadas em grandes fermentadores. Considerando a estratégia metodológica descrita, qual organela celular poderia ser utilizada para inserção de transgenes em leveduras? a) Lisossomo. b) Mitocôndria. c) Peroxissomo. d) Complexo golgiense.
e) Retículo endoplasmático. 05. (ENEM) A transferência de genes que poderiam melhorar o desempenho esportivo de atletas saudáveis foi denominada doping genético. Uma vez inserido no genoma do atleta, o gene se expressaria gerando um produto endógeno capaz de melhorar o desempenho atlético. ARTOLI, G. G.; HIRATA, R. D. C.; LANCHA JR., A. H. Revista Brasileira de Medicina Esportiva, v. 13, n. 5, 2007 (adaptado).
Um risco associado ao uso dessa biotecnologia é o(a): a) Obtenção de baixo condicionamento físico. b) Estímulo ao uso de anabolizantes pelos atletas. c) Falta de controle sobre a expressão fenotípica do atleta. d) Aparecimento de lesões decorrentes da prática esportiva
habitual. e) Limitação das adaptações fisiológicas decorrentes do
treinamento físico. 06. (ENEM) O milho transgênico é produzido a partir da manipulação do milho original, com a transferência, para este, de um gene de interesse retirado de outro organismo de espécie diferente. A característica de interesse será manifestada em decorrência: a) Do incremento do DNA a partir da duplicação do gene
transferido. b) Da transcrição do RNA transportador a partir do gene
transferido. c) Da expressão de proteínas sintetizadas a partir do DNA
não hibridizado. d) Da síntese de carboidratos a partir da ativação do DNA
do milho original. e) Da tradução do RNA mensageiro sintetizado a partir do
DNA recombinante.
07. (ENEM) Um geneticista observou que determinada plantação era sensível a um tipo de praga que atacava as flores da lavoura. Ao mesmo tempo, ele percebeu que uma erva daninha que crescia associada às plantas não era destruída. A partir de técnicas de manipulação genética, em laboratório, o gene da resistência à praga foi inserido nas plantas cultivadas, resolvendo o problema. Do ponto de vista da biotecnologia, como essa planta resultante da intervenção é classificada? a) Clone. b) Híbrida. c) Mutante. d) Dominante. e) Transgênica.
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08. (ENEM) Após a germinação, normalmente, os tomates produzem uma proteína que os faz amolecer depois de
colhidos. Os cientistas introduziram, em um tomateiro, um gene antissentido (imagem espelho do gene natural) àquele que codifica a enzima "amolecedora". O novo gene antissentido bloqueou a síntese da proteína "amolecedora". SIZER, F.; WHITNEY, E. Nutrição: conceitos e controvérsias. Barueri: 2002
(adaptado).
Um benefício ao se obter o tomate transgênico foi o fato de o processo biotecnológico ter: a) Aumentado a coleção de proteínas que o protegem do
apodrecimento, pela produção da proteína antissentido. b) Diminuído a necessidade do controle das pragas, pela
maior resistência conferida pela nova proteína. c) Facilitado a germinação das sementes, pela falta da
proteína que o leva a amolecer. d) Substituído a proteína amolecedora por uma invertida,
que endurece o tomate. e) Prolongado o tempo de vida do tomate, pela falta da
proteína que o amolece. 09. (ENEM) Não é de hoje que o homem cria, artificialmente, variedades de peixes por meio da hibridação. Esta é uma técnica muito usada pelos cientistas e pelos piscicultores porque os híbridos resultantes, em geral, apresentam maior valor comercial do que a média de ambas as espécies parentais, além de reduzir a sobrepesca no ambiente natural.
Terra da Gente, ano 4, n. 47, mar. 2008 (adaptado).
Sem controle, esses animais podem invadir rios e lagos naturais, se reproduzir e: a) Originar uma nova espécie poliploide. b) Substituir geneticamente a espécie natural. c) Ocupar o primeiro nível trófico no hábitat aquático. d) Impedir a interação biológica entre as espécies
parentais. e) Produzir descendentes com o código genético
modificado. 10. (UFPA) Plantas transgênicas podem ser produzidas com a utilização da técnica de DNA recombinante. Assim, uma variedade de arroz pode ser produzida a partir da manipulação do arroz original, com a transfecção, para este, do DNA de interesse (a fim de produzir, por exemplo, betacaroteno, o precursor da vitamina A) retirado de outro organismo de espécie diferente. O arroz transgênico golden rice passará a manifestar a presença de betacaroteno porque: a) O RNA mensageiro sintetizado a partir do DNA
recombinante será traduzido pelas células do vegetal. b) Ocorrerá duplicação do DNA transferido, que só então
será incorporado ao genoma hospedeiro.
c) Ocorrerá transcrição do RNA transportador a partir do DNA transferido.
d) Proteínas serão sintetizadas a partir do DNA não hibridizado.
e) Ocorrerá síntese de carboidratos a partir da ativação do DNA do vegetal original.
11. (TPDS) As informações a seguir foram retiradas da Lei no 11.105 de 24 de março de 2005, que estabelece normas de segurança e mecanismos de fiscalização de atividades que envolvam organismos geneticamente modificados (OGM).
Engenharia genética: atividade de produção e manipulação de moléculas de DNA recombinante.
Moléculas de DNA recombinante: moléculas manipuladas fora das células mediante modificações de
segmentos de DNA e que possam multiplicar-se em uma célula viva.
Organismo geneticamente modificado (OGM): organismo cujo material genético tenha sido modificado por qualquer técnica de engenharia genética.
Clonagem: processo de reprodução assexuada, produzida artificialmente, baseada em um púnico patrimônio genético, com ou sem utilização de técnicas de engenharia genética. Em relação ao apresentado, pode-se concluir que: a) A reprodução sexuada que ocorre nos animais depende
de moléculas de DNA recombinante para a formação dos gametas.
b) Durante a divisão celular, são produzidas moléculas de DNA recombinante que posteriormente serão passadas aos descendentes, por meio dos processos de
reprodução. c) Os transgênicos, como, por exemplo, o algodão
resistente a insetos e a soja resistente a herbicida, podem ser considerados organismos geneticamente modificados.
d) A clonagem promove o surgimento de linhagem com pouca variabilidade genética, o que aumenta a capacidade da população de ser adaptar a novas condições ambientais.
e) Produtos agrícolas que apresentam vantagens são produzidos necessariamente por meio de clonagem, como, por exemplo, a soja resistente às pragas.
12. (UFAL) A tecnologia do DNA recombinante tem produzido uma série de avanços no setor agropecuário brasileiro. A inserção de um gene da bactéria Bacillus thuringiensis em algumas variedades de plantas, por exemplo, as torna resistentes a certas pragas. Sobre essas tecnologias, infere-se que: a) A transferência de qualquer gene de um organismo a
outro produz variabilidade genética; daí os transgênicos serem resistentes a pragas.
b) Plasmídeos virais são utilizados como vetores de genes de interesse que serão transferidos a um organismo.
c) A resistência de uma planta transgênica a uma praga se deve à ação do produto do gene inserido na planta, e não à presença do gene em si.
d) Plantas naturalmente resistentes a pragas não passam necessariamente esta característica à prole; daí a necessidade das técnicas de engenharia genética.
e) A clonagem de plantas com características de resistência a pragas as torna menos susceptíveis à extinção ao longo da evolução, segundo as leis da seleção natural.
13. (FMU/FIAM/FAAM) Conforme é frequentemente divulgada pela mídia, nos anos recentes a tecnologia do DNA recombinante tem permitido a produção de animais e plantas denominadas transgênicos, que são dotados de características especiais. Os organismos transgênicos são: a) Portadores de genes que não fazem parte do genoma
natural da espécie. b) Híbridos produzidos a partir do cruzamento entre
espécies diferentes. c) Clonados a partir de uma célula somática. d) Produzidos a partir de inseminação artificial. e) Artificialmente tornados resistentes a pesticidas.
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14. (UEFS) O Centro de Tecnologia Canavieira (CTC) desenvolveu uma cana-de-açúcar resistente à broca-da-cana,
que é a fase larval da mariposa Diatraea saccharalis, a principal praga dos canaviais. Esta nova variedade de cana foi obtida pela técnica ilustrada abaixo.
1) O gene Cry1Ab da bactéria Bacillus thuringiensis é
clonado em laboratório. 2) Micropartículas de ouro são recobertas com cópias do
gene Cry1Ab. 3) Com um canhão biobalístico, as micropartículas são
bombardeadas sobre células meristemáticas da cana. 4) As células bombardeadas são cultivadas em laboratório
até a formação de embriões. 5) A cana passa a produzir uma proteína tóxica para a
broca-da--cana. (http://revistapesquisa.fapesp.br. Adaptado.)
Essa nova variedade de cana-de-açúcar é considerada: a) Um organismo transgênico, porque produz uma proteína
que é tóxica para outra espécie. b) Um organismo geneticamente modificado, porque o seu
genoma transcreve uma proteína sintética. c) Um organismo clonado, porque o gene bacteriano foi
clonado em laboratório e introduzido no genoma da cana.
d) Um organismo clonado, porque as células meristemáticas cultivadas em laboratório são idênticas às do embrião de cana.
e) Um organismo transgênico, porque o genoma da cana
contém fragmentos de dna de outra espécie.
15. (PUC-PR) O primeiro organismo transgênico foi obtido por volta de 1981, quando genes de coelhos foram injetados
em ovos de camundongos que se desenvolveram no útero de fêmeas dessa espécie. Os camundongos nascidos desses ovos apresentaram hemoglobina de coelho em suas hemácias, porque: a) RNA mensageiro do coelho injetado no ovo passou a
conduzir a síntese de proteínas nessa célula. b) DNA do coelho injetado no ovo se incorporou a um
cromossomo e foi transmitido de célula a célula através de mitoses.
c) DNA do coelho injetado no ovo foi transcrito para o RNA ribossômico que conduziu a síntese de proteínas nessa célula.
d) RNA mensageiro do coelho injetado no ovo se incorporou a um cromossomo e foi transmitido de célula a célula através de mitoses.
e) DNA do coelho injetado no ovo se incorporou a um cromossomo e passou a conduzir a síntese de proteínas
nessa célula.
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HABILIDADE 13. Reconhecer mecanismos de
transmissão da vida, prevendo ou explicando a
manifestação de características dos seres vivos.
CONHECIMENTOS ASSOCIADOS: Princípios básicos
que regem a transmissão de características hereditárias;
Concepções pré-mendelianas sobre a hereditariedade;
Aspectos genéticos do funcionamento do corpo humano.
O mecanismo de transmissão da vida, como qualquer fato
científico é historicamente construído a partir dos
conhecimentos da época ou de ideias anteriores que podem
ou não serem refutadas em função das novas descobertas
sobre o fato em questão. Reconhecer como ocorre esse
mecanismo requer, portanto, considerar o momento histórico
em que ele é concebido. Essa é a habilidade que se pretende
desenvolver, ou seja, reconhecer mecanismos de
transmissão da vida, prevendo ou explicando a manifestação
de características dos seres vivos, numa perspectiva pré
mendeliana e pós mendeliana.
O mecanismo de transmissão da vida na perspectiva pré-mendeliana.
A produção do conhecimento é vista por Ludwick
Fleck como um processo dinâmico de instauração, de
extensão e de transformação do estilo de pensamento dos
membros de uma comunidade (Fleck, 1896). Para esse autor,
muitas vezes, embora não sempre, fatos científicos
encontram-se vinculados a proto-idéias ou pré-idéias, que
devem ser vistas como esboços histórico evolutivos das
teorias atuais e cujo surgimento tem que se compreender
sócio cognitivamente. Na antiguidade já se propunha
explicações para entender os mecanismos de
hereditariedade.
Hipócrates, em 410 a.C, o fez postulando a hipótese
da Pangênese. De acordo com essa hipótese, a transmissão
das características hereditárias baseava-se na produção, por
todas as partes do corpo, de partículas muito pequenas
(gêmulas) que eram transmitidas para a descendência no
momento da concepção. “A semente vem de todas as partes
do corpo, as saudáveis das partes saudáveis, as doentes das
partes doentes. Pais com pouco cabelo
têm, em geral, filhos com pouco
cabelo, pais com olhos cinzentos têm
filhos com olhos cinzentos, pais
estrábicos têm filhos estrábicos.”
Com a descoberta dos
gametas, no século XVII, por Graaf e
Leeuwenhoeck, novas explicações
foram dadas para explicar a
hereditariedade. Surgiu assim, a
teoria da pré-formação ou
preformismo defendida por Charles Bonnet, no século
XVIII. Nessa teoria admite-se a existência de um ser, em
miniatura, dentro de um espermatozóide: o Homúnculo
(figura ao lado). Este ser, quando transferido para o ventre
materno, cresceria. É uma teoria determinista em que o
indivíduo é produto da herança paterna e é uma amplificação
de estruturas preexistentes. Nesta teoria apenas o
componente hereditário tem importância no desenvolvimento
do novo ser. Em 1759, o preformismo é negado por
Friedrich Wollf, que apresenta uma nova concepção: a
Teoria da epigênese ou da pós formação. Segundo esta
teoria, os seres surgem pelo desenvolvimento da célula ovo
ou zigoto, após, portanto, a fecundação. O desenvolvimento,
crescimento e diferenciação do novo ser, depende de fatores
genéticos e ambientais.
No século XIX Charles Darwin retoma a discussão
sobre a Teoria da pangênese, postulando que as gêmulas
ou pangenes seriam carregadas pela corrente sanguínea até
as gônadas, reunindo-se, então nos gametas. Na fecundação,
o gameta masculino, portador das gêmulas do pai, une-se ao
feminino, portador das gêmulas da mãe, dando origem ao
embrião.
O mecanismo de transmissão da vida na perspectiva pós-mendeliana.
Na mesma época de Darwin, século XIX, um monge
austríaco Gregor Mendel realizando experimentos com
ervilhas, postulou que a transmissão das características
hereditárias era feita por meio de fatores que se encontravam
nos gametas, sendo cada característica determinada por um
par desses fatores, um proveniente do gameta masculino e
outro do gameta feminino. Mendel descreveu a unidade de
herança como um fator que, não muda, é passado para a
prole (geração para geração) e seu trabalho é até hoje a base
dos princípios da genética.
Atualmente os fatores mendelianos são
denominados genes e se encontram em filamentos
localizados no núcleo das células, os cromossomos. Essa
constatação se deu a partir do século XX pelos trabalhos, em
1902, do norte-americano Walter Sutton e do alemão
Aulas 02, 03 e 04
24033
Theodor Boveri que assim, dão início à teoria
cromossômica da hereditariedade (as "partículas" da
hereditariedade estariam localizadas nos cromossomos).
Revendo conceitos básicos da genética.
• Gene. Segmento de molécula de DNA, responsável pela
determinação de características hereditárias.
• Cromossomos. Filamentos de DNA, RNA e proteínas
(histona) que encerram um conjunto de genes.
• Cromossomos homólogos. São cromossomos que
formam pares e são idênticos na forma (encontrados nas
células diplóides); encerram genes que determinam os
mesmos caracteres.
• Genes alelos. São genes que ocupam o mesmo lócus
(lugar) em cromossomos homólogos. Estes genes atuam
sobre as mesmas características, podendo ou não
determinar o mesmo aspecto.
• Genótipo – É o conjunto gênico de um indivíduo presente
em suas células, e que é transmitido de uma geração para
outra.
• Fenótipo. Característica observável e ou detectável de um
indivíduo, resultante do genótipo mais a ação do meio
ambiente.
• Fenocópias. Manifestação de um fenótipo para a qual não
existe um genótipo. Ex.: nanismo hipofisário – provocado
por função deficiente da glândula hipófise – simulando o
nanismo acondroplásico – determinado por genes
dominantes e transmissíveis aos descendentes.
• Homozigoto. Um indivíduo é homozigoto para um
determinado caráter quando possui os dois genes iguais,
ou seja, um mesmo alelo em dose dupla.
• Heterozigoto. Quando para uma determinada
característica os alelos são diferentes. O heterozigoto
pode produzir gametas dominantes ou recessivos.
• Gene dominante. Um gene é dito dominante quando,
mesmo estando presente em dose simples no genótipo,
determina o fenótipo. Manifesta-se tanto em homozigose,
quanto em heterozigose.
• Gene recessivo. É aquele que, estando em companhia do dominante no heterozigoto, se comporta como inativo,
não determinando o fenótipo. O gene recessivo só se manifesta em homozigose.
• Cruzamento teste. Cruzamento entre um indivíduo com fenótipo dominante e genótipo desconhecido e um indivíduo homozigótico recessivo, para os genes considerados.
1. ASPECTOS GENÉTICOS DO FUNCIONAMENTO
DO CORPO HUMANO.
Pode-se definir um gene, a partir dos experimentos
de Beadle e Tatum em 1941, como um segmento de DNA
capaz de produzir uma proteína ou polipeptídeo o que por
sua vez determinará uma característica hereditária.
Importante ressaltar que um gene não comanda diretamente
a síntese de uma proteína, mas é transcrito em moléculas de
RNA (RNAm) que por sua vez comandará a síntese proteica.
Desta forma, a síntese de uma proteína em todo e qualquer
ser vivo, com exceção de alguns vírus, a partir da informação
contida em um gene, envolve as seguintes etapas:
24133
Com raras exceções, o material genético dos
eucariotos pluricelulares é idêntico em todas as células, pois
as mesmas se originam de uma célula ovo ou zigoto, por
sucessivas mitoses. O que muda entre células distintas, ou
entre condições fisiológicas distintas, são os genes que são
expressos, ou seja, o complemento de proteínas que cada
célula produz. A expressão de genes/proteínas é controlada
em 2 níveis:
Temporal quando um determinado gene/proteína só é
expresso em um “tempo” determinado. Ex: proteínas que só
são expressas no embrião, ou durante uma determinada fase
do ciclo celular.
Espacial quando a expressão de determinado gene/proteína
é diferente dependendo do tipo celular Ex: proteínas que só
são expressas em células nervosas (ex: mielina) ou no tecido
muscular (ex: miosina).
A disposição de se obter o sequenciamento do
genoma humano sempre esteve baseada na ideia de que o
conhecimento do conjunto de bases que compõem o DNA
humano seria revelador de grande parte de seu
funcionamento. Com o anúncio da composição do genoma,
no entanto, se percebeu que, na verdade, a complexidade
fisiológica envolvia muito mais do que apenas a predição de
produtos codificados na sequência de bases. A regulação da
expressão desses produtos e o entendimento da relação dos
produtos e mecanismos alternativos associados à regulação
são os pontos que fazem dos seres vivos em geral, incluindo
o homem, organismos com diversos níveis de organização e
complexidade.
Cada vez mais se reconhece a importância de
diversas regiões do genoma, de sistemas enzimáticos de
controle de transcrição e tradução e de sistemas pós-
transcricionais de edição. Conceitos como o DNA “lixo”, de
que sequências não codificadoras seriam apenas resquício
evolutivo sem função nenhuma, estão, se não acabando
completamente, ao menos diminuindo em grande escala com
relação ao que se acreditava ainda há poucos anos, e o
estudo da expressão gênica vem contribuindo para
entendermos processos fisiológicos tão distintos em células
que apresentam o mesmo conjunto gênico.
Você já escreveu uma mensagem secreta para algum dos seus amigos? Em caso positivo, você pode ter
usado um código para manter a mensagem secreta. Por exemplo, você pode ter substituído as letras de uma palavra por números ou símbolos, seguindo um conjunto particular de regras. Para que seu amigo entenda a mensagem, ele precisa conhecer o código e aplicar o mesmo conjunto de regras para decodificar a mensagem. Decifrar mensagens também é um passo chave na expressão genética, na qual a informação de um gene é lida para construir uma proteína. Neste artigo, olharemos mais de perto o código genético, que permite que as sequências de DNA e RNA sejam "decodificadas" em aminoácidos de uma proteína.
As células decodificam mRNAs lendo seus nucleotídeos em grupos de três, chamados de códons. Aqui estão algumas características dos códons: • A maioria dos códons especifica um aminoácido
• Três "códons de parada" marcam o fim de uma proteína • Um "códon de início", AUG, marca o início de uma proteína e codifica o aminoácido metionina.
Os códons em um RNAm são lidos durante a tradução, começando com um códon de início e continuando até que um códon de parada é alcançado. O conjunto completo de relações entre códons e aminoácidos (ou sinais de parada) é chamado de código genético. O código genético é, muitas vezes, resumido em uma tabela.
Note que muitos aminoácidos são
representados na tabela por mais de um códon. Por exemplo, existem seis maneiras diferentes de "escrever" leucina na linguagem de RNAm (veja se você consegue achar todas as seis).
Um ponto importante sobre o código genético é que ele é universal. Ou seja, com pequenas exceções, praticamente todas as espécies (de bactéria até você) utilizam o código genético mostrado acima para a síntese de proteínas.
Disponível em: https://pt.khanacademy.org (adaptado).
Mecanismos de reparo do DNA As células têm uma variedade de mecanismos para prevenir mutações, ou mudanças permanentes na sequência de DNA. Durante a síntese de DNA, a maioria das polimerases do DNA "checam seu trabalho",
consertando a maioria de bases não pareadas em um processo chamado revisão. Imediatamente após a síntese de DNA, qualquer base mal pareada restante pode ser detectada e substituída em um processo chamado reparo por mau pareamento. Se o DNA fica danificado, pode ser reparado por vários mecanismos, incluindo química reversa, reparo de excisão, e reparo de quebras de fita dupla.
24233
2. RECONHECENDO O MECANISMO DE
TRANSMISSÃO DAS HERANÇAS GENÉTICAS.
Além dos aspectos citados acima, a manifestação de
uma herança genética e sua transmissão depende
fundamentalmente de dois aspectos: da expressividade do
gene, ou seja, se é dominante ou recessivo; sua localização
nos cromossomos, pois dependendo se for autossômico ou
alossômico pode se expressar de forma diferente no homem
ou na mulher.
Na espécie humana, existem em cada célula 46
cromossomos, 44 dos quais são denominados autossomos,
equivalentes em homens e mulheres. Além dos autossomos,
as mulheres têm dois cromossomos sexuais iguais,
denominados cromossomos X (44 A + XX ou 46, XX),
enquanto os homens apresentam apenas um X acompanhado
de um cromossomo menor, o Y (44A + XY ou 46 XY).
2.1. Transmissão de herança autossômica dominante.
▪ Ocorre em todas as gerações, não há saltos de gerações e toda pessoa afetada tem um genitor afetado;
▪ Ocorre na mesma proporção em homens e mulheres; ▪ Manifesta-se em homozigose e heterozigose
2.2. Transmissão de herança autossômica recessiva.
▪ Ocorre igualmente em homens e mulheres; ▪ Os afetados, em geral, possuem genitores normais; ▪ Pode ser transmitida de pai para filho (a) ou de mãe para
filho (a); ▪ O fenótipo salta gerações; ▪ Os casamentos consanguíneos entre indivíduos normais,
aumentam em 25% a chance de manifestação da doença na prole;
2.3. Transmissão de herança influenciada pelo
sexo.
Certos genes, mesmo não localizados em
cromossomos sexuais, expressam-se de forma diferente em
homens e mulheres. Isso se deve, em muitos casos, à
presença de hormônios sexuais em concentrações diferentes
nos dois sexos. É o caso da calvície. O alelo que expressa a
calvície funciona como dominante nos homens, bastando
uma cópia para determinar a calvície; nas mulheres age como
recessivo, sendo necessário estar em homozigose para que o
caráter apareça.
Genótipo Fenótipo
Homem Mulher
CC Calvo Calva
Cc Calvo Não calva
cc Não calvo Não calva
Calvos
Não calvos
24333
2.4. Transmissão de herança determinada por genes
mitocondriais.
A compreensão do papel do DNA mitocondrial em
certas doenças evoluiu rapidamente desde 1988, quando as
primeiras mutações foram descobertas, permitindo que
muitas doenças fossem classificadas como distúrbios
mitocondriais por causa do seu padrão de herança,
exclusivamente materna, ou seja, somente a mãe fornece
mitocôndrias para os filhos de ambos os sexos, portanto
filhos e filhas de mães afetadas serão afetados.
As doenças mitocondriais com frequência envolvem
o sistema neuromuscular e produzem, dentre outras
manifestações degeneração da retina e perda da
funcionalidade dos músculos oculares externos.
2.5. Reconhecendo outros mecanismos de heranças
autossômicas.
As heranças estudadas anteriormente são
determinadas por um par de alelos ou por alelos múltiplos
que ocorrem dois a dois nos indivíduos diploides. Entretanto,
existem outras heranças genéticas que não seguem esse
padrão como, por exemplo, as heranças pleiotrópicas ou
pleiotropia em que um único par de alelos, sob as mesmas
condições ambientais, é responsável pela determinação de
dois ou mais caracteres.
A fenilcetonúria é um exemplo clássico de herança
genética determinada por um gene recessivo com efeito
pleiotrópico.
Existem ainda heranças opostas à pleiotropia, ou
seja, em que um só caráter é determinado pela interação de
dois ou mais genes, localizados em cromossomos não
homólogos, fenômeno denominado de interação gênica. A
epistasia é um tipo de interação gênica na qual um gene inibe
a ação de outro que não é seu alelo e localiza-se em
cromossomo não homólogo.
A herança quantitativa ou poligênica ou multifatorial
é um caso especial de interação genética. Neste caso, porém,
o fenótipo resulta de um efeito cumulativo dos genes. Peso,
A fenilcetonúria resulta da ação de um gene que impossibilita a transformação de um aminoácido, fenilalanina, em tirosina no fígado. Se esta transformação da fenilalanina em tirosina não ocorrer, aquele se acumula no sangue, comprometendo o desenvolvimento do sistema nervoso, redução de melanina (albinismo), redução da tiroxina (cretinismo)... O teste do pezinho, realizado logo após o nascimento do bebê, pode diagnosticar a fenilcetonúria e em caso de diagnóstico positivo a criança procederá a uma dieta que não contenha fenilalanina, evitando assim o desenvolvimento da doença.
24433
estatura, cor da pele humana, são alguns exemplos de
herança poligênica.
A cor da pele humana provavelmente é controlada
por dois pares de alelos localizados em cromossomos
homólogos diferentes, que se agregam independentemente.
Os alelos representados pelas letras maiúsculas A e B
condicionam a produção de grande quantidade de melanina
nas células da pele, enquanto os alelos representados pelas
letras minúsculas a e b determinam a produção de menor
quantidade de melanina. Sendo assim, dependendo da
interação entre esses quatro genes localizados em
cromossomos homólogos diferentes, teremos os seguintes
fenótipos e genótipos.
FENÓTIPOS GENÓTIPOS
Negro AABB
Mulato escuro AaBB ou AABb
Mulato médio AaBb ou AAbb oou aaBB
Mulato claro Aabb ou aaBb
Branco Aabb
Do cruzamento entre dois indivíduos duplo
heterozigoto, obtêm-se uma proporção fenotípica que pode
ser expressa segundo o gráfico abaixo.
2.6. Transmissão de herança alossômica ou sexual.
Os homens e as mulheres se diferenciam graças aos cromossomos sexuais. Cada indivíduo apresenta 46 cromossomos, que são cadeias de DNA associadas a proteínas. Dois desses cromossomos correspondem ao par sexual, que é o que vai determinar o sexo.
Nas mulheres, os cromossomos do par sexual são iguais e representados por XX. Já os homens possuem um cromossomo sexual X e outro que é chamado de Y, sendo assim, eles são XY. Sabe-se que, para que ocorra a fecundação, são necessários um gameta masculino e um feminino. O gameta masculino é o espermatozoide, enquanto o feminino é o óvulo. Cada um desses gametas apresenta apenas metade dos cromossomos da espécie humana, sendo assim, cada óvulo e cada espermatozoide apresentam apenas um cromossomo sexual.
Se a mulher é XX, todos os gametas femininos apresentam apenas um cromossomo sexual X. Já o homem apresenta gametas X e gametas Y. Vamos supor que um óvulo foi fecundado por um espermatozoide X, teremos um
bebê com o par sexual XX e, consequentemente, o casal terá uma menina.
As heranças alossômicas ou sexuais são
determinadas por genes localizados nos cromossomos X e/ou
Y. Nesses cromossomos, na hora da meiose, ocorre
pareamento apenas em uma porção, denominada região
homóloga. Por isso, eles são considerados parcialmente
homólogos, diferentemente dos autossomos que são
totalmente homólogos.
Os genes localizados no cromossomo X , na região
não homologa, são exclusivos do X, não existindo no Y;
assim, para os caracteres condicionados por esses genes, as
mulheres apresentam os dois alelos do gene (por terem 2
cromossomos X), enquanto os homens apresentam apenas
um alelo do gene, localizado no único X que eles têm. Esses
genes determinam a herança ligada ao sexo.
A região do cromossomo Y não homóloga em
relação ao cromossomo X é exclusiva do Y, encontrada
somente em indivíduos do sexo masculino e que são
transmitidos de pai para filhos. Os genes dessa região
condicionam, assim, a herança restrita ao sexo, característica
exclusiva de indivíduos do sexo masculino. Um bom exemplo
é o gene SRY (do inglês, sex-determining region Y),
descoberto em 1990, que determina o desenvolvimento dos
testículos; na ausência desse gene, formam-se ovários.
As regiões homólogas entre X e Y, possuem genes
que estão presentes em ambos os sexos. Fala-se em herança
parcialmente ligada ao sexo, que é idêntica, na prática, à
herança autossômica.
24533
Fêmeas de mamíferos possuem dois cromossomos
X, enquanto machos possuem apenas um. Isto levou à evolução de um mecanismo de compensação de dose (hipótese de Lyon) que resulta na inativação do cromossomo X, um importante evento epigenético que deve ocorrer em células somáticas femininas de todos os mamíferos.
A inativação de um
cromossomo X em fêmeas equaliza a expressão gênica entre os sexos. Em mamíferos placentários, a inativação do cromossomo X, afeta o cromossomo X paterno ou materno de uma maneira aleatória durante o desenvolvimento embrionário, gerando adultos de dois tipos celulares, caso
a mulher seja heterozigótica para um par de alelos localizados no cromossomo X. Ou seja, nestes indivíduos, devido à escolha ao acaso do cromossomo X a ser inativado em cada célula somática, o organismo como um todo é um mosaico dos produtos gênicos ligados ao X. O cromossomo X assim condensado denomina-se cromatina sexual ou corpúsculo de Barr, constituindo um mecanismo citogenético de identificação do sexo.
2.6.1. Herança ligada ao sexo.
Assim como as heranças autossômicas, nas
heranças alossômicas é preciso considerar se essa é
determinada por gene recessivo ou dominante.
A) Herança alossômica dominante.
Não se distribui igualmente em homens e mulheres;
Não há transmissão de pai para filho;
Manifesta-se em homozigose ou heterozigose nas
mulheres e hemizigose nos homens;
Todas as filhas de um homem afetado serão afetadas.
Ex. raquitismo hipofosfatêmico (capacidade reduzida de
reabsorção tubular do fosfato)
B) Herança alossômica recessiva
A frequência é maior nos homens que nas mulheres;
Manifesta-se em hemizigose no homem e homozigose na
mulher;
Não há transmissão de pai para filho;
Todas as filhas de um homem afetado, serão no mínimo
portadora;
Mãe que apresenta a herança, transmite para todos os
filhos homens;
• Um casal normal pode ter filhos com a doença. Neste
caso a mãe é portadora do alelo.
Ex. Hemofilia, daltonismo, adrenoleucodistrofia
O daltonismo. É uma perturbação da percepção visual
caracterizada pela incapacidade de diferenciar todas ou
algumas cores, manifestando-se muitas vezes pela
dificuldade em distinguir o verde do vermelho. Esta
perturbação é causada por ausência ou menor número de
alguns tipos de cones ou por uma perda de função parcial ou
total destes.
24633
Fenótipos Genótipos
Mulher normal XDXD
Mulher portadora XDXd
Mulher daltônica XdXd
Homem normal XDY
Homem daltônico XdY
A hemofilia consiste em um quadro de intensa
hemorragia, que surge em função da ausência de
determinados fatores (fator VIII e fator XIX) necessários à
coagulação do sangue. A pessoa com hemofilia não sangra
mais rapidamente que a pessoa normal, porém o
sangramento dura muito mais tempo.
Fenótipos Genótipos
Mulher normal XHXH
Mulher portadora XHXh
Mulher hemofílica XhXh
Homem normal XHY
Homem hemofílico XhY
A Distrofia muscular de Duchenne (DMD) é uma
doença caracterizada por perda generalizada e progressiva
da musculatura esquelética, em função da falta de uma
enzima, a distrofina, que leva à perda da marcha entre os 8-
12 anos e ao óbito, geralmente no final da adolescência. A
DMD é transmitida pela mãe normal portadora em 65% dos
casos, e afeta apenas indivíduos do sexo masculino.
Adrenoleucodistrofia (ADL) é outro exemplo de doença
genética ligada ao sexo que segue o mesmo padrão de
transmissão da DMD (ver o filme “Óleo de Lorenzo”).
2.7. Transmissão das heranças sanguíneas.
Os grupos sanguíneos são heranças genéticas determinadas por genes localizados em cromossomos autossômicos, portanto seguem o padrão de transmissão autossômica. Conforme discutido em aulas anteriores, a identificação dos sistemas de grupo sanguíneo ABO e Rh, dependem da presença de antígenos localizados na membrana dos eritrócitos e, a produção desses antígenos ocorre de acordo com a presença de genes conforme se observa a seguir.
2.7.1. A genética do sistema ABO.
Os quatro fenótipos do sistema ABO (A, B, AB e O), são determinados por um gene que se apresenta em três
formas alélicas IA , IB e i. Trata-se, portanto de um caso de alelos múltiplos ou polialelia, embora cada antígeno e, portanto, cada fenótipo seja determinado por apenas um par de alelos. Antígenos e os grupos sanguíneos do sistema ABO
A herança do sistema ABO segue a genética
mendeliana simples. Alguns alelos exercem relações de dominância sobre outros, enquanto que alguns são co-dominantes. Por exemplo, os alelos IA e IB são co- dominantes entre si, isto é, ambos se manifestam no fenótipo. No entanto, estes mesmos alelos (IA e IB) são dominantes em relação ao alelo i.
Alelos Genótipos Fenótipos Aglutinogênio Aglutinina
IA IAIA IAi Grupo A A Anti-B
IB IBIB IBi Grupo B B Anti-A
IAe IB
IAIB Grupo AB A e B ----------
i ii Grupo O ------------ Ambos
Uma forma de se determinar, laboratorialmente, o
tipo de sangue é por meio da tipagem, em que se utiliza
anticorpos específicos (Anti-A e Anti-B) analisando reações de
aglutinação, que eventualmente podem acontecer caso
ocorra interação entre antígenos presentes na hemácias, do
sangue que se quer determinar com os anticorpos utilizados
na técnica de tipagem sanguínea, conforme esquema abaixo.
24733
As transfusões compatíveis para o sistema ABO. Em
transfusões “normais” a incompatibilidade ocorre entre o
antígeno do doador com o anticorpo do receptor. Desta
forma, é possível prever transfusões compatíveis e
incompatíveis, conforme quadro abaixo.
Nota. Indivíduos do grupo O, como não possuem
aglutinogênios em suas hemácias, e por esta razão podem
doar sangue para qualquer grupo, enquanto que indivíduos
do grupo AB, por não apresentarem aglutininas em seu
plasma, podem receber sangue de qualquer grupo.
2.7.2. A genética do sistema Rh.
A descrição do sistema de grupos sanguíneos ABO permitiu transfusões sanguíneas bem-sucedidas em grande parte dos casos. Mas uma parte destas transfusões continuou a resultar em mortalidade, sem se saber exatamente a causa até 1939, quando as transfusões eram baseadas apenas na compatibilidade do sistema de grupos sanguíneos ABO.
No final da década de 1930 e início da década de 1940, duas pesquisas significativas resultaram na definição do mais extenso sistema de grupo sanguíneo conhecido, o sistema RH. Na primeira, Levine e Stetson descreveram uma reação transfusional hemolítica, na qual uma paciente grávida havia recebido sangue ABO específico do esposo e gerado um natimorto. O fator estimulante que sensibilizou a paciente foi encontrado nos eritrócitos do marido.
Na segunda pesquisa, em 1940, um ano após a primeira, Landsteiner e Levine injetaram hemácias do macaco Rhesus (atualmente Macaca mulatta) em coelhos e porquinhos-da-índia. Houve aglutinação das hemácias do sangue do macaco com os anticorpos produzidos pelos animais. As hemácias do macaco apresentavam um fator específico, ou seja, um antígeno que foi denominado de fator Rh, que induzia os animais a produzir os anticorpos anti-Rh. Landsteiner observou que o soro com aglutininas (anti-Rh) resultantes da sensibilização também aglutinava o sangue da maioria dos homens. Os sangues que reagiam com esse soro foram chamados Rh positivo e os que não reagiam, Rh negativo.
Várias teorias já foram elaboradas para explicar as
bases genéticas deste sistema e deram origem a diferentes
nomenclaturas. Para fins didáticos utilizaremos a
nomenclatura de Winer que considera o sistema RH como um
caso de dominância completa entre dois genes (R e r). A
presença do alelo R possibilita a produção do fator Rh na
membrana dos eritrócitos, determinando o grupo Rh positivo,
conforme quadro abaixo.
Alelos Genótipos Fenótipos Antígeno Anticorpo
R
RR, Rr Rh
positivo
Fator Rh ---------
r RR Rh
negativo -------
Produz anti
Rh, em caso
de
sensibilização.
Ao contrário do sistema ABO, os anticorpos anti-Rh
não estão presentes naturalmente no soro dos indivíduos.
Estes anticorpos são produzidos quando um indivíduo Rh
negativo entra em contato com sangue Rh positivo. Isto pode
acontecer por transfusão sanguínea em homens e mulheres.
Nas mulheres, ainda, a produção de anticorpos anti-Rh pode
ser o resultado de uma sensibilização por hemácias Rh-
positivas do feto durante o parto ou num aborto. Desta forma
a maioria das reações transfusionais hemolíticas relacionadas
com o fator Rh podem ser evitadas transfundindo sangue de
indivíduos Rh negativos para indivíduos também Rh
negativos ou de indivíduos Rh negativos para Rh positivo
(RAPAPORT, 1990).
Comentário. O sangue de um indivíduo do grupo O, por não possuir antígeno, teoricamente deveria ser seguro para qualquer receptor. No entanto, isto nem sempre deve ser considerado. O sangue do grupo O, em grandes quantidades, contém um elevado índice de anticorpos anti-A e anti-B em seu plasma e pode, por isso, hemolisar as hemácias do receptor. Neste sentido, é mais seguro que as transfusões sanguíneas sejam efetuadas com sangue de grupos específicos, ou seja, A para A, B para B e assim por diante, para que não exista nenhum risco de hemólise das células transportadas.
24833
Doença Hemolítica do Recém-Nascido (DHRN) ou
Eritroblastose Fetal (EF).
A EF é uma doença resultante da incompatibilidade
materno fetal, relacionada ao sistema Rh de grupo
sanguíneo, no qual anticorpos maternos do tipo IgG
(atravessam a placenta) destroem as hemácias fetais quando
estas apresentam fator Rh. Naturalmente, para que a
situação descrita ocorra, é necessário que a mãe seja RH
negativa e o filho Rh positivo, o que só será possível se o pai
for Rh positivo.
Três etapas são necessárias para que ocorra a
DHRN: a imunização feto-materna, a passagem de anticorpos
maternos para a circulação fetal e a destruição das hemácias
fetais sensibilizadas.
Prevenção contra a DHRN. O grande marco na prevenção
da eritroblastose ocorreu no ano de 1969. A partir desta data,
começou a ser administrado o soro anti-D (imunoglobulina
anti-Rh) às mães negativas até as 72 horas seguintes de dar
à luz um filho Rh positivo. Com isto é inibida a imunização da
mãe Rh negativo e se previne a anemia hemolítica no
próximo filho. A aplicação de soro contendo anticorpos anti-
Rh na mãe, configura um quadro de imunização passiva,
portanto não duradoura, o que significa dizer que numa
próxima gestação, a mesma medida deverá ser tomada caso
o feto seja Rh positivo.
Prevenção contra a DHRN
Nota: Um aspecto interessante relacionado à proteção da eritroblastose é que a incompatibilidade materno-fetal em relação ao sistema ABO pode proteger o feto da doença. Desta forma, se a mãe for do grupo O, e o feto
do grupo B, por exemplo, os anticorpos anti B da mãe podem destruir os eritrócitos que contenham o aglutinogênio B, antes que estes sensibilizem a mãe com relação ao fator Rh, conferindo assim uma proteção natural contra a DHRN.
24933
VERIFICAÇÃO DE APRENDIZAGEM 16. (ENEM)
No heredograma, os símbolos preenchidos
representam pessoas portadoras de um tipo raro de doença
genética. Os homens são representados pelos quadrados e
as mulheres, pelos círculos.
Qual é o padrão de herança observado para essa
doença?
a) Dominante autossômico, pois a doença aparece em
ambos os sexos.
b) Recessivo ligado ao sexo, pois não ocorre a transmissão
do pai para os filhos.
c) Recessivo ligado ao Y, pois a doença é transmitida dos
pais heterozigotos para os filhos.
d) Dominante ligado ao sexo, pois todas as filhas de
homens afetados também apresentam a doença.
e) Codominante autossômico, pois a doença é herdada
pelos filhos de ambos os sexos, tanto do pai quanto da
mãe.
17. (ENEM) Os vegetais biossintetizam determinadas
substâncias (por exemplo, alcaloides e flavonoides), cuja
estrutura química e concentração variam num mesmo
organismo em diferentes épocas do ano e estágios de
desenvolvimento.
Muitas dessas substâncias são produzidas para a
adaptação do organismo às variações ambientais (radiação
UV, temperatura, parasitas, herbívoros, estímulo a
polinizadores etc.) ou fisiológicas (crescimento,
envelhecimento etc.).
As variações qualitativa e quantitativa na
produção dessas substâncias durante um ano são
possíveis porque o material genético do indivíduo:
a) Sofre constantes recombinações para adaptar-se.
b) Muda ao longo do ano e em diferentes fases da vida.
c) Cria novos genes para biossíntese de substâncias
específicas.
d) Altera a sequência de bases nitrogenadas para criar
novas substâncias.
e) Possui genes transcritos diferentemente de acordo com
cada necessidade.
18. (ENEM) A figura seguinte representa um modelo de
transmissão da informação genética nos sistemas biológicos.
No fim do processo, que inclui a replicação, a transcrição e a
tradução, há três formas proteicas diferentes denominadas a,
b e c.
Depreende-se do modelo que:
a) A única molécula que participa da produção de proteínas
é o DNA.
b) O fluxo de informação genética, nos sistemas biológicos,
é unidirecional.
c) As fontes de informação ativas durante o processo de
transcrição são as proteínas.
d) É possível obter diferentes variantes proteicas a partir de
um mesmo produto de transcrição.
e) A molécula de DNA possui forma circular e as demais
moléculas possuem forma de fita simples linearizadas.
19. (ENEM) Em um experimento, preparou-se um conjunto
de plantas por técnica de clonagem a partir de uma planta
original que apresentava folhas verdes. Esse conjunto foi
dividido em dois grupos, que foram tratados de maneira
idêntica, com exceção das condições de iluminação, sendo
um grupo exposto a ciclos de iluminação solar natural e outro
mantido no escuro. Após alguns dias, observou-se que o
grupo exposto à luz apresentava folhas verdes como a planta
original e o grupo cultivado no escuro apresentava folhas
amareladas.
Ao final do experimento, os dois grupos de plantas
apresentaram:
a) Os genótipos e os fenótipos idênticos.
b) Os genótipos idênticos e os fenótipos diferentes.
c) Diferenças nos genótipos e fenótipos.
d) O mesmo fenótipo e apenas dois genótipos diferentes.
e) O mesmo fenótipo e grande variedade de genótipos.
20. (ENEM) Mendel cruzou plantas puras de ervilha com
flores vermelhas e plantas puras com flores brancas, e
observou que todos os descendentes tinham flores
vermelhas. Nesse caso, Mendel chamou a cor vermelha de
dominante e a cor branca de recessiva. A explicação oferecida
por ele para esses resultados era a de que as plantas de flores
vermelhas da geração inicial (P) possuíam dois fatores
dominantes iguais para essa característica (VV), e as plantas
de flores brancas possuíam dois fatores recessivos iguais
(vv). Todos os descendentes desse cruzamento, a primeira
geração de filhos (F1), tinham um fator de cada progenitor e
eram Vv, combinação que assegura a cor vermelha nas
flores.
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Tomando-se um grupo de plantas cujas flores são
vermelhas, como distinguir aquelas que são VV das
que são Vv?
a) Cruzando-as entre si, é possível identificar as plantas que têm o fator v na sua composição pela análise de características exteriores dos gametas masculinos, os grãos de pólen.
b) Cruzando-as com plantas recessivas, de flores brancas. As plantas VV produzirão apenas descendentes de flores vermelhas, enquanto as plantas Vv podem produzir descendentes de flores brancas.
c) Cruzando-as com plantas de flores vermelhas da geração P. Os cruzamentos com plantas Vv produzirão descendentes de flores brancas.
d) Cruzando-as entre si, é possível que surjam plantas de flores brancas. As plantas Vv cruzadas com outras Vv produzirão apenas descendentes vermelhas, portanto as demais serão VV.
e) Cruzando-as com plantas recessivas e analisando as características do ambiente onde se dão os cruzamentos, é possível identificar aquelas que possuem apenas fatores V.
21. (ENEM) Anemia Falciforme é uma das doenças hereditárias mais prevalentes no Brasil, sobretudo nas regiões que receberam maciços contingentes de escravos africanos. É uma alteração genética, caracterizada por um tipo de hemoglobina mutante designada por hemoglobina S. Indivíduos com essa doença apresentam eritrócitos com formato de foice, daí o seu nome. Se uma pessoa recebe um gene do pai e outro da mãe para produzir a hemoglobina S ela nasce com um par de genes SS e assim terá a Anemia Falciforme. Se receber de um dos pais o gene para hemoblobina S e do outro o gene para hemoglobina A ela não terá doença, apenas o Traço Falciforme (AS), e não
precisará de tratamento especializado. Entretanto, deverá saber que se vier a ter filhos com uma pessoa que também herdou o traço, eles poderão desenvolver a doença. Disponível em: http://www.opas.org.br. Acesso em: 02 mai. 2009 (adaptado).
Dois casais, ambos membros heterozigotos do tipo
AS para o gene da hemoglobina, querem ter um filho cada.
Dado que um casal é composto por pessoas negras e o outro
por pessoas brancas, a probabilidade de ambos os casais
terem filhos (um para cada casal) com Anemia
Falciforme é igual a:
a) 5,05%.
b) 6,25%.
c) 10,25%.
d) 18,05%.
e) 25,00%.
22. (ENEM) A fenilcetonúria é uma doença hereditária autossômica recessiva, associada à mutação do gene PAH, que limita a metabolização do aminoácido fenilalanina. Por isso, é obrigatório, por lei, que as embalagens de alimentos, como refrigerantes dietéticos, informem a presença de fenilalanina em sua composição. Uma mulher portadora de mutação para o gene PAH tem três filhos normais, com um homem normal, cujo pai sofria de fenilcetonúria, devido à mesma mutação no gene PAH encontrada em um dos alelos da mulher.
Qual a probabilidade de a quarta criança gerada por esses pais apresentar fenilcetonúria? a) 0%
b) 12,5%
c) 25%
d) 50%
e) 75%
23. (ENEM) Antes de técnicas modernas de determinação
de paternidade por exame de DNA, o sistema de
determinação sanguínea ABO foi amplamente utilizado
como ferramenta para excluir possíveis pais. Embora restrito
à análise fenotípica, era possível concluir a exclusão de
genótipos também. Considere que uma mulher teve um filho
cuja paternidade estava sendo contestada. A análise do
sangue revelou que ela era tipo sanguíneo AB e o filho, tipo
sanguíneo B.
O genótipo do homem, pelo sistema ABO, que exclui
a possibilidade de paternidade desse filho é:
a) A AI I .
b) AI i.
c) B BI I .
d) BI i.
e) ii.
24. (ENEM) A mosca Drosophila, conhecida como mosca-
das-frutas, é bastante estudada no meio acadêmico pelos
geneticistas. Dois caracteres estão entre os mais estudados:
tamanho da asa e cor do corpo, cada um condicionado por
gene autossômico. Em se tratando do tamanho da asa, a
característica asa vestigial é recessiva e a característica asa
longa, dominante. Em relação à cor do indivíduo, a coloração
cinza é recessiva e a cor preta, dominante.
Em um experimento, foi realizado um cruzamento entre
indivíduos heterozigotos para os dois caracteres, do qual
foram geradas 288 moscas. Dessas, qual é a quantidade
esperada de moscas que apresentam o mesmo
fenótipo dos indivíduos parentais?
a) 288
b) 162
c) 108
d) 72
e) 54
25. (ENEM) Após a redescoberta do trabalho de Gregor
Mendel, vários experimentos buscaram testar a
universalidade de suas leis. Suponha um desses
experimentos, realizado em um mesmo ambiente, em que
uma planta de linhagem pura com baixa estatura (0,6 m) foi
cruzada com uma planta de linhagem pura de alta estatura
(1,0 m). Na prole (F1) todas as plantas apresentaram
estatura de 0,8 m. Porém, na F2 (F1 x F1) os pesquisadores
encontraram os dados a seguir.
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Altura da planta (em
metros) Proporção da prole
1,0 63
0,9 245
0,8 375
0,7 255
0,6 62
Total 1000
Os pesquisadores chegaram à conclusão, a partir da
observação da prole, que a altura nessa planta é uma
característica que:
a) Não segue as leis de Mendel.
b) Não é herdada e, sim, ambiental.
c) Apresenta herança mitocondrial.
d) É definida por mais de um gene.
e) É definida por um gene com vários alelos.
26. (ENEM) Em um hospital havia cinco lotes de bolsas de sangue, rotulados com os códigos l, II, III, IV e V. Cada lote continha apenas um tipo sanguíneo não identificado. Uma funcionária do hospital resolveu fazer a identificação utilizando dois tipos de soro, anti-A e anti-B. Os resultados obtidos estão descritos no quadro.
Código dos
lotes
Volume de sangue (L)
Soro anti-A Soro anti-B
I 22 Não
aglutinou Aglutinou
II 25 Aglutinou Não
aglutinou
III 30 Aglutinou Aglutinou
IV 15 Não
aglutinou Não
aglutinou
V 33 Não
aglutinou Aglutinou
Quantos litros de sangue eram do grupo sanguíneo do tipo A? a) 15 b) 25 c) 30 d) 33 e) 55 27. (ENEM) A distrofia muscular Duchenne (DMD) é uma doença causada por uma mutação em um gene localizado no
cromossomo X. Pesquisadores estudaram uma família na qual gêmeas monozigóticas eram portadoras de um alelo mutante recessivo para esse gene (heterozigóticas). O interessante é que uma das gêmeas apresentava o fenótipo relacionado ao alelo mutante, isto é, DMD, enquanto a sua irmã apresentava fenótipo normal. RICHARDS. C. S. et al. The American Journal of Human Genetics, n. 4, 1990 (adaptado).
A diferença na manifestação da DMD entre as gêmeas pode ser explicada pela:
a) Dominância incompleta do alelo mutante em relação ao alelo normal.
b) Falha na separação dos cromossomos X no momento
da separação dos dois embriões. c) Recombinação cromossômica em uma divisão celular
embrionária anterior à separação dos dois embriões.
d) Inativação aleatória de um dos cromossomos X em fase
posterior à divisão que resulta nos dois embriões. e) Origem paterna do cromossomo portador do alelo
mutante em uma das gêmeas e origem materna na outra.
28. (ENEM (LIBRAS)) A acondroplasia é uma forma de
nanismo que ocorre em 1 a cada 25.000 pessoas no
mundo. Curiosamente, as pessoas não anãs são homozigotas recessivas para o gene determinante dessa característica. João é um anão, filho de mãe anã e pai sem nanismo. Ele é casado com Laura, que não é anã.
Qual é a probabilidade de José e Laura terem uma filha anã? a) 0% b) 25% c) 50% d) 75% e) 100% 29. (ENEM 2ª APLICAÇÃO) Um jovem suspeita que não é filho biológico de seus pais, pois descobriu que o seu tipo
sanguíneo é O Rh negativo, o de sua mãe é B Rh positivo
e de seu pai é A Rh positivo.
A condição genotípica que possibilita que ele seja realmente filho biológico de seus pais é que: a) O pai e a mãe sejam heterozigotos para o sistema
sanguíneo ABO e para o fator Rh.
b) O pai e a mãe sejam heterozigotos para o sistema
sanguíneo ABO e homozigotos para o fator Rh.
c) O pai seja homozigoto para as duas características e a mãe heterozigota para as duas características.
d) O pai seja homozigoto para as duas características e a
mãe heterozigota para o sistema ABO e homozigota
para o fator Rh.
e) O pai seja homozigoto para o sistema ABO e
heterozigoto para o fator Rh e a mãe homozigota para
as duas características. 30. (ENEM PPL) Uma mulher deu à luz o seu primeiro filho e, após o parto, os médicos testaram o sangue da criança para a determinação de seu grupo sanguíneo. O sangue da
criança era do tipo O+. Imediatamente, a equipe médica aplicou na mãe uma solução contendo anticorpos anti-Rh, uma vez que ela tinha o tipo sanguíneo O-. Qual é a função dessa solução de anticorpos? a) Modificar o fator Rh do próximo filho. b) Destruir as células sanguíneas do bebê. c) Formar uma memória imunológica na mãe. d) Neutralizar os anticorpos produzidos pela mãe. e) Promover a alteração do tipo sanguíneo materno. 31. (ENEM PPL) O heredograma mostra a incidência de uma anomalia genética em um grupo familiar.
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O indivíduo representado pelo número 10, preocupado em transmitir o alelo para a anomalia genética a seus filhos, calcula que a probabilidade de ele ser portador desse alelo é de: a) 0% b) 25% c) 50% d) 67% e) 75% 32. (ENEM PPL) Os indivíduos de uma população de uma pequena cidade, fundada por uma família de europeus, são, frequentemente, frutos de casamentos consanguíneos. Grande parte dos grupos familiares dessa localidade apresenta membros acometidos por uma doença rara, identificada por fraqueza muscular progressiva, com início
aos 30 anos de idade. Em famílias com presença dessa doença, quando os pais são saudáveis, somente os filhos do sexo masculino podem ser afetados. Mas em famílias cujo pai é acometido pela doença e a mãe é portadora do gene, 50%
da descendência, independentemente do sexo, é afetada. Considerando as características populacionais, o
sexo e a proporção dos indivíduos afetados, qual é o tipo de herança da doença descrita no texto? a) Recessiva, ligada ao cromossomo X. b) Dominante, ligada ao cromossomo X. c) Recessiva, ligada ao cromossomo Y. d) Recessiva autossômica. e) Dominante autossômica.
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HABILIDADE 14. Identificar padrões em fenômenos e processos vitais dos organismos, como manutenção do equilíbrio interno, defesa, relações com o ambiente, sexualidade, entre outros.
HABILIDADE 15. Interpretar modelos e experimentos para explicar fenômenos ou processos biológicos em qualquer nível de organização dos sistemas biológicos
CONHECIMENTOS ASSOCIADOS: - Estrutura e fisiologia celular: membrana e citoplasma. Aspectos bioquímicos das estruturas celulares. Aspectos gerais do metabolismo celular.
Ao estudar fenômenos e analisar certos experimentos e modelos, é comum fazê-lo de forma fracionada. É importante destacar, todavia, que os processos vitais que ocorrem em nível celular são interdependentes, o que nos permite traçar a construção do conceito sistematizado de célula: um sistema que troca substâncias com o meio, que obtém energia e se reproduz. Compreende-se, desta forma, a teoria celular atualmente aceita, assim como se abre caminho para o entendimento da relação existente entre os processos celulares.
Em geral, os métodos utilizados para o estudo da célula, nos possibilitam uma melhor compreensão da mesma.
O método científico representa uma possibilidade de produção do conhecimento, podendo ser aplicado em diversas áreas, por exemplo, na elaboração de experimentos para o estudo da célula. A descoberta da existência da membrana, bem como da sua composição se deu a partir
desta metodologia. Os cientistas verificaram que eritrócitos submetidos a meios com diferentes concentrações, alteravam seu volume, o que representava uma evidência da existência de um envoltório celular. Após esta constatação, experimentos foram feitos no sentido de possibilitar o rompimento dos eritrócitos para se estudar a composição química deste envoltório, que seguramente seria da membrana celular, pois como se sabe, os eritrócitos são desprovidos de qualquer forma de membrana interna. Seria esse um padrão? Células de diferentes organismos agiriam da mesma forma quando submetidas às mesmas variações de concentração?
Figura 1. Hemácias em diferentes meios. Disponível em: https://www.infoenem.com.br
A partir da análise de resultados de muitos estudos, o conhecimento acerca da membrana foi determinante para entender como certas doenças podem atingir tal estrutura. Sabe-se, por exemplo, que algumas delas agem contra as
proteínas do corpo, que são essenciais para os canais iônicos e para os receptores do interior da membrana. A
compreensão sobre as organelas citoplasmáticas permite criar medicamentos que estimulem ou bloqueiem determinadas funções celulares no combate a agentes invasores. Estudos abrangentes sobre a célula, que incluem o núcleo, assumem importância na medida em que as técnicas de engenharia genética se desenvolvem e possibilitam o tratamento de doenças congênitas, melhoramento genético de animais e plantas e um mapeamento mais preciso sobre as tendências patológicas de acordo com o desenvolvimento celular. Portanto, mais uma vez é reforçada a necessidade de analisar os processos celulares a partir de uma perspectiva holística.
A célula possui setores: um limite celular, representado pela membrana plasmática, que separa o conteúdo da célula do meio externo; o citoplasma, onde se encontram as organelas celulares; e um núcleo contendo o material genético. Vamos começar pelo setor responsável
pela delimitação celular.
1. MEMBRANA PLASMÁTICA. As biomembranas são estruturas laminares
organizadas, compostas principalmente de lipídeos e proteínas que definem os limites entre as células e o ambiente extracelular. Elas formam barreiras de permeabilidade seletiva, que regulam a composição molecular e iônica do meio intracelular. As biomembranas possuem muitas enzimas e sistemas de transporte importantes. Alguns tipos especializados de membranas geram gradientes iônicos que podem transmitir sinais elétricos e além disso, na superfície externa das células, estão localizados muitos sítios receptores ou de reconhecimento, que podem interagir com outras moléculas ou mesmo com outras células.
A disposição das moléculas na membrana plasmática foi elucidada somente após alguns anos, sendo que os lipídios formam uma camada dupla e contínua, no meio da qual se encaixam moléculas de proteína. A dupla camada de fosfolipídios é fluida, de consistência oleosa, e as proteínas mudam de posição continuamente, como se fossem peças de um mosaico. Esse modelo foi sugerido por dois pesquisadores, Singer e Nicholson, e recebeu o nome de Modelo Mosaico Fluido.
Figura 2. Membrana plasmática. Disponível em: https://biologianet.uol.com.br
O modelo de mosaico fluido é assim chamado devido ao fato de admitir que a membrana não é uma estrutura rígida, existindo movimentos das moléculas que a constituem, dotando-a, assim, de grande fluidez. Os fosfolípidos são moléculas anfipáticas, isto é, possuem uma extremidade polar, hidrofílica, e uma extremidade apolar,
Aula 05
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hidrofóbica. A membrana plasmática tem três funções principais: revestimento, proteção e permeabilidade
seletiva, sendo esta última sua função mais comum. Ela seleciona quais são as substâncias que vão entrar e sair da célula.
Como os meios intra e extracelular são aquosos, as moléculas de fosfolípidos dispõem-se na membrana formando uma bicamada fosfolipídica. As extremidades polares ficam voltadas, respectivamente, para os meios intra e extracelulares e as extremidades apolares ficam voltadas para o interior da membrana, frente a frente. As proteínas da membrana plasmática exercem grandes variedades de funções, algumas delas exemplificadas na figura a seguir.
Figura 3. Funções das proteínas de membrana. Disponível em: http://slideplayer.com.br
1.1. As especializações da membrana.
A membrana plasmática possui várias
especializações, seja ela de um organismo unicelular ou
pluricelular, estas especializações são variadas em relação às designações celulares.
Microvilosidades: é uma frágil protuberância que se estende pela membrana, ampliando a superfície de absorção. Ela se dá nas células epiteliais do intestino.
Invaginações de base: são atividades que acontecem na base das células, e podemos encontrá-las nas cavidades renais, pois elas exercem a função de reabsorver a água dos rins.
Desmossomos e interdigitações: aumentam a superfície de adesão celular.
Plasmodesmos: atuam como pontes citoplasmáticas.
1.2. Tipos de transporte.
A passagem de substâncias através das membranas
celulares envolve vários mecanismos. Moléculas pequenas e apolares, como, por exemplo, O2, CO2, nitrogênio (N2), benzeno e óxido nítrico (NO), e moléculas pequenas, polares e não carregadas, como H2O, ureia, glicerol e etanol, atravessam rapidamente a membrana por difusão simples, deslizando entre as moléculas de lipídios a favor do gradiente de concentração.
Figura 4. Difusão simples. Disponível em: http://biosuperblog.blogspot.com
Moléculas carregadas, como íons, aminoácidos e
nucleotídeos, e moléculas não carregadas maiores, como a glicose e a sacarose, precisam da intermediação de proteínas da membrana para o transporte. Quando esse transporte é a favor do gradiente eletroquímico é denominado difusão
facilitada.
Figura 5. Difusão facilitada. Disponível em: https://rachacuca.com.br
Como a difusão simples e a difusão facilitada não
envolvem o dispêndio de energia, são consideradas situações de transporte passivo. Em experimentos com células animais e vegetais, é possível analisar o transporte passivo por osmose, no qual a água passa pela membrana plasmática de um meio hipotônico (menor concentração de soluto) para um hipertônico (maior concentração de soluto). A osmose ocorre em vários sistemas da natureza. Nas células do corpo humano, a osmose é um processo de extrema importância, agindo na concentração de sais nas células, por exemplo.
Para analisar o comportamento osmótico das células, algumas experimentações podem ser feitas. Se a célula estiver em meio hipertônico, a água irá em direção ao meio que estiver mais concentrado, neste caso, a célula perderá água, deixando-a murcha. Se a célula estiver em
meio hipotônico, tende a receber água. Essa entrada de água força a expansão da membrana plasmática, e no caso da célula animal, a membrana irá se romper, causando a "lise celular". No caso da célula vegetal, o vacúolo vai exercer a chamada “pressão de turgência”, pressionando a água para fora da célula. Se a célula (tanto animal quanto vegetal) estiver em uma região isotônica, nada acontece.
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Figura 6. Osmose nas células animal e vegetal. Disponível em: http://profegabrieladabio.blogspot.com
Na difusão simples, a velocidade do transporte é
diretamente proporcional à concentração da molécula transportada. Já no transporte mediado por carreador, a velocidade de transporte se aproxima de um valor máximo quando a proteína carreadora está saturada (todos os sítios ligantes estão ocupados), pois este transporte depende da ligação da molécula a ser transportada à proteína carreadora.
Figura 7. Gráfico comparativo de velocidade em cada processo de difusão. Disponível
em: http://lyndonbatista2.blogspot.com
Já o transporte de substâncias pelas proteínas
transportadoras contra um gradiente eletroquímico envolve a quebra de ATP e é denominado transporte ativo. É o caso do transporte de Na+ e K+ pela Bomba de Sódio e Potássio. Medindo-se a concentração de dois importantes íons para a célula, Na+ e K+, verifica-se maior concentração de íons Na+ no líquido extracelular, quando comparado com o meio intracelular, acontecendo o contrário com os íons K+.
Esses íons atravessam normalmente a membrana celular pelo processo de difusão facilitada. Assim, se não houvesse um processo ativo capaz de manter essa diferença de concentração, os íons Na+ e K+ tenderiam a igualar suas concentrações dentro e fora da célula. Utilizando energia, os
íons sódio, que penetram a célula por difusão facilitada, são levados para o meio extracelular, enquanto os íons potássio, que saem da célula por difusão facilitada, são levados para o meio intracelular.
Figura 8. Bomba de sódio e potássio. Disponível em: http://fisiologiaessencial.blogspot.com
A manutenção de maior concentração de K+ no
interior da célula e de Na+ fora dela é fundamental para o metabolismo celular. Os íons K+ são importantes em alta concentração na célula, pois são necessários na síntese de proteínas e em algumas etapas da respiração. No entanto, a alta concentração de íons K+ dentro da célula pode trazer problemas osmóticos, pois ela se torna hipertônica. O bombeamento de Na+ para fora da célula atua de modo a compensar essa necessidade de alta concentração de K+ dentro da célula, resolvendo um problema osmótico. Além disso, a bomba de sódio e potássio é importante na produção de diferença de cargas elétricas nas membranas, especialmente de células nervosas e musculares, propiciando a transmissão de impulsos elétricos através dessas células.
Existem alguns transportes que envolvem uma quantidade maior de moléculas, também chamado de “transporte em bloco”. A entrada de substâncias na célula
com a invaginação da membrana plasmática é denominada endocitose, enquanto a saída de substâncias pela fusão de vesículas à membrana é a exocitose. A fagocitose é um mecanismo utilizado para a obtenção de alimento ou captura de patógenos. A pinocitose ocorre praticamente em todos os tipos celulares. Os processos envolvidos no transporte em quantidade estão esquematizados a seguir.
Figura 9. Transporte em bloco/quantidade. Disponível em: http://claudioparis.com
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2. CITOPLASMA.
O Citoplasma celular é a região localizada entre a membrana plasmática e o núcleo. Diferente do que se acreditava antigamente, o citoplasma não é homogêneo, ele é composto por estruturas que podem ser diferenciadas com auxílio da microscopia. A composição citoplasmática dá-se pelo conjunto de: citosol, citoesqueleto e organelas citoplasmáticas. No entanto, essa composição é variável dependendo do tipo de célula (bactéria, fungo, planta, animal).
A sustentação e o formato da célula cabem ao citoesqueleto, conjunto de filamentos e finíssimos túbulos de proteínas presentes no citosol, permitindo o seu movimento e transporte de substâncias. Sua composição é basicamente estruturada por dois tipos de filamentos proteicos: os microfilamentos e os microtúbulos, possibilitando uma conformação extremamente dinâmica que se restaura continuamente agregando e desagregando seus
constituintes.
2.1. Organelas citoplasmáticas As células possuem estruturas (organelas
citoplasmáticas) em seu interior, as quais são responsáveis por diversas funções distintas de importância vital para os organismos, havendo nas células eucarióticas um complexo sistema de membranas em relação às procarióticas.
As estruturas celulares podem ser estudadas a partir de diversos experimentos. A radioautografia pode ser aplicada como uma técnica citoquímica para a detecção de isótopos radioativos. Baseia-se na sensibilidade das emulsões fotográficas às radiações ionizantes. Como não existem átomos radioativos nas células, pode-se seguir, pela radiografia, a incorporação e a migração de compostos radioativos introduzidos nas células com finalidades experimentais (JUNQUEIRA; CARNEIRO, 2000).
A síntese proteica está relacionada a duas organelas: ribossomos e retículo endoplasmático rugoso (que possui esse nome justamente por conter ribossomos aderidos a sua superfície). As proteínas sintetizadas vão para o complexo de Golgi, onde são acrescentados resíduos de açúcares, um processo denominado glicosilação. Elas podem ser ainda sulfatadas, fosforiladas ou sofrerem processamento proteolítico, que as converte em proteínas ativas.
O Golgi realiza o empacotamento e a distribuição das macromoléculas para a secreção, para a membrana
plasmática ou para outras organelas, dependendo do sinal (proteínas especificas) que as vesículas possuem na sua membrana. Vesículas que brotam do Golgi e possuem proteínas sinais na membrana específicas para os lisossomos, vão em direção a essa organela, onde ocorre a digestão de partículas captadas por fagocitose ou endocitose, por ação de enzimas hidrolíticas provenientes dos lisossomos. Uma vez concluída a hidrólise dessas partículas, os açúcares simples, os aminoácidos e outros monômeros passam para o citosol, constituindo nutrientes para a célula. Os resíduos resultantes da digestão são exocitados.
Figura 10. Citoplasma e algumas de suas organelas. Disponível em: http://www.ebah.com.br
É importante destacar que os lisossomos são originados no Complexo de Golgi e podem digerir substâncias que vêm de fora da célula (heterofagia) ou mesmo da própria célula (autofagia). Em alguns casos, o lisossomo pode se romper e suas enzimas digestivas promovem a morte da célula (autólise). Nos girinos, sinais químicos são emitidos para as células da cauda, levando vários lisossomos a realizarem autólises sucessivas que irão destruir as organelas das células e consequentemente a cauda do girino.
Figura 11. Relação entre quantidade de enzimas presentes nos lisossomos e regressão da cauda do girino. Disponível em: https://www.coladaweb.com
A radioautografia proporcionou condições para visualizar processos bioquímicos ao permitir que o investigador determine a localização do material marcado radioativamente no interior de uma célula. Por exemplo, para determinar os locais onde as proteínas são sintetizadas, os pesquisadores Palade e Jamieson incubaram pedaços de tecido pancreático em uma solução contendo aminoácidos radioativos por um curto período. Durante esse período, aminoácidos marcados foram retirados pelas células vivas e incorporados pelas enzimas digestivas enquanto eram sintetizados nos ribossomos. Os tecidos foram fixados, e a localização das proteínas que foram sintetizadas durante a curta incubação com aminoácidos marcados foi determinada autoradiograficamente. Utilizando essa abordagem, descobriu-se que o retículo endoplasmático rugoso era o local da síntese de proteínas de secreção.
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Muitas substâncias que passam pelo Complexo de Golgi serão eliminadas da célula, indo atuar em diferentes partes do organismo. É o que ocorre, por exemplo, com as enzimas digestivas produzidas e eliminadas pelas células de diversos órgãos (estômago, intestino, pâncreas etc.).
Outras substâncias, tais como o muco que lubrifica as superfícies internas do nosso corpo, também são processadas e eliminadas pelo aparelho de Golgi. Assim, o principal papel dessa estrutura citoplasmática é a eliminação de substâncias que atuam fora da célula, processo genericamente denominado secreção celular. O Complexo de Golgi também desempenha um papel importante na formação dos espermatozoides. Estes contêm bolsas repletas de enzimas digestivas, que irão perfurar as membranas do óvulo e permitir a fecundação. A bolsa de enzimas do espermatozoide maduro, originada no Complexo de Golgi, é o acrossomo. Além do retículo endoplasmático rugoso, há o retículo endoplasmático liso, o qual contém enzimas para a síntese de lipídios, inclusive dos fosfolipídios da membrana celular e dos hormônios esteroides. Ele está ainda envolvido na formação e na reciclagem da membrana e, em algumas células, no sequestro de cálcio. Essa organela também é a responsável pelo metabolismo do glicogênio e a detoxificação de certas drogas, inclusive álcool. O etanol, ou mesmo algumas drogas (como sedativos), quando ingeridos em excesso ou com frequência, induzem à proliferação do retículo endoplasmático liso e de suas enzimas. Isso aumenta a tolerância do organismo à substância, o que significa que doses cada vez mais altas são necessárias para que ela possa fazer efeito.
Esse aumento de tolerância a uma substância pode trazer como consequência o aumento da tolerância a outras substâncias úteis ao organismo, como é o caso de antibióticos. Esse é uma alerta importante para que se possa entender parte dos problemas decorrentes da excessiva ingestão de bebidas alcoólicas e do uso de medicamentos sem prescrição e controle médico. Ainda nessa perspectiva de detoxificação, outra organela desempenha esse importante papel: o peroxissomo, que contém alguns tipos de enzimas digestivas.
Sua semelhança com os lisossomos fez com que fossem confundidos com eles até bem pouco tempo. Entretanto, hoje se sabe que os peroxissomos diferem dos lisossomos principalmente quanto ao tipo de enzimas que possuem. Os peroxissomos, além de conterem enzimas que degradam gorduras e aminoácidos, têm também grandes quantidades da enzima catalase, que converte o peróxido de hidrogênio, popularmente conhecido como água oxigenada (H2O2), em água e gás oxigênio. 2 H2O2 + Enzima Catalase 2H2O + O2
A água oxigenada se forma normalmente durante a degradação de gorduras e de aminoácidos, mas, em grande
quantidade, pode causar lesões à célula.
Para desempenhar funções, as células precisam de energia. Esta energia é armazenada em moléculas de ATP (adenosina trifosfato), proveniente da respiração celular.
Figura 12. Molécula de ATP. Disponível em: https://blogdoenem.com.br
A molécula de ATP não pode ser estocada, ela precisa ser utilizada praticamente de imediato pela célula. Para o estoque de energia em longo prazo, a célula utilizará as moléculas de carboidrato e de lipídios. Quando a célula precisa de energia, por exemplo, para fazer funcionar uma bomba de sódio e potássio, ela irá quebrar a molécula de ATP. Essa quebra é bastante simples, uma vez que é feita por hidrólise (quebra pela água). Assim, quebra-se a ligação entre o 2º e o 3º grupo fosfato e libera-se a energia que mantinha esses dois grupamentos ligados. Dessa maneira, ao fim da quebra dessa molécula, temos um grupo fosfato livre e uma molécula de ADP – adenosina difosfato (“di” porque a molécula passa a ter apenas dois grupamentos fosfato).
Figura 13. Quebra da molécula de ATP. Disponível em: https://blogdoenem.com.br
A produção de ATP é considerada um anabolismo, pois é um processo de síntese de uma molécula. Já a quebra de ATP em ADP + grupo fosfato é considerada uma reação de catabolismo, pois quebra uma molécula para produzir energia. A organela responsável pela produção energética é a mitocôndria. Um processo que demanda quantidade significativa de energia é a divisão celular, onde os centríolos, organelas não membranosas, assumem papel crucial: a organização do fuso mitótico. A respiração celular se divide em duas fases: a anaeróbia, que compreende a etapa da glicólise, que ocorre na ausência do oxigênio no citoplasma das células eucariótica e procariótica, e aeróbia que ocorre na presença do oxigênio. A fase aeróbia divide-se em duas etapas: o ciclo de Krebs que ocorre na matriz mitocondrial das células eucarióticas e no citoplasma das células procarióticas, e a cadeia respiratória
A silicose, uma doença causada pela inalação de finas partículas de sílica cristalina é caracterizada por
inflamação e cicatrização em forma de lesões nodulares nos lóbulos superiores do pulmão. A sílica depositada nos alvéolos pulmonares pode causar o rompimento dos lisossomos (expondo suas enzimas) e culminar na destruição das células. Por ser uma doença que afeta mineiros, especialmente, mineiros e trabalhadores da construção civil, em 2004 ficou proibido o jateamento que utilize areia seca ou úmida como abrasivo, visando evitar que trabalhadores contraíssem a silicose ocasionada pelo pó de tais aparelhos.
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que ocorre nas cristas mitocondriais e próximas à face interna da membrana plasmática, em eucariotos e procariotos,
respectivamente. A quantidade e a localização das mitocôndrias estão relacionadas à necessidade energética das células, sendo que são abundantes naquelas que demandam energia e são concentradas em regiões na célula onde a energia é requerida.
Figura 14. Esquema simplificado da respiração celular. Disponível em:
Um fato muito curioso sobre a mitocôndria, que também pode ser encontrado no cloroplasto é a presença de DNA próprio. Isso é explicado pela teoria da endossimbiose, pois se acredita que mitocôndrias e cloroplastos são descendentes de organismos procariontes autotróficos que foram capturados e adotados por alguma célula, vivendo, assim, em simbiose.
A célula vegetal, no que diz respeito às organelas, é semelhante às células animais, porém apresenta algumas estruturas características. É o caso da parede celular, (estrutura rígida composta de celulose, que dá resistência às células vegetais) e do vacúolo (estrutura relacionada ao armazenamento de água e outras substâncias). Desde a germinação, as células de algumas plantas contam com uma organela especial, o glioxissomo, cuja função é converter lipídios armazenados na semente em açúcares para serem consumidos durante o processo de germinação. Dessa forma, a planta dispõe de fonte de energia para seu metabolismo enquanto não surgem as folhas, indispensáveis para a fotossíntese. Por falar nas folhas, na maioria das vezes é lá que se encontra o cloroplasto, que é dotado de clorofila e tem relação direta com o processo de fotossíntese. A luz é necessária para a formação de cloroplastos (que são provenientes de células específicas, os plastos). Se uma semente germinar no escuro, as folhas da planta recém-nascida serão amareladas, e em suas células não serão encontrados cloroplastos maduros. Os plastos também podem armazenar substâncias importantes para a célula vegetal, por exemplo, amido.
Figura 15. O estiolamento de plantas que crescem no escuro (B, C, D): compare com a
planta que cresce em presença de luz (A).
VERIFICAÇÃO DE APRENDIZAGEM 33. (ENEM) Os sapos passam por uma metamorfose
completa. Os girinos apresentam cauda e brânquias externas, mas não têm pernas. Com o crescimento e desenvolvimento do girino, as brânquias desaparecem, as pernas surgem e a cauda encolhe. Posteriormente, a cauda desaparece por apoptose ou marte celular programada, regulada por genes, resultando num sapo adulto jovem. A organela citoplasmática envolvida diretamente no desaparecimento da cauda é o: a) Ribossomo. b) Lisossomo. c) Peroxissomo. d) Complexo golgiense. e) Retículo endoplasmático. 34. (ENEM) Um pesquisador preparou um fragmento do caule de uma flor de margarida para que pudesse ser observado em microscopia óptica. Também preparou um
fragmento de pele de rato com a mesma finalidade. Infelizmente, após algum descuido, as amostras foram misturadas. Que estruturas celulares permitiriam a separação das amostras, se reconhecidas? a) Ribossomos e mitocôndrias, ausentes nas células
animais. b) Centríolos e lisossomos, organelas muito numerosas nas
plantas. c) Envoltório nuclear e nucléolo, característicos das células
eucarióticas. d) Lisossomos e peroxissomos, organelas exclusivas de
células vegetais. e) Parede celular e cloroplastos, estruturas características
de células vegetais. 35. (ENEM) As figuras A e B mostram um tecido vegetal observado sob microscópio, evidenciando o fenômeno da plasmólise de uma célula vegetal, quando em contato com um meio externo de diferente concentração.
Considerando que as figuras A e B mostram duas situações de um mesmo experimento, pode-se afirmar que as células da figura:
a) A estão em contato com um meio externo mais concentrado, sofrendo aumento de volume.
b) A e B foram colocadas em meio isotônico, não sofrendo mudança de volume.
c) B foram colocadas em meio externo hipertônico, apresentando diminuição de volume.
d) B foram colocadas em contato com meio externo menos concentrado, apresentando aumento de volume dos vacúolos.
e) A foram mergulhadas em meio externo menos concentrado, apresentando seus cloroplastos espalhados no citoplasma.
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36. (ENEM) Osmose é um processo espontâneo que ocorre em todos os organismos vivos e é essencial à manutenção da
vida. Uma solução 0,15 mol/L de NaCℓ (cloreto de sódio) possui a mesma pressão osmótica das soluções presentes nas células humanas. A imersão de uma célula humana em uma solução 0,20 mol/L de NaCℓ tem, como consequência, a: a) Adsorção de íons Na+ sobre a superfície da célula. b) Difusão rápida de íons Na+ para o interior da célula. c) Diminuição da concentração das soluções presentes na
célula. d) Transferência de íons Na+ da célula para a solução. e) Transferência de moléculas de água do interior da célula
para a solução. 37. (ENEM) A cal (óxido de cálcio, CaO), cuja suspensão em água é muito usada como uma tinta de baixo custo, dá uma tonalidade branca aos troncos de árvores. Essa é uma prática muito comum em praças públicas e locais privados,
geralmente usada para combater a proliferação de parasitas. Essa aplicação, também chamada de caiação, gera um problema: elimina microrganismos benefices para a árvore. Disponível em: http://super.abril.com.br. Acesso em: 1 abr. 2010 (adaptado).
A destruição do microambiente, no tronco de árvores pintadas com cal, é devida ao processo de: a) Difusão, pois a cal se difunde nos corpos dos seres do
microambiente e os intoxica. b) Osmose, pois a cal retira água do microambiente,
tornando-o inviável ao desenvolvimento de microrganismos.
c) Oxidação, pois a luz solar que incide sobre o tronco ativa fotoquimicamente a cal, que elimina os seres vivos do microambiente.
d) Aquecimento, pois a luz do sol incide sobre o tronco e aquece a cal, que mata os seres vivos do microambiente.
e) Vaporização, pois a cal facilita a volatilização da água para a atmosfera, eliminando os seres vivos do microambiente.
38. (ENEM) Uma indústria está escolhendo uma linhagem de microalgas que otimize a secreção de polímeros comestíveis, os quais são obtidos do meio de cultura de crescimento. Na figura podem ser observadas as proporções de algumas organelas presentes no citoplasma de cada linhagem.
Qual é a melhor linhagem para se conseguir maior rendimento de polímeros secretados no meio de cultura? a) I. b) II. c) III. d) IV. e) V.
39. (ENEM) Companheira viajante Suavemente revelada? Bem no interior de nossas células,
uma clandestina e estranha alma existe. Silenciosamente, ela trama e aparece cumprindo seus afazeres domésticos cotidianos, descobrindo seu nicho especial em nossa fogosa cozinha metabólica, mantendo entropia em apuros, em ciclos variáveis noturnos e diurnos. Contudo, raramente ela nos acende, apesar de sua fornalha consumi-la. Sua origem? Microbiana, supomos. Julga-se adaptada às células eucariontes, considerando-se como escrava – uma serva a serviço de nossa verdadeira evolução. McMurray, W. C. The traveler. Trends in Biochemical Sciences, 1994 (adaptado).
A organela celular descrita de forma poética no texto é o(a): a) Centríolo. b) Lisossomo. c) Mitocôndria. d) Complexo golgiense. e) Retículo endoplasmático liso. 40. (ENEM) Muitos estudos de síntese e endereçamento de proteínas utilizam aminoácidos marcados radioativamente para acompanhar as proteínas, desde fases iniciais de sua produção até seu destino final. Esses ensaios foram muito empregados para estudo e caracterização de células secretoras.
Após esses ensaios de radioatividade, qual o gráfico que representa a evolução temporal da produção de proteínas e sua localização em uma célula secretora?
a)
b)
c)
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d)
e)
41. (ENEM) A estratégia de obtenção de plantas transgênicas pela inserção de transgenes em cloroplastos, em substituição à metodologia clássica de inserção do transgene no núcleo da célula hospedeira, resultou no aumento quantitativo da produção de proteínas recombinantes com diversas finalidades biotecnológicas. O mesmo tipo de estratégia poderia ser utilizada para produzir proteínas recombinantes em células de organismos eucarióticos não fotossintetizantes, como as leveduras, que são usadas para produção comercial de várias proteínas recombinantes e que podem ser cultivadas em grandes fermentadores.
Considerando a estratégia metodológica descrita, qual organela celular poderia ser utilizada para inserção de transgenes em leveduras? a) Lisossomo.
b) Mitocôndria. c) Peroxissomo. d) Complexo golgiense. e) Retículo endoplasmático. 42. (ENEM) As proteínas de uma célula eucariótica possuem peptídeos sinais, que são sequências de aminoácidos responsáveis pelo seu endereçamento para as diferentes organelas, de acordo com suas funções. Um pesquisador desenvolveu uma nanopartícula capaz de carregar proteínas para dentro de tipos celulares específicos. Agora ele quer saber se uma nanopartícula carregada com uma proteína bloqueadora do ciclo de Krebs in vitro é capaz de exercer sua atividade em uma célula cancerosa, podendo cortar o aporte energético e destruir essas células.
Ao escolher essa proteína bloqueadora para
carregar as nanopartículas, o pesquisador deve levar em conta um peptídeo sinal de endereçamento para qual organela? a) Núcleo. b) Mitocôndria. c) Peroxissomo. d) Complexo golgiense. e) Retículo endoplasmático.
43. (ENEM) Para explicar a absorção de nutrientes, bem como a função das microvilosidade das membranas das
células que revestem as paredes internas do intestino delgado, um estudante realizou o seguinte experimento: colocou 200mL de água em dois recipientes. No primeiro recipiente, mergulhou, por 5 segundos, um pedaço de papel liso, como na FIGURA 1; no segundo recipiente, fez o mesmo com um pedaço de papel com dobras simulando as microvilosidades, conforme FIGURA 2. Os dados obtidos foram: a quantidade de água absorvida pelo papel liso foi de 8mL, enquanto pelo papel dobrado foi de 12mL.
Com base nos dados obtidos, infere-se que a
função das microvilosidades intestinais com relação à absorção de nutrientes pelas células das paredes internas do intestino é a de: a) Manter o volume de absorção. b) Aumentar a superfície de absorção. c) Diminuir a velocidade de absorção. d) Aumentar o tempo de absorção. e) Manter a seletividade na absorção. 44. (ENEM) Mitocôndrias são organelas citoplasmáticas em que ocorrem etapas do processo de respiração celular. Nesse processo, moléculas orgânicas são transformadas e, juntamente com o O2, são produzidos CO2 e H2O, liberando energia, que é armazenada na célula na forma de ATP. Na espécie humana, o gameta masculino (espermatozóide) apresenta, em sua peça intermediária, um conjunto de mitocôndrias, cuja função é: a) Facilitar a ruptura da membrana do ovócito. b) Acelerar sua maturação durante a espermatogênese. c) Localizar a tuba uterina para fecundação do gameta
feminino d) Aumentar a produção de hormônios sexuais masculinos. e) Fornecer energia para sua locomoção. 45. (ENEM) Segundo a teoria evolutiva mais aceita hoje, as mitocôndrias, organelas celulares responsáveis pela produção de ATP em células eucariotas, assim como os cloroplastos, teriam sido originados de procariontes ancestrais que foram incorporados por células mais complexas. Uma característica da mitocôndria que sustenta essa teoria é a:
a) Capacidade de produzir moléculas de ATP. b) Presença de parede celular semelhante à de
procariontes. c) Presença de membranas envolvendo e separando a
matriz mitocondrial do citoplasma. d) Capacidade de autoduplicação dada por DNA circular
próprio semelhante ao bacteriano. e) Presença de um sistema enzimático, eficiente às reações
químicas do metabolismo aeróbio.
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46. (ENEM) Alimentos como carnes, quando guardados de maneira inadequada, deterioram-se rapidamente devido à
ação de bactérias e fungos. Esses organismos se instalam e se multiplicam rapidamente por encontrarem aí condições favoráveis de temperatura, umidade e nutrição. Para preservar tais alimentos é necessário controlar a presença desses microrganismos. Uma técnica antiga e ainda bastante difundida para preservação desse tipo de alimento é o uso do sal de cozinha (NaCl).
Nessa situação, o uso do sal de cozinha preserva os alimentos por agir sobre os microrganismos, a) Desidratando suas células. b) Inibindo sua síntese proteica. c) Inibindo sua respiração celular. d) Bloqueando sua divisão celular. e) Desnaturando seu material genético.
47. (ENEM) As proteínas de uma célula eucariótica possuem peptídeos sinais, que são sequências de aminoácidos responsáveis pelo seu endereçamento para as diferentes organelas, de acordo com suas funções. Um pesquisador desenvolveu uma nanopartícula capaz de carregar proteínas para dentro de tipos celulares específicos. Agora ele quer saber se uma nanopartícula carregada com uma proteína bloqueadora do ciclo de Krebs in vitro é capaz de exercer sua atividade em uma célula cancerosa, podendo cortar o aporte energético e destruir essas células.
Ao escolher essa proteína bloqueadora para carregar as nanopartículas, o pesquisador deve levar em conta um peptídeo sinal de endereçamento para qual organela? a) Núcleo. b) Mitocôndria. c) Peroxissomo. d) Complexo golgiense. e) Retículo endoplasmático.
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HABILIDADE 14. Identificar padrões em fenômenos e processos vitais dos organismos, como manutenção do equilíbrio interno, defesa, relações com o ambiente, sexualidade, entre outros.
HABILIDADE 15. Interpretar modelos e experimentos para explicar fenômenos ou processos biológicos em qualquer nível de organização dos sistemas biológicos
CONHECIMENTOS ASSOCIADOS: Estrutura e fisiologia celular: núcleo. Divisão celular.
Como vimos anteriormente, o método científico
representa uma possibilidade de produção do conhecimento.
A descoberta do núcleo celular, bem como da sua importância
para o funcionamento de toda a célula se deu a partir desta
metodologia. A relevância de tal estrutura foi comprovada
com uma experiência realizada com amebas. Uma ameba
nucleada, que se divide normalmente, foi seccionada em dois
fragmentos: um nucleado e outro anucleado. O fragmento
nucleado cresceu e se dividiu; o fragmento anucleado
degenerou e morreu. Repetido o experimento com outras
amebas, o núcleo dos fragmentos nucleados foi
transplantado para os fragmentos anucleados, que passaram
a exercer suas atividades metabólicas e se dividiram como
amebas normais. Com base nos experimentos, conclui-se
que o núcleo é indispensável para a divisão celular.
Figura 1. Experimento de Balbiani, desvendando a importância do núcleo celular. Disponível em: https://pt.slideshare.net
Com isso, ficou muito claro o quanto as atividades
do núcleo são fundamentais para o funcionamento celular.
Contudo, até onde vai essa necessidade? É possível uma
célula existir sem o núcleo? E com mais de um?
Questionamentos desse tipo foram importantes para
consciência acerca de tal estrutura. A partir da análise de
muitos estudos, o conhecimento sobre o núcleo foi
imprescindível para entender a origem de algumas
alterações celulares.
Considerando-se as doenças como alterações do
organismo, e sendo este último formado por milhões de
células, é evidente que qualquer distúrbio orgânico se
manifesta ao nível celular. A teoria, que se fundamenta num
raciocínio lógico, é uma das mais novas da biologia moderna,
e atualmente vem obtendo comprovação experimental. Por
exemplo, entre as alterações do núcleo, um dos aspectos a
ser abordado é o das células cancerosas. Estas se
caracterizam por sua reprodução rápida e desordenada, não
sujeita aos mecanismos que controlam a divisão celular.
Salmonm (1998) afirmou que o conhecimento do ciclo celular
ou dos seus mecanismos é importante para que haja a
compreensão da etiologia do câncer. Ter clareza sobre as
estruturas e mecanismos envolvidos no processo possibilita a
compreensão da doença, sendo o estudo do núcleo
fundamental na elaboração de alternativas para combatê-la.
1. NÚCLEO CELULAR: ESTRUTURA GERAL E
FUNÇÕES.
O núcleo celular é uma estrutura envolta por
membrana que protege o DNA nas células eucariotas (desde
fungos até plantas e animais). Há alguns organismos que não
possuem núcleo e outras estruturas organizadas, os
procariotos, como é o caso das bactérias. A membrana
do núcleo é denominada carioteca e é muito semelhante em
composição à membrana plasmática, com dupla camada
lipoproteica. Possui inúmeros poros, que permitem a
comunicação com o citoplasma e o fluxo de diversas
substâncias, como os RNAs.
Na maioria de nossas células, há apenas um núcleo,
esférico e de posição central, mas há células que não
possuem núcleo (glóbulos vermelhos) e células que possuem
mais de um núcleo (células musculares). A matriz no interior
do núcleo é o nucleoplasma, que semelhante ao citoplasma,
forma um gel onde todas as estruturas estão inseridas. E que
estruturas são essas? É no núcleo que estão nossos
cromossomos, que comandam o funcionamento da célula, e
é onde ocorrem os processos de replicação e transcrição.
Quando a célula não está em divisão, os cromossomos ficam
de uma maneira mais “relaxada”, um pouco menos
espiralada, que se dá o nome de cromatina. A função
primordial do núcleo, portanto, é proteger o nosso DNA.
Outra estrutura visível ao microscópico é o nucléolo,
que se encontra dentro no núcleo. Nesta região estão sendo
transcritos os RNAs ribossômicos que formarão os
ribossomos, estruturas indispensáveis para a síntese
proteica. Como a taxa de formação desse tipo de RNA é muito
alta, ele se acumula no núcleo e forma uma massa densa, o
nucléolo.
Figura 2. Anatomia do núcleo celular e estruturas adjacentes. Disponível em:
https://pt.khanacademy.org
Aula 06
26333
1.1. DNA, cromatina e cromossomo.
O DNA é uma molécula que carrega a informação
genética de um organismo. A cromatina é um filamento de
DNA muito longo e muito fino, localizado no núcleo da célula
interfásica (quando não está em divisão). Quando a célula
inicia seu processo de divisão (mitose ou meiose), esses
filamentos se espiralizam (enrolam-se sobre si mesmos) e se
condensam, transformando-se nos famosos cromossomos.
Ou seja, eles são praticamente a mesma coisa, porém com
níveis de condensação diferentes. O processo de
condensação é fundamental para a divisão correta do
material genético para as células resultantes.
Figura 3. Espiralização do DNA. Disponível em: http://slideplayer.com.br
2. CICLO CELULAR.
O ciclo celular é a representação da vida de uma
célula, que pode ser dividido em dois momentos: intérfase e
divisão celular.
Figura 4. Ciclo celular e pontos de checagem. Disponível em:
https://www.sobiologia.com.br
As fases do ciclo celular são:
- Intérfase: período de maior metabolismo celular, quando
ocorre a síntese e a duplicação do DNA e de todas as outras
substâncias e estruturas da célula. Está subdividida,
respectivamente, em:
• Período G1: é o período de produção de enzimas,
proteínas e consequentemente, síntese de RNA.
Nesse período a célula aumenta de tamanho.
• Período S: período em que ocorre a síntese e
produção do DNA.
• Período G2: assemelha-se ao período G1, porém,
neste período o DNA está duplicado.
- Divisão celular: período em que a célula finalmente entra
em divisão. Todas as estruturas para uma nova célula já
estão prontas.
3. DIVISÃO CELULAR.
É o mecanismo que leva as células a se
multiplicarem dando origem a outras células. As células se
dividem pelos processos de mitose e meiose. A mitose
consiste na divisão da “célula mãe” em duas “filhas”,
idênticas geneticamente e com o mesmo número de
cromossomos da célula que originou a divisão. A meiose
consiste na divisão da “célula mãe” 2n (diploide) em quatro
“células filhas” n (haploides), diferentes geneticamente.
3.1. Mitose.
A mitose é o processo de divisão celular que se
caracteriza pela divisão de células somáticas, animais ou
vegetais. É importante para crescimento dos organismos,
regeneração celular e no caso dos seres unicelulares serve
como reprodução.
3.1.1. Fases da Mitose.
Prófase, metáfase, anáfase e telófase.
Figura 5. As fases da mitose. Disponível em: http://professorthiagorenno.blogspot.com
Tanto os conteúdos genéticos das células filhas
como os das mães são idênticos, assim como todas as suas
outras informações. Os produtos gerados pela mitose, ou
seja, as novas células, podem vir a produzir mais mitoses
mais tarde. Imagine as células da pele, por exemplo, estão o
tempo todo se reproduzindo e morrendo, sempre guardando
as mesmas informações das anteriores.
Figura 6. Visão geral do processo mitótico. Disponível em: https://pt.slideshare.net
26433
3.1.2. Variação da quantidade de DNA durante a
mitose.
Durante a mitose, o número de cromossomos da
espécie é preservado, onde uma célula 2n, por exemplo,
duplica seus cromossomos antes de se dividir e forma duas
células com cromossomos 2n novamente, idênticas entre si. Trata-se de um único evento de divisão que produz,
simplificadamente, células clones, caso não haja uma
mutação ou erro qualquer durante o evento.
Figura 7. Variação da quantidade de DNA ao longo da mitose. Disponível em:
http://slideplayer.com.br
A chave do sistema de controle do ciclo celular é
uma família de proteína conhecidas como quinases
dependentes de ciclinas (Cdks). As quinases somente são
ativas quando ligadas a ciclinas. A atividade dessas quinases
aumenta e diminui conforme o ciclo celular progride. As
oscilações são diretamente ligadas a mudanças cíclicas na
fosforilação de proteínas intracelulares que iniciam ou
regulam os maiores eventos da divisão celular, a exemplo da
replicação do DNA, mitose e citocinese.
3.1.3. Quimioterápicos antineoplásicos - bloqueio da
mitose
Certos agentes físicos e químicos são capazes de
inibir a mitose. Alguns desses inibidores são usados no
tratamento do câncer, pois inibem a proliferação de células
cancerosas. Nos últimos anos foram obtidas repostas mais
consistentes sobre a gênese dessa doença, resultando em
novas perspectivas para a sua terapêutica (novos fármacos).
De uma maneira geral podemos dizer que uma célula
cancerosa é aquela que: apresenta proliferação
descontrolada, é diferenciada em relação aos mecanismos
multiplicadores do tecido de origem e tem grande poder de
invasão (metástase).
Almeida et al (2005) mostram que a importância
clínica dos agentes antineoplásicos induz à necessidade de
estudo sistemático, o que deveria ser feito com o uso de
classificações químicas, levando-se em conta os diferentes
grupos funcionais presentes na estrutura das moléculas dos
agentes anticancerígenos. A classificação de Calabresi e
Chabner (1995) descreveu uma classificação conveniente dos
fármacos antineoplásicos onde o critério classificatório
baseia-se no ponto de interferência no mecanismo de ação
das diferentes etapas da síntese do DNA, transcrição e
tradução.
Há dois tipos de inibidores da mitose: inibidores da
síntese de DNA e inibidores do fuso. Entre as substâncias
químicas capazes de inibir a síntese de DNA, podem ser
citados o iperita ou gás de mostarda e o 5-fluoracilo. Em
alguns casos, raios X são agentes capazes de inibir a síntese
de DNA.
As principais substâncias antimitóticas que
objetivam impedir a formação do fuso acromático (ligando-
se à tubulina, componente dos microtúbulos) são a
vimblastina, vincristina, taxol e colchicina. A última, ao ser
adicionada a uma célula em início da divisão, permite que o
processo progrida somente até a metáfase, o que possibilita
também um estudo mais preciso do cariótipo, uma vez que
os cromossomos estão altamente condensados nessa fase.
Certos tipos de radiação são capazes de destruir as ligações
entre os cromossomos e o centrômero, assim os
cromossomos não migram aos polos, sendo bloqueada a
divisão. As drogas antineoplásicas podem atuar em muitos
pontos do ciclo celular, com maior ou menor eficiência
terapêutica.
Figura 8. Pontos de atuação das drogas antineoplásicas. Disponível em:
http://slideplayer.com.br
3.2. Meiose
Na meiose, ocorre o processo de divisão celular de
uma célula diploide (2n) formando quatro células diferentes
que chamamos de haploides (n). A meiose é uma divisão que
só ocorre uma vez e as “células-produto” da meiose não
realizam novas divisões meióticas. O objetivo da meiose é
produzir gametas. Por apresentar uma divisão reducional, o
número de cromossomos presentes nas células resultantes
será a metade da quantidade da célula inicial, o que permite,
por exemplo, na espécie humana, o restabelecimento do
número cromossômico da espécie. Embora as células
originadas por meiose não possam realizar outras divisões
meióticas elas podem, ocasionalmente, ser submetidas à
divisão mitótica.
3.2.1. Fases da Meiose
Na meiose, diferente do que acontece na mitose, há
duas divisões sucessivas: meiose I e meiose II. As fases
encontradas nesse processo são: prófase (I e II), metáfase
(I e II), anáfase (I e II) e telófase (I e II).
26533
Figura 9. Visão geral do processo meiótico. Disponível em: https://pt.slideshare.net
Uma das fases mais importantes da meiose é a
Prófase I, na qual ocorre o crossing over ou permutação
gênica, fase em que os cromossomos homólogos trocam
segmentos. Eles estão pareados e trocam “pedaços gênicos”.
A consequência disto é que as cromátides resultantes têm
uma sequência de genes recombinada, que proporciona um
aumento de variabilidade para a espécie. Essa variabilidade
existente entre os organismos das diferentes espécies é
muito importante para a evolução biológica. Sobre essa
variabilidade é que atua a seleção natural, favorecendo a
sobrevivência de indivíduos dotados de características
adaptadas ao meio.
Figura 10. Esquema do processo de recombinação gênica, crossing over. Disponível
em: http://www.biologia.seed.pr.gov.br
3.2.2. Variação da quantidade de DNA durante a
meiose.
Nesse processo, o número de cromossomos é
reduzido à metade (passa de 2n a n, por exemplo), mediante
um mecanismo de divisão mais complexo que envolve dois
eventos de divisão, um reducional e outro equacional. Dessa
forma, no gráfico da variação de quantidade do DNA da
meiose a quantidade genética final deve conter a metade da
inicial.
Figura 11. Variação da quantidade de DNA ao longo da meiose. Disponível em:
http://slideplayer.com.br
3.2.3. Gametogênese humana
A gametogênese é o processo de formação das células reprodutivas femininas e masculinas, denominadas gametas. Os gametas são produzidos nas gônadas, estruturas pertencentes ao sistema genital. As gônadas masculinas são os testículos e as femininas os ovários. Os gametas originam-se de células germinativas ou gônias, localizadas nas gônadas. O conjunto das células germinativas constitui a linhagem germinativa. A formação de espermatozoides é denominada espermatogênese e a dos óvulos, ovogênese ou oogênese. Com a meiose, os gametas ficam com a metade do número cromossômico encontrado numa célula diploide. No processo de fecundação, as duas células haploides constituirão um embrião diploide, restabelecendo o número de cromossomos da espécie.
A espermatogênese ocorre nos canais seminíferos dos testículos. O período de multiplicação das espermatogônias inicia se mais ou menos aos seis anos e
prossegue por toda a vida. O crescimento ocorre a partir dos seis anos, mas a maturação inicia se com a puberdade, em média aos doze anos, quando os testículos se desenvolvem por mecanismo hormonal. Já as mulheres nascem com um estoque de óvulos para a sua vida fértil toda. É isso mesmo! E, quando chegam à menopausa, elas já perderam todo o seu estoque de óvulos e não engravidam mais naturalmente. Por volta da 16ª a 20ª semana de gestação, o feto feminino possui o número máximo de óvulos que terá durante a sua vida. Neste período, há ao redor de 6 a 7 milhões de óvulos. Depois, esse número começa a cair progressivamente. De acordo com o médico Daniel Zylbersztejn, especialista em reprodução humana da Universidade Federal de São Paulo (Unifesp), ao nascer a mulher já perdeu 80% da totalidade dos seus óvulos. "Ao
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iniciar a puberdade, restam de 300.000 a 500.000 óvulos", afirma o médico. Durante os próximos 30 a 40 anos de vida
reprodutiva, aproximadamente 400 a 500 deles serão selecionados para serem ovulados. Nos últimos 10 a 15 anos da vida reprodutiva feminina, antes de entrar na menopausa, acelera se a perda do número de óvulos e a qualidade deles também diminui.
4. NÃO-DISJUNÇÃO NAS DIVISÕES CELULARES
E SUAS CONSEQUÊNCIAS
Em grego, Ana significa separação. A anáfase é a
fase na qual as cromátides irmãs dos
cromossomos duplicados são separadas, puxadas através do
encurtamento dos microtúbulos e da degradação das
moléculas de tubulina que mantêm as cromátides irmãs
juntas. As cromátides irmãs são levadas para os polos
opostos da célula à medida que os microtúbulos se
encurtam. A partir do momento que as cromátides irmãs
foram separadas, elas passam a se chamar cromossomos.
Esse movimento duplo separa os grupos de cromossomos
em distintos espaços dentro da célula em divisão.
Com pouca frequência, ambas as cromátides de um
cromossomo duplicado podem se ligar aos microtúbulos de
um mesmo polo e migrarem juntas, para este mesmo polo.
Esse processo, que acarreta um erro na distribuição dos
cromossomos entre as células filhas é chamado de não-
disjunção. Uma das células filhas fica com mais
cromossomos que a outra.
Figura 12. Consequências da não-disjunção nas meioses I e II. Disponível em:
http://www.uel.br
4.1. Não-disjunção meiótica.
Durante a meiose pode ocorrer tanto nã0-disjunção
de cromossomos quanto de cromátides. Na anáfase I, os
cromossomos homólogos que estavam pareados na placa
equatorial da célula começam a ser puxados pelas fibras do
fuso até os polos da célula. Cada cromossomo possui um par
de cromátides unidas pelo centrômero. Nessa fase, os
quiasmas desaparecem.
A anáfase II é um processo muito semelhante à
anáfase da mitose, onde ocorre a separação das cromátides
irmãs dos cromossomos duplicados. Se o gameta que
participar da fecundação tiver recebido um cromossomo a
mais ou a menos proveniente de um erro de disjunção, o
embrião formado poderá sofrer de alguma doença, como é o
caso da Síndrome de Down. Nesta doença, o portador possui
3 cromossomos número 21 ao invés de apenas 2, um
proveniente do pai e um da mãe. O terceiro cromossomo é
resultado da não disjunção cromossômica do par número 21
na hora da produção dos gametas.
4.2. Não-disjunção mitótica.
O mosaicismo é razoavelmente frequente, porém
pouco identificado. É um fenômeno em que o indivíduo
apresenta linhagens celulares somáticas com cariótipos
diferentes, quando o normal seria a existência de um único
conteúdo genético, haja vista, que ele teve origem a partir
de um único zigoto. O mosaicismo é resultante, via de regra,
de não disjunção na mitose, que pode ser na divisão que
precede a formação dos gametas ou nas células derivadas do
zigoto (no decorrer do desenvolvimento embrionário ou até
na regeneração de tecidos do indivíduo já formado). No
primeiro caso, os efeitos são semelhantes aos produzidos
pela meiose não disjuntiva. Se ocorrer nas células derivadas
do zigoto (erros pós-zigóticos), por outro lado, pode originar
os mosaicos (figura abaixo), organismos nos quais há tecidos
com células normais, misturadas a tecidos com células de
padrão cromossômico anormal. Há, portanto, duas linhagens
celulares diferentes geneticamente nesses organismos.
Figura 13. Consequência da não-disjunção mitótica, resultando em mosaicismo
cromossomial. Disponível em: https://djalmasantos.wordpress.com
Mosaicismo e Quimerismo Em biologia, o termo quimera é empregado para descrever indivíduos formados a partir da fusão de células de pelo menos dois embriões diferentes. Já o mosaicismo é um
fenômeno em que, apesar de a pessoa também possuir duas ou mais linhagens celulares, estas são derivadas de modificações em células de um único embrião.
26733
VERIFICAÇÃO DE APRENDIZAGEM
48. (ENEM) Quando adquirimos frutas no comércio, observamos com mais frequência frutas sem ou com poucas sementes. Essas frutas têm grande apelo comercial e são preferidas por uma parcela cada vez maior da população. Em plantas que normalmente são diploides, isto é, apresentam dois cromossomos de cada par, uma das maneiras de produzir frutas sem sementes é gerar plantas com uma ploidia diferente de dois, geralmente triploide. Uma das técnicas de produção dessas plantas triploides é a geração de uma planta tetraploide (com 4 conjuntos de cromossomos), que produz gametas diploides e promove a reprodução dessa planta com uma planta diploide normal. A planta triploide oriunda desse cruzamento apresentará uma grande dificuldade de gerar gametas viáveis, pois como a segregação dos cromossomos homólogos na meiose I é aleatória e independente, espera-se que: a) Os gametas gerados sejam diploides.
b) As cromátides irmãs sejam separadas ao final desse evento.
c) O número de cromossomos encontrados no gameta seja 23.
d) Um cromossomo de cada par seja direcionado para uma célula filha.
e) Um gameta raramente terá o número correto de cromossomos da espécie.
49. (ENEM) Os seres vivos apresentam diferentes ciclos de vida, caracterizados pelas fases nas quais gametas são produzidos e pelos processos reprodutivos que resultam na geração de novos indivíduos. Considerando-se um modelo simplificado padrão para geração de indivíduos viáveis, a alternativa que corresponde ao observado em seres humanos é:
50. (ENEM) Para estudar os cromossomos, é preciso observá-los no momento em que se encontram no ponto máximo de sua condensação. A imagem corresponde ao tecido da raiz de cebola, visto ao microscópio, e cada número marca uma das diferentes etapas do ciclo celular.
Qual número corresponde à melhor etapa para que esse estudo seja possível? a) 1. b) 2. c) 3. d) 4. e) 5.
51. (ENEM)
São características do tipo de reprodução representado na tirinha: a) Simplicidade, permuta de material gênico e variabilidade
genética. b) Rapidez, simplicidade e semelhança genética. c) Variabilidade genética, mutação e evolução lenta. d) Gametogênese, troca de material gênico e
complexidade. e) Clonagem, gemulação e partenogênese.
e)
a) b)
c) d)
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52. (MACKENZIE)
Observando o gráfico acima, que representa a variação da quantidade de DNA no núcleo de uma célula em função do tempo, podemos afirmar que: a) Se trata seguramente de uma célula em mitose. b) A, b e c representam todas as etapas do ciclo celular. c) Ao sofrer mitose, a quantidade de dna nas células filhas
será igual à metade da quantidade presente inicialmente.
d) No período representado em b surgem as cromátides irmãs.
e) O período a é conhecido como intérfase. 53. (UFRGS) Considerando que a ilustração a seguir, referente à divisão de uma célula somática hipotética, apresenta um erro, assinale a alternativa que apresenta a situação que tornaria o desenho correto.
a) A célula-mãe deveria ter apenas 2 cromossomos e as
células-filhas deveriam ter 4 cromossomos, pois têm origem após a duplicação dos cromossomos.
b) A célula-mãe deveria ter 4 cromossomos e as células-filhas deveriam ter 2 cromossomos, pois foram
originadas por mitose. c) A célula-mãe deveria ter 4 cromossomos e as células-
filhas deveriam ser 4 e ter cada uma 2 cromossomos, pois seriam o resultado de uma meiose.
d) A célula-mãe deveria ter 4 cromossomos e cada célula-filha 4 cromossomos, pois seriam o resultado de uma mitose.
e) A célula-mãe deveria ter 2 cromossomos e as células-filhas 2 cromossomos, pois seriam o resultado de uma meiose.
54. (UNIRIO)
O esquema anterior representa o ciclo mitótico de
células em larva de 'Drosophila' (mosca-de-fruta). O ciclo delimitado pelo retângulo ocorre por diversas vezes seguidas durante um mesmo ciclo celular. Como consequência disso, a condensação cromossômica revelará a presença de um núcleo com a(o):
a) Metade da quantidade de material genético do núcleo original.
b) Mesma quantidade de material genético do núcleo original.
c) Quantidade de material genético original multiplicada várias vezes.
d) Número de cromossomas do núcleo original aumentado duas vezes.
e) Número de cromossomas do núcleo original reduzido à metade.
55. (PUCCAMP) Uma pessoa com câncer foi submetida a um tratamento quimioterápico, após o qual não houve formação de novas células tumorais. Considerando-se somente essa informação, é possível inferir que, nas
células tumorais, os agentes quimioterápicos atuam sobre: a) A membrana plasmática tornando-as impermeáveis
qualquer substância. b) As mitocôndrias impedindo que realizem respiração
aeróbica. c) Os peroxissomos bloqueando a produção de catalase. d) Algum ponto do ciclo celular fazendo cessar as mitoses. e) O ciclo celular acelerando as mitoses. 56. (UEL) Analise o gráfico a seguir:
O momento em que a célula-mãe acabou de
se dividir e cada célula-filha tem um conjunto de cromossomos idêntico ao do original é: a) 1. b) 2. c) 3. d) 4. e) 5.
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57. (FUPAC) No filme “Crepúsculo”, baseado na obra de mesmo nome, de Stephenie Meyer, os protagonistas Edward
Cullen (Robert Pattison) e Bella Swan (Kristen Stewart) se encontram em uma aula experimental de Biologia em que o professor pede à turma para que identifique as fases da mitose em lâminas de raiz de cebola. Considere que uma das lâminas observadas pelos personagens seja a seguinte:
Assinale a opção que representa a resposta correta dada pelos personagens para a fase indicada pela seta: a) Intérfase. b) Prófase. c) Metáfase. d) Anáfase. e) Telófase. 58. (UEL) O esquema a seguir mostra a duração das fases da mitose em células de embrião de gafanhoto, mantidas a 38°C:
(Adaptado de Carl P. Swanson. THE CELL. Foundations of Modern
Biology. New Jersey: Prentice-Hall lnc. p.52)
De acordo com esses dados, a etapa mais rápida é aquela em que ocorre: a) Fragmentação da carioteca.
b) Afastamento das cromátides-irmãs. c) Reorganização dos núcleos. d) Duplicação das moléculas de dna. e) Alinhamento dos cromossomos na placa equatorial. 59. (FUVEST) A vinblastina é um quimioterápico usado no tratamento de pacientes com câncer. Sabendo-se que essa substância impede a formação de microtúbulos, pode-se concluir que sua interferência no processo de multiplicação celular ocorre na: a) Condensação dos cromossomos. b) Descondensação dos cromossomos. c) Duplicação dos cromossomos. d) Organização dos cromossomos no meio da célula. e) Reorganização dos nucléolos.
60. (CENTEC-BA) Durante a prófase, a cromatina,
originariamente uma estrutura filamentosa extremamente
longa e delgada, passa por um processo de compactação que
culmina, na metáfase, com a formação de corpúsculos bem
definidos em número e forma – os cromossomos. O
significado biológico dessa compactação é:
a) Garantir a integridade e a mobilização do material
genético, condicionando a sua distribuição equitativa
entre as células-filhas.
b) Determinar as características citológicas de cada
espécie.
c) Promover a duplicação da molécula de dna,
possibilitando a transmissão dos caracteres herdados.
d) Facilitar a transcrição das informações contidas na
molécula de dna.
e) Favorecer a ocorrência de variações no material
genético.
61. (UEL) O processo de mitose é essencial para o desenvolvimento e o crescimento de todos os organismos eucariotos.
Com base na figura e nos conhecimentos sobre o ciclo celular, é correto afirmar: a) O período durante o qual ocorre a síntese do DNA é
maior que o período em que não ocorre síntese alguma de DNA.
b) Ao final de um ciclo celular, a quantidade de material genético, nos núcleos de cada célula-filha, equivale ao dobro da célula parental.
c) O tempo gasto para o pareamento cromossômico na placa equatorial equivale ao tempo gasto para síntese de DNA.
d) Em mais da metade do tempo da mitose, as cromátides estão duplicadas, separadas longitudinalmente, exceto no centrômero.
e) Durante a fase mais longa da mitose, as cromátides-irmãs se separam uma da outra e migram para as extremidades opostas da célula.
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62. (FUVEST) Na figura abaixo, está representado o ciclo
celular. Na fase S, ocorre síntese de DNA; na fase M, ocorre
a mitose e, dela, resultam novas células, indicadas no
esquema pelas letras C.
Considerando que, em G1, existe um par de
alelos Bb, quantos representantes de cada alelo existirão ao final de S e de G2 e em cada C? a) 4, 4 e 4. b) 4, 4 e 2. c) 4, 2 e 1. d) 2, 2 e 2. e) 2, 2 e 1.
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HABILIDADE 14. Identificar padrões em fenômenos e processos vitais dos organismos, como manutenção do equilíbrio interno, defesa, relações com o ambiente, sexualidade, entre outros.
HABILIDADE 15. Interpretar modelos e experimentos para explicar fenômenos ou processos biológicos em qualquer nível de organização dos sistemas biológicos.
CONHECIMENTOS ASSOCIADOS: Funções vitais dos seres vivos e sua relação com a adaptação desses organismos a diferentes ambientes.
I. NUTRIÇÃO HUMANA. Em aulas anteriores estudamos a
energia, ressaltando sua origem, seu fluxo via cadeia
alimentar e sua importância para a realização de qualquer
trabalho. No organismo humano, essa energia é retirada de
determinados alimentos que precisam assim ser adquiridos
por meio de nossa alimentação, já que somos organismos
heterotróficos. Os alimentos ingeridos, para serem
assimilados pelas células corporais e utilizados precisam ser
quebrados em componentes menores e absorvidos.
Denomina-se nutrição o conjunto de processos que envolvem
desde a ingestão dos alimentos até sua assimilação pelas
células.
⬧Nutriente. Substância presente nos alimentos, com
estrutura química definida capaz de desempenhar uma
função de atendimento do processo de manutenção da vida
e da produção de matéria viva. Quimicamente podem ser
classificados como orgânicos (proteínas, lipídeos,
carboidratos, vitaminas, ácidos nucléicos) e inorgânicos
(água e sais minerais). Do ponto de vista funcional
apresentam função plástica (proteínas, por exemplo), quando
são utilizados para construir ou manter a estrutura dos
tecidos; função reguladora (vitaminas, sais minerais e água)
importantes na regulação funcional dos tecidos e função
energética (carboidratos e lipídeos) quando atuam como
fornecedores de energia para a síntese de ATP. Ao longo do
tubo digestório os alimentos passam por processos
mecânicos (mastigação, deglutição e movimentos
peristálticos) e químicos (insalivação, quimificação e
quilificação).
Polímeros Monômeros (produtos assimiláveis)
Carboidratos Mosossacarídeos ou oses
Proteínas Monopeptídeos ou aminoácidos
Lipídeos Ácido graxo e álcool
Ácidos nucléicos Nucleotídeos
1. DIGESTÃO QUÍMICA DOS ALIMENTOS.
Os processos químicos constituem a transformação
das grandes moléculas de proteínas, lipídios, glicídios e
ácidos nucléicos em pequenas moléculas que serão
absorvidas para corrente sanguínea através da mucosa
intestinal. Neste processo intervêm as enzimas que são
secretadas pelas glândulas anexas ao tubo digestivo.
1.1. Digestão na boca.
Deve-se à ação de enzimas da saliva (ptialina ou
amilase salivar) que é secretada pelas glândulas salivares
(parótidas, submaxilares, sublinguais). O pH da saliva, entre
Aula 07
substratoenzima
digestivaprodutos
assimiláveis
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6,4 - 7,5, favorece a ação da amilase salivar. Esta catalisa a
hidrólise de polissacarídeos como o amido, transformando-o
em dissacarídeos menores como a maltose.
1.2. Digestão no estômago.
No estômago o alimento sofre a ação do suco
gástrico que é secretado pelas glândulas localizadas na
parede estomacal. O muco é produzido pelas glândulas
pilóricas e cárdicas do estômago e lubrifica o bolo alimentar,
além de proteger a parede do estômago contra a ação das
enzimas gástricas e do HCl. O HCl apresenta as seguintes
funções: facilita a absorção de ferro; proporciona um pH
ótimo para a digestão protéica; ativa o Pepsinogênio à
Pepsina; age contra os microorganismos restringindo a
fermentação microbiana (ação bactericida). A pepsina,
principal enzima do suco gástrico, é uma enzima proteolítica
(digere proteínas em peptídeos), que atua num meio
altamente ácido (pH = 2,0). Acima de pH = 5,0 apresenta
pouca atividade proteolítica, tornando-se inativa. A secreção
gástrica é regulada por mecanismos nervosos e hormonais.
A regulação hormonal é realizada por meio de dois
hormônios: gastrina e enterogastrona. A gastrina é produzida
pela mucosa da região pilórica do próprio estômago e tem
ação estimulante sobre a secreção gástrica. A enterogastrona
é produzida no intestino delgado (duodeno) e inibe a
secreção gástrica. Após a ação do suco gástrico, o bolo
alimentar transforma-se no quimo massa extremamente
ácida que será impelida para o intestino delgado onde sofrerá
o processo de quilificação.
1.3. Digestão no Intestino delgado.
As enzimas encontradas no intestino delgado
decorrem do suco entérico ou intestinal e do suco
pancreático. O suco entérico, secretado pelas células da
mucosa do intestino delgado, contém enzimas digestivas
(proteases, maltases, lactases, sacarases) e muco cuja
função é proteger a parede intestinal contra uma
autodigestão; o suco pancreático, secretado por um órgão
anexo ao aparelho digestivo, o pâncreas, é uma solução
alcalina, rico em enzimas digestivas (proteases, lipases,
nucleases, amilases).
A alcalinidade do suco pancreático deve-se a
presença do bicarbonato de sódio (NaHCO3), que neutraliza
a acidez do quimo e eleva o pH do conteúdo intestinal a
valores em torno de 8 a 8,5, condição necessária para a
atuação das enzimas do suco entérico e pancreático.
Outra secreção que atua no intestino delgado é a
BILE, um líquido de cor esverdeada, sem enzimas digestivas,
produzida pelo fígado e armazenada na vesícula biliar.
Embora não possua enzimas a bile é rica em sais biliares cuja
função é emulsionar as gorduras, facilitando a ação das
lípases, e solubilizar os produtos da digestão lipídica
A presença de gordura no intestino delgado estimula
a mucosa duodenal a produzir o hormônio colecistoquinina,
o qual age determinando a contração da parede da vesícula
que, então, elimina a bile para o intestino.
A secreção pancreática e intestinal é regulada por
mecanismo nervoso e também hormonal. A visão, o cheiro, o
paladar e a chegada do bolo alimentar ao estômago
desencadeiam impulsos parassimpáticos através do nervo
vago até o pâncreas, determinando uma secreção moderada
do suco pancreático. A chegada do alimento ao intestino
delgado estimula a mucosa duodenal a produzir o hormônio
secretina, que, por sua vez, estimula o pâncreas e o intestino
na produção dos seus sucos digestivos. A secretina é
produzida em resposta à estimulação da acidez do bolo
alimentar que chega ao intestino delgado.
Depois das transformações enzimáticas promovidas
pelos sucos entéricos e pancreáticos, o quimo transforma-se
em um líquido esbranquiçado denominado quilo, processo
químico denominado quilificação. Os produtos assimiláveis da
digestão, serão então absorvidos pela mucosa do intestino
delgado e posteriormente distribuídos, via sanguínea, para as
células do corpo humano. Este processo de absorção é
extremante eficaz, graças a presença de uma superfície
interna intensamente pregueada, com milhões de dobras, as
vilosidades intestinais. As próprias células do intestino
delgado têm membranas pregueadas denominadas
microvilosidades que aumentam sua área de absorção.
Além de produzir bile, o fígado exerce outras funções como armazenamento de glicose, na forma de glicogênio, transformação da amônia (substância tóxica) em uréia (menos tóxica), síntese de colesterol, síntese de albumina
(função osmótica), produção da heparina (fator de coagulação), armazenamento de ferro, função antitóxica...
Os resíduos inaproveitados de uma refeição chegam no intestino grosso, onde permanecem por um a
três dias. Durante essa permanência, boa parte da água e dos sais minerais do conteúdo intestinal é absorvida e há intensa proliferação de bactérias. A presença desses microorganismos, constituindo a microbiota intestinal, ajuda a evitar a proliferação de microorganismos patogênicos, além disso, essas bactérias, em estreita relação mutualística, produzem substâncias úteis ao organismo como vitaminas do complexo B e vitamina K. Na região final do intestino grosso os resíduos são transformados em fezes, onde 70% da parte sólida é constituída por fibras de celulose, componentes não digeridos por enzimas digestivas, muito embora, uma alimentação rica em fibras, seja fundamental para o bom funcionamento intestinal.
27333
OS NUTRIENTES: TEXTO DE APOIO
ÁGUA. A quantidade de água e sais minerais na
célula e nos organismos deve ser perfeitamente balanceada,
qualificando o chamado equilíbrio hidrossalino. Esse
equilíbrio é fator decisivo para a manutenção da
homeostase. A queda do teor de água, nas células e no
organismo, abaixo de certo limite, gera uma situação de
desequilíbrio hidrossalino, com repercussões nos
mecanismos osmóticos e na estabilidade físico-química.
Ao fim das reações de síntese protéica, glicídica e
lipídica, bem como ao final do processo respiratório e da
fotossíntese, ocorre a formação de moléculas de água. Por
isso o teor de água no citoplasma é proporcional à atividade
celular. Nos tecidos muscular e nervoso sua proporção é de
70 a 80%, enquanto que no tecido ósseo é de cerca de 25%.
A proporção varia também com a idade do indivíduo. Nos
embriões, a quantidade de água é maior do que nos adultos.
Das funções que a água exerce no corpo humano destaca-
se:
• Solvente universal dos líquidos orgânicos.
• Fase dispersante de todo material citoplasmático.
• Transporte de substâncias no organismo
• Participa das reações químicas
• Contribui para a manutenção da temperatura nos
animais homeotermos
OS SAIS MINERAIS. Eles representam
substâncias reguladoras do metabolismo celular. São
obtidos pela ingestão de água e junto com alimentos como
frutos, cereais, leite, peixes, etc.
Os sais minerais têm participação nos mecanismos
de osmose, estimulando, em função de suas concentrações,
a entrada ou a saída de água na célula. Em função dessa
diferença ou igualdade de concentração é que a célula vai se
mostrar hipotônica, isotônica ou hipertônica em relação
ao seu ambiente externo, justificando as correntes osmóticas
ou de difusão através da sua membrana plasmática. Além de
favorecer o controle osmótico, os sais apresentam funções
diversas como:
• Os sais de ferro são importantes para a formação da
hemoglobina. A deficiência de ferro no organismo causa
um dos tipos de anemia.
• Os sais de iodo têm papel na ativação da tireóide, cujos
hormônios possuem iodo na sua fórmula. A falta de sais
de iodo na alimentação ocasiona o bócio.
• Os fosfatos e carbonatos de cálcio participam na sua
forma cristalina da composição da substância intercelular
do tecido ósseo e do tecido conjuntivo da dentina. A
carência desses sais na alimentação implica no
desenvolvimento anormal de ossos e dentes,
determinando o raquitismo. Como íons isolados, os
fosfatos e carbonatos atuam no equilíbrio do pH celular.
• Os íons de sódio e potássio têm ativa participação na
transmissão dos impulsos nervosos através dos
neurônios.
• Os íons cálcio atuam na contração das fibras musculares
e no mecanismo de coagulação sangüínea.
• Os íons magnésio participam da formação da molécula
de clorofila, essencial para a realização da fotossíntese.
• Os íons fósforo fazem parte da molécula do ATP
(composto que armazena energia) e integra as
moléculas de ácidos nucléicos (DNA e RNA).
OS CARBOIDRATOS OU GLICÍDIOS. São
compostos formados por cadeias de carbono, ricos em
hidrogênio e oxigênio, e que representam as primeiras
substâncias orgânicas formadas na natureza, graças à
fotossíntese das plantas e quimiossíntese das bactérias. Sob
o aspecto biológico, os carboidratos podem ser classificados
em: monossacarídeos, dissacarídeos e
polissacarídeos.
• Monossacarídeos ou oses são carboidratos que não
sofrem hidrólise. Suas moléculas possuem de 3 a 7
átomos de carbono. Apresentam valor biológico as
hexoses (glicose, frutose e galactose) e as pentoses
(ribose e desoxirribose). A glicose é encontrada em
todos os carboidratos e constitui a principal fonte de
energia dos seres vivos. A frutose é encontrada no mel
e nas frutas. A galactose é componente do açúcar do
leite. A ribose é componente das moléculas de RNA e a
desoxirribose do DNA.
• Dissacarídeos são carboidratos que, por hidrólise,
fornecem duas moléculas de monossacarídeos. Os
principais são a maltose, a sacarose e a lactose. A
maltose (glicose + glicose) é um produto da hidrólise
do amido. A sacarose (glicose + frutose) é o açúcar da
cana e da beterraba. A lactose (glicose + galactose) é
o açúcar do leite.
• Polissacarídeos são carboidratos constituídos de
grande número de moléculas de monossacarídeos. Os
principais são o amido, o glicogênio e a celulose. O
amido forma-se como produto de reserva dos vegetais.
É encontrado na mandioca, batatas, trigo, arroz, milho,
etc. O glicogênio forma-se como produto de reserva
dos animais e fungos. Nos animais acumula-se no fígado
e nos músculos. A celulose forma a parede das células
vegetais, onde serve de proteção e sustentação.
OS LIPÍDIOS. São compostos orgânicos que têm a
natureza de ésteres, pois são formados pela combinação de
ácidos (graxos) com álcoois. Ácidos graxos são ácidos
orgânicos que revelam longas cadeias, variando entre 14 e
22 carbonos. Alguns ácidos graxos são saturados e outros
são insaturados. Os ácidos graxos saturados não
possuem qualquer ligação dupla entre os átomos de carbono,
o que significa que não têm disponibilidade para receber mais
átomos de hidrogênio. Os ácidos graxos insaturados
possuem uma ou mais ligações duplas entre os átomos de
carbono, o que lhes permite receber átomos de hidrogênio
na molécula.
O álcool mais comumente encontrado na
composição dos lipídios é o glicerol, que possui apenas 3
átomos de carbono. O glicerol pode se combinar com 1, 2 ou
3 moléculas de ácidos graxos iguais ou diferentes entre si,
formando os monoglicerídeos, diglicerídeos e triglicerídeos,
estes últimos muito comentados por suas implicações com as
doenças do sistema cardiocirculatório, como a aterosclerose.
27433
Os lipídios são também compostos energéticos,
pois, na falta de glicose, a célula os oxida para liberação de
energia. Uma molécula lipídica fornece o dobro da quantidade
de calorias em relação ao que oferece uma molécula glicídica.
Entretanto, por ser mais fácil a oxidação de uma molécula de
glicose, os lipídios são secundariamente metabolizados .
Na célula eles têm também um papel estrutural. Participam
da formação da estrutura da membrana plasmática e de
diversas outras. Nos animais homeotermos, existe uma
camada adiposa sob a pele que tem a função de isolante
térmico, evitando a perda excessiva de calor. Os lipídios
atuam como solventes de algumas vitaminas (A, D, E, K) e
outras substâncias ditas lipossolúveis, de grande importância
para os organismos. Uma característica importante de todos
os lipídios é a circunstância de não se dissolverem na água,
sendo solúveis apenas nos chamados líquidos orgânicos
como o álcool, o éter, o clorofórmio e o benzeno.
Glicerídeos ( gorduras e óleos), Cerídeos (ceras
animais e vegetais) e Esterídeos ou esteróides
(hormônios sexuais e do córtex das supra-renais que tem no
colesterol sua matéria prima) são exemplos de lipídeos.
AS PROTEÍNAS. Constituem o componente
orgânico mais abundante na célula e isso se explica
porque são as principais substâncias sólidas que formam
praticamente todas as estruturas celulares. Ainda que
possam fornecer energia, quando oxidadas, as proteínas são
muito mais compostos plásticos ou estruturais e que
têm relevantes funções na organização, no funcionamento,
no crescimento, na conservação, na reconstrução e na
reprodução dos organismos. São sempre compostos
quaternários, pois possuem carbono, hidrogênio, oxigênio e
nitrogênio na sua composição. Apresentam sempre elevado
peso molecular, já que são formadas pela polimerização de
centenas de aminoácidos.
Os aminoácidos ou monopeptídeos são os
monômeros protéico cujas cadeias de carbono têm
invariavelmente duas características: um radicall COOH
(carboxila ou grupamento ácido) e um radical NH2
(grupamento amina); o restante da cadeia de carbonos é
que diferencia um aminoácido de outro. Os aminoácidos se
combinam encadeando-se uns aos outros por meio de
ligações peptídicas que são ligações entre o grupo COOH
de um aminoácido e o radical NH2 de outro, com a saída de
uma molécula de água.
Na natureza das proteínas comuns que formam a
matéria viva são comumente encontrados cerca de 20
aminoácidos diversos. Nos animais, um aminoácido é
considerado essencial quando não pode ser sintetizado pelas
células, tendo que ser absorvido através da alimentação, e
natural quando pode ser sintetizado pelas células.
A disposição intercalada, repetitiva, invertida dos 20
aminoácidos, em moléculas que podem chegar a mais de mil
monômeros, é o que justifica o número incalculável de
proteínas diferentes na natureza. Às vezes, basta uma
inversão na posição entre dois aminoácidos, a ausência de
um ou a presença de mais um, em qualquer ponto da
seqüência, para que já se tenha uma nova proteína, com
propriedades diversas.
As Enzimas representam um grupo particular
de proteínas que têm ação catalisadora
(biocatalizadores orgânicos), estimulando ou desencadeando
reações químicas importantíssimas para a vida, que
dificilmente se realizariam sem elas. São sempre produzidas
pelas células, mas podem evidenciar sua atividade intra ou
extracelularmente. Realizada a sua ação, a enzima
permanece intacta. Ela acelera a reação, mas não
participa dela. Assim, uma mesma molécula de enzima
pode atuar inúmeras vezes. São características das enzimas:
• Atividade específica na relação enzima-substrato:
• Atividade reversível:
• Intensidade de ação proporcional à temperatura.
• Intensidade de ação relacionada com o pH
AS VITAMINAS. São substâncias orgânicas
especiais que atuam a nível celular como desencadeadores
da atividade de enzimas (coenzimas). Atuam em
quantidades mínimas na química da célula, com função
exclusivamente reguladora. São produzidas
habitualmente nas estruturas das plantas e por alguns
organismos unicelulares.
Algumas vitaminas são obtidas pelos animais na
forma de provitamina, substância não ativa, precursora das
vitaminas propriamente ditas. Assim acontece com a vitamina
A, que é encontrada como provitamina A ou caroteno; e a
vitamina D2 (calciferol), obtida de certos óleos vegetais na
forma de ergosterol ou provitamina D2. A falta de
determinada vitamina no organismo humano causa distúrbios
que caracterizam uma avitaminose ou doença carencial. A
melhor forma de se evitar as avitaminoses é consumir uma
dieta rica em frutos, verduras, cereais, leite e derivados, ovos
e carnes.
As vitaminas se classificam em hidrossolúveis e
lipossolúveis, conforme sejam solúveis em água ou lipídios
(óleos e gorduras). São lipossolúveis as vitaminas A, D, E e
K; as demais são hidrossolúveis. As vitaminas hidrossolúveis
dissolvem-se na água durante o processo de cozimento de
verduras e legumes, por isso, recomenda-se o
aproveitamento do caldo resultante.
Vitamina A (axeroftol ou retinol). É importante nos
processos de cicatrização e entra na composição da
rodopsina ou púrpura visual. A sua carência provoca
hemeralopia ou cegueira noturna. Também provoca a
xeroftalmia, que é um processo de ressecamento e ulceração
da córnea. Atua ainda como antioxidante.
Vitamina D (calciferol) Na forma de provitamina D2
(ergosterol), é encontrada nos alimentos. Só se forma pela
transformação das provitaminas na pele, quando o indivíduo
se expõe às radiações ultravioletas dos raios solares.
• Ela atua estimulando a absorção dos sais de cálcio nos
intestinos, regulando a sua fixação nos ossos e nos
dentes.
• A carência de vitamina D implica no raquitismo, doença
que se caracteriza pela formação defeituosa dos ossos e
dentes.
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Vitamina E (tocoferol). Age como estimulante da
gametogênese, retarda o envelhecimento (antioxidante) e
regulariza a taxa de colesterol.
Vitamina K (filoquinona). É conhecida como anti-
hemorrágica porque atua no mecanismo de formação da
protrombina, substância que entra no processo de
coagulação sangüínea.
Vitamina C (ácido ascórbico) Decompõe-se facilmente
quando exposta às condições normais do meio ambiente.
• É essencial para a produção adequada de colágeno,
participa do desenvolvimento do tecido conjuntivo e é
estimulante da produção de anticorpos pelo organismo.
É por isso chamada de vitamina antiinfecciosa, sendo
largamente usada no tratamento e prevenção dos
estados gripais.
• Sua carência provoca o escorbuto, caracterizado por
lesões da mucosa com hemorragias digestivas e
vermelhidão das gengivas. É também antioxidante
Vitaminas do Complexo B. Grupo de vitaminas
hidrossolúveis que participam da oxidação dos carboidratos
sendo, portanto indispensáveis na produção de energia pelas
células.
Destacaremos a B1ou TIAMINA, cuja carência
provoca o béri-beri, a B2 ou RIBOFLAVINA que previne contra
neurites, a PP ou NIACINA cuja carência provoca a pelagra
(É chamada doença dos três D: dermatite, diarréia,
demência) e B12 ou CIANOCOBALAMINA essencial para o
processo de maturação dos glóbulos vermelhos na medula
óssea. Tem ação antineurítica e antianêmica. Sua carência
provoca a formação de hemácias imaturas, ocasionando a
chamada anemia perniciosa ou megaloblástica. Na verdade,
a anemia perniciosa é provocada pela falta de uma proteína
estomacal – fator intrínsico-, indispensável para absorção da
vitamina B12.
VERIFICAÇÃO DE APRENDIZAGEM
63. (ENEM) Na década de 1940, na Região Centro-Oeste, produtores rurais, cujos bois, porcos, aves e cabras estavam morrendo por uma peste desconhecida, fizeram uma promessa, que consistiu em não comer carne e derivados até que a peste fosse debelada. Assim, durante três meses, arroz, feijão, verduras e legumes formaram o prato principal desses produtores.
O Hoje, 15 out 2011 (adaptado).
Para suprir o deficit nutricional a que os produtores rurais se submeteram durante o período da promessa, foi importante eles terem consumido alimentos ricos em: a) Vitaminas A e E. b) Frutose e sacarose. c) Aminoácidos naturais. d) Aminoácidos essenciais. e) Ácidos graxos saturados. 64. (ENEM) Um pesquisador percebe que o rótulo de um dos vidros em que guarda um concentrado de enzimas digestivas está ilegível. Ele não sabe qual enzima o vidro contém, mas desconfia de que seja uma protease gástrica, que age no estômago digerindo proteínas. Sabendo que a
digestão no estômago é ácida e no intestino é básica, ele monta cinco tubos de ensaio com alimentos diferentes,
adiciona o concentrado de enzimas em soluções com pH determinado e aguarda para ver se a enzima age em algum deles.
O tubo de ensaio em que a enzima deve agir para indicar que a hipótese do pesquisador está correta é aquele que contém:
a) Cubo de batata em solução com pH 9.=
b) Pedaço de carne em solução com pH 5.=
c) Clara de ovo cozida em solução com pH 9.=
d) Porção de macarrão em solução com pH 5.=
e) Bolinha de manteiga em solução com pH 9.=
65. (ENEM) Arroz e feijão formam um “par perfeito”, pois fornecem energia, aminoácidos e diversos nutrientes. O que falta em um deles pode ser encontrado no outro. Por
exemplo, o arroz pobre no aminoácido lisina, que é encontrado em abundância no feijão, e o aminoácido metionina é abundante no arroz e pouco encontrado no feijão. A tabela seguinte apresenta informações nutricionais desses dois alimentos.
arroz
(1 colher de sopa) feijão
(1 colher de sopa)
calorias 41 kcal 58 kcal
carboidratos 8,07 g 10,6 g
proteínas 0,58 g 3,53 g
lipídios 0,73 g 0,18 g
colesterol 0 g 0 g
Silva, R. S. Arroz e feijão, um par perfeito. Disponível em: http://www.correpar.com.br. Acesso em: 01 fev. 2009.
A partir das informações contidas no texto e na tabela, conclui-se que: a) Os carboidratos contidos no arroz são mais nutritivos que
os do feijão. b) O arroz é mais calórico que o feijão por conter maior
quantidade de lipídios. c) As proteínas do arroz têm a mesma composição de
aminoácidos que as do feijão. d) A combinação de arroz com feijão contém energia e
nutrientes e é pobre em colesterol. e) Duas colheres de arroz e três de feijão são menos
calóricas que três colheres de arroz e duas de feijão.
66. (ENEM) Durante a aula, um professor apresentou uma pesquisa nacional que mostrava que o consumo de sódio pelos adolescentes brasileiros é superior ao determinado pela Organização Mundial da Saúde. O professor, então, destacou que esse hábito deve ser evitado. A doença associada a esse hábito é a: a) Obesidade. b) Osteoporose. c) Diabetes tipo ii. d) Hipertensão arterial. e) Hipercolesterolemia.
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67. (ENEM) Uma enzima foi retirada de um dos órgãos do sistema digestório de um cachorro e, após ser purificada, foi
diluída em solução fisiológica e distribuída em três tubos de ensaio com os seguintes conteúdos: - Tubo 1: carne - Tubo 2: macarrão - Tubo 3: banha
Em todos os tubos foi adicionado ácido clorídrico
(HC ),l e o pH da solução baixou para um valor próximo a
2. Além disso, os tubos foram mantidos por duas horas a uma
temperatura de 37 C. A digestão do alimento ocorreu
somente no tubo 1. De qual órgão do cachorro a enzima foi retirada? a) Fígado. b) Pâncreas. c) Estômago. d) Vesícula biliar. e) Intestino delgado. 68. (ENEM) A vesícula biliar é um órgão muscular onde a bile é armazenada. Os cálculos biliares que algumas vezes se formam neste órgão devem ser removidos cirurgicamente, dependendo da avaliação da gravidade das complicações decorrentes da presença desses cálculos no indivíduo. Entretanto, apesar de algum prejuízo causado pela remoção da vesícula biliar, o indivíduo pode ter uma vida relativamente normal. A remoção cirúrgica desse órgão retardará a: a) Síntese de glicogênio. b) Produção de bile. c) Secreção de suco gástrico. d) Produção de enzimas digestivas.
e) Digestão das gorduras.
69. (UEL) No esquema a seguir, estão representados 4
tubos de ensaio com os seus componentes.
O material retirado de determinado órgão do rato foi
adicionado aos tubos de ensaio e após 1 hora, a 38 ºC
verificou-se que apenas no tubo III ocorreu digestão de
gordura. Assinale a alternativa que indica, respectivamente,
de qual órgão do rato foi retirado o material
adicionado aos tubos e qual enzima digestiva
participou no processo.
a) Intestino delgado e tripsina.
b) Vesícula biliar e lipase.
c) Intestino delgado e quimiotripsina.
d) Vesícula biliar e amilase.
e) Intestino delgado e pepsina.
70. (FUVEST) Um camundongo foi alimentado com uma
ração contendo proteínas marcadas com um isótopo
radioativo. Depois de certo tempo, constatou-se a presença
de hemoglobina radioativa no sangue do animal. Isso
aconteceu porque as proteínas do alimento foram:
a) Absorvidas pelas células sanguíneas.
b) Absorvidas pelo plasma sanguíneo.
c) Digeridas e os aminoácidos marcados foram utilizados na
síntese de carboidratos.
d) Digeridas e os aminoácidos marcados foram utilizados na
síntese de lipídios.
e) Digeridas e os aminoácidos marcados foram utilizados na
síntese de proteínas.
71. (MACK) Num experimento, uma quantidade de
margarina foi colocada em um tubo de ensaio contendo soro
fisiológico. A esse tubo foi adicionada certa quantidade de
uma secreção digestiva. Após alguns minutos, em estufa a
37°C, verificou-se que havia inúmeras gotículas gordurosas,
mas não havia ocorrido digestão química. Assinale a
alternativa que apresenta o nome dessa secreção e o
órgão de onde ela foi retirada.
a) Saliva; boca.
b) Bile; vesícula biliar.
c) Suco gástrico; estômago.
d) Suco entérico; duodeno.
e) Suco pancreático; intestino grosso.
72. (UFES) Após uma cirurgia de emergência, devido à
presença de grande quantidade de cálculos biliares, uma
pessoa teve retirada a sua vesícula biliar. Portanto, pode-
se esperar que:
a) Não haverá mais produção da bile.
b) A bile passará a ser lançada diretamente na corrente
sanguínea.
c) O emulsionamento das gorduras ocorrerá no jejuno,
local da liberação da bile.
d) A secreção da bile será feita de forma contínua, não se
restringindo aos períodos de digestão.
e) O emulsionamento das gorduras ficará a cargo apenas
das lipases do suco pancreático e do suco entérico.
73. (VUNESP) O sanduíche que João comeu foi feito com
duas fatias de pão, bife, alface, tomate e bacon. Sobre a
digestão desse sanduíche, verifica-se que o(s) a(s):
a) Carboidratos do pão começam a ser digeridos na boca e
sua digestão continua no intestino.
b) Proteínas do bife são totalmente digeridas pela ação do
suco gástrico no estômago.
c) Alface é rica em fibras, mas não tem qualquer valor
nutricional, uma vez que o organismo humano não
digere a celulose.
d) Vitaminas do tomate, por serem hidrossolúveis, têm sua
digestão iniciada na boca, e são totalmente absorvidas
ao longo do intestino delgado.
e) Maior parte da gordura do bacon é emulsificada pelo
suco pancreático, facilitando a ação das lípases.
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74. (IFPE) Ao se alimentar de um hambúrguer, um estudante ingeriu pão, carne bovina e verduras. Os diversos
componentes desse lanche serão digeridos ao longo do tubo digestório. Sobre a digestão desses alimentos, pode-se dizer corretamente que: a) A carne, rica em proteínas, é digerida na boca pela ação
de proteases da saliva e, no estômago, pela ação do suco gástrico que contém pepsina.
b) O pão, rico em amido, é digerido, na boca, pela ação da amilase salivar e, no intestino delgado, pela ação da amilase pancreática.
c) As verduras, alimentos vegetais que contêm celulose, são digeridas no estômago e nos intestinos pela ação da celulase secretada por eles.
d) Somente o estômago é responsável pela digestão desses alimentos, uma vez que os intestinos têm a função apenas de absorção de nutrientes.
e) O pão, a carne e os vegetais são digeridos tanto na boca como no estômago e intestinos.
75. (UEA) Com frequência, lemos nos rótulos de alguns produtos alimentícios a informação “contém glúten”. Esse alerta é colocado porque existem pessoas portadoras da doença celíaca, uma doença autoimune causada pela intolerância ao glúten, que ataca e danifica as vilosidades do epitélio de revestimento interno do intestino delgado, como mostra a figura.
A lesão terá como consequência: a) A redução da absorção de água sem diminuição da
massa corpórea. b) O aumento da absorção de água, porém sem efeito
sobre a massa corpórea. c) A redução da absorção de nutrientes e a acentuada
perda de massa corpórea. d) O aumento da absorção de água e nutrientes e o
aumento da massa corpórea.
e) A redução da absorção de água e o aumento da massa corpórea.
76. (UNIFOR) Uma pessoa fez uma refeição da qual constavam as substâncias I, II e III. Durante a digestão ocorreram os seguintes processos: na boca iniciou-se a digestão de II; no estômago iniciou-se a digestão de I e a de II foi interrompida; no duodeno ocorreu digestão das três substâncias. Com base nesses dados, é possível afirmar corretamente que I, II e III são, respectivamente: a) Carboidrato, proteína e lipídio. b) Proteína, carboidrato e lipídio. c) Lipídio, carboidrato e proteína. d) Carboidrato, lipídio e proteína. e) Proteína, lipídio e carboidrato.
77. (UFV) O gráfico abaixo mostra o efeito do pH na velocidade de reações enzimáticas no processo digestivo em
mamíferos.
No gráfico, as letras A e B indicam,
respectivamente, os pontos ótimos de atuação das enzimas: a) Tripsina e pepsina. b) Ptialina e lipase. c) Tripsina e enteroquinase. d) Pepsina e tripsina. e) Lípase e ptialina.
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HABILIDADE 14: Identificar padrões em fenômenos e processos vitais dos organismos, como manutenção do equilíbrio interno, defesa, relações com o ambiente, sexualidade, entre outros.
HABILIDADE 15. Interpretar modelos e experimentos para explicar fenômenos ou processos biológicos em qualquer nível de organização dos sistemas biológicos. CONHECIMENTOS ASSOCIADOS: Funções vitais dos seres vivos e sua relação com a adaptação desses organismos a diferentes ambientes: Respiração humana.
Na aula anterior, destacamos a importância do
sistema digestório na manutenção da homeostasia, enfatizando sua eficácia em transformar os alimentos presentes na natureza, em nutrientes assimiláveis pelo organismo.
Boa parte dos nutrientes orgânicos que absorvemos
no intestino delgado é distribuído e utilizado pelas células
para gerar a energia necessária aos processos vitais; isso
ocorre principalmente por meio da respiração celular. Esse
processo ocorre no interior das células, precisamente dentro
das mitocôndrias, onde substâncias orgânicas, como a
glicose, por exemplo, reagem com o gás oxigênio e liberam
energia, que é armazenada temporariamente em moléculas
de ATP. Além de produzir ATP, a respiração celular libera
água e o gás carbônico; a água pode ser reutilizada pelas
células, o gás carbônico é eliminado e passa para a corrente
sanguínea, sendo transportado até os pulmões por onde é
eliminado.
O gás carbônico que os tecidos corporais eliminam
no sangue, ao chegar aos pulmões, é expelido do corpo e
passa para o ar atmosférico. Nesses órgãos, o sangue recebe
o oxigênio, que será levado até s células para suprir a
respiração celular. As trocas gasosas entre o ar atmosférico
e o sangue nos pulmões constituem a respiração pulmonar
ou respiração orgânica; o conjunto de órgãos que atuam
diretamente nesse processo constitui o sistema respiratório.
Conforme destacado anteriormente a respiração
celular e a respiração pulmonar são fenômenos
interdependentes o que por sua vez só acontece graças a três
mecanismos básicos da fisiologia respiratória: a ventilação
pulmonar, o transporte dos gases e o controle nervoso da
respiração.
1. VENTILAÇÃO PULMONAR.
Consiste nas trocas gasosas entre o pulmão e o meio
externo e ocorre por dois movimentos: inspiração e
expiração.
a) inspiração. É um movimento ativo, que promove a
entrada de ar nos pulmões. Dá-se pela contração da
musculatura do diafragma e dos músculos intercostais
conforme se observa abaixo.
b) Expiração. Movimento passivo de eliminação de ar dos
pulmões. Resulta do relaxamento dos músculos citados
acima.
2. TRANSPORTE DOS GASES RESPIRATÓRIOS.
Nos alvéolos pulmonares 97% do gás oxigênio
inspirado do ar difunde-se para os capilares sangüíneos e
penetra nas hemácias, onde se combina com a hemoglobina,
formando um composto instável denominado oxiemoglobina
(HbO2), enquanto o gás carbônico, proveniente da respiração
celular, é liberado para o ar. Essa troca de gases que ocorre
entre os capilares sanguíneos e os alvéolos pulmonares,
denomina-se hematose.
Nos tecidos ocorre um processo inverso: o gás
oxigênio dissocia-se da hemoglobina e difunde-se pelo líquido
tissular, atingindo as células, fenômeno denominado de
efeito Bohr. Seja nos alvéolos ou nos tecidos em geral, a
troca de gases ocorre por difusão em função da diferença de
pressão entre os gases nos meios extra e intracelulares.
Aula 08
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A maior parte do gás carbônico (cerca de 70%) liberado pelas células no líquido tissular penetra nas hemácias e reage com a água, formando o ácido carbônico,
que logo se dissocia e dá origem a íons H+ e bicarbonato (HCO3-), difundindo-se para o plasma sangüíneo, onde ajudam a manter o grau de acidez do sangue. Cerca de 23% do gás carbônico liberado pelos tecidos associam-se à própria hemoglobina, formando a carboemoglobina, composto instável que se dissocia em nível alveolar. O restante dissolve-se no plasma, sendo assim transportado até os pulmões.
3. CONTROLE DA RESPIRAÇÃO.
Em condições normais, o centro respiratório (CR)
localizado no Bulbo, produz, a cada 5 segundos, um impulso
nervoso que estimula a contração da musculatura torácica e
do diafragma, fazendo-nos inspirar. O CR é capaz de
aumentar e de diminuir tanto a freqüência como a amplitude
dos movimentos respiratórios, pois possui quimiorreceptores
que são bastante sensíveis ao pH do plasma. Essa capacidade
permite que os tecidos recebam a quantidade de oxigênio
que necessitam, além de remover adequadamente o gás
carbônico. Quando o sangue se torna mais ácido (acidose),
devido ao aumento do gás carbônico, o centro respiratório
induz a aceleração dos movimentos respiratórios. Dessa
forma, tanto a freqüência quanto a amplitude da respiração
tornam-se aumentadas, o que possibilita eliminar
rapidamente o excesso de CO2. Em situação contrária, com a
depressão do CR, pelo aumento do pH (alcalose) ocorre
diminuição da freqüência e amplitude respiratórias.
Desta forma, os principais estímulos para ativar o
processo de inspiração são o aumento do teor de CO2 e a
consequente redução do pH. Essa redução ocorre em função
da associação do CO2 com a água, formando um ácido fraco
que se dissocia originando íons H+.
O aumento da concentração do CO2, portanto,
desloca a reação para a direita, aumentando a frequencia
respiratória, enquanto sua redução desloca para a esquerda,
diminuído a freqüência respiratória.
Curva de dissociação do oxigênio da hemoglobina.
A afinidade da hemoglobina com o oxigênio varia de
acordo com a concentração desse gás e com a variação
do pH. Quando a concentração de O2 é alta, a
hemoglobina tende a se unir fortemente a ele; quando a
concentração de O2 diminui a afinidade da hemoglobina
a esse gás também diminui e o oxigênio é liberado
(dissociado) com mais facilidade do pigmento. Durante
uma atividade física a taxa de respiração celular aumenta
elevando a concentração do CO2 e diminuindo o pH. Essa
redução do pH induz a hemoglobina a liberar mais
oxigênio para que seja utilizado na respiração celular
propiciando a manutenção da alta atividade durante o
exercício.
“desvio para a direita a afinidade do O2 pela hemoglobina é diminuída, ou seja, maior liberação de O2”
O monóxido de carbono (CO) é um gás inodoro que constitui um dos principais poluentes atmosféricos das zonas urbanas. Esse gás tem a propriedade de estabelecer
com a hemoglobina uma ligação cerca de 250 vezes mais estável do que a ligação existente entre o gás oxigênio e a hemoglobina. Portanto, quando o CO se liga à Hb, esta fica inutilizada para transportar O2; daí o efeito tóxico do CO que em altas concentrações, pode acarretar a morte do indivíduo por asfixia (CO + Hb = carboxiemoglobina).
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Embora não tenha efeito direto no centro
respiratório a taxa de oxigênio também influencia a
freqüência respiratória, conforme se verifica abaixo.
Leitura complementar: O “mal das montanhas” e o “mal
do mergulhador”: O efeito das grandes altitudes e da alta
pressão sobre a fisiologia respiratória.
O mal da altitude ou mal das montanhas refere-se a
dificuldade de se absorver oxigênio quando o indivíduo é
submetido a locais de grandes altitudes. Isso ocorre pelo fato
de que a pressão do ar diminui conforme a maior variação de
altitude, o que resulta em menor quantidade de oxigênio no
ar. Sob estas dificuldades o organismo tende a se aclimatar,
e a principal mudança será a alteração da composição
sangüínea, que terá um aumento considerável de glóbulos
vermelhos, responsáveis pelo transporte do O2 absorvido nos
alvéolos pulmonares às células.
Ao contrário do que ocorre no alto das montanhas,
onde as pressões são mais baixas, nas profundezas de rios, lagos
e oceanos, devido ao peso de grandes volumes de água, as
pressões tornam-se elevadas. No caso dos mergulhos de
profundidade, a pressão acaba por exercer no corpo humano
algumas alterações importantes. Dentre elas, a mais facilmente
percebida diz respeito à diminuição do volume interno dos
pulmões. Além disso, em ambientes hiperbáricos, o estado físico
de alguns gases, como o nitrogênio, por exemplo, se altera de
gasoso para líquido, fazendo com que o seu comportamento
dentro do organismo também mude.
Para explicar como os pulmões sofrem nas altas
profundidades, o professor Marco Cremona, do Departamento de
Física da Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro (PUC-
Rio), faz uso da Lei de Boyle. Segundo ela, em condições de
temperatura constante, o volume de um determinado gás é
inversamente proporcional à pressão exercida sobre ele. Sendo
assim, se a pressão duplica, o volume do gás cai pela metade.
“Ao nível do mar, nossos pulmões têm a capacidade de
comportar de quatro a seis litros de ar. Sendo assim, se uma
pessoa mergulha a 20 metros, como a pressão sobre ela
praticamente dobra, a sua capacidade pulmonar cai pela metade,
ou seja, os pulmões passarão a comportar, em média, de dois a
três litros de ar. Daí explica-se o porquê de os mergulhadores
sentirem uma pressão no tórax em grandes profundidades”,
ressalta Cremona.
Outro problema apresentado nos mergulhos em alta
profundidade diz respeito à descompressão rápida. Dependendo
do tempo de mergulho e da profundidade, parte do nitrogênio
presente no sangue do mergulhador passa a ficar em estado
líquido. Caso o mergulhador suba rápido demais à superfície, esse
nitrogênio muda de forma súbita novamente para o gasoso,
formando bolhas, o que pode causar embolias.
“Para evitar os efeitos da descompressão rápida, o mergulhador
deve subir lentamente, fazendo paradas periódicas enquanto
sobe. Tudo para que o gás dentro do seu corpo possa ser liberado
de forma lenta. Fonte: http://globociencia/noticia.
Grandes
altitudes
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VERIFICAÇÃO DE APRENDIZAGEM
78. (UNIRIO) O CO2 se difunde através das membranas biológicas e dos fluidos do corpo de modo bem mais eficiente que o O2. Os mergulhadores que praticam apneia utilizam uma prática conhecida como HIPERVENTILAÇÃO antes de cada imersão. Nessa prática, o mergulhador realiza uma série de inspirações e expirações curtas e rápidas antes de inflar ao máximo seus pulmões e realizar o mergulho. O procedimento descrito: a) Aumenta o fôlego do mergulhador, porque permite um
aporte muito maior de O2 na corrente sanguínea para suprir a demanda do organismo.
b) Estimula o diafragma, permitindo a entrada de um volume bem maior de ar nos pulmões.
c) Aumenta o tempo de imersão, mas é perigoso porque reduz a concentração de CO2 no sangue inibindo a ação do centro respiratório.
d) Condiciona a musculatura intercostal, o que resulta em maior amplitude do ápice pulmonar.
e) Influencia negativamente as trocas gasosas, pois seu benefício restringe-se a aumentar a concentração do mergulhador.
79. (UEL) A taxa de consumo de oxigênio em relação à massa corpórea é muito mais alta no mamífero pequeno que no grande. Por exemplo, 1g de tecido de um camundongo consome oxigênio numa taxa até 100 vezes maior que 1g de tecido de um elefante. Este elevado consumo de oxigênio do animal pequeno requer um maior suprimento desse elemento para os tecidos. Assim sendo, espera-se que mamíferos menores apresentem: a) Maior frequência cardíaca e menor frequência
respiratória que mamíferos maiores. b) Menor frequência cardíaca e maior frequência
respiratória que mamíferos maiores. c) Menor frequência cardíaca e menor frequência
respiratória que mamíferos maiores. d) Maior frequência cardíaca e maior frequência
respiratória que mamíferos maiores. e) Frequência cardíaca e respiratória igual à dos mamíferos
maiores. 80. (ENEM) Hipóxia ou mal das alturas consiste na diminuição de oxigênio no sangue arterial do organismo. Por essa razão, muitos atletas apresentam mal-estar (dores de cabeça, tontura, falta de ar etc.) ao praticarem atividade física em altitudes elevadas. Nessas condições, ocorrerá uma diminuição na concentração de hemoglobina oxigenada (HbO2) em equilíbrio no sangue, conforme a relação:
Hb(aq) + O2 (aq) HbO2(aq)
A alteração da concentração de hemoglobina oxigenada no sangue ocorre por causa do (a): a) Elevação da pressão arterial. b) Aumento da temperatura corporal. c) Redução da temperatura do ambiente. d) Queda da pressão parcial de oxigênio. e) Diminuição da quantidade de hemácias.
81. (G1-IFPE) As principais fontes geradoras de poluição atmosférica são os motores de veículos, as indústrias, a
incineração de lixo doméstico e as queimadas de campos e florestas. Nas atividades humanas, são liberados anualmente na atmosfera, milhões de toneladas de gases tóxicos. Dentre esses gases, existe um que é inodoro, incolor e muito tóxico, cuja principal fonte de emissão é a queima de combustíveis fósseis nos motores dos veículos. O gás em questão, quando inalado, tem a capacidade de se combinar com a hemoglobina, formando um composto estável, impedindo o transporte de oxigênio pelo sangue. Esse gás é o: a) Óxido de nitrogênio. b) Óxido de enxofre. c) Dióxido de carbono. d) Monóxido de carbono. e) Gás sulfídrico. 82. (G1-CFTMG) Na preparação para os Jogos Olímpicos de 2012, em Londres, um maratonista brasileiro treinou na cidade de Paipa, na Colômbia, a 2.577 m acima do nível do mar. A finalidade desse treinamento foi aumentar a: a) Temperatura média do corpo. b) Quantidade de hemácias no sangue. c) Densidade de mitocôndrias nas células. d) Frequência dos movimentos respiratórios. e) Acúmulo de glicose nos músculos.
83. (G1-CPS) Ao viajar da cidade de São Paulo para uma cidade de altitude mais elevada, como La Paz, na Bolívia, o organismo sente as dificuldades provocadas pelo ar rarefeito e precisa de tempo para se adaptar. Nesse período de adaptação, os sintomas mais comuns são respiração ofegante, dores de cabeça, náuseas e tonturas. O corpo responde a esses sintomas acelerando a frequência cardíaca, aumentando a frequência respiratória e aumentando a
produção de glóbulos vermelhos no sangue. Nessa situação, a produção adicional dessas células é necessária porque: a) Facilita a distribuição dos nutrientes a todas as células
do corpo. b) Acelera a eliminação dos compostos nitrogenados
presentes no sangue. c) Acelera os processos de coagulação sanguínea evitando
possíveis hemorragias. d) Aumenta a quantidade de hemoglobina que permite
melhor oxigenação dos tecidos. e) Aumenta a imunidade contra a maioria das infecções
que ocorrem nas grandes altitudes. 84. (PUCRJ) O fumo é responsável por provocar ou agravar diversos problemas no sistema respiratório, e uma das
razões para a redução da eficiência respiratória está relacionada à combinação do monóxido de carbono emitido pelo cigarro com a hemoglobina. Sobre essa associação, é correto afirmar que: a) O monóxido de carbono se liga à hemoglobina formando
um composto instável chamado carboemoglobina. b) O monóxido de carbono se liga à hemoglobina formando
um composto estável chamado oxiemoglobina. c) O monóxido de carbono se liga à hemoglobina formando
um composto estável chamado carboxiemoglobina. d) A ligação entre o monóxido de carbono e a
hemoglobina, apesar de estável, é mais fraca do que aquela que ocorre entre a hemoglobina e o oxigênio.
e) O monóxido de carbono destrói a molécula de hemoglobina após a combinação.
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85. (PUC-RJ) Nos Jogos Olímpicos de Inverno, nos Estados Unidos da América, uma das atletas foi eliminada no exame
"antidoping" porque, embora não houvesse vestígio de nenhuma substância estranha em seu organismo, ela apresentava uma taxa de hemácias e de hemoglobina muito mais altas do que as médias para atletas do sexo feminino com a sua idade. O Comitê Olímpico considerou imprópria sua participação nos jogos, porque: a) A maior taxa de hemácias permitiria uma menor
oxigenação do sangue e uma maior obtenção de energia.
b) Um aumento do número de hemácias poderia causar uma diminuição do número de plaquetas e uma hemorragia interna. C) a maior taxa de hemácias poderia causar uma sobrecarga no músculo cardíaco e um possível infarto do miocárdio.
c) A maior taxa de hemácias permitiria uma maior oxigenação do sangue e uma maior obtenção de energia.
d) A maior taxa de hemácias causaria um aumento na taxa de respiração e uma intoxicação sanguínea causada pelo aumento de ácido carbônico no sangue.
86. (UEPB) Num incêndio é comum o indivíduo morrer, antes por asfixia, do que por queimaduras. Tal situação ocorre, porque: a) A fumaça destrói os leucócitos. b) As plaquetas são destruídas na presença do monóxido
de carbono. c) A hemoglobina combina-se com o monóxido de
carbono, formando um composto estável, tornando-se irrecuperável.
d) A hemoglobina combina-se com todo o oxigênio disponível.
e) A hemoglobina, nessa situação, só transporta dióxido de
carbono. 87. (PUC-RJ) A FIFA (Fédération Internationale de Football Association) proibiu a realização de jogos de futebol em altitudes acima de 2.500 metros, com o argumento de que os jogadores que vivem em altitudes mais baixas têm menor chance de apresentar um desempenho bom quando jogam em maiores altitudes. A preocupação está vinculada, principalmente, aos problemas respiratórios sistêmicos que as populações que não vivem nestas altitudes podem apresentar. O motivo que justifica essa decisão da FIFA é que, em altas altitudes, a pressão do ar é: a) Maior, o ar é menos rarefeito e a dificuldade de respirar
maior. b) Maior, o ar é mais rarefeito e a dificuldade de respirar é
maior. C) igual à do nível do mar, o ar é mais rarefeito e a dificuldade de respirar maior.
c) Menor, o ar é menos rarefeito e a dificuldade de respirar menor.
d) Menor, o ar é mais rarefeito e a dificuldade de respiração é maior.
88. (UERJ) Exibido na televisão, o filme “Encontros e desencontros” mostra o personagem principal dentro de uma loja, numa crise de ansiedade aguda, queixando-se de falta de ar. É socorrido por seu irmão, que lhe coloca um saco de papel aberto sobre sua boca e seu nariz e manda que ele respire lentamente. Em pouco tempo, o personagem está melhor. O procedimento está correto e pode ser explicado, pois, à medida que ele respira lentamente dentro do saco, varia a concentração de um gás, que estimula diretamente, o bulbo, regulando os movimentos respiratórios. A variação
do gás ocorrida dentro do saco de papel, e que permitiu a melhora do personagem, foi:
a) Aumento da concentração de N2. b) Aumento da concentração de O2. c) Aumento da concentração de CO2. d) Diminuição da concentração de O2. e) Diminuição da concentração de CO2. 89. (FATEC-SP) O gráfico abaixo mostra as curvas de saturação de dois tipos de hemoglobina (Hb) que se ligam ao oxigênio (O2).
Essas curvas nos permitem concluir que: a) A hemoglobina 1 possui menor afinidade pelo O2 que a
hemoglobina 2. b) A hemoglobina 1 possui maior afinidade pelo O2 que a
hemoglobina 2. c) As hemoglobinas 1 e 2 possuem a mesma afinidade pelo
O2. d) A hemoglobina 1 fica saturada somente nas maiores
pressões parciais de O2. e) A hemoglobina 1 nunca fica saturada, uma vez que a
hemoglobina 2 impede tal evento. 90. (UNESP) O volume total de ar que cabe no sistema respiratório de um homem adulto, ao nível do mar, é cerca de 6 litros. Nessas condições, os pulmões de um indivíduo em repouso, a cada movimento respiratório, trocam com o meio exterior, em média, apenas 0,5 litro de ar. Essa quantidade de ar inspirado mistura-se ao ar retido nas vias aéreas e apenas parte dessa mistura chega aos alvéolos.
De acordo com as informações descritas e considerando a fisiologia e a anatomia do aparelho respiratório humano, é possível afirmar que, durante a inspiração, o ar que chega aos alvéolos possui: a) Maior concentração de CO2 que aquela do sangue
venoso. b) Menor concentração de CO2 que o ar atmosférico. c) Maior concentração de O2 que aquela do sangue arterial.
d) Maior concentração de CO2 que aquele que havia sido expirado.
e) Menor concentração de O2 que aquele que havia sido expirado.
91. (FGV) Desde o dia 07 de agosto de 2009, uma lei estadual proíbe o fumo em ambientes fechados coletivos no Estado de São Paulo. A medida é bem-vinda, pois se sabe que dentre os inúmeros problemas de saúde causados ou agravados pelo fumo, um deles é o fato de o monóxido de carbono (CO), presente na fumaça do cigarro: a) Causar irritação no epitélio das vias aéreas superiores,
favorecendo infecções e dificultando o aporte de oxigênio aos pulmões.
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b) Provocar lesões nas paredes dos alvéolos, que se rompem e ampliam a superfície do tecido para trocas
gasosas. c) Provocar lesões nas organelas das células das mucosas
das vias aéreas e dos pulmões, o que é a causa primária do câncer.
d) Provocar rigidez dos brônquios e do diafragma, comprometendo a capacidade de inspiração e expiração.
e) Estabelecer uma ligação química com a hemoglobina, resultando em hemácias com baixo potencial de oxigenação.
92. (UEA) A mioglobina é uma molécula, similar à hemoglobina, que se liga ao oxigênio e cuja principal função é a reserva de oxigênio nos músculos dos mamíferos. A mioglobina possui maior afinidade com o oxigênio do que a hemoglobina, e só começa a liberá-lo quando esta última já o fez.
Disponível em: www.zoo.ba.gov.br (adaptado).
No gráfico, Y corresponde à porcentagem da saturação da hemoglobina e da mioglobina pelo oxigênio e X corresponde a diferentes pressões parciais do oxigênio no
ambiente, em mm de Hg. Com base nas informações contidas no texto, é correto afirmar que a saturação da hemoglobina está representada na curva: a) I, pois, para uma mesma pressão parcial de O2 no
ambiente, essa molécula apresenta inicialmente maior saturação do que a mioglobina.
b) I, pois, a afinidade dessa molécula pelo O2 reduz-se rapidamente para pequenas pressões parciais de oxigênio no ambiente.
c) II, pois, para uma mesma pressão parcial de O2 essa molécula apresenta menor saturação em relação à molécula de mioglobina.
d) II, pois, para uma pressão parcial de 20 mm de Hg a saturação dessa molécula corresponde à metade da saturação da molécula de mioglobina na mesma pressão parcial.
e) I, pois, essa molécula apresenta menor afinidade pelo oxigênio em pressões parciais menores e maior afinidade para pressões maiores.
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HABILIDADE 14. Identificar padrões em fenômenos e processos vitais dos organismos, como manutenção do equilíbrio interno, defesa, relações com o ambiente, sexualidade, entre outros.
HABILIDADE 15. Interpretar modelos e experimentos para explicar fenômenos ou processos biológicos em qualquer nível de organização dos sistemas biológicos.
CONHECIMENTOS ASSOCIADOS: Funções vitais dos seres vivos e sua relação com a adaptação desses organismos a diferentes ambientes: Circulação humana.
No tópico anterior observamos que a respiração
orgânica disponibiliza oxigênio para respiração celular e
elimina o gás carbônico desta última e ainda, que esses gases
são transportados pelo sangue dos pulmões para as células
e no sentido inverso. Conclui-se dessa forma, que os
fenômenos ligados a respiração são totalmente dependentes
de uma das funções da circulação sanguínea na manutenção
da homeostasia: o transporte de gases respiratórios e dos
nutrientes orgânicos e inorgânicos necessários a essa
respiração. Esse transporte ocorre com grande eficácia,
graças a um conjunto de estruturas ligadas e
interdependentes, o coração e os vasos sanguíneos que
constituem o sistema cardiovascular, que além dessa função
apresenta outras importâncias conforme esquema abaixo.
1. ESTRUTURA E FISIOLOGIA DO SISTEMA
CARDIOVASCULAR.
1.1. Coração. O coração humano é um órgão comparável a
de um punho fechado, localizado sob o osso externo, um
pouco a esquerda do centro do peito. As paredes do coração
são constituídas por tecido muscular estriado cardíaco
constituindo o miocárdio. Assim como nos demais mamíferos,
o coração humano tem quatro câmaras distintas, dois átrios
e dois ventrículos, e nele não há mistura de sangue arterial
com o venoso. O sangue rico em gás oxigênio, proveniente
dos pulmões, chega ao coração pelo átrio esquerdo. O
sangue rico em gás carbônico, proveniente do resto do corpo,
chega pelo átrio direito.
Cada átrio comunica-se com o ventrículo ligado a ele
por um orifício que apresenta uma valva, cuja função é
garantir a circulação do sangue em sentido único, do
átrio para o ventrículo. O átrio esquerdo (AE) comunica-se
com o ventrículo esquerdo (VE) pela valva bicúspide ou
mitral. O átrio direito (AD) comunica-se com o ventrículo
direito (VD) pela valva tricúspide.
Durante a contração dos átrios, denominada sístole
atrial, o sangue passa para os ventrículos, que relaxam
processo chamado de diástole ventricular. Quando ocorre a
contração dos ventrículos (sístole ventricular), as valvas entre
os átrios se fecham e o sangue é forçado a sair do coração
por duas grandes artérias: a artéria pulmonar que parte do
VD em direção aos pulmões, e a artéria aorta, que parte do
VE para as demais partes do corpo. As saídas para a aorta e
artéria pulmonar são controladas por valvas semilunares,
cuja função é impedir o refluxo do sangue para o coração
durante o relaxamento do miocárdio.
O sangue chega venoso ao AD do coração pelas
veias cavas, passa para o VD e sai pela artéria pulmonar em
direção aos pulmões, onde será oxigenado (hematose
pulmonar). O sangue, agora arterial, retorna para o AD pelas
veias pulmonares. Este percurso do sangue saindo do VD,
indo aos pulmões e retornando ao AE, constitui a pequena
circulação ou circulação pulmonar. Do AE o sangue
arterial, rico em oxigênio, passa para o VE e deste para
artéria aorta, que o leva para ser distribuído por todo corpo,
sendo esta circulação denominada de circulação sistêmica
ou grande circulação.
Aula 09
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Os batimentos cardíacos são originados por
fenômenos miogênicos provenientes do próprio músculo
cardíaco (automatismo cardíaco). A frequência com que
esses batimentos ocorrem varia de acordo com a idade, peso,
estado emocional, atividade física, sendo controlada por um
nódulo de células musculares especiais, o nodo sino-atrial
ou marcapasso, localizado na parede do AD. Outra região
especializada neste automatismo cardíaco é o nodo átrio
ventricular, que distribui o sinal gerado no marcapasso à
musculatura dos ventrículos, estimulando-os a entrar em
sístole. O coração continua batendo por algum tempo mesmo
quando suas inervações são cortadas, demonstrando que o
estímulo da contração é de origem miogênica.
Apesar desse automatismo, os batimentos têm
mecanismos reguladores que se encontram sobre efeitos do
sistema nervoso autônomo. Os nervos que atuam sobre a
musculatura cardíaca permitem ajustem na freqüência
cardíaca de acordo com as necessidades do organismo. Assim
o sistema nervoso autônomo, por meio de suas fibras
simpáticas, aumenta a freqüência cardíaca e as fibras
parassimpáticas diminuem essa freqüência.
1.2. Vasos sanguíneos. Conforme destacado
anteriormente, o sangue deixa o coração pelas artérias
(vasos eferentes) que saem do ventrículo e retornam por
meio de veias (vasos aferentes) que chegam aos átrios. As
artérias deixam o coração carregando sangue arterial, rico
em oxigênio, (exceto a artéria pulmonar) em direção as
células onde se ramificam em vasos cada vez mais finos, as
arteríolas, e depois em capilares, local em que se processa as
trocas gasosas. Os capilares reúnem-se em vênulas, que
originam vasos cada vez mais calibrosos, as veias, vasos que
chegam ao coração.
Artérias e veias apresentam três camadas
histológicas, no entanto, nas artérias uma dessas camadas,
constituída por tecido muscular liso, apresenta-se bastante
desenvolvida, capaz de suportar a pressão exercida pelo
sangue que sai do coração. Já nas veias a musculatura lisa é
menos desenvolvida, sendo fundamental a participação da
musculatura esquelética na condução do sangue venoso. Nas
veias, todavia, diferente das artérias, há válvulas que
impedem o refluxo do sangue.
Uma alimentação que contenha altos teores de
gordura, aliada a fatores como por exemplo, o sedentarismo
pode contribuir para elevação da taxa de colesterol e
possibilitar a formação de placas de ateroma (aterosclerose)
potencializando assim o risco de doenças cardiovasculares.
Pressão arterial. No momento em que a musculatura do
ventrículo se contrai (sístole ventricular), a pressão exercida no
sistema de vasos arteriais é chamada pressão sistólica arterial ou
pressão máxima (120 mmHg em uma pessoa jovem em
repouso). Quando a musculatura do ventrículo sofre
relaxamento, a pressão diminui, determinado a pressão
diastólica arterial ou pressão mínima (80 mmHg em uma pessoa
jovem em repouso).
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2. SANGUE.
O tecido sanguíneo pode ser considerado um tecido
conjuntivo em que a substância intercelular, o plasma, é líquida, formada principalmente por água e proteínas, e que serve de meio de transporte de nutrientes, hormônios, anticorpos e excretas. No plasma encontram-se os elementos celulares ou figurados, que são os glóbulos vermelhos (hemácias), glóbulos brancos (leucócitos) e plaquetas (trombócitos).
Uma das funções básicas do sangue é o transporte de substâncias, entre as quais se destacam:
• Levar oxigênio e nutrientes para as células; • Retirar dos tecidos as sobras das atividades
celulares (como gás carbônico produzido na respiração celular);
• Conduzir hormônios pelo organismo. • Defender o corpo das ações de agentes nocivos.
O sangue parece um líquido homogêneo, no entanto,
com a observação por microscópio se pode verificar que ele
é heterogêneo, sendo composto por vários tipos celulares.
O tecido hematopoiético é o responsável pela
produção dos elementos figurados do sangue. Esta função é
executada pela medula óssea vermelha a partir de células
indiferenciadas pluripotentes.
Alguns dos linfócitos produzidos na medula óssea vermelha passam por um estágio de maturação e multiplicação na glândula timo. São os chamados linfócitos T, responsáveis pela imunidade celular. Outros completam o
mesmo estágio em órgãos como baço, tonsilas palatinas e linfonodos. São os chamados linfócitos B, responsáveis pela produção de imunoglobulinas. Os plasmócitos do tecido conjuntivo propriamente. O tecido hematopoiético é denominado mieloide, quando representado pela medula óssea vermelha, e linfoide, quando representado pelo timo, baço, adenoides, tonsilas palatinas e linfonodos.
2.1. Glóbulos vermelhos.
Também chamado de hemácias, são células em maior quantidade nos humanos. Nos mamíferos são células anucleadas e têm a forma de disco bicôncavo, para facilitar a entrada e a saída do oxigênio, mas em todos os vertebrados contêm um pigmento vermelho, rico em ferro, a hemoglobina, cuja função é o transporte, principalmente do gás oxigênio, para o processo respiratório. No ser humano,
os glóbulos vermelhos duram cerca de 120 dias, sendo destruídos no fígado e no baço e substituídos por novos glóbulos vermelhos produzidos na medula óssea vermelha.
Um indivíduo pode apresentar os sintomas de anemia quando no seu sangue ocorre baixa concentração de hemoglobina pela diminuição no número de glóbulos vermelhos ou pela concentração baixa de hemoglobina em cada célula quando o número de glóbulos vermelhos é normal. As causas da anemia podem ser falta de ferro na alimentação, perdas crônicas de sangue ou carência de vitamina B.
Indivíduos que vivem em lugares de grande altitude têm o número de glóbulos vermelhos acima do normal. Como nesses lugares o ar é rarefeito, portanto com baixa concentração de oxigênio, o organismo necessita de maior quantidade de glóbulos vermelhos por mm3 de sangue para suprir as necessidades daquele gás nas células.
2.2. Glóbulos brancos.
Também chamados de leucócitos, são células de defesa do organismo que pertencem ao sistema imunológico. O seu número na espécie humana varia, em condições normais, entre 5 mil e 10 mil por mm3 de sangue. Sua principal função é a defesa do organismo. Essa atividade pode ser exercida por meio da fagocitose ou da produção de proteínas de defesa, os anticorpos. Vários são os mecanismos de defesa, como pode ser verificado abaixo:
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2.3. Plaquetas. Também chamadas de trombócitos, não são células,
mas fragmentos celulares. A sua principal função está relacionada ao processo de coagulação sanguínea.
Quando há um ferimento, com rompimento de vasos sanguíneos, as plaquetas aderem às áreas lesadas e produzem uma rede de fios extremamente finos que impedem a passagem das hemácias e retém o sangue. As plaquetas estão presentes em cada gota de sangue e seu número é de aproximadamente 150.000 a 400.000 plaquetas por milímetro cúbico em condições normais de saúde.
2.4. Plasma. É um líquido de cor amarela e corresponde a mais da metade do volume do sangue. Ele é constituído por grande quantidade de água (mais de 90%), onde se encontram dissolvidos os nutrientes (glicose, lipídios, aminoácidos, proteínas, sais minerais e vitaminas), o gás oxigênio e hormônios, e os resíduos produzidos pelas células, como gás carbônico e outras substâncias que devem ser eliminadas do corpo.
O hemograma completo é um exame de sangue que analisa as variações quantitativas e morfológicas dos elementos figurados do sangue. Os médicos, geralmente, solicitam esse para diagnosticar distúrbios como anemia, doenças autoimunes e leucemia. Este é um dos tipos de exame de sangue mais pedidos pelos médicos, nos exames de rotina. Nas últimas décadas, houve um grande aperfeiçoamento tecnológico nos contadores hematológicos
e no desenvolvimento de novas metodologias. Os processos automatizados substituíram, com largas vantagens, os testes manuais. Atualmente, laboratórios com equipamentos de última geração oferecem significativo aumento na qualidade geral do exame devido à alta reprodutibilidade de resultados e aos baixos coeficientes de variação dos parâmetros analisados, além de possuírem melhor controle de qualidade e padronização de critérios para revisão médica dos resultados. o hemograma é um exame muito acessível e, apesar de inespecífico, a interpretação correta de seus dados pode ser uma ótima ferramenta de orientação diagnóstica e terapêutica. O avanço tecnológico, além da melhoria da qualidade analítica, permitiu a introdução de novos parâmetros que podem ser relevantes na prática clínica se forem adequadamente utilizados. A consulta ao médico
especialista do laboratório pode esclarecer dúvidas e auxiliar o direcionamento diagnóstico.
3. Sistema linfático. Como o sangue, a linfa é um tecido de transporte formado por uma parte líquida e uma parte celular. A parte líquida é o plasma linfático, de composição química variável em função da alimentação; a parte celular compõe-se basicamente de linfócitos e de alguns glóbulos brancos granulócitos. A linfa banha as células dos demais tecidos e é drenada por um sistema especial de vasos de paredes muito finas. O sistema linfático regula o conteúdo de líquidos e defende o corpo de agentes infecciosos e lesões. O plasma e os leucócitos conseguem atravessar as paredes dos capilares sanguíneos, banham as células dos diferentes tecidos e formam a linfa intersticial. Parte do plasma e dos leucócitos retornam aos vasos capilares sanguíneos e outra parte é recolhida pelos vasos capilares linfáticos, formando a linfa
circundante. A linfa é um líquido formado por plasma e glóbulos brancos. Pode circular entre as células (linfa intersticial) ou nos vasos sanguíneos (linfa circundante).
A linfa e o sistema linfático têm várias funções:
• Equilíbrio hídrico: drenagem do excesso de linfa intersticial presente nos tecidos;
• Absorção de lípidos, vitaminas e outras substâncias: recebem os lípidos e as vitaminas lipossolúveis absorvidos no intestino delgado e transportam-nos para o sangue;
• Defesa: os microrganismos, algumas células cancerosas e outros corpos estranhos são filtrados nos gânglios linfáticos. Por outro lado, os leucócitos presentes na linfa conseguem eliminá-los através da fagocitose.
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VERIFICAÇÃO DE APRENDIZAGEM 93. (G1-IFPE) A hipertensão arterial é um dos problemas
que afeta o sistema cardiovascular. Entre as causas mais
comuns desta doença é possível destacar alimentação
inadequada, estresse e vida sedentária. Algo curioso sobre
um dos medicamentos usados para o controle da hipertensão
arterial e que a maioria dos hipertensos não sabe é que o
captopril é desenvolvido a partir de uma substância
encontrada no veneno da jararaca brasileira.
Sobre a hipertensão arterial e o sistema
cardiovascular, podemos afirmar que:
a) As veias são vasos que transportam apenas sangue
arterial rico em gás oxigênio.
b) A pressão que o sangue exerce sobre as paredes das
veias é denominada pressão arterial.
c) Na grande circulação, o sangue percorre um trajeto
entre o coração-pulmão-coração.
d) É considerada hipertensa a pessoa que apresenta uma
pressão arterial de 120 80 mm Hg.
e) A artéria aorta é um vaso que transporta sangue arterial
rico em gás oxigênio.
94. (G1-CPS) Em 2011, médicos de um hospital em São
Paulo usaram um robô, pela primeira vez, para fazer uma
cirurgia cardíaca. Nessa cirurgia robótica, os médicos fizeram
uma ponte de safena, por meio de um processo menos
invasivo do que o habitual. O paciente submetido a essa
cirurgia apresentava uma obstrução em uma das artérias
coronárias, e o sangue chegava com dificuldade ao coração.
Essa obstrução das artérias coronárias é
característica do quadro conhecido como:
a) Pericardite.
b) Infarto agudo do miocárdio.
c) Doença vascular periférica.
d) Acidente vascular cerebral.
e) Doença das válvulas cardíacas.
95. (MACKENZIE) No esquema as setas indicam o sentido
de circulação do sangue.
Assinale a alternativa correta:
a) Todos os vasos A apresentam, na sua parede, uma
camada muscular mais reforçada do que os vasos B.
b) Se os vasos C forem os dos pulmões, o vaso A será uma
artéria porque transporta sangue arterial vindo dos
pulmões.
c) A pressão do sangue no vaso A é menor que no vaso B.
d) O vaso B apresenta inúmeras válvulas para impedir o
refluxo do sangue.
e) No vaso C as substâncias somente passam para o meio
externo, não sendo possível a passagem de substâncias
para dentro do sangue nessa estrutura.
96. (UEMG) O gráfico seguinte representa as pressões
sanguíneas ao longo do corpo de uma pessoa saudável. Os
números representam compartimentos nos quais foram
tomadas as pressões nos intervalos de tempo.
Considerando as informações fornecidas e outros
conhecimentos sobre a fisiologia circulatória humana, o
ventrículo esquerdo do coração está representado
pela pressão medida em:
a) I.
b) II.
c) III.
d) IV.
e) V.
97. (FGV) Um dos procedimentos médicos em casos de
obstrução de vasos sanguíneos cardíacos, causada
geralmente por acúmulo de placas de gordura nas paredes
(Figura 1), é a colocação de um tubo metálico expansível em
forma de malha, denominado stent (Figura 2), evitando o
infarto do miocárdio.
Tal procedimento, quando realizado nas artérias
coronárias, tem como objetivo desbloquear o fluxo
sanguíneo responsável pela condução de gás
oxigênio:
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a) Dos pulmões em direção ao átrio esquerdo do coração.
b) E nutrientes para o tecido muscular cardíaco.
c) Do ventrículo esquerdo em direção à aorta.
d) E nutrientes para todos os tecidos corpóreos.
e) Dos pulmões em direção ao ventrículo esquerdo do
coração.
98. (UNICAMP) A pressão parcial do gás O2 (pO2) e a do
gás CO2 (pCO2) foram medidas em duas amostras (I e II) de
sangue colhidas simultaneamente de um homem normal. A
amostra I teve pO2 = 104 mm Hg e pCO2 = 40 mm Hg,
enquanto a amostra II teve pO2 = 40 mm Hg e pCO2 = 45
mm Hg. Em relação ao caso em análise, é correto afirmar
que:
a) A amostra I corresponde a sangue arterial, que pode ter
sido obtido de artéria pulmonar, que cede O2 para as
células corporais com baixa concentração desse gás.
b) A amostra II corresponde a sangue venoso, que pode ter
sido obtido de veias pulmonares, que levam sangue do
pulmão ao coração.
c) A amostra II pode ter sido obtida de uma artéria
pulmonar, que leva sangue do coração ao pulmão, onde
a po2 do ar é menor que a do sangue que chega a esse
órgão.
d) A amostra I pode ter sido obtida de veias pulmonares,
que chegam ao coração trazendo sangue oxigenado, que
será usado para irrigar o próprio coração e outros
órgãos.
e) As duas amostras podem ser provenientes da artéria
aorta, responsável por levar oxigênio para todos os
tecidos do corpo humano.
99. (UFRN) O coração humano tem sido alvo de estudos da
engenharia para a produção de dispositivos alternativos que
ajudem a resolver as dificuldades decorrentes dos
transplantes naturais. Embora existam hoje corações
artificiais, nenhum deles substituiu o original à altura no seu
funcionamento. Alguns detalhes mecânicos são fundamentais
para o seu perfeito funcionamento. Assim, na construção de
um protótipo mais parecido com o coração humano, é
necessário considerar que:
a) As válvulas devem impedir o retorno do sangue dos
ventrículos para os átrios.
b) O lado direito deve possuir uma maior capacidade de
bombeamento do sangue.
c) O lado direito da bomba deve ter a capacidade de aspirar
e o esquerdo, de impelir o sangue.
d) Os conectores de entrada e saída devem ser 4, um para
cada átrio e um para cada ventrículo.
e) As camadas devem ser divididas em 4 partes, havendo
mistura de sangue entre o lado direito e esquerdo.
100. (G1-CPS) Você já pensou o que acontecerá com o seu
corpo sem a realização de atividades físicas? Segundo as
informações do IBGE, 80% da população brasileira vive nas
cidades e mais de 60% dos adultos que vivem nessas áreas
não praticam exercícios físicos com a frequência adequada.
Por esse motivo, é necessário combater um problema que
vem assumindo grande importância em áreas urbanas, o
sedentarismo. Pesquisas comprovam que o sedentarismo
afeta aproximadamente 70% da população brasileira, o que
corresponde a uma porcentagem maior do que a da
obesidade, da hipertensão, do tabagismo, do diabetes e do
colesterol alto; sendo assim, praticar atividades físicas é hoje
uma questão de saúde pública.
Pensando nisso, pode-se afirmar que uma
consequência do sedentarismo é a:
a) Ocorrência de acidentes vasculares que provocam a
mistura de sangue arterial e venoso nos ventrículos,
resultando em deficiência de oxigenação nos tecidos do
corpo.
b) Ocorrência constante de processos inflamatórios que
resultam no aumento de tamanho dos gânglios linfáticos,
o que se conhece popularmente como cãibras.
c) Redução do volume de ar que cabe nos pulmões e da
capacidade de o coração bombear sangue para todo o
corpo, o que afeta a oxigenação celular.
d) Alteração do material genético ocasionando diminuição
da mineralização óssea, o que aumenta a osteoporose e
os problemas nas articulações.
e) Incidência de infarto agudo do miocárdio, devido ao
aumento da irrigação do músculo cardíaco pelo sangue
contido no interior do coração.
101. (UNIRIO) Pesquisadores da Universidade de
Cambridge, na Inglaterra, sugerem que o uso de estatinas,
substâncias utilizadas ao colesterol, podem retardar o
envelhecimento das artérias. As artérias dos pacientes que
sofrem de doenças cardíacas (pressão alta, diabetes,
colesterol alto) e tem hábitos desaconselhados (tabagismo,
pouca ou nenhuma atividade física) envelhecem em uma
progressão mais acelerada do que o resto do corpo. As
células das artérias mais “envelhecidas” não funcionam tão
bem quanto as mais jovens. Por isso, são menos capazes de
combater a ruptura dos depósitos de gordura, chamados de
placas arterioscleróticas, o que pode bloquear as artérias e
causar ataques cardíacos e derrames. De acordo com o
estudo, ao aumentar os níveis da proteína NBS-1, as estatinas
aceleram a recuperação do DNA das células, aumentando o
tempo de vida das artérias e prevenindo seu envelhecimento
prematuro. Disponível em: http://www.bbc.co.uk
Em nível estrutural, os vasos sanguíneos aos
quais o texto se refere diferenciam-se das veias
porque:
a) Nas artérias, o sangue circula mais lentamente por estar
sob baixa pressão.
b) As artérias possuem paredes mais espessas e ricas em
fibras elásticas.
c) Em geral, as artérias, são bem mais visíveis e superficiais
que as veias.
d) Nas artérias, o fluxo do sangue é impulsionado pela
contração da musculatura.
e) As artérias só transportam sangue arterial, rico em
oxigênio.
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102. (FGV) No filme Viagem Insólita (direção de Joe Dante,
Warner Bros., EUA, 1987), um grupo de pesquisadores
desenvolveu uma nave submergível que, juntamente com
seu comandante, é miniaturizada e, em vez de ser injetada
em um coelho, como previsto, é acidentalmente injetada na
corrente sanguínea de um dos protagonistas da estória.
Assim que chega a um dos vasos, o computador de bordo
traça o trajeto da nave: (...) da veia ilíaca à veia cava inferior,
... à aorta, chegando ao primeiro destino: a área de junção
do nervo óptico ao globo ocular.
Supondo que a nave acompanhe o fluxo da corrente
sanguínea, entre a veia cava inferior e a aorta, a nave deve
percorrer o seguinte trajeto:
a) Átrio esquerdo; ventrículo esquerdo; pulmão; átrio
direito; ventrículo direito.
b) Átrio direito; ventrículo direito; pulmão; átrio esquerdo;
ventrículo esquerdo.
c) Ventrículo direito; átrio direito; pulmão; ventrículo
esquerdo; átrio esquerdo.
d) Ventrículo direito; átrio direito; ventrículo esquerdo; átrio
esquerdo; pulmão.
e) Pulmão; átrio direito; ventrículo direito; átrio esquerdo;
ventrículo esquerdo.
103. (FATEC) Os trilhões de células que constituem o corpo
humano precisam de água e de variados tipos de nutrientes,
além de um suprimento ininterrupto de gás oxigênio. Os
nutrientes absorvidos nas células intestinais e o gás oxigênio
absorvido nos pulmões são distribuídos às células do corpo
pelo sistema cardiovascular, uma vasta rede de vasos
sanguíneos, pela qual circula o sangue impulsionado pelo
coração. Sobre esse assunto, pode-se dizer que:
a) A artéria pulmonar conduz sangue, rico em oxigênio, do
coração para todo o corpo.
b) As veias pulmonares conduzem o sangue arterial, rico
em oxigênio, dos pulmões ao coração.
c) A absorção e distribuição dos nutrientes são facilitadas
pela digestão completa do amido no estômago.
d) Os capilares da circulação sistêmica distribuem o gás
carbônico aos tecidos, de onde recebem o gás
oxigênio.
e) A absorção dos nutrientes ocorre nas vilosidades
intestinais localizadas na superfície interna do intestino
grosso.
104. (UNESP) Na década de 80, casos incomuns de anemia começaram a chamar a atenção dos pesquisadores. Ao invés de adultos jovens, como habitualmente, eram os idosos que apresentavam uma expressiva redução na taxa de hemoglobina. Mais intrigante: a anemia dos idosos não cedia ao tratamento convencional. Analise as hipóteses apresentadas pelos cientistas para tentar explicar esses casos incomuns. I. A origem do problema estava relacionada à
degeneração do baço, que nesses idosos deixou de produzir glóbulos vermelhos.
II. A origem do problema estava na produção de glóbulos vermelhos a partir de células-tronco da medula óssea.
III. A origem do problema estava na produção de glóbulos vermelhos pela medula espinhal.
Pode ser levado em consideração o que está descrito na(s) hipótese(s): a) I, apenas. b) II, apenas. c) III, apenas. d) I e II, apenas. e) I, II e III.
105. (FATEC) A figura a seguir representa a variação da
velocidade e da pressão sanguínea ao longo de diferentes
vasos.
Sobre as informações contidas na imagem e o sistema em questão, infere-se que: a) No interior das artérias, a velocidade é alta, para
compensar a baixa pressão do sangue. b) No interior das veias, a velocidade é quase nula, para
compensar a alta pressão do sangue. c) No interior das arteríolas, capilares e vênulas, a
velocidade e a pressão são nulas. d) A baixa velocidade do sangue no interior dos capilares
facilita as trocas de substâncias entre os capilares e as células.
e) A existência de válvulas e a contração dos músculos esqueléticos em torno das artérias ocasionam a diminuição da velocidade do fluxo sanguíneo em direção ao coração.
106. (FGV) Em condições normais de saúde e repouso, o número de pulsações de um homem adulto é da ordem de 70 por minuto. Após um abundante almoço ou jantar, em que se ingerem carnes, conservas, pães e doces, o que se espera em relação ao número de pulsações por minuto é que: a) Haja aumento desse número, devido à atividade cardíaca
que se acelera em razão da diminuição da temperatura interna do corpo.
b) Haja aumento desse número devido à maior necessidade de irrigação sanguínea dos tecidos do trato digestivo.
c) Haja redução desse número, uma vez que a temperatura do corpo sofrerá pequena redução e, com isso, a atividade cardíaca diminui.
d) Não haja qualquer alteração, uma vez que os alimentos ingeridos sofrerão digestão no estômago e intestino, sem qualquer interferência com a atividade cardíaca.
e) Não haja qualquer alteração desse número, mas que haja aumento da pressão sanguínea em decorrência da quantidade de sal ingerida.
29133
107. (PUCCAMP) Pesquisas mostram que, em modalidades que exigem bom condicionamento aeróbico, o coração do
atleta dilata, pois precisa trabalhar com grande volume de sangue. Em um esforço rápido e súbito, como um saque no tênis, uma pessoa normal pode ter o pulso elevado de 70 a 100 batimentos por minuto; para um atleta pode se elevar de 60 a 120 bpm, como mostra o gráfico a seguir.
A frequência cardíaca corresponde à frequência com que as câmaras cardíacas realizam um ciclo de sístole e diástole. A sístole dos ventrículos bombeia sangue para: a) Os átrios direito e esquerdo. b) As artérias pulmonar e aorta. c) As veias cava inferior e cava superior. d) As veias pulmonares e aorta. e) As artérias coronárias e os átrios.
29233
HABILIDADE 14: Identificar padrões em fenômenos e processos vitais dos organismos, como manutenção do equilíbrio interno, defesa, relações com o ambiente, sexualidade, entre outros.
HABILIDADE 15. Interpretar modelos e experimentos para explicar fenômenos ou processos biológicos em qualquer nível de organização dos sistemas biológicos. CONHECIMENTOS ASSOCIADOS: Funções vitais dos seres vivos e sua relação com a adaptação desses organismos a diferentes ambientes: Excreção humana
Em aulas anteriores, ressaltamos a importância da
identificação dos fenômenos vitais necessários a
manutenção do equilíbrio interno ou homeostático. Esse
equilíbrio está associado à capacidade que o organismo tem
de manter praticamente constante a concentração dos
líquidos corpóreos, entre outros mecanismos fisiológicos. Em
1859, o fisiologista francês Claude Bernard disse que “todos
os mecanismos vitais, por mais variados que sejam não têm
outro objetivo além da manutenção da estabilidade das
condições do meio interno”.
Acontece que as células vivas estão continuamente
descarregando no sangue resíduo de seu metabolismo, por
vezes tóxicos. Além disso, a aquisição de água e de sais
minerais por meio da alimentação pode estar além ou aquém
das necessidades básicas do organismo animal. Torna-se
necessário, então, o desenvolvimento de estruturas capazes
de promover a eliminação das substâncias tóxicas ou em
excesso, bem como a retenção das substâncias necessárias
ou que se acham em falta. É através do sistema excretor,
que o organismo exerce tal regulação.
Assim, pode-se dizer que a excreção tem,
basicamente, duas finalidades: (1) remover e eliminar os
resíduos de origem celular; (2) manter a regulação osmótica,
isto é, o equilíbrio hidrossalino dos fluidos corpóreos.
Embora órgãos como pele, pulmões e intestino possam
exercer a função de órgãos excretores, o sistema urinário
exerce com mais propriedade tal função, pela capacidade de
eliminar todos os produtos do metabolismo celular,
independente da sua origem.
1. SISTEMA URINÁRIO HUMANO.
O sistema urinário é constituído por um conjunto de
órgãos e estruturas (rins, ureteres, bexiga e uretra)
responsáveis pela maior parte da nossa excreção. A principal
substância nitrogenada excretada é a uréia, gerada como
produto do metabolismo de compostos nitrogenados,
especialmente de aminoácidos. A uréia é liberada no sangue,
sendo dele removida pelos rins, que a eliminam na urina.
Além da uréia, os rins também eliminam água, sais em
excesso e outras substâncias potencialmente prejudiciais ao
organismo.
EXCRETAS NITROGENADOS
Amônia Uréia Ac.
úrico
Toxidade Alta Média Baixa
Solubilidade Alta Alta Baixa
Custo
metabólico
Muito
baixo Baixo Alto
Aula 10
29333
Os rins são dois órgãos localizados logo abaixo do
diafragma, na cavidade abdominal, constituídos por unidades
funcionais denominadas néfrons, onde se processa a filtração
do sangue e como consequência a formação da urina. Essa,
após formada se desloca pelas vias urinárias até a bexiga
onde fica armazenada para posterior eliminação por meio da
uretra.
2. FORMAÇÃO DA URINA OU URIOGÊNESE.
A função básica de um néfron e, portanto, dos rins,
é filtrar ou “depurar” o plasma sanguíneo de substâncias
indesejáveis. As substâncias que devem ser depuradas
incluem principalmente os produtos terminais do
metabolismo, uréia, sais, ácido úrico, creatinina e outras que
estejam em excesso no organismo.
O sangue proveniente das artérias renais penetra
nos capilares do glomérulo sob alta pressão o que força a
saída de líquido sanguíneo para a cápsula renal. Esse líquido
que extravasa do sangue, conhecido como filtrado glomerular
ou urina inicial, constitui-se por diversas moléculas de
pequeno tamanho, tais como água, sais, uréia, glicose etc. O
filtrado passa em seguida da cápsula para o túbulo renal. Até
esse momento, o filtrado glomerular apresenta composição
química semelhante ao plasma sanguíneo, com a diferença
que não possui células nem moléculas de proteínas e lipídeos
devido ao seu tamanho. No do trajeto pelos túbulos do néfron
as substâncias úteis do filtrado são reabsorvidas e devolvidas
ao sangue enquanto outras substâncias indesejáveis são
secretadas diretamente no final dos túbulos para que não
sejam reabsorvidos.
Resumindo, este processo de depuração do sangue,
se processa em três etapas da seguinte forma: (1º) filtra
grande proporção do plasma no fluxo sanguíneo glomerular,
através do glomérulo renal, que então passa para o interior
da cápsula e desta para os túbulos renais; (2º) reabsorve
as substâncias desejadas que por ventura passem para o
interior dos túbulos devolvendo-as para a circulação
sistêmica; (3º) secretam diretamente do plasma para o
interior dos túbulos substâncias indesejadas que não foram
inicialmente filtradas.
3. REGULAÇÃO HORMONAL DA FUNÇÃO RENAL.
A regulação da função renal relaciona-se
basicamente com a regulação da quantidade de líquidos do
corpo, realizada por hormônios, em particular o Hormônio
Antidiurético (ADH).
Quando ocorre aumento na concentração do plasma
(pouca água), os osmoreceptores hipotalâmicos liberam o
ADH. Esse hormônio passa para o sangue, indo atuar sobre
os túbulos distais e sobre os túbulos coletores do néfron,
tornando as células desses tubos mais permeáveis à água.
Dessa forma, ocorre maior reabsorção de água e a urina fica
mais concentrada. Quando a concentração do plasma é baixa
(muita água), há inibição da produção do ADH e,
consequentemente, menor absorção de água nos túbulos
distais e coletores, possibilitando a excreção do excesso de
água, o que torna a urina mais diluída.
Além do ADH, há outro hormônio participante do equilíbrio hidroiônico do organismo: a aldosterona,
produzida nas glândulas supra-renais. Ela aumenta a reabsorção ativa de sódio nos túbulos renais, possibilitando maior retenção de água no organismo.
29433
VERIFICAÇÃO DE APRENDIZAGEM 108. Água, gás carbônico e excretas nitrogenados são
produtos do metabolismo que os animais devem eliminar do
seu fluido extracelular.
As letras P Q R e S podem ser substituídas,
respectivamente, pelas seguintes moléculas
orgânicas:
a) Proteínas, Lipídeos, Ácidos Nucleicos e Carboidratos.
b) Proteínas, Carboidratos, Lipídeos e Ácidos Nucleicos.
c) Carboidratos, Lipídeos, Proteínas e Ácidos Nucleicos.
d) Proteínas, Ácidos Nucleicos, Lipídeos e Carboidratos.
e) Carboidratos, Proteínas, Lipídeos e Ácidos Nucleicos.
109. (FUVEST) Os rins artificiais são aparelhos utilizados
por pacientes com distúrbios renais. A função desses
aparelhos é;
a) Oxigenar o sangue desses pacientes, uma vez que uma
menor quantidade de gás oxigênio é liberada em sua
corrente sanguínea.
b) Nutrir o sangue desses pacientes, uma vez que sua
capacidade de absorver nutrientes orgânicos está
diminuída. C) retirar o excesso de gás carbônico que se
acumula no sangue desses pacientes.
c) Retirar o excesso de glicose, proteínas e lipídios que se
acumula no sangue desses pacientes.
d) Retirar o excesso de íons e resíduos nitrogenados que se
acumula no sangue desses pacientes.
110. (MACK) Os néfrons humanos são responsáveis pela
eliminação de excretas nitrogenados e pela manutenção do
equilíbrio osmótico do corpo. Assinale a alternativa
correta a respeito desses processos.
a) Os excretas são trazidos para os néfrons através de
capilares nos quais circula sangue venoso.
b) Quando ingerimos uma grande quantidade de água, a
alça renal aumenta a taxa de reabsorção.
c) O principal excreta nitrogenado existente na urina
humana é o ácido úrico.
d) Quanto maior for a pressão nos capilares do glomérulo,
menor será a quantidade de urina produzida.
e) O aumento de sudorese (produção de suor) provoca a
diminuição do volume de urina produzido.
111. (FATEC) A homeostase é a capacidade de o organismo
regular o seu meio interno fisiológico, embora este esteja
continuamente sujeito a modificações.
A ingestão de álcool etílico, presente nas bebidas
alcoólicas, inibe o hormônio antidiurético (ADH) e,
consequentemente, aumenta a diurese, provocando uma
indisposição denominada "ressaca", em que a pessoa bebe
muita água. Assinale a alternativa que explica, em
parte, a ressaca.
a) A ativação do ADH pelo álcool etílico leva a um aumento
do volume urinário, diminuindo a sede.
b) A ativação do ADH pelo álcool etílico leva a uma
diminuição do volume urinário, o que dilui os líquidos
biológicos, provocando sede.
c) A inativação do ADH leva a um aumento do volume
urinário e, consequentemente, à diminuição da
concentração dos solutos nos líquidos biológicos
(plasma, linfa e substância intercelular), diminuindo a
vontade de beber água.
d) A inativação do ADH leva a um aumento do volume
urinário e, consequentemente, da concentração dos
líquidos biológicos (plasma, linfa e substância
intercelular), diminuindo a sede.
e) A inativação do ADH leva a um aumento do volume
urinário e, consequentemente, da concentração de
solutos nos líquidos biológicos (plasma, linfa e
substância intercelular), provocando muita sede.
112. (EEWB) Durante uma série de exercícios aeróbicos,
um estudante de enfermagem observou suas roupas
intensamente molhadas de suor. Em condições normais,
o aumento da perda de água por transpiração tem
como principal consequência:
a) O aumento da produção de ADH, visando diminuir a
produção de urina.
b) O aumento da produção de células sanguíneas, visando
provocar aumento de pressão arterial.
c) A diminuição da frequência respiratória, visando diminuir
a perda de água na transpiração.
d) O aumento da reabsorção de água pelo intestino.
113. (MACK) Uma pessoa que apresenta grande quantidade
de ácido úrico no sangue deverá restringir, na sua
alimentação, o consumo de:
a) Amido, cujo metabolismo fornece grandes quantidades
de nitrogênio, que será convertido em ácido úrico.
b) Vitamina d, cujo excesso é depositado no organismo na
forma de ácido úrico.
c) Proteínas, formadas por aminoácidos, cujo metabolismo
libera amônia, que será convertida em ácido úrico.
d) Lipídios, cujo metabolismo fornece ácidos graxos, que
serão convertidos em ácido úrico.
e) Fibras vegetais, cuja digestão libera glicose, que será
convertida em ácido úrico
114. (PUC – RJ MODIFICADA) A água, por ter um alto
calor específico, é um elemento importante para a regulação
da temperatura corporal em todos os chamados animais de
sangue quente. A quantidade de água necessária para a
manutenção da estabilidade da temperatura corporal varia,
basicamente, em função de dois processos: a sudorese e a
29533
produção de urina, que sob controle do organismo
intensificam-se em resposta a estímulos diferentes do
ambiente. Desta forma quando há:
a) Aumento da temperatura ambiente o indivíduo produz
menor quantidade de suor e menor quantidade de urina.
b) Aumento da temperatura ambiente, o indivíduo produz
maior quantidade de suor e maior quantidade de urina.
c) Diminuição da temperatura ambiente, o indivíduo produz
menor quantidade de suor e maior quantidade de urina.
d) Diminuição da temperatura ambiente, o indivíduo produz
maior quantidade de suor e menor quantidade de urina.
e) Diminuição da temperatura ambiente, o indivíduo produz
maior quantidade de suor e maior quantidade de urina.
115. (PUC - SP) João, que era vegetariano, passou a
consumir regularmente carne bovina. Exames médicos
revelaram um aumento de uréia em seu organismo após a
mudança de hábito alimentar, o que se deveu a:
a) Aumento da ingestão de amido.
b) Diminuição da ingestão de proteínas.
c) Aumento da ingestão de proteínas.
d) Diminuição da ingestão de gorduras.
e) Aumento da ingestão de gorduras.
116. (G1 - CFTMG) A imagem, a seguir, representa um
procedimento realizado em pacientes que apresentam o
comprometimento de um sistema fundamental para o bom
funcionamento do corpo humano.
O comprometimento citado ocorreu no sistema:
a) Excretor.
b) Circulatório.
c) Respiratório.
d) Imunológico.
e) Hormonal.
117. (FMP) Os rins podem excretar grande quantidade de
urina diluída ou pequeno volume de urina concentrada sem
grandes alterações nas excreções de solutos, como sódio e
potássio. As ações do hormônio antidiurético (ADH) têm
papel fundamental no controle do grau de diluição ou
concentração da urina. A secreção de ADH pode ser
aumentada ou diminuída por estímulos no sistema nervoso
central, bem como por diversos fármacos e hormônios.
A liberação do ADH é estimulada pelo:
a) Consumo de álcool.
b) Aumento da volemia.
c) Vômito seguido de náusea.
d) Aumento da pressão sanguínea.
e) Decréscimo da osmolaridade plasmática.
118. (ENEM) Portadores de diabetes insipidus reclamam da
confusão feita pelos profissionais da saúde quanto aos dois
tipos de diabetes: mellitus e insipidus. Enquanto o primeiro
tipo está associado aos níveis ou à ação da insulina, o
segundo não está ligado à deficiência desse hormônio. O
diabetes insipidus é caracterizado por um distúrbio na
produção ou no funcionamento do hormônio antidiurético (na
sigla em inglês, ADH), secretado pela neuro-hipófise para
controlar a reabsorção de água pelos túbulos renais.
Tendo em vista o papel funcional do ADH, qual é um
sintoma clássico de um paciente acometido por
diabetes insipidus?
a) Alta taxa de glicose no sangue.
b) Aumento da pressão arterial.
c) Ganho de massa corporal.
d) Anemia crônica.
e) Desidratação.
119. (UEL) Sabe-se que a hemodiálise é um procedimento
utilizado para o tratamento de problemas renais e pressão
arterial elevada. Analise a alternativa que indica
corretamente os fenômenos desencadeantes da
pressão arterial elevada.
a) Aumento da concentração de sódio e retenção de água.
b) Alta eliminação de cloreto de sódio e de amônia.
c) Poliúria e eliminação de substâncias tóxicas.
d) Incapacidade de reabsorção renal de glicose e poliúria.
e) Reabsorção renal de aminoácidos e de glicose.
120 (UFSCAR-MODIFICADA) Do metabolismo das
proteínas pelos animais resultam produtos nitrogenados,
como a amônia, a uréia e o ácido úrico. Sobre a toxicidade,
solubilidade e excreção desses produtos, pode-se
dizer que:
a) A amônia é o mais tóxico deles, o que implica que deve
ser eliminada praticamente à medida que vai sendo
produzida, resultando em perda de grande quantidade
de água pelo animal.
b) A uréia é praticamente insolúvel em água, o que implica
que o animal não precisa recrutar grande quantidade de
água para promover sua excreção.
c) O ácido úrico é o mais tóxico dos excretas nitrogenados,
o que implica em ter que ser eliminado rapidamente do
organismo.
d) A uréia apresenta o maior grau de toxicidade e a mais
baixa solubilidade, o que implica na necessidade de
grandes volumes de água para sua diluição e excreção.
e) A amônia apresenta baixa toxicidade e é praticamente
insolúvel em água, o que permite que seja mantida por
mais tempo no organismo.
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HABILIDADE 14: Identificar padrões em fenômenos e processos vitais dos organismos, como manutenção do equilíbrio interno, defesa, relações com o ambiente, sexualidade, entre outros.
HABILIDADE 15. Interpretar modelos e experimentos para explicar fenômenos ou processos biológicos em qualquer nível de organização dos sistemas biológicos. CONHECIMENTOS ASSOCIADOS: Funções vitais dos seres vivos e sua relação com a adaptação desses organismos a diferentes ambientes: Sistema hormonal
O sistema endócrino ou sistema hormonal é
constituído por um conjunto de glândulas que apresentam
como atividade característica a produção de secreções
endócrinas, os hormônios, substâncias que lançadas na
corrente sangüínea irão atuar como mensageiro químico em
outra parte do organismo, controlando ou auxiliando o
controle de sua função. Freqüentemente o sistema endócrino
interage com o sistema nervoso, formando mecanismos
reguladores bastante precisos. O sistema nervoso pode
fornecer ao endócrino a informação sobre o meio externo, ao
passo que o sistema endócrino regula a resposta interna do
organismo a esta informação. As ações conjuntas desses dois
sistemas constituem o SISTEMA DE INTEGRAÇÃO:
Conforme se observa nos esquemas anteriores, a diferença básica
entre o sistema endócrino e nervoso é a maneira pela qual as
informações são veiculadas. No sistema endócrino, os hormônios
distribuem-se pela corrente sanguínea, da glândula produtora até o
órgão alvo. No sistema nervoso, os impulsos dispõem de uma via
exclusiva de distribuição, que são os neurônios.
1. REGULAÇÃO DA SECREÇÃO HORMONAL.
O controle funcional de uma glândula, no que tange
a produção do hormônio, é feito por um processo de Feed-
Back ou retroalimentação. A retroalimentação negativa é
mais comum e atua controlando os limites de produção de
cada parceiro que compõe um par. Em um exemplo mais
simples, o hormônio A, que estimula a secreção do hormônio
B, será, por sua vez, inibido por um excesso do hormônio B.
A retroalimentação positiva, age amplificando o efeito biológico inicial
do hormônio. Assim, o hormônio A, que estimula a secreção do
hormônio B, pode, por sua vez, ter sua secreção aumentada pela
estimulação do hormônio B, mas somente dentro dos limites de uma
relação concentração-resposta.
2. PRINCIPAIS GLÂNDULAS PRODUTORAS DE
HORMÔNIOS.
A figura abaixo mostra as principais glândulas
endócrinas, ou seja, glândulas que lançam suas secreções,
diretamente na corrente sanguínea.
A MELATONINA é um hormônio da glândula
pineal, secretado exclusivamente à noite. Portanto, a
atividade secretória da glândula pineal apresenta um ritmo
circadiano relacionado com o período escuro (noite), cuja
duração, variando ao longo do ano de acordo com as
estações, determina um padrão secretório com variações
diárias e sazonais. Estas características de secreção
determinam o papel fisiológico da glândula pineal: sinalizar
para o meio interno, pela presença ou ausência de
Aula 11
29733
melatonina nos líquidos corporais, se é dia ou noite no meio
exterior e sinalizar, pelo perfil diário do hormônio, qual a
estação do ano. Desta forma, a pineal confere ritmos a uma
série de funções neuroendócrinas que modula,
determinando, por exemplo, o ciclo sono-vigília, a atividade
reprodutora e a atividade metabólica de várias espécies.
3. REGULAÇÃO DOS HORMÔNIOS HIPOFISÁRIOS
Situada na base do encéfalo, a hipófise possui duas
partes: o lobo anterior (ou adeno-hipófise) e o lobo posterior
(ou neuro-hipófise). A adenohipófise produz hormônios com
funções diversas conforme esquema abaixo. A neurohipófise
não produz, apenas armazena e libera dois hormônios de
origem hipotalâmica: O Hormônio Anti Diurético (ADH) e a
Ocitocina.
Mecanismo de ação e controle do Hormônio Antidiurético (ADH).
Nota: O álcool e o frio inibem produção do ADH, o que
justifica o aumento da diurese quando o indivíduo é
submetido a ação desses fatores. A falta desse hormônio ou
o comprometimento do seu efeito, em condições patológicas,
pode levar ao desenvolvimento de um quadro que caracteriza
a Diabetes Insípida.
Mecanismo de ação e controle da ocitocina.
Mecanismo de ação e controle do Hormônio Somatotrófico ou GH
(Hormônio do crescimento).
Nota: A deficiência de GH em crianças leva a um quadro de
nanismo hipofisário. Em geral, as características corporais
desenvolvem-se na proporção apropriada entre si, mas a
velocidade de desenvolvimento está muito reduzida. Por
vezes, as células produtoras de GH ficam excessivamente
ativas. Em conseqüência é produzida grande quantidade de
hormônio do crescimento. Todos os tecidos corporais
crescem rapidamente, incluindo os ossos, e, caso as epífises
dos ossos longos ainda não se tenha fundido – ou seja, caso
isto ocorra antes da adolescência– a altura aumenta
provocando o gigantismo.
Quando o tumor das células do hormônio do
crescimento ocorre após a adolescência – ou seja, após a
fusão das epífises dos ossos longos às suas hastes – a pessoa
não pode ficar mais alta; mas seus tecidos moles podem
continuar a crescer e os ossos podem aumentar em
espessura. Essa condição é conhecida como acromegalia.
Neurohipófise
urina concentrada
e volume reduzido urina diluída e
volume aumentado
água corporal água corporal
osmolaridade
do sangue
sede
Hormônio
Antidiurético
reabsorçãode água
reabsorçãode água
osmolaridade
do sangue
Hipotálamo
Hipotálamo
Neurohipófise
sucção mamilar
ejeção láctea
aferência
sensorial
Influências do
meio externo
aferência
sensorial
contração
do miométrio
parto
útero
Ocitocina
+
+ +
+
29833
4. REGULAÇÃO DOS HORMÔNIOS DA TIREÓIDE.
Localizada sobre as cartilagens da laringe e da
traquéia, a tireóide produz dois hormônios, triiodotironina
(T3) e tiroxina (T4) que aumentam a velocidade dos
processos de oxidação e de liberação de energia nas células
do corpo, elevando a taxa metabólica e a geração de calor.
Nota. No hipertiroidismo, ocorre um aumento na produção
dos hormônios T3 e T4 e os sintomas deste quadro, são
óbvios pela discussão anterior sobre a fisiologia desses
hormônios: intolerância ao calor, aumento da sudorese,
perda de peso, fraqueza muscular, nervosismo, fadiga
extrema e incapacidade de dormir. Os efeitos do
hipotiroidismo são em geral opostos ao hipertiroidismo, ou
seja, sonolência extrema; extrema lentidão muscular;
aumento do peso etc. Quando o hipotiroidismo extremo
ocorre durante a infância, surge um quadro denominado de
retardo físico e mental denominado cretinismo, que quando
congênito pode ser diagnosticado pelo teste do pezinho.
Além dos efeitos citados, tanto no hipo quanto no
hipertiroidismo pode ocorrer o bócio endêmico. O mecanismo
de surgimento do bócio,no hipotiroidismo, é o seguinte: A
falta do iodo impede a produção de T3 e T4 pela tireóide;
como conseqüência não há hormônio disponível para inibir a
produção de TSH pela hipófise. O excesso de TSH faz, então,
as células secretarem grande quantidade de colóide nos
folículos da tireóide, o que provoca o crescimento da
glândula.
5. REGULAÇÃO DOS HORMÔNIOS DAS
PARATIREÓIDES.
As paratireóides secretam o paratormônio (PTH),
que juntamente com a calcitonina regulam a taxa de cálcio
no sangue, conforme esquema abaixo.
6. REGULAÇÃO DOS HORMÔNIOS PÂNCREÁTICOS.
Localizado na cavidade abdominal, a parte
endócrina do pâncreas secreta três hormônios: glucagon,
insulina e somatostatina. Os dois primeiros atuam no
metabolismo da glicose.
Insulina. Produzida pelas células beta do pâncreas, a
insulina é um hormônio hipoglicemiante, portanto é liberada
quando a taxa de glicose está elevada. Sua ação fisiológica
consiste basicamente em permitir a entrada da glicose nas
células, para que seja utilizada como fonte de energia, ou
armazenada como fonte de reserva na forma de glicogênio,
no fígado (glicogênese), ou gordura no tecido adiposo
(lipogênese)
Glucagon. Secretado pelas células alfa do pâncreas, o
glucagom é um hormônio hiperglicemiante, pois aumenta a
concentração de glicose sanguínea. Os dois principais efeitos
do glucagon sobre o metabolismo da glicose são (1)
decomposição do glicogênio hepático (glicogenólise) e (2)
gliconeogênese (produção de glicose a partir de proteínas).
Nota: A diabetes melitos constitui um grupo de doenças
metabólicas, caracterizadas por um quadro de hiperglicemia,
resultantes do defeito de secreção (diabetes tipo 1) ou ação
da insulina (diabetes tipo 2). O diabetes tipo I é causado pela
redução acentuada de células beta do pâncreas, com
deficiência da produção de insulina. Esse tipo de diabetes
29933
afeta cerca de 10 % dos diabéticos, que necessitam receber
injeções de insulina diariamente. No diabetes tipo II, que se
desenvolve geralmente após os 30 anos de idade, a pessoa
apresenta níveis praticamente normais de insulina no sangue,
mas sofre redução do número de receptores de insulina nas
membranas de suas células musculares e adiposas, com isso,
diminui a capacidade dessas células de absorver glicose.
7. REGULAÇÃO DOS HORMÔNIOS DAS ADRENAIS OU
SUPRA-RENAIS.
As adrenais são duas glândulas localizadas sobre os
rins, divididas em duas partes independentes – medula e
córtex - secretoras de hormônios diferentes. O córtex secreta
três tipos de hormônios: os glicocorticóides, os
mineralocorticóides e os androgênicos, hormônios sexuais
com efeito semelhante ao da testosterona. A medula supra-
renal está funcionalmente relacionada ao sistema nervoso
simpático; ela secreta os hormônios epinefrina ou adrenalina
e norepinefina ou noradrenalina que, por sua vez, causam os
mesmos efeitos da estimulação direta dos nervos simpáticos
em todo o corpo. Esses dois hormônios, de um modo geral,
desencadeiam funções semelhantes, que tornam o indivíduo
mais apto para enfrentar uma situação de emergência.
Efeitos da adrenalina no corpo
Mineralocorticóides. O principal mineralocorticóide é a
aldosterona, que aumenta a reabsorção de íons sódio (com
a consequente retenção de água) e secreção de potássio,
pelas células do tubo renal. Assim, esse hormônio regula a
taxa de água e de sais do organismo.
Glicocorticóides. Receberam este nome por
apresentarem efeito importante de aumentar a concentração
sanguínea da glicose. Pelo menos 95% da atividade
glicocorticóide decorre da ação do cortisol, também
conhecido como hidrocortisona. Entre os efeitos deste
hormônio, destacam-se: estimulação da gliconeogênese
hepática (formação de glicose a partir de proteínas e outras
substâncias); efeito antiflamatório, em função da sua ação no
sentido de estabilizar a membrana dos lisossomos e reduzir a
permeabilidade dos capilares sanguíneos (na inflamação os
capilares dilatam-se).
8. REGULAÇÃO HORMONAL DA REPRODUÇÃO HUMANA.
A reprodução humana é controlada pela hipófise que através de seus hormônios gonadotróficos ou gonadotrofinas (FSH e LH) estimulam a produção de gametas (gametogênese) e hormônios sexuais pelas gônadas. Controle Hormonal masculino. Através do esquema
abaixo, procure identificar o mecanismo de controle
funcional do testículo por meio dos hormônios hipofisários.
Dentro desse contexto, para efeito de problematização,
pergunta-se: como funcionaria um anticoncepcional
masculino?
Controle hormonal feminino. A regulação hormonal na
mulher é diferente e mais complexa que a do homem. O desenvolvimento embrionário dos órgãos sexuais primários é estimulado pelos estrogênios. Já na puberdade os estrogênios são responsáveis pelo desenvolvimento dos caracteres sexuais secundários, tais como o desenvolvimento e manutenção das glândulas mamárias, crescimento geral e regulação do ciclo sexual. O sistema reprodutor feminino funciona pelo sincronismo de dois ciclos: o ciclo ovariano e o ciclo uterino (ou ciclo menstrual).
300
A) O ciclo ovariano. Ocorre em duas fases distintas separadas pela ovulação, a fase folicular ou pré-ovulatória e a fase luteínica ou pós ovulatória, influenciado pelos hormônios hipofisários FSH e LH, respectivamente. Na fase folicular, alguns folículos
primordiais desenvolvem-se sob estímulo do FSH, mas normalmente apenas um atinge a maturação enquanto os restantes degeneram. Após a ovulação, a fase luteínica inicia-se com a formação do corpo lúteo, que regride na ausência de fecundação.
B) O ciclo uterino (ou menstrual). Como o próprio nome o indica, está relacionado com modificações do endométrio no útero. Este ciclo inicia por volta de 11 a 13 anos de idade (menarca), processando-se durante 30 a 35 anos (menácme) encerrando-se por volta dos 45 a 50 anos (menopausa). O ciclo menstrual dura em média 28 dias, sendo dividido em três fases: menstrual, proliferativa e secretora, conforme esquema abaixo. Procure identificar a interação entre os hormônios hipofisários (FSH e LH) e os hormônios ovarianos (estrógeno e progesterona), precisamente em duas situações: caso não ocorra e caso ocorra a gravidez. Para identificar uma gravidez, é preciso analisar os gráficos e verificar a variação dos hormônios nessas circunstâncias. Ainda, para efeito de problematização, pergunte-se: como atua os anticoncepcionais para evitar uma gravidez?
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Observe a interação hormonal em caso de gravidez.
No caso do óvulo ser fecundado, o embrião se instala no endométrio configurando o que se chama de nidação. Após a nidação, que ocorre no 20º dia do ciclo, certas células do embrião produzem o hormônio gonadotrofina coriônica (HCG) que “substitui “fisiologicamente o LH, ou seja, mantém estimulada a produção de estrógeno e progesterona pelo corpo lúteo, fato que mantém a integridade do endométrio, impedindo a menstruação e o aborto.
O primeiro indício da gravidez, portanto, é a suspensão do fluxo menstrual. Até mais ou menos o quarto mês de gravidez, a única fonte de progesterona é o corpo-lúteo estimulado pela gonadotrofina coriônica. Por essa época o corpo lúteo regride e a placenta passa a produzir progesterona e estrógeno, garantindo a manutenção do endométrio até o fim da gravidez.
VERIFICAÇÃO DA APRENDIZAGEM
121. (UEL) Em um experimento para se determinar a
importância dos hormônios hipofisários na reprodução de
mamíferos procedeu-se à remoção da hipófise
(hipofisectomia) de um grupo de ratas adultas. Após a
hipofisectomia, os animais receberam doses fisiológicas de
hormônio folículo-estimulante (FSH) e hormônio luteinizante
(LH). Como resultado deste procedimento
experimental, espera-se que:
a) Os ovários permaneçam inativos. b) Não ocorra mais ovulação. c) Ocorra liberação de estrógenos e ovulação. d) Ocorra atrofia uterina. e) Desapareçam as características sexuais secundárias. 122. (IMED) Órgão humano, localizado na cavidade abdominopélvica, responsável pela secreção de um hormônio diretamente relacionado à absorção de carboidratos pelas células. Atua também no sistema digestório, realizando a secreção de suco digestivo responsável pela degradação da maioria das moléculas dos alimentos, como carboidratos, proteínas, gorduras e ácidos nucleicos. O órgão descrito é o: a) Pâncreas. b) Fígado. c) Estômago. d) Baço. e) Timo. 123. (MACKENZIE)
Glândula Hormônio Ação
Tireoide T3 e T4 A
Medula da Adrenal
B
Aumento da frequência cardíaca
C Hormônio de
crescimento (GH)
Estimula proliferação celular
Pâncreas D Aumento da
glicemia sanguínea
Os espaços A, B, C e D serão preenchidos correta e
respectivamente por: a) Aumento do metabolismo basal; adrenalina;
adenoipófise; glucagon.
b) Diminuição da glicemia sanguínea; noradrenalina; hipotálamo; insulina.
c) Aumento da produção de calor; cortisol; neuroipófise; glucagon.
d) Controle do metabolismo de cálcio; aldosterona; adenoipófise; insulina.
e) Diminuição da atividade metabólica; adrenalina; hipotálamo; glucagon.
124. (PUCPR-MODIFICADA) O pâncreas é uma glândula mista que apresenta regiões de função endócrina denominadas de ilhotas de Langerhans; nessas ilhotas existem células alfa produtoras de glucagon, células beta produtoras de insulina, células delta que produzem somatostatina e células PP, que produzem um polipeptídeo pancreático. É conhecido que a insulina e o glucagon atuam
regulando a glicemia (taxa de glicose no sangue). Os hormônios agem através de receptores específicos de alta afinidade. Um dos distúrbios típicos de glicemia é a diabetes mellitus, tipo I (diabetes mellitus insulinodependente) e tipo II (as células são resistentes à ação da insulina). O controle da glicemia ocorre da seguinte maneira:
Suponha que uma pessoa seja diabética tipo I e não esteja fazendo o controle da doença. Ela ingeriu carboidratos como amido, sacarose e lactose. Após a digestão e absorção dos carboidratos, espera-se que:
a) Ocorra o bloqueio das células alfa e a estimulação das células beta, provocando a glicogenólise e a hipoglicemia.
b) Seja liberado glucagon na corrente sanguínea, ocorrendo a glicogenólise e a hipoglicemia.
c) Aconteça a ligação entre insulina e os receptores específicos de membrana que facilitam a entrada de glicogênio nos hepatócitos do fígado.
d) Não ocorra a liberação de insulina (pelas células beta do pâncreas), promovendo hiperglicemia e gliconeogênese.
e) Aconteça uma redução da sensibilidade dos tecidos à insulina, promovendo a hipoglicemia.
125. (UNICAMP-MODIFICADA) Sabendo que o hormônio ADH (antidiurético), produzido no hipotálamo e armazenado na hipófise, é o principal regulador fisiológico do equilíbrio hídrico no corpo humano, marque a alternativa abaixo que identifica corretamente a relação entre um estímulo ambiental e a resposta do organismo a esse estímulo.
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a) A redução na ingestão de água aumenta a pressão osmótica do sangue. O ADH atua nos rins, aumentando
a reabsorção de água e diminuindo a pressão osmótica do sangue.
b) O aumento na ingestão de água aumenta a pressão osmótica do sangue. O ADH atua nos rins, aumentando a reabsorção de água e diminuindo a pressão osmótica do sangue.
c) A redução na ingestão de água diminui a pressão osmótica do sangue. O ADH atua nos rins, aumentando a reabsorção de água e aumentando a pressão osmótica do sangue.
d) O aumento na ingestão de água diminui a pressão osmótica do sangue. O ADH atua nos rins, diminuindo a reabsorção de água e aumentando a pressão osmótica do sangue.
126. (G1 - CPS) Desde o período colonial, em expedições pelo Brasil, principalmente pelas regiões do Centro-Oeste e
Norte, localizadas bem distantes do litoral, vários viajantes descreveram o bócio endêmico, uma doença presente em determinadas comunidades devido à falta de iodo na alimentação. Para suprir essa falta de iodo, há muitos anos ele vem sendo acrescentado ao sal de cozinha, em proporção estabelecida pela ANVISA.
O efeito visível e inconfundível dessa doença é o aumento de volume da base do pescoço, devido a um distúrbio da glândula endócrina denominada: a) Timo. b) Tireoide. c) Hipófise. d) Adrenal. e) Parótida. 127. (UF) Um cidadão ficou sabendo que estava com câncer
na tireoide e teria que se submeter a uma cirurgia para a
retirada desse órgão. Ele foi informado de que, como
consequência da cirurgia, teria que tomar medicamentos,
pois a ausência dessa glândula:
a) Provocaria a ocorrência do aumento do volume do pescoço, caracterizando um quadro clínico conhecido como bócio endêmico.
b) Reduziria a produção do hormônio de crescimento, provocando a redução de cartilagens e ossos, fenômeno conhecido como nanismo.
c) Diminuiria a concentração de cálcio no sangue, levando à contração convulsiva das células musculares lisas, o que provocaria a tetania muscular.
d) Comprometeria a produção do hormônio antidiurético, aumentando a concentração de água no sangue e diminuindo o volume de urina excretado.
e) Levaria a uma queda generalizada na atividade metabólica, o que acarretaria, por exemplo, a diminuição da temperatura corporal.
128. (UNESP) Um hormônio foi injetado na circulação sanguínea de uma pessoa. O gráfico mostra como a concentração de cálcio no sangue variou ao longo do tempo após a injeção.
É possível inferir que o hormônio injetado na circulação sanguínea dessa pessoa foi:
a) O glucagon. b) A tiroxina. c) O paratormônio. d) A calcitonina. e) A aldosterona. 129. (FAC. PEQUENO PRÍNCIPE – MEDICI-MODIFICADA ) Assistir a shows ao vivo pode reduzir níveis de estresse, sugere estudo.
Um estudo realizado por pesquisadores britânicos com 117 voluntários sugere que assistir a shows de música ao vivo reduz os níveis de estresse das pessoas. Os voluntários tiveram sua saliva testada antes e depois da apresentação do compositor Eric Whitacre, em que puderam
cantar, dançar e pular. Houve, no geral, uma diminuição nos hormônios cortisol e seus precursores nos participantes. Modificado de: <http://revistagalileu.globo.com/Ciencial>. Acesso em 03/05/2016. MPDF denuncia médica que receitou ‘superdose’ de medicamento a menina
O Ministério Público do Distrito Federal e Territórios ofereceu denúncia contra a médica pediatra suspeita de prescrever uma dosagem excessiva de adrenalina para a menina Rafaela, de 1 ano e 7 meses, que morreu dias depois de receber a substância, em janeiro deste ano Modificado de: <http://g1.globo.com/distrito-federal/noticia>. Acesso em: 03/05/2016.
Sobre os hormônios presentes nos dois textos
acima, é possível afirmar que: a) Ambos são produzidos pela região cortical da mesma
glândula. b) Ambos são produzidos pela mesma glândula, o primeiro
no córtex e o segundo na região medular. c) Ambos são produzidos pela região medular da mesma
glândula. d) Ambos são produzidos pela região cortical de glândulas
diferentes. e) Ambos são produzidos por regiões medulares de
glândulas diferentes. 130. (PUCPR-MODIFICADO) A vigorexia, transtorno psíquico, em que a pessoa nunca se satisfaz com o tamanho de seus músculos, é um problema crescente nos dias atuais. Muitas vezes, os indivíduos chegam a recorrer a esteroides e
anabolizantes para terem um melhor resultado no exercício. Um exemplo de anabolizante utilizado é a somatotrofina ou somatotropina, que pode aumentar a massa muscular, mas possui muitos efeitos colaterais, como a sobrecarga cardíaca, crescimento do queixo, das cartilagens, das mãos e dos pés. A alternativa que mostra uma ação desse hormônio e sua glândula secretora, respectivamente, é: a) Aumento da divisão celular – Tireoide. b) Redução do metabolismo – Tireoide. c) Aumento do tamanho da célula – Hipófise. d) Aumento da síntese proteica – Hipófise. e) Aumento da atividade catabólica celular – Adrenais.
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131. (UFTM) Analise o gráfico de um experimento, onde o hormônio utilizado foi aplicado em mamíferos.
Com base no gráfico e em seus conhecimentos sobre o assunto, é possível afirmar que: a) A deficiência desse hormônio acarreta diminuição da
atividade anabólica, reduzindo a síntese proteica. b) O crescimento no grupo experimental foi possível devido
ao aumento de células e do número de meioses promovido pelo hormônio.
c) O grupo controle não é significativo para se chegar às conclusões do teste experimental realizado.
d) Injeções desse hormônio em pessoas desprovidas de receptores para os mesmos, nas membranas das células, contribuiriam para elevar sua estatura.
e) O referido hormônio possui seu lócus de produção na tireoide, contribuindo também para o controle do metabolismo basal.
132. (FGV) O gráfico compara a velocidade de crescimento, em centímetros ao ano, de meninos e meninas dos 7 aos 18 anos de idade.
Analisando o gráfico, pode-se concluir que; a) Meninos e meninas têm velocidade de crescimento
semelhantes após os 10 anos de idade. b) Meninos, em menor espaço de tempo, apresentam
velocidade de crescimento maior que a das meninas. c) As meninas atingem sua maior estatura aos 12 anos de
idade e os meninos aos 14 anos de idade. d) Tanto meninos quanto meninas começam a produzir o
hormônio do crescimento a partir dos 8 anos de idade, mas essa produção cessa mais cedo nas meninas que nos meninos.
e) Meninos interrompem o crescimento aos 18 anos de idade e meninas o fazem a partir dos 15 anos de idade.
133. (UNESP) Marina não menstruou na data prevista e então comprou um teste para gravidez. A figura ilustra a
realização do teste, que indicou que Marina estaria grávida.
No mesmo dia, Marina procurou um laboratório
especializado para realizar o exame sanguíneo de gravidez, que confirmou o resultado do teste anterior.
Considere o hormônio que evidenciou a gravidez nos dois testes realizados. O resultado positivo indica que a concentração de: a) Gonadotrofina coriônica humana (HCG) era baixa na
urina e alta no sangue circulante. b) Progesterona era baixa na urina e baixa no sangue
circulante. c) Hormônio folículo estimulante (FSH) era alta na urina e
alta no sangue circulante. d) Progesterona era alta na urina e baixa no sangue
circulante. e) Gonadotrofina coriônica humana (HCG) era alta na urina
e alta no sangue circulante. 134. (UPE-SSA) A Gestação corresponde ao período
compreendido entre a fecundação e o nascimento, ocorrendo com as fêmeas da classe de animais mamíferos. Esse período varia de uma espécie para outra e caracteriza-se por modificações físicas, hormonais e emocionais. Observe o gráfico abaixo e identifique que hormônios correspondem aos números 3, 1 e 2, respectivamente, conforme a enumeração e com base nos conhecimentos sobre os hormônios presentes durante a gravidez.
a) Prolactina, LH e gonadotrofina coriônica. b) Ocitocina, gonadotrofina coriônica e LH. c) FSH, estrógeno e progesterona. d) Gonadotrofina coriônica, progesterona e estrógeno. e) FSH, ocitocina e prolactina.
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135. (PUCPR) A duração de um ciclo menstrual é, em
média, de 28 dias. Convencionou-se designar o primeiro dia
da menstruação como o primeiro dia do ciclo. A regulação do ciclo depende de hormônios gonadotróficos (FSH e LH) e de hormônios esteroides (estrógeno e progesterona). É possível identificar nos gráficos a seguir dois ciclos femininos integrados: o ovariano e o uterino.
Considerando que os gráficos representados referem-se a uma mulher adulta com ciclo menstrual regular
de 28 dias, infere-se que:
a) Ela não está grávida, pois houve uma queda de
progesterona e estrógeno no final do ciclo. b) Ela está grávida, pois, na fase lútea, há um aumento dos
hormônios gonadotróficos. c) Ela está utilizando regularmente pílula contraceptiva
composta por derivados de estrógeno e progesterona. d) Não está grávida, pois, na fase folicular, há diminuição
de hormônios gonadotróficos. e) Na fase folicular, por ação da progesterona, houve uma
retração do endométrio sugerindo gravidez. 136. (G1 - IFBA) O uso de pílulas anticoncepcionais é um método contraceptivo muito utilizado atualmente. Seu modo de ação é baseado em um elaborado mecanismo de feedback existente no sistema endócrino das mulheres. Sobre esse mecanismo, é correto afirmar que:
a) A ocitocina, produzida pela glândula pituitária, tem seus níveis aumentados com a utilização das pílulas anticoncepcionais, o que inibe a ovulação.
b) Há um aumento súbito nos níveis de fsh e lh no sangue com o uso das pílulas anticoncepcionais, o que gera inibição da ovulação.
c) O fsh (hormônio folículo estimulante) tem seus níveis aumentados na corrente sanguínea pelo uso das pílulas anticoncepcionais, o que gera um bloqueio na produção de estrógeno e consequente inibição da ovulação.
d) O lh (hormônio luteinizante) é bloqueado pela ação direta das pílulas anticoncepcionais na hipófise anterior, o que leva a uma acentuada queda nos níveis desse hormônio no sangue e consequente inibição da ovulação.
e) As pílulas anticoncepcionais, à base de progesterona e estrógeno, aumentam os níveis desses hormônios no
sangue da mulher, o que inibe a liberação de FSH e LH, resultando na não maturação de folículos ovarianos e posterior ovulação.
137. (Unesp) Márcia, Juliana e Ana Cristina são três amigas. Uma delas está amamentando, outra está entrando em seu período fértil e a terceira está no final de seu ciclo menstrual. Os gráficos 1 e 2 apresentam os níveis dos hormônios luteinizante (LH) e ocitocina no sangue dessas mulheres.
Se o gráfico 1 referir-se aos níveis de:
a) LH e o gráfico 2 aos níveis de ocitocina, Ana Cristina está entrando em período fértil, Márcia está no final de seu ciclo menstrual e Juliana está amamentando.
b) LH e o gráfico 2 aos níveis de ocitocina, Juliana está entrando em período fértil, Ana Cristina está no final de seu ciclo menstrual e Márcia está amamentando.
c) Ocitocina e o gráfico 2 aos níveis de LH, Ana Cristina está entrando em período fértil, Márcia está no final de seu ciclo menstrual e Juliana está amamentando.
d) Ocitocina e o gráfico 2 aos níveis de LH, Márcia está entrando em período fértil, Juliana está no final de seu ciclo menstrual e Ana Cristina está amamentando.
e) LH e o gráfico 2 aos níveis de ocitocina, Márcia está entrando em período fértil, Juliana está no final de seu ciclo menstrual e Ana Cristina está amamentando.
138. (UFG) Pombinha, entretanto, nessa manhã acordara abatida e nervosa, sem ânimo de sair dos lençóis.
[…] havia uma doce expressão dolorosa na limpidez cristalina de seus olhos de moça enferma; […] assim delicada planta murcha, languesce e morre, se carinhosa borboleta não vai sacudir sobre ela as asas prenhes de fecundo e dourado pólen.
No pouco que dormiu essa noite, que foi a do baralho com a polícia, teve sonhos agitados e passou mal todo o dia seguinte, com as molezas da febre e dores no útero. A moça fechou as pálpebras [...] […]. Começou logo a sonhar que em redor tudo ia se fazendo de um cor-de-rosa, a princípio muito leve e transparente, depois mais carregado, e mais, e mais, até formar-se em torno dela uma floresta vermelha, cor de sangue, onde largos tinhorões rubros se agitavam lentamente. […].
Nisto, Pombinha soltou um ai formidável e despertou sobressaltada, levando logo ambas as mãos ao meio do corpo. E feliz, cheia de susto ao mesmo tempo, a rir e a chorar, sentiu o grito da puberdade sair-lhe afinal das entranhas, em uma onda vermelha e quente. AZEVEDO, Aluísio. O cortiço. 3. ed. São Paulo: Ciranda Cultural, 2010. p. 85-90.
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O enunciado que resume o evento biológico descrito metaforicamente no trecho e o evento a que se refere são os seguintes: a) “A moça fechou as pálpebras” – sono. b) “Com as molezas da febre e dores no útero” – ovulação. c) “Se carinhosa borboleta não vai sacudir sobre ela as
asas prenhes de fecundo e dourado pólen” – fecundação.
d) “E feliz, cheia de susto ao mesmo tempo, a rir e a chorar” – orgasmo.
e) “Sentiu o grito da puberdade sair-lhe afinal das entranhas, em uma onda vermelha e quente” – menarca.
139. (UFPA) O gráfico a seguir representa os níveis dos hormônios estrógeno e progesterona no sangue de uma mulher, durante seu ciclo menstrual. E- Estrógeno P- Progesterona A análise do gráfico permite afirmar: a) A mulher está grávida, pois os níveis dos hormônios
reduziram no final do ciclo menstrual. b) A mulher está grávida, pois os níveis dos hormônios
estão baixos no período da ovulação. c) Se a mulher fizesse sexo sem preocupações
contraceptivas nos cinco dias antes do período da ovulação ou nos cinco dias após esse período, suas chances de engravidar seriam elevadas.
d) Se a mulher estivesse grávida, os níveis de estrógeno e progesterona seriam baixos desde a ovulação.
e) A elevação dos níveis de progesterona após a ovulação impedirá a gravidez.
140. (UFMG) Um estudo chinês vem anunciando resultados promissores para o desenvolvimento de um anticoncepcional
para homens. O tratamento, com eficácia de 99%, consiste
em aplicar-se, no interessado, uma injeção mensal de testosterona.
Folha de S. Paulo, 8 maio 2009. (Adaptado)
Legenda: • FSH - Hormônio foliculoestimulante • GnRH - Hormônio liberador de gonadotrofinas • LH - Hormônio luteinizante Considerando-se essas informações e outros conhecimentos sobre o assunto, é possível inferir que a testosterona injetada a) Age sobre os túbulos seminíferos, inibindo a
espermatogênese. b) Bloqueia diretamente as funções das células de Leydig. c) Inibe a liberação dos hormônios LH e FSH pela hipófise. d) Reduz a produção de gonadotrofinas na glândula pineal.
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HABILIDADE 14: Identificar padrões em fenômenos e processos vitais dos organismos, como manutenção do equilíbrio interno, defesa, relações com o ambiente, sexualidade, entre outros.
HABILIDADE 15. Interpretar modelos e experimentos para explicar fenômenos ou processos biológicos em qualquer nível de organização dos sistemas biológicos. CONHECIMENTOS ASSOCIADOS: Funções vitais dos seres vivos e sua relação com a adaptação desses organismos a diferentes ambientes: Sistema Nervoso.
A comunicação entre os diversos órgãos e células do
corpo, bem como nossa adequação como resposta ao
ambiente, é função dos sistemas nervoso e hormonal que
atuam por meio de mensagens químicas (hormônios) e físicas
(impulso nervoso) conforme figura abaixo. Desta forma os
sistemas de integração, em particular o sistema nervoso é
responsável pelo controle das funções orgânicas, funções
estas que podem variar de acordo com as condições do meio
externo ou interno as quais o organismo se encontra.
O nosso organismo identifica dezenas de
informações colhidas do ambiente externo ou interno como
grau de acidez do sangue, variação de pressão, variação de
temperatura etc. Esta identificação é feita graças aos órgãos
sensoriais e aos receptores químicos situados no interior do
nosso corpo. Independentemente de onde venham os
estímulos, todas as informações são centralizadas pelos
órgãos que compõem o sistema nervoso central, cuja função
é interpretar as informações obtidas e elaborar respostas
adequadas, enviando-as aos órgãos do corpo responsáveis
pelas ações: os músculos. Nervos e gânglios constituem o
sistema nervoso periférico, cuja função é levar informações
das diversas partes do corpo até o sistema nervoso central e
vice-versa.
1. DIVISÃO DO SISTEMA NERVOSO.
O sistema nervoso é, anatomicamente, dividido em
Sistema Nervoso Central e Sistema Nervoso Periférico.
1.1 Sistema Nervoso Central (SNC). O sistema nervoso
central é formado pelo encéfalo e pela medula espinhal. A
integridade do encéfalo e da medula é garantida não só por
estruturas ósseas, mas também por três resistentes
membranas de origem conjuntiva, as meninges. A aracnoide
e a pia-máter são separadas pelo líquido cefalorraquidiano ou
líquor. Ele confere proteção mecânica e amortecimento de
choques aos órgãos do Sistema Nervoso Central e ainda
oferece nutrientes ao cérebro.
O SNC é protegido por partes ósseas. O encéfalo é resguardado pelo crânio e a medula espinhal pela coluna vertebral. a) Encéfalo. Com cerca de 100 bilhões de neurônios, é
quem controla as reações do organismo em relação tanto ao
ambiente externo como ao organismo. É constituído pelos
seguintes órgãos:
▪ Cérebro. Constituindo 80 a 90% da massa encefálica, o
cérebro é dividido nos hemisférios cerebrais direito e
esquerdo e sua região cortical é a sede do pensamento, da
aprendizagem, da linguagem, da consciência, da memória
(da qual participa o hipocampo) e da inteligência.
▪ Tálamo e hipotálamo. O tálamo, localizado logo abaixo
do cérebro atua como uma região integradora e
retransmissora de impulsos nervosos, provenientes dos
órgãos de sentido e os transmite às regiões correspondentes
no córtex cerebral.
O hipotálamo, localizado sob o tálamo, é uma região
importante na homeostase corporal, isto é, no ajuste do
organismo às variações externas. É ele que controla, por
exemplo, temperatura corporal, e o equilíbrio hídrico no
corpo.
▪ Tronco encefálico. O tronco é constituído por três regiões
encefálicas: o mesencéfalo, a ponte e o bulbo. O mesencéfalo
está envolvido na recepção e coordenação de informações
sobre o grau de contração dos músculos (tônus muscular) e
sobre a postura corporal; a ponte é constituída
principalmente por fibras nervosas que ligam o córtex
cerebral ao cerebelo, participando na manutenção da postura
corporal no equilíbrio do corpo e no tônus muscular; o bulbo
ou medula oblonga é a última porção do encéfalo, localizada
na base do tronco encefálico com importantes centros
controladores de funções vitais como os que regulam os
batimentos cardíacos e o controle respiratório.
▪ Cerebelo. Localizado entre a parte posterior do cérebro e
a ponte, o cerebelo atua com o cérebro, coordenando os
movimentos do corpo, a manutenção da postura, o equilíbrio
e o tônus muscular. O impulso inicial para mover os músculos
esqueléticos vem do cérebro, mas é o cerebelo que compara
Aula 12
30733
esse impulso com as informações sobre a posição do corpo e
dos músculos, fazendo os ajustes necessários e sincronizando
os movimentos. É graças a ele que podemos realizar ações
altamente coordenadas e complexas.
b) Medula espinhal. Parte mais alongada do sistema
nervoso central e caracterizada por um cordão cilíndrico,
composto de células nervosas, localizado no canal interno das
vértebras da coluna vertebral. A função da medula espinhal
é estabelecer a comunicação entre o corpo e o sistema
nervoso. Ela também coordena os reflexos, ocasiões em que
o corpo necessita de uma resposta rápida.
É a partir da medula espinhal que se originam os 31
pares de nervos espinhais. Eles conectam a medula espinhal
as células sensoriais e diversos músculos pelo corpo. A
medula espinhal é capaz de elaborar respostas rápidas em
emergências, sem a interferência do encéfalo, a exemplo do
reflexo medular.
1.2. Sistema Nervoso Periférico (SNP). O SNP é
constituído pelos nervos e gânglios nervosos. Nervos são fios
finos, formados pela união de vários axônios, que partem do
encéfalo e da medula espinhal, ramificando-se e atingindo
todas as artes do corpo. Gânglios nervosos são pequenas
dilatações que contém corpos celulares de neurônios, cujos
prolongamentos formam os nervos.
Os nervos estabelecem a comunicação dos centros
nervosos com os órgãos sensoriais, ou receptores, e os
órgãos efetores, representados por músculos ou glândulas.
De acordo com o sentido em que se transmite o impulso
nervoso, os nervos classificam-se em: sensitivos (aferentes),
motores (eferentes) e mistos.
1.2.1. Divisão funcional do sistema nervoso periférico.
Diversas atividades do sistema nervoso humano são
conscientes e estão sob o controle da nossa vontade. Outras
ações, entretanto, são automáticas ou involuntárias,
ocorrendo independentemente de nossa vontade, como por
exemplo, o batimento do coração, o movimento das vísceras
etc. As ações voluntárias resultam da contração de músculos
estriados esqueléticos, que estão sob o controle do sistema
nervoso periférico somático. As ações autônomas, por sua
vez, resultam da contração da musculatura não estriada (lisa)
e da musculatura cardíaca, controlada pelo sistema nervoso
periférico autônomo (SNPA).
O SNPA é dividido em dois ramos, simpático e
parassimpático, que se distinguem estrutural e
funcionalmente. As fibras nervosas simpáticas e
parassimpáticas controlam os mesmos órgãos, mas
trabalham em oposição: um estimulando e o outro inibindo,
mantendo assim o equilíbrio funcional. Apenas para efeito de
comparação observe como atuam as fibras nervosas
simpáticas e parassimpáticas.
De modo geral o SNPA simpático possui a adrenalina
e noradrenalina (fibras adrenérgicas) como neurotransmissor
e estimula ações que mobilizam energia, permitindo ao
organismo responder a situações de estresse, acelerando
batimento cardíaco, aumentando freqüência respiratória,
aumentando concentração de açúcar no sangue etc.
30833
O SNAP parassimpático, por sua vez, possui a
acetilcolina como neurotransmissor (fibras colinérgicas) e
estimula principalmente atividades relaxantes, como a
redução do ritmo cardíaco e da pressão sanguínea, entre
outras conforme a figura anterior.
2. O TECIDO NERVOSO (TN). É formado por dois tipos de células: o neurônio, principal unidade estrutural e funcional do TN, célula altamente especializada cujas propriedades de excitabilidade e condução dos pulsos elétricos ou impulsos nervosos são as bases das funções do sistema nervoso; e as células gliais ou neuroglia que auxiliam, protegem e nutrem os neurônios. Os neurônios são formados por corpo celular, do qual, partem prolongamentos, dendritos (aferentes) e axônios (eferentes), que captam e conduzem estímulos nervosos. Na sua porção terminal o axônio forma um botão dilatado conhecido como botão terminal, onde ocorrem as sinapses.
Entre as células gliais, destacam-se as células de Schwann que em determinados neurônios formam um invólucro de natureza lipídica, denominado bainha de mielina.
Essa bainha atua como isolante elétrico e contribui para o aumento da velocidade de propagação do impulso nervoso ao longo do axônio. A bainha de mielina, porém, não é contínua. Entre uma célula de Schwann e outra, existe uma região de descontinuidade da bainha, o que acarreta a existência de uma constrição (estrangulamento) denominada nódulo de Ranvier. Ao saltar de "nó" em "nó", a condução do impulso (condução saltatória) torna-se muito mais rápida do que se tivesse de ser efetuada ao longo de todo o comprimento da fibra nervosa.
2.1. A propagação dos impulsos nervosos. O interior de um neurônio é rico em potássio (K) e pobre em sódio (Na). Entretanto, os fluidos do lado externo da célula são ricos em sódio e pobres em potássio. Quando o neurônio se encontra em “repouso”, o conjunto iônico do lado externo acumula uma positividade maior do que o conjunto iônico situado no lado interno. Diz-se, então, que o neurônio em repouso está polarizado, sendo o lado externo positivo em relação ao lado interno, que é, portanto, considerado negativo. A diferença
de potencial que se estabelece entre o ambiente interno (negativo) e o ambiente externo (positivo) tem um valor de
aproximadamente -70 mV. Quando o neurônio é estimulado, modifica-se a permeabilidade da membrana aos íons sódio e potássio; como consequência, a diferença de potencial entre as superfícies interna e externa da membrana passa dos -70mv da situação de repouso para +40mv. Essa alteração elétrica provoca uma inversão de potencial elétrico entre as duas faces criando um potencial de ação. A propagação do potencial de ação ao longo do neurônio é o impulso nervoso, que ocorre em um único sentido: dos dendritos para o corpo celular e deste para o axônio.
O estímulo que gera o impulso nervoso deve ser
forte o suficiente, acima de determinado valor crítico, que varia entre os diferentes tipos de neurônios, para induzir a despolarização que transforma o potencial de repouso em potencial de ação. Esse é o estímulo limiar. Abaixo desse valor o estímulo só provoca alterações locais na membrana, que logo cessam e não desencadeiam o impulso nervoso.
Para que uma célula desencadeie um potencial de ação, esta deve estar em repouso. Dessa forma para que um novo potencial seja gerado, ou conduzido, a membrana celular que foi despolarizada deve voltar ao seu estado original. Este processo é chamado de repolarização. À medida que o potencial se afasta de sua origem e percorre a fibra nervosa, os canais de sódio se fecham rapidamente e abrem-se canais de potássio permitindo que esse íon saia e interrompa o processo de despolarização. Nesse momento, a membrana vai além do seu potencial de repouso, estado conhecido como hiperpolarização.
Qualquer estímulo acima do limiar gera o mesmo potencial de ação que é transmitido ao longo do neurônio. Assim, não existe variação de intensidade de um impulso
30933
nervoso em função do aumento do estímulo; o neurônio obedece à regra do “tudo ou nada”.
3. AS SINAPSES.
Ao atingir a extremidade de um axônio, o impulso
nervoso deve ser transmitido para outra célula, que pode ser
outro neurônio (sinapse interneural) ou uma célula muscular
(sinapse neuromuscular).
Um neurônio não se comunica fisicamente com
outro neurônio nem com a fibra muscular ou com a célula
glandular, de maneira que, entre eles, não existe
continuidade citoplasmática. O que existe é um microespaço,
uma região de contiguidade, denominada sinapse, na qual
um neurônio transmite o impulso nervoso para outro através
da ação de neurotransmissores: mediadores químicos da
comunicação intercelular, como a acetilcolina, adrenalina,
dopamina, serotonina, GABA que citamos para efeito de
exemplificação. São esses neurotransmissores que
possibilitam o funcionamento do sistema nervoso, portanto,
qualquer fator que altere sua produção ou seu mecanismo de
ação compromete automaticamente sua funcionalidade.
Define-se como neurotransmissores substâncias (1)
sintetizadas em neurônios pré-sinápticos; (2) armazenadas
em vesículas nos terminais sinápticos; (3) libertadas após um
estímulo nervoso; (4) que atuam em receptores específicos
pré ou pós-sinápticos; (5) que são removidas ou degradadas
após exercer a sua ação, e (6) a sua aplicação exógena deve
mimetizar o efeito pós-sináptico.
É em função de algumas destas propriedades que
as drogas em geral podem alterar o funcionamento do
sistema nervoso, pois interferem na transmissão
neuroquímica e dependendo do efeito que provocam no
organismo, podem ser depressoras, como o álcool;
estimulantes como a cocaína e perturbadoras ou
alucinogênicas como o LSD. Apenas para efeito de
exemplificação citemos o mecanismo de ação de uma droga
depressora, como o álcool e uma droga estimulante como a
cocaína.
O GABA é o principal neurotransmissor do SNC com
efeito inibitório e o álcool potencializa o efeito desse
neurotransmissor. O consumo contínuo de álcool pode causar
tolerância e dependência, pois o álcool provoca diminuição
da funcionalidade dos receptores do GABA.
A cocaína é um potente psicoestimulante com
elevado grau de lipofilia. Esta característica faz com a cocaína
atravesse rapidamente a barreira hemato-encefálica, daí ser
um forte estimulante do SNC, onde os seus efeitos são
mediados pela noradrenalina, pela serotonina, mas,
sobretudo pela dopamina. A cocaína liga-se aos
transportadores da dopamina presentes na membrana pré-
sináptica, impedindo a sua recaptação. Consequentemente
há uma acumulação de dopamina na fenda sináptica
promovendo uma estimulação constante dos receptores
dopaminérgicos.
Por outro lado, o consumo crônico de cocaína
diminui a quantidade de dopamina armazenada nos
neurônios pré-sinápticos. Isto faz com que haja um aumento
dos receptores no cérebro para compensar a falta de
dopamina disponível, como consequência o desejo pelo
consumo de cocaína aumenta.
Quando os neurotransmissores são afetados por doenças ou drogas, pode haver vários efeitos adversos diferentes no corpo. Doenças como Alzheimer, epilepsia e Parkinson estão associadas a déficits em certos neurotransmissores.
Psicólogos e psiquiatras reconhecem o papel que os
neurotransmissores podem desempenhar nas condições de
saúde mental, razão pela qual os medicamentos que
influenciam as ações dos mensageiros químicos do corpo são
frequentemente prescritos para ajudar a tratar uma
variedade de condições psiquiátricas.
VERIFICAÇÃO DE APRENDIZAGEM 141. (FAC. PEQUENO PRÍNCIPE - MEDICI) Observe o
fragmento de texto a seguir: Pesquisa investiga possíveis
problemas neurológicos causados por zika em adultos.
Pesquisadores acreditam que zika causa outros problemas
neurológicos além de Guillan-Barré. [...] Disponível em:
<http://www.bbc.com/portuguese/noticias/2016/02/160223_problema_zika_
adultos_rj_lab>. Acesso em: 05/05/2016.
A Síndrome de Guillain-Barré é uma doença autoimune que,
aparentemente, vem sendo desencadeada pela presença do
zika vírus. Ela se caracteriza pela inflamação dos nervos, das
raízes nervosas proximais e nervos cranianos. Além disso, ela
é desmielinizante e, por consequência, afeta a condução
nervosa. Caso seja desencadeada porque o vírus afeta
a célula glial produtora da bainha de mielina, a célula
afetada seria:
a) o astrócito protoplasmático.
b) o astrócito fibroso.
c) o neurônio.
d) a célula de Schwann.
e) a micróglia.
142. (PUC-RS) Tem-se observado que a exposição extensa
e por longo prazo a pesticidas está associada a problemas à
saúde humana, como a neurodegeneração. A destruição de
neurônios cuja função é transmitir sinais desde o sistema
nervoso central até o órgão motor demonstra que a
toxina afetou o:
31033
a) sistema aferente.
b) sistema eferente.
c) sistema sensitivo.
d) sinal pré-sináptico.
e) sinal pré-dentrítico.
143. (UEL) Analise a figura a seguir.
BARRETO, G.; OLIVEIRA, M. G. A Arte Secreta de Michelangelo. São Paulo:
ARX, 2004.
Os fisiologistas Barreto e Oliveira (2004) identificam, na obra
Criação de Michelangelo, o contorno do formato do cérebro
humano. O cérebro e a medula espinhal são centros
nervosos.
Considerando a origem do impulso nervoso no arco-reflexo,
assinale a alternativa que apresenta, corretamente, o
percurso da condução nos neurônios sensorial e
motor.
a) no neurônio sensorial, o estímulo se propaga na direção
do axônio para o corpo celular e deste para o dendrito, do
mesmo modo que no neurônio motor.
b) no neurônio sensorial, o estímulo se propaga na direção
do axônio para o corpo celular e deste para o dendrito, sendo
o inverso no neurônio motor.
c) no neurônio sensorial, o estímulo se propaga na direção
do dendrito para o axônio e deste para o corpo celular, sendo
o inverso no neurônio motor.
d) no neurônio sensorial, o estímulo se propaga na direção
do dendrito para o corpo celular e deste para o axônio, sendo
o inverso no neurônio motor.
e) no neurônio sensorial, o estímulo se propaga na direção
do dendrito para o corpo celular e deste para o axônio, do
mesmo modo que no neurônio motor.
144. (UPE) Observe a charge a seguir:
De acordo com as reações apresentadas pelo corpo do
indivíduo, essas podem ser justificadas:
a) pela dilatação da pupila que está associada aos efeitos do
sistema nervoso autônomo parassimpático por causa da ação
da noradrenalina e do cortisol.
b) pelo tremor que expressa uma reação de luta e fuga, tanto
do sistema nervoso autônomo simpático quanto do
parassimpático, mediada pela ação do cortisol.
c) pelo suor frio que está associado à reação de estresse,
sendo sua produção e liberação controladas pelo sistema
nervoso autônomo simpático via acetilcolina, adrenalina e
noradrenalina.
d) pelo aumento dos batimentos cardíacos que revela a
ativação do sistema nervoso autônomo simpático, provocado
pela ação da noradrenalina e da adrenalina circulante.
e) por todas as reações, como dilatação da pupila, tremores,
sudorese e taquicardia, que são ativadas tanto pelo sistema
nervoso autônomo simpático quanto pelo parassimpático,
mediadas pela acetilcolina.
145. (ENEM 2ª aplicação) A cafeína atua no cérebro,
bloqueando a ação natural de um componente químico
associado ao sono, a adenosina. Para uma célula nervosa, a
cafeína se parece com a adenosina e combina-se com seus
receptores. No entanto, ela não diminui a atividade das
células da mesma forma. Então, ao invés de diminuir a
atividade por causa do nível de adenosina, as células
aumentam sua atividade, fazendo com que os vasos
sanguíneos do cérebro se contraiam, uma vez que a cafeína
bloqueia a capacidade da adenosina de dilatá-los. Com a
cafeína bloqueando a adenosina, aumenta a excitação dos
neurônios, induzindo a hipófise a liberar hormônios que
ordenam às suprarrenais que produzam adrenalina,
considerada o hormônio do alerta. Disponível em: http://ciencia.hsw.uol.com.br. Acesso em: 23 abr. 2010
(adaptado).
Infere-se do texto que o objetivo da adição de cafeína
em alguns medicamentos contra a dor de cabeça é:
a) contrair os vasos sanguíneos do cérebro, diminuindo a
compressão sobre as terminações nervosas.
b) aumentar a produção de adrenalina, proporcionando uma
sensação de analgesia.
c) aumentar os níveis de adenosina, diminuindo a atividade
das células nervosas do cérebro.
d) induzir a hipófise a liberar hormônios, estimulando a
produção de adrenalina.
e) excitar os neurônios, aumentando a transmissão de
impulsos nervosos.
146. (UFG) A criatividade está relacionada à região interna
dos hemisférios cerebrais, conhecida como substância
branca. Quanto menor sua quantidade maior a criatividade.
Nesse contexto, para ser criativo, é preciso que o cérebro
apresente:
a) corpo caloso mais desenvolvido.
b) córtex cerebral menos desenvolvido.
c) corpos celulares em menor quantidade.
d) bainha de mielina em grande quantidade.
e) axônios e dendritos em menor quantidade.
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147. (G1 - IFSP) Uma garota ganhou de seu namorado um
buquê de rosas e sem querer tocou em um “espinho” de uma
das flores. Imediatamente, de forma automática, ela recolheu
o braço. A respeito dessa reação, pode-se inferir que:
a) a medula espinhal, alguns neurônios e músculos foram
responsáveis na execução dessa resposta.
b) o cérebro, alguns neurônios e músculos foram
responsáveis na execução dessa resposta.
c) o corpo responde a um estímulo, como o citado, se ocorrer
anteriormente uma grande emoção.
d) a medula espinhal e o cérebro coordenam
simultaneamente essa resposta de defesa.
e) os músculos do braço reagiram involuntariamente
independentemente do sistema nervoso.
148. (UFSJ) Na canção CURARE, composta por Bororo e
eternizada na voz de Orlando Silva, a primeira estrofe diz:
“Você tem boniteza
E a natureza
Foi que agiu
Como esses óio de índia
Curare no corpo que é bem Brasil”
O curare é um antagonista do mediador químico acetilcolina,
responsável pela sinalização química na junção
neuromuscular. O curare no corpo causa:
a) contrações involuntárias, pois, na presença de curare, os
músculos têm suas fibras danificadas pela antagonização da
acetilcolina e as contrações ficam descoordenadas.
b) flacidez muscular, pois, na presença de curare, os
neurônios deixam de produzir acetilcolina e paralisam suas
atividades, causando morte neuronal.
c) flacidez muscular, pois, na presença de curare, os
receptores de acetilcolina no músculo não respondem à
sinalização neuronal e a informação nervosa não chega ao
músculo.
d) contrações involuntárias, pois, na presença de curare, os
neurônios cessam sua transmissão elétrica por inibição da
acetilcolina.
149. (PUC-SP) O sistema nervoso autônomo é formado por
fibras simpáticas e parassimpáticas que atuam nos órgãos
viscerais de maneira antagônica.
A liberação de adrenalina pelo sistema nervoso:
a) parassimpático promove aumento do ritmo cardíaco e
constrição dos vasos sanguíneos periféricos.
b) simpático promove aumento do ritmo cardíaco e constrição
dos vasos sanguíneos periféricos.
c) parassimpático promove diminuição do ritmo cardíaco e
constrição dos vasos sanguíneos periféricos.
d) simpático promove diminuição do ritmo cardíaco e
dilatação dos vasos sanguíneos periféricos.
e) parassimpático promove diminuição do ritmo cardíaco e
dilatação dos vasos sanguíneos periféricos.
150. (UEFS) A figura em destaque é um tipo de impulso
nervoso, que é fundamental para a manutenção das
interações dos seres vivos no meio em que eles vivem.
A partir das informações da imagem e com os
conhecimentos sobre o tema, é possível inferir que:
a) a natureza química do impulso nervoso, observado no
destaque é elétrica e, por isso, muito rápida.
b) a liberação dos neurotransmissores na fenda sináptica
necessita da entrada do sódio no axônio.
c) a partir da membrana plasmática, a entrada do Na+
desencadeia o início da transmissão do impulso em um
neurônio.
d) a transmissão do impulso é bidirecional e pode ser elétrico
ou químico.
e) os receptores dos neurotransmissores são encontrados no
interior da célula nervosa.
151. (VUNESP) Quando uma pessoa encosta a mão em um
ferro quente, ela reage imediatamente por meio de um
reflexo. Neste reflexo o neurônio efetuador (motor)
leva o impulso nervoso para:
a) a medula espinhal.
b) o encéfalo.
c) os músculos flexores do braço
d) as terminações sensoriais de calor na ponta dos dedos.
e) as terminações sensoriais de dor na ponta dos dedos
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HABILIDADE 16: Compreender o papel da evolução na produção de padrões, processos biológicos ou na organização taxonômica dos seres vivos.
CONHECIMENTOS ASSOCIADOS: Teorias de evolução. Explicações pré-darwinistas para a modificação das espécies. A teoria evolutiva de Charles Darwin. Teoria sintética da evolução. Seleção artificial e seu impacto sobre ambientes naturais e sobre populações humanas.
Podemos definir evolução biológica como mudança
das características dos organismos ao longo do tempo. Este
conceito é a base para compreendermos os objetos de
conhecimento que serão nesta aula estudados, bem como é
importante que façamos distinção entre algumas questões
básicas, necessárias para se alcançar a habilidade pretendida,
ou seja, compreendermos a diferença entre padrões e
processos.
Padrões são definidos como “aquilo que serve de
base ou norma para avaliação”. Os padrões observados na
natureza são características distinguíveis entre os organismos.
Como evolução é mudança, as forças evolutivas (mutação,
seleção natural, acaso e migração) atuam sobre os padrões
originais para gerar novos padrões. Por outro lado, processos
são uma “sucessão de estados ou mudanças”. Note que, como
processos têm caráter histórico, eles não podem ser
observados diretamente, mas apenas inferidos a partir do que
observamos nos padrões de diversidade. Vamos tomar outro
exemplo para clarear essas idéias. Se observarmos que uma
determinada espécie de gavião possui garras muito afiadas
que a possibilitam segurar sua presa facilmente, dizemos que
esse padrão (garras para segurar presa) é resultado do
processo de seleção natural. Especificamente, o processo pode
ser encarado como o agente causador do padrão observado.
Evolução neutra (por meio do acaso) ou adaptativa (por meio
da seleção natural), e especiação são processos causadores
de padrões observados. Forças evolutivas são os agentes
causadores da evolução. A mutação, a seleção natural, o acaso
e a migração são as forças evolutivas.
FIXISMO X EVOLUCIONISMO: BREVE COMENTÁRIO.
As variedades de seres vivos em nosso planeta têm
fascinado a humanidade ao longo da história, e o debate
sobre a origem desta diversidade foi um tema que colocou, e
ainda coloca de lados opostos a ciência e a igreja. Deste
debate se sobressaem dois tipos de explicação: a fixista e a
evolucionista.
De acordo com o pensamento fixista as espécies
foram criadas independentemente umas das outras e
mantiveram-se fixas e imutáveis ao longo do tempo, não
existindo evolução. Três teorias propunham a explicação
deste pensamento:
Geração espontânea. Os seres vivos eram criados a partir
da matéria inanimada e por um princípio ativo eram
transformados em matéria viva (Aristóteles 384 a 322 a.C.).
Criacionismo. Os seres vivos teriam sido criados por uma
entidade divina, tal como é descrito na Bíblia.
Catastrofismo. Embora seja uma hipótese fixista, é também
utilizada pelos evolucionistas, porém não como causa da
variação entre as espécies. George Cuvier, famoso
anatomista francês, seguia a tradição fixista e admitia que os
fósseis representavam espécies que se extinguiram em
conseqüência de catástrofes, como grandes secas ou
inundações.
No final do século XVIII, com Lamarck e muitos
outros, surgem as angústias das dúvidas e no meio dessas
angústias, nasceu o evolucionismo. Um novo paradigma de
ciência desmonta a idéia egocêntrica do homem, desde a
escala natural de Aristóteles, colocando-o em uma árvore
evolutiva onde ele funciona como um galho, inserido em um
tronco compartilhado por todos os seres vivos. Para os
evolucionistas espécies atuais são resultado de lentas e
sucessivas transformações, sofridas pelas espécies do
passado ao longo do tempo, conforme vimos na aula anterior.
Surge assim, o conceito de evolução que promove
uma profunda revolução (ó ironia das palavras) na história
do pensamento ocidental. Esta nova forma de pensar
preconiza que a busca da imutabilidade, típica do
pensamento fixista, está destinada ao fracasso e que o real
é, em primeiro lugar, movimento, metamorfose,
impermanência, turbulência: nada é permanente, nada está
escrito, nada está preestabelecido, pois tudo se inventa, se
cria perpetuamente.
A revolução coperniciana já havia tirado o homem
do centro do universo para relegá-lo a um planeta de uma
estrela na periferia de uma galáxia comum. O homem se
tornou espacialmente marginal. Mas ainda se acreditava o
centro do tempo: centro, cume e meta da história. O homem
como apogeu e finalidade do todo. Mesmo esse sonho foi
despedaçado pela revolução evolucionista. O homem é só
uma pedra no caminho, não o destino.
1. AS TEORIAS EVOLUCIONISTAS
Várias teorias evolutivas surgiram, destacando-se,
entre elas, as teorias de Lamarck de Darwin, e
posteriormente, já no século XX, foi formulada a Teoria
sintética da evolução, também denominada
Neodarwinismo, que incorpora os conceitos modernos da
genética às idéias essenciais de Darwin sobre seleção natural.
Aula 13
31333
1.1 A Teoria de Lamarck (1744-1829). Jean-Baptiste
Lamarck, naturalista francês, foi o primeiro cientista a
propor uma teoria sistemática da evolução. Sua teoria foi
publicada em 1809, em um livro denominado Filosofia
zoológica.
As idéias de progressão, de crescimento da
complexidade e de impulsos modificadores e inerentes ao ser
vivo dão sustentação aos teóricos do transformismo,
incluindo o próprio Lamarck. Para ele, especificamente, a
transformação de um ser em outro ocorria como adaptação
desse organismo ao seu meio ambiente, do que resultaria um
aperfeiçoamento das suas “faculdades”. As transformações
sempre representam um êxito, nunca um fracasso, até
porque ocorrem num único sentido, obedecendo a uma
escala de aperfeiçoamento. De acordo com sua teoria, no
início os primeiros seres vivos criados pela natureza eram
muito simples, nascidos de uma geração espontânea. Graças
às circunstâncias favoráveis e, com o passar do tempo, seres
mais complexos tiveram origem a partir daqueles mais
simples, e em diferentes graus de perfeição. Considerando o
sistema de interpretação da natureza, Lamarck estabeleceu
alguns pressupostos ou leis que explicavam a formação, o
desenvolvimento e a reprodução dos seres.
▪ Primeiro pressuposto (o conceito de adaptação):
Lamarck introduz a hipótese de que as espécies eram capazes
de adaptar-se voluntariamente às modificações ambientais.
Dessa forma, a girafa havia desenvolvido seu longo pescoço
para alcançar a vegetação indisputada das árvores altas, a
toupeira tornara-se cega em razão da inutilidade da visão sob
o solo e a serpente teria perdido as patas por ter incorporado
o hábito de arrastar-se por terra. “Poderia provar que não é
de maneira alguma a forma, seja do corpo, seja de suas
partes, que dá lugar aos hábitos, à maneira de viver dos
animais; mas que, ao contrário, são os hábitos, a maneira de
viver e todas as circunstâncias influenciadoras que
constituem, com o tempo, a forma do corpo e das partes dos
animais”
▪ Segundo pressuposto (lei do uso e desuso): “Em todo
animal que não tenha ainda se desenvolvido completamente,
o uso freqüente e repetido de um órgão qualquer fortalece,
pouco a pouco, esse órgão, desenvolve-o, aumenta-o,
tornando-o mais forte, com uma força proporcional ao tempo
de uso; enquanto o desuso de tal órgão enfraquece-o, aos
poucos, deteriora-o, diminui progressivamente suas
faculdades e acaba por fazê-lo desaparecer”.
▪ Terceiro pressuposto (transmissão dos caracteres
adquiridos) “Tudo que a natureza fez com que os indivíduos
ganhassem ou perdessem, por influência das circunstâncias
às quais sua espécie encontra-se submetida a longo tempo,
e, como conseqüência do emprego predominante de um
órgão, ou da falta de uso de tal parte; ela, a espécie, a
conserva, nos novos indivíduos dos dois sexos, por
reprodução, e naqueles que lhes deram origem”.
De modo geral, a ausência de uma teoria de
hereditariedade foi um ponto fraco no transformismo de
Lamarck, mas seria difícil, ou mesmo impossível, conceber
uma teoria de herança, se este nem era um conceito científico
na época.
Embora essencial como ponto de partida para a mudança de um paradigma, a teoria de Lamarck não é aceita atualmente, pois suas idéias apresentam um erro básico: as alterações em células somáticas dos indivíduos, adquiridas pelo uso ou perdidas pelo desuso, não alteram as informações genéticas contida nas células germinativas, não sendo, dessa forma, hereditárias, conforme demonstrado pelo experimento acima de Weismann.
31433
1.2. A Teoria de Darwin (1809-1882). Charles Darwin
(1809-1882), naturalista inglês, desenvolveu uma teoria
evolutiva que é a base da moderna teoria sintética: a teoria
da seleção natural.
Em que pese toda a proliferação de noções
evolucionistas do século anterior, na primeira metade do
século XIX ainda era dominante a visão fixista e criacionista
do mundo natural. Esta situação modifica-se em 1859,
quando é publicado o livro Ensaio sobre a origem das
espécies de Charles Darwin. Nela, é visível a influência das
idéias de Malthus, cuja obra Princípio da População advogava
que, a não ser que fosse controlado o crescimento da
população, logo se esgotaria o suprimento de alimentos.
Malthus e sua concepção sobre crescimento populacional
Darwin observou que os animais não pareciam estar
superpovoando o mundo. Na Origem daS espécies, ele
exemplifica que das centenas de ovos postos pela mosca,
poucos sobrevivem até a reprodução, sendo uma grande
quantidade eliminada pelo clima ou pelos predadores do meio
ambiente. Somente os indivíduos mais aptos a lidar com
esses fatores escapavam da destruição. Configurava-se, pois,
o conceito de seleção natural, da sobrevivência do mais apto:
“portanto, da guerra da natureza, da carestia e da morte
nasce a coisa mais elevada que se possa imaginar: a
produção dos animais mais elevados.” Não haveria nenhuma
forma de plano ou objetivo final nesse processo seletivo, pois
uma certa qualidade, poderia ser vantagem num meio e fatal
em outro. As implicações da obra de Darwin não passaram
despercebidas. A interpretação que ganhou força foi aquela
apoiada por Darwin: a posição privilegiada do homem
herdada da teologia judaico-cristã devia ser revista. Não
haveria nenhum plano divino. Um plano preconcebido que
fosse executado pouco a pouco através de transformações
gradativas não poderia dar conta das inúmeras contingências
que se observa no desenrolar da vida no planeta. A noção de
planejamento divino pensava Darwin, colidiria frontalmente,
portanto, com a idéia de seleção natural, pois o imenso
desperdício da natureza parecia contradizer qualquer forma
de previsão da inteligência divina. A entrada, porém, desta
nova visão da posição do homem no mundo, não foi sem
controvérsias. Contudo, apesar de todas as objeções de
ordem ideológica ou metodológica, a teoria formulada por
Darwin, acabou por se firmar como a doutrina dominante da
evolução.
Darwin partiu do fato de que, em qualquer espécie
os indivíduos não são exatamente iguais. Cada ser humano,
cada animal ou planta, difere em alguma coisa dos seus
companheiros de espécie. Portanto, dentro de qualquer
espécie, indivíduos de capacidades diversas competem na
luta pela vida. Os mais bem adaptados são os que deixam
prole mais numerosa. Assim, os genes que produzem
atributos vantajosos têm mais chance de passar para a prole,
enquanto os genes inconvenientes vão se eliminando. Em
suma, ao longo das gerações, os melhores alelos vão
predominando e as espécies ficam cada vez mais adaptadas.
Mas um caráter que é vantajoso num ambiente pode
ser inconveniente em outro. Assim, o sentido em que a
seleção natural age é modulado pelo ambiente. Ter o corpo
coberto por espessa camada de pêlos é vantajoso num clima
frio, mas inconveniente onde faz calor. Se uma espécie tem
indivíduos peludos e sem pêlos, a seleção natural fará com
que predominem os primeiros nas regiões frias e os
segundos, nas quentes. Isto poderá ser o início da
diferenciação de raças e até de espécies.
Foi com base nestes pressupostos que Darwin
propôs uma teoria evolucionista, considerando-se como
conceitos essenciais: seleção natural, variabilidade intra-
específica, luta pela sobrevivência, sobrevivência diferencial,
reprodução diferencial, como se observa no resumo abaixo:
Variabilidade intra-específica. Diferenças existentes
entre indivíduos da mesma espécie.
Luta pela sobrevivência. Alguns indivíduos, os mais
aptos, possuem características que são favoráveis à sua
sobrevivência num determinado meio.
Sobrevivência diferencial. Os mais aptos vivem mais
tempo e reproduzem-se mais (reprodução diferencial).
Reprodução diferencial. As características mais
adaptativas são transmitidas aos descendentes. A lenta e
gradual acumulação de características conduz passadas
várias gerações, ao aparecimento de novas espécies.
O conceito de seleção natural tornou-se a espinha
dorsal da teoria darwiniana. Tal seleção precisa, contudo,
trabalhar sobre variações pré-existentes nos organismos.
Mas a origem destas variações constituiu-se num problema
de difícil solução para Darwin.
31533
Após sua morte, aceleram-se as descobertas no
campo da hereditariedade. Em 1900, redescobre-se o
trabalho de Mendel de 1866, que estabelece as leis que
regem a hereditariedade dos caracteres dominantes e
recessivos. A combinação matemática desses fatores (os
genes) será a fonte da variação. Todavia, nem toda variação
nova da natureza resulta da combinação de fatores
previamente existentes. A mistura de fatores produz
variações somente até um certo limite. As variações bruscas
que vão além da simples recombinação de fatores foram
descobertas por Hugo De Vries, que anuncia o fenômeno da
mutação em 1901. Sugere ele ser esta a causa do surgimento
de novas variantes que constituiriam as novas espécies: com
essas descobertas, surge a teoria sintética da evolução ou
nedarwinismo.
1.3 A teoria sintética da evolução.
A Teoria sintética da evolução ou
Neodarwinismo foi formulada por vários pesquisadores,
tomando como essência as noções de Darwin sobre a seleção
natural e incorporando noções atuais de genética.
A teoria sintética considera, conforme Darwin já
havia feito, a população como unidade evolutiva,
definida como grupamento de indivíduos de uma
mesma espécie, intercruzantes, que ocorrem em uma
mesma área geográfica, em um mesmo intervalo de
tempo.
1.3.1. Os fatores evolutivos que atuam sobre o
conjunto gênico da população. Podem ser reunidos em
duas categorias:
Fatores que tendem a aumentar a variabilidade
genética da população: mutação e recombinação
genética.
▪ Fatores que atuam sobre a variabilidade genética já
estabelecida: seleção natural, migração e oscilação
genética.
A integração desses fatores associada ao isolamento
geográfico pode levar, ao longo do tempo, ao
desenvolvimento de mecanismos de isolamento
reprodutivo, quando, então, surgem novas espécies.
A. Mutação gênica. As mutações gênicas originam-se
de alterações na seqüência de bases nitrogenadas de um
determinado gene, durante a duplicação da molécula de
DNA, originando um gene capaz de codificar outra proteína.
As mutações gênicas são consideradas as fontes
primárias da variabilidade, pois aumentam o número de
alelos disponíveis em um locus. Embora ocorram
espontaneamente, podem, no entanto, ser provocadas
poragentes mutagênicos, como radiações e certas
substâncias químicas e/ou biológicas, conforme estudado em
aulas anteriores.
As mutações não ocorrem para adaptar o
indivíduo ao ambiente; elas ocorrem ao acaso e,
por seleção natural são mantidas quando são adaptativas (
seleção positiva ) ou eliminadas no caso contrário ( seleção
negativa).
B. Recombinação genética. Enquanto a mutação gênica é
a fonte primária da variação genética, pois através dela é que
são formados genes "novos”, a recombinação é um
mecanismo que reorganiza os genes já existentes nos
cromossomos.
A compreensão da variabilidade genética e fenotípica dos indivíduos de uma população é fundamental para o estudo dos fenômenos evolutivos, uma vez que a evolução é, na realidade, a transformação estatística de populacões ao longo do tempo, ou ainda, alterações na freqüência dos genes dessa população. Os fatores que determinam alterações na freqüência dos genes são denominados fatores evolutivos. Cada população apresenta um conjunto gênico, que sujeito a fatores evolutivos, pode ser alterado.
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O mecanismo primário de recombinação genética é
a reprodução sexuada, que se realiza em duas fases
consecutivas: gametogênese (formação de gametas);
Fecundação (união do gameta masculino com o feminino).
Todas as considerações feitas até agora não
incluíram a ocorrência de crossing-over, que aumenta a
variabilidade genotípica uma vez que estabelece
novas combinações entre os genes e aumenta o número
de tipos diferentes de gametas.
C. Seleção natural. A seleção natural é o principal fator
evolutivo que atua sobre a variabilidade genética da
população.
A ação da seleção natural consiste em selecionar
genótipos mais bem adaptados a uma determinada condição
ecológica, eliminando aqueles desvantajosos para essa
mesma condição. A expressão “mais bem adaptado”
refere-se à maior probabilidade de, em um determinado
ambiente, um determinado indivíduo deixar descendentes.
A seleção natural tende, portanto, a diminuir a
variabilidade genética. Desse modo, quanto mais intensa for
a seleção natural sobre uma determinada população, menor
será a sua variabilidade, pois apenas alguns genótipos serão
selecionados.
Dependendo do fenótipo que é preservado ou
eliminado, pode-se observar três tipos básicos de seleção
natural: direcional, estabilizadora e disruptiva.
C.1. Seleção Direcional. É aquela em que um fenótipo
extremo é favorecido e tende a aumentar sua freqüência na
população.
C.2. Seleção Estabilizadora. Dá-se quando o fenótipo
intermediário é favorecido. Um bom exemplo de seleção
estabilizadora é a anemia falciforme em algumas regiões da
África. Essa doença é determinada por um alelo recessivo s.
Em regiões africanas onde há muitos casos de malária, foi
verificada uma freqüência acima do esperado para o alelo s
na população. Ele deveria ser raro porque provoca uma
doença grave que é a anemia falciforme. As pesquisas
demonstraram que o heterozigoto Ss é mais resistente à
malária que o homozigoto SS.
A malária, portanto, nessa região, fornece uma
pressão seletiva para a permanência do alelo s em altas
taxas, portanto favorecendo o caráter intermediário (Ss).
C.3. Seleção diversificadora ou disruptiva. É aquela em
que os fenótipos extremos são favorecidos em detrimento do
intermediário. Veja um fantástico exemplo de seleção
disruptiva publicado pela revista “Nature” em 26/10/00:
No reino dos Passerina amoena, uma espécie
pequena de ave que habita a América do Norte, é preciso ser
“bonito” ou “feio” para fazer sucesso com as fêmeas. Estar
entre esses extremos é sinal de dificuldade, quando chega a
hora do acasalamento.
Parentes do canário, os P. amoena têm uma
coloração que varia do turquesa vívido ao marrom apagado.
Logo após o primeiro ano de vida, começa a busca por
parceiras. Os de coloração mais forte, por serem mais
agressivos, conseguem competir e ocupar o território de
machos adultos, conseguindo assim um número significativo
de parceiras. Já os de coloração apagada invadem os
domínios alheios, mas são bem tolerados pelos machos
adultos, o que lhes garante também fêmeas para o
acasalamento.
No entanto, os de coloração intermediária acabam
com o menor número de acasalamentos, pois são muito
vistosos para ser tolerados pelos machos adultos e, ao
mesmo tempo, não são agressivos o suficiente para lutar por
um território próprio.
Contextualizando… O desenvolvimento de bactérias resistentes a
antibióticos é um perigoso exemplo de seleção direcional. Os antibióticos atuam como agentes seletivos que favorecem as bactérias resistentes que surgem por mutações ao acaso. Com isso, as bactérias sensíveis aos medicamentos morrem e as poucas bactérias resistentes sobrevivem e se multiplicam dando origem a uma grande linhagem resistente.
Perceba que a bactéria não sofre a mutação por causa do antibiótico ou para ser resistente a ele. Não há no processo evolutivo uma intenção. A mutação ocorre ao acaso e, para a sorte da bactéria, essa mutação lhe confere uma grande vantagem sobre as outras que são sensíveis. Portanto, a única coisa que o
antibótico faz é selecionar as bactérias resistentes e exterminar as sensíveis.
Seleção artificial e seu impacto sobre ambientes
naturais e sobre populações humanas.
O ser humano vem criando animais e cultivando
plantas desde o final da Idade da Pedra (Neolítico).
Darwin observou que havia uma analogia entre a
domesticação e a seleção natural. Este processo,
chamado por Darwin de seleção artificial, explica a origem
da diversidade de raças como as de cães, cavalos, e
diversidade de espécies de plantas a partir de critérios
seletivos humanos Seleção artificial é o processo conduzido pelo ser
humano de cruzamento seletivo de animais, plantas e
outros seres vivos, com o objetivo de selecionar
características vantajosas que tendem a ter um efeito
maior na geração seguinte. Essas variações separam
certas vantagens, e a tendência é que essas novas
características passem as gerações seguintes e ao longo
do tempo provoquem diferença que podem separar
populações em raças e até mesmo espécies. Isso mesmo,
dependendo da seleção feita, esse processo permite que
o homem crie uma nova espécie. As seleções artificiais, principalmente, no caso
dos vegetais, visam trazer alta produção de alimentos, numa menor área relativa, por exemplo. Por outro lado, podem gerar impactos ambientais, pois necessitam de cuidados maiores, e para isso, muitas vezes é necessário o uso de agrotóxicos, que podem agredir o meio natural, (fauna e flora) e consequentemente, as populações humanas, de forma direta ou indireta.
31733
D. Migração. Através dos processos imigratórios, há
possibilidade de serem introduzidos genes novos em uma
população. Assim, se indivíduos emigrarem de uma
população para a outra da mesma espécie, poderão introduzir
ali genes novos e contribuir para o aumento da variabilidade
genotípica da população para a qual imigraram. As migrações
possibilitam um fluxo gênico, que tende a diminuir as
diferenças genéticas entre as populações de uma mesma
espécie.
E. Oscilação genética ou deriva genética.A deriva
genética corresponde a processos aleatórios que reduzem a
variabilidade genética de uma população sem relação com a
maior ou menor adaptabilidade dos indivíduos. Um exemplo
é a modificação da composição genética de uma população
em função de queimadas; em decorrência delas são
eliminados aleatoriamente indivíduos da população, e os que
ficam não são necessariamente os mais adaptados.
Em populações pequenas, os efeitos da deriva sobre
a variabilidade genética são mais evidentes, pois em algumas
gerações certas variações podem até desaparecer.
Ao contrário da seleção natural, que é um processo não
aleatório de seleção de indivíduos com base na
adaptabilidade a uma condição ambiental, a deriva genética
é um processo totalmente ao acaso.
Um caso particular de oscilação genética é o
princípio do fundador, que se refere ao estabelecimento
de uma nova população a partir de poucos indivíduos que
emigram da população original. Esses indivíduos serão
portadores de pequena fração da variação genética da
população de origem e seus descendentes apresentarão
apenas essa variabilidade, até que genes novos ocorram por
mutação. Além disso, essa pequena população sofrerá os
efeitos dos vários fatores evolutivos já discutidos, podendo
originar indivíduos diferentemente adaptados.
2. ARGUMENTOS A FAVOR DO EVOLUCIONISMO.
A) Evidências anatômicas.
▪Estruturas homólogas (com o mesmo plano
anatômico/estrutural e a mesma origem embriológica, podem
ou não desempenhar a mesma função): traduzem a
existência de um ancestral comum que, sujeito a pressões
seletivas diferentes, evolui de forma a originar diversidade de
indivíduos/grupos – evolução divergente ou irradiação
adaptativa.
▪ Estruturas análogas (não apresentam o mesmo plano
estrutural nem a mesma origem
embriológica, desempenham a mesma função): realçam que
pressões seletivas idênticas favorecem, a partir de estruturas
anatomicamente diferentes, a aquisição de formas
semelhantes para desempenho das mesmas funções –
evolução convergente ou convergência adaptativa.
Ao contrário da irradiação adaptativa (
caracterizada pela diferenciação de organismos a partir de
um ancestral comum dando origem a vários grupos
diferentes adaptados a explorar ambientes diferentes) a
evolução convergente ou convergência evolutiva é
caracterizada pela adaptação de diferentes organismos a
uma condição ecológica igual. Assim, as formas do corpo do
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golfinho, dos peixes, especialmente tubarões, e da barata
dágua são bastante semelhantes, adaptadas à natação.
Neste caso, a semelhança não é sinal de parentesco, mas
resultado da adaptação desses organismos ao ambiente
aquático.
▪ Estruturas vestigiais (órgãos atrofiados, que não
apresentam uma função evidente nem
importância fisiológica, num grupo de seres vivos, mas que
se mantêm funcionais noutros grupos de seres vivos):
sugerem que estes órgãos foram úteis a um ancestral comum
que, sujeito a pressões seletivas diferentes, evoluiu em
sentidos diferentes – evolução divergente
B) Evidências Embriológicas. A embriologia fornece
provas a favor do evolucionismo, porque, em estados iniciais
embrionários, são perceptíveis homologias entre várias
espécies/classes, que não é possível observar em organismos
adultos. Sugere a existência de um ancestral comum, que
terá sofrido depois evolução divergente.
C) Evidências citológicas. A Teoria Celular, ao considerar
que todos os seres vivos são constituídos por células e que
estas são a sua unidade estrutural e funcional, sugere uma
base comum para todos os seres vivos. A existência de vias
metabólicas idênticas em organismos aparentemente muito
diferentes (ex. respiração em animais e plantas) sugere
também um ancestral comum.
D) Evidências Bioquímicas. Todos os organismos são
constituídos pelos mesmos compostos orgânicos, o que
sugere um ancestral comum; A universalidade do código
genético com intervenção do DNA e do RNA no mecanismo
de síntese proteica aponta para um ancestral comum;
A sequenciação do DNA tem revelado homologias de código
genético que apontam para uma relação de parentesco entre
todos os seres vivos; A hibridação do DNA permite estimar
proximidade entre duas espécies diferentes, através do
emparelhamento de cadeias de DNA de espécies distintas
3. A FORMAÇÃO DE NOVAS ESPÉCIES OU ESPECIAÇÃO
Estudamos, anteriormente, fatores evolutivos que
promovem a variabilidade genética e os que atuam sobre a
variabilidade já estabelecida. Assim populações de uma
mesma espécie podem desenvolver características novas em
função de alterações na relação organismo – ambiente.
Discutiremos, agora, como a interação de todos esses fatores
pode originar espécies novas, ou seja, podem promover a
especiação.
Mecanismos de especiação são aqueles que
determinam a formação de espécies novas. O mecanismo de
especiação mais conhecido é o da especiação geográfica
ou alopátrica ou por cladogênese.
Este mecanismo pode de ser explicado, tomando-se
como exemplo uma população com conjunto gênico grande,
que vive em determinada área geográfica em um dado
momento.
Suponhamos que o ambiente onde essa população
ocorre sofra alterações bruscas, tais como modificações
climáticas ou eventos geológicos (terremotos, formações de
montanhas etc.). Essas alterações podem determinar o
surgimento de faixas de território em que a existência dos
indivíduos da população torna-se impossível. Quando essas
faixas desfavoráveis separam áreas que ainda reúnem
condições favoráveis à sobrevivência dos indivíduos que
formavam a população inicial elas são denominadas
barreiras ecológicas ou barreiras geográficas
As barreiras ecológicas impedem a troca de genes
entre os indivíduos das populações por elas separadas,
fazendo com que variabilidades genéticas novas surgidas em
uma população, não sejam transmitidas para outra. Além
disso, as condições do ambiente, nas áreas separadas pela
barreira, dificilmente são exatamente as mesmas, o que
determina diferentes pressões seletivas. Então as populações
assim separadas vão acumulando ao longo do tempo,
podendo chegar a desenvolver mecanismos de isolamento
reprodutivo. Quando isto ocorre, considera-se que essas
populações pertencem a espécies distintas.
Pelo exposto acima, podemos concluir que a
especiação alopátrica ocorre em etapas seqüênciais:
isolamento geográfico, diversificação gênica (mutação e
seleção natural) e isolamento reprodutor.
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3.1. Os mecanismos de isolamento reprodutivo.
O desenvolvimento de mecanismos que determinam
o isolamento reprodutivo é fundamental para a origem das
espécies. Populações reprodutivamente isoladas de outras
passarão a ter história evolutiva própria e independente de
outras populações. Não havendo troca de genes com
populações de outras espécies, todos os fatores evolutivos
que atuam sobre populações de uma espécie terão uma
resposta própria. Dessa forma, o isolamento reprodutivo
explica não apenas a origem das espécies, mas também a
enorme diversidade do mundo biológico.
Os mecanismos de isolamento reprodutivo podem
ser classificados do seguinte modo:
3.1.1. Os mecanismos pré-copulatórios ou pré-
zigóticos. São mecanismos que impedem a cópula e,
portanto, a formação do zigoto.
Isolamento estacional: diferenças nas épocas
reprodutivas.
Isolamento de hábitat ou ecológico: ocupação
diferencial de hábitats.
Isolamento etológico: neste grupo estão incluídos os
mecanismos de isolamento devidos à incompatibilidade de
comportamento baseado na produção e recepção de
estímulos que levam machos e fêmeas à cópula.
Isolamento mecânico: diferenças nos órgãos
reprodutores, impedindo a cópula.
3.1.2 Mecanismos pós-copulatórios ou pós zigóticos.
Mesmo que a cópula ocorra, estes mecanismos impedem ou
reduzem seu sucesso.
Mortalidade gamética: fenômenos fisiológicos que
impedem a sobrevivência de gametas masculinos de uma
espécie no sistema reprodutor feminino de outra espécie.
Mortalidade do zigoto: se ocorrer a fecundação entre
gametas de espécies diferentes, o zigoto poderá ser pouco
viável, morrendo devido ao desenvolvimento embrionário
irregular.
Esterilidade do híbrido: a esterilidade do híbrido pode
ocorrer devido à presença de gônadas anormais ou a
problemas de meiose anômala.
VERIFICAÇÃO DE APRENDIZAGEM
152. (ENEM) Apesar da grande diversidade biológica, a hipótese de que a vida na Terra tenha tido uma única origem comum é aceita pela comunidade científica. Uma evidência que apoia essa hipótese é a observação de processos biológicos comuns a todos os seres vivos atualmente existentes. Um exemplo de tal processo é o(a) a) desenvolvimento embrionário. b) reprodução sexuada. c) respiração aeróbica. d) excreção urinária. e) síntese proteica. 153. (ENEM) O Brasil possui um grande número de espécies distintas entre animais, vegetais e microrganismos envoltos em uma imensa complexidade e distribuídos em uma grande variedade de ecossistemas. SANDES. A. R. R.; BLASI. G. Biodiversidade e diversidade química e genética. Disponível em: http://novastecnologias.com.br. Acesso em: 22 set. 2015 (adaptado).
O incremento da variabilidade ocorre em razão da permuta genética, a qual propicia a troca de segmentos entre cromátides não irmãs na meiose. Essa troca de segmentos é determinante na a) produção de indivíduos mais férteis. b) transmissão de novas características adquiridas. c) recombinação genética na formação dos gametas. d) ocorrência de mutações somáticas nos descendentes. e) variação do número de cromossomos característico da
espécie. 154 (ENEM) Algumas raças de cães domésticos não conseguem copular entre si devido à grande diferença em seus tamanhos corporais. Ainda assim, tal dificuldade reprodutiva não ocasiona a formação de novas espécies (especiação). Essa especiação não ocorre devido ao(a) a) oscilação genética das raças. b) convergência adaptativa entre raças. c) isolamento geográfico entre as raças. d) seleção natural que ocorre entre as raças. e) manutenção do fluxo gênico entre as raças. 155. (ENEM) Embora seja um conceito fundamental para a biologia, o termo “evolução” pode adquirir significados diferentes no senso comum. A ideia de que a espécie humana é o ápice do processo evolutivo é amplamente difundida, mas
não é compartilhada por muitos cientistas. Para esses cientistas, a compreensão do processo citado baseia-se na ideia de que os seres vivos, ao longo do tempo, passam por a) modificação de características. b) incremento no tamanho corporal. c) complexificação de seus sistemas. d) melhoria de processos e estruturas. e) especialização para uma determinada finalidade.
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156. (ENEM) As fêmeas de algumas espécies de aranhas, escorpiões e de outros invertebrados predam os machos após
a cópula e inseminação. Como exemplo, fêmeas canibais do inseto conhecido como louva-a-deus, Tenodera aridofolia, possuem até 63% da sua dieta composta por machos parceiros. Para as fêmeas, o canibalismo sexual pode assegurar a obtenção de nutrientes importantes na reprodução. Com esse incremento na dieta, elas geralmente produzem maior quantidade de ovos. BORGES, J. C. “Jogo mortal”. Disponível em: http://cienciahoje.uol.com.br. Acesso em: 1 mar. 2012 (adaptado).
Apesar de ser um comportamento aparentemente desvantajoso para os machos, o canibalismo sexual evoluiu nesses táxons animais porque a) promove a maior ocupação de diferentes nichos ecológicos
pela espécie. b) favorece o sucesso reprodutivo individual de ambos os
parentais. c) impossibilita a transmissão de genes do macho para a
prole. d) impede a sobrevivência e reprodução futura do macho. e) reduz a variabilidade genética da população. 157. (ENEM) Paleontólogos estudam fósseis e esqueletos de dinossauros para tentar explicar o desaparecimento desses animais. Esses estudos permitem afirmar que esses animais foram extintos há cerca de 65 milhões de anos. Uma teoria aceita atualmente é a de que um asteroide colidiu com a Terra, formando uma densa nuvem de poeira na atmosfera. De acordo com essa teoria, a extinção ocorreu em função de modificações no planeta que a) desestabilizaram o relógio biológico dos animais, causando
alterações no código genético. b) reduziram a penetração da luz solar até a superfície da
Terra, interferindo no fluxo energético das teias tróficas. c) causaram uma série de intoxicações nos animais,
provocando a bioacumulação de partículas de poeira nos organismos.
d) resultaram na sedimentação das partículas de poeira levantada com o impacto do meteoro, provocando o desaparecimento de rios e lagos.
e) evitaram a precipitação de água até a superfície da Terra, causando uma grande seca que impediu a retroalimentação do ciclo hidrológico.
158. (ENEM) Alguns anfíbios e répteis são adaptados à vida subterrânea. Nessa situação, apresentam algumas características corporais como, por exemplo, ausência de patas, corpo anelado que facilita o deslocamento no subsolo
e, em alguns casos, ausência de olhos. Suponha que um biólogo tentasse explicar a origem das adaptações mencionadas no texto utilizando conceitos da teoria evolutiva de Lamarck. Ao adotar esse ponto de vista, ele diria que a) as características citadas no texto foram originadas pela
seleção natural. b) a ausência de olhos teria sido causada pela falta de uso
dos mesmos, segundo a lei do uso e desuso. c) o corpo anelado é uma característica fortemente
adaptativa, mas seria transmitida apenas à primeira geração de descendentes.
d) as patas teriam sido perdidas pela falta de uso e, em seguida, essa característica foi incorporada ao patrimônio
genético e então transmitida aos descendentes. e) as características citadas no texto foram adquiridas por
meio de mutações e depois, ao longo do tempo, foram selecionadas por serem mais adaptadas ao ambiente em que os organismos se encontram.
159. (ENEM) Hospitais de diferentes regiões do país registram casos de contaminação pela superbactéria Klebsiella pneumoniae carbapenamase (KPC), que apresenta resistência à maioria dos medicamentos. Acredita-se que o uso inadequado de antibióticos tenha levado à seleção dessas formas mais resistentes. De acordo com as teorias darwinistas e neodarwinistas, o surgimento dessa superbactéria ocorreu por
a) aumento da especiação. b) crescimento populacional. c) variações no material gênico. d) ampliação da irradiação adaptativa. e) potencialização da convergência evolutiva. 160. (ENEM) Atualmente, o medicamento de escolha para o tratamento da esquistossomose causada por todas as espécies do verme Schistosoma é o praquizentel (PQZ). Apesar de ser eficaz e seguro, seu uso em larga escala e tratamentos repetitivos em áreas endêmicas têm provocado a seleção de linhagens resistentes. LAGE, R. C. G. Disponível em: www.repositorio.ufop.br. Acesso em: 17 dez. 2012 (adaptado).
Qual é o mecanismo de seleção dos vermes resistentes citados?
a) Os vermes tornam-se resistentes ao entrarem em contato com o medicamento quando invadem muitos hospedeiros.
b) Os vermes resistentes absorvem o medicamento, passando-o para seus descendentes, que também se tornam resistentes.
c) Os vermes resistentes transmitem resistência ao medicamento quando entram em contato com outros vermes dentro do hospedeiro.
d) Os vermes resistentes tendem a sobreviver e produzir mais descendentes do que os vermes sobre os quais o medicamento faz efeito.
e) Os vermes resistentes ao medicamento tendem a eliminar os vermes que não são resistentes, fazendo com que apenas os mais fortes sobrevivam.
161. (ENEM) Lobos da espécie Canis lycaon, do leste dos Estados Unidos, estão intercruzando com coiotes (Canis latrans). Além disso, indivíduos presentes na borda oeste da
área de distribuição de C. lycaon estão se acasalando também com lobos cinzentos (Canis lupus). Todos esses cruzamentos têm gerado descendentes férteis. Scientific American Brasil, Rio de Janeiro, ano II, 2011 (adaptado).
Os animais descritos foram classificados como espécies distintas no século XVIII. No entanto, aplicando-se o conceito biológico de espécie, proposto por Ernst Mayr em 1942, e ainda muito usado hoje em dia, esse fato não se confirma, porque a) esses animais são morfologicamente muito semelhantes. b) o fluxo gênico entre as três populações é mantido. c) apresentam nichos ecológicos muito parecidos. d) todos têm o mesmo ancestral comum. e) pertencem ao mesmo gênero.
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162. (ENEM) Charles R. Darwin (1809-1882) apresentou, em 1859, no livro A origem das espécies, suas ideias a
respeito dos mecanismos de evolução pelo processo da seleção natural. Ao elaborar a Teoria da Evolução, Darwin não conseguiu obter algumas respostas aos seus questionamentos. O que esse autor não conseguiu demonstrar em sua teoria?
a) A sobrevivência dos mais aptos. b) A origem das variações entre os indivíduos. c) O crescimento exponencial das populações. d) A herança das características dos pais pelos filhos. e) A existência de características diversas nos seres da
mesma espécie. 163. (ENEM) Experimentos realizados no século XX demonstraram que hormônios femininos e mediadores químicos atuam no comportamento materno de determinados animais, como cachorros, gatos e ratos,
reduzindo o medo e a ansiedade, o que proporciona maior habilidade de orientação espacial. Por essa razão, as fêmeas desses animais abandonam a prole momentaneamente, a fim de encontrar alimentos, o que ocorre com facilidade e rapidez. Ainda, são capazes de encontrar rapidamente o caminho de volta para proteger os filhotes. VARELLA, D.
Borboletas da alma: escritos sobre ciência e saúde. Companhia das Letras,
2006 (adaptado).
Considerando a situação descrita sob o ponto de vista da hereditariedade e da evolução biológica, o comportamento materno decorrente da ação das substâncias citadas é
a) transmitido de geração a geração, sendo que indivíduos portadores dessas características terão mais chance de sobreviver e deixar descendentes com as mesmas características.
b) transmitido em intervalos de gerações, alternando descendentes machos e fêmeas, ou seja, em uma geração recebem a característica apenas os machos e, na outra geração, apenas as fêmeas.
c) determinado pela ação direta do ambiente sobre a fêmea quando ela está no período gestacional, portanto todos os descendentes receberão as características.
d) determinado pelas fêmeas, na medida em que elas transmitem o material genético necessário à produção de hormônios e dos mediadores químicos para sua prole de fêmeas, durante o período gestacional.
e) determinado após a fecundação, pois os espermatozoides dos machos transmitem as características para a prole e, ao nascerem, os indivíduos são selecionados pela ação do ambiente.
164. (ENEM) Os anfíbios são animais que apresentam
dependência de um ambiente úmido ou aquático. Nos
anfíbios, a pele é de fundamental importância para a maioria
das atividades vitais, apresenta glândulas de muco para
conservar-se úmida, favorecendo as trocas gasosas e,
também, pode apresentar glândulas de veneno contra
microrganismos e predadores.
Segundo a Teoria Evolutiva de Darwin, essas características dos anfíbios representam a a) lei do uso e desuso. b) atrofia do pulmão devido ao uso contínuo da pele. c) transmissão de caracteres adquiridos aos descendentes. d) futura extinção desses organismos, pois estão mal
adaptados. e) seleção de adaptações em função do meio ambiente em
que vivem.
165. (ENEM) No Período Permiano, cerca de 250 milhões
de anos atrás (250 m.a.a.), os continentes formavam uma
única massa de terra conhecida como Pangeia. O lento e contínuo movimento das placas tectônicas resultou na separação das placas, de maneira que já no início do Período Terciário (cerca de 60m.a.a) diversos continentes se encontravam separados uns dos outros. Uma das consequências dessa separação foi a formação de diferentes regiões biogeográficas, chamadas biomas. Devido ao isolamento reprodutivo, as espécies em cada bioma se diferenciaram por processos evolutivos distintos, novas espécies surgiram, outras se extinguiram, resultando na atual diversidade biológica do nosso planeta. De acordo com o texto, a atual diversidade biológica do planeta é resultado a) da similaridade biológica dos biomas de diferentes
continentes. b) do cruzamento entre espécies de continentes que foram
separados. c) do isolamento reprodutivo das espécies resultante da
separação dos continentes. d) da interação entre indivíduos de uma mesma espécie antes
da separação dos continentes. e) da taxa de extinções ter sido maior que a de especiações
nos últimos 250 milhões de anos.
166. (ENEM) Podemos esperar que, evoluindo de ancestrais que disputavam os mesmos recursos, as espécies tenham desenvolvido características que asseguram menor ou nenhuma competição com membros de outras espécies. Espécies em coexistência, com um potencial aparente para competir, exibirão diferenças em comportamento, fisiologia ou morfologia. TOWSEND, C. R.; BEGON, M.; HARPER, J. L. Fundamentos em ecologia. Porto Alegre: Artmed, 2006 (adaptado). Qual fenômeno evolutivo explica a manutenção das diferenças ecológicas e biológicas citadas? a) Mutação. b) Fluxo gênico. c) Seleção natural. d) Deriva genética. e) Equilíbrio de Hardy-Weinberg.