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BIOLOGIA

CELULAR E

MOLECULAR

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BiologiaCelular e

Molecular

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Pedro Daltro Gusmão da Silva

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CONSIDERAÇÕES GERAIS

SOBRE A CÉLULA

CÉLULA : ORGANIZAÇÃO ESTRUTURAL E MOLECULAR

Uma Visão Geral da Célula

Uma Visão Molecular da Célula

A Superfície Celular: Intercâmbio entre a Célula e o Meio

Movimentos Celulares

Estruturas Celulares

Secreção e Digestão Celular

Catabolismo e Anabolismo

Metabolismo Energético

SUMÁRIOSUMÁRIOSUMÁRIOSUMÁRIOSUMÁRIO

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07

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METABOLISMO CELULAR

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24○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○

15○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○

○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ 28

ESTUDO SOBRE INFORMAÇÕES

GENÉTICAS E BIOTECNOLOGIA ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ 39

Núcleo Celular 39○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○

39○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○CÉLULA , FLUXO DE INFORMAÇÃO GENÉTICA

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BiologiaCelular e

Molecular

O Ciclo Celular e Replicação do DNA

Citegenética Humana

39○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○

45○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○

Mapeamento Genético e Projeto Genoma Humano

Clonagem

Organismos Transgênicos

Bioética

Atividade Orientada

Glossário

Referências Bibliográficas

54○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○

54○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○BIOTECNOLOGIA E ENGENHARIA GENÉTICA

60○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○

61○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○

64○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○

70○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○

73○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○

75○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○

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Caro (a) aluno (a),A possibilidade de se poder estudar a Biologia Celular e Molecular

no contexto do mundo atual deve subsidiar o educando no julgamento dequestões polêmicas, que dizem respeito ao desenvolvimento e à utilizaçãode tecnologias que implicam intensa intervenção humana, portanto, sãomuitas as habilidades e competências que se pretende alcançar com aoferta desta disciplina, tendo como objetivo geral fornecer e buscarinformações que se volte para o desenvolvimento de competências quepermitam ao estudante do curso de Licenciatura em Biologia analisarinformações, compreendê-las, elaborá-las, refutá-las, quando for o caso,permitir a compreensão de importantes questões éticas e culturais, bemcomo as limitações que podem advir do uso das novas tecnologias na áreada Biologia Celular e Molecular; enfim entender o mundo e nele agir comautonomia, fazendo uso dos conhecimentos adquiridos da Biologia Celulare Molecular e da tecnologia.

“O desenvolvimento da Genética e da Biologia Molecular, dastecnologias de manipulação do DNA e de clonagem traz à tona aspectoséticos envolvidos na produção e aplicação do conhecimento científico etecnológico, chamando à reflexão sobre as relações entre a ciência, atecnologia e a sociedade.” (PCN do Ensino Médio, v. único, p. 220)

Esse módulo disciplinar possui 72 horas e encontra-se dividido emdois blocos temáticos, onde cada bloco será trabalhado durante duassemanas.

O primeiro bloco temático intitula-se “Considerações Gerais sobrea Célula” e será desenvolvido a partir dos temas “Origem e Evolução dacélula”, “Composição Química da Célula”, “Superfície Celular: intercâmbioentre a célula e o meio”. No segundo bloco temático, que recebe o nome de“Estudos sobre Informações Genéticas e Biotecnologia”, trataremos dostemas “Fluxo de Informação Genética” e “Biotecnologia e EngenhariaGenética”.

Todo material didático dessa disciplina foi estruturado parapotencializar sua aprendizagem, por isso leia, atenta e rigorosamente, todosos textos do material impresso e virtual, pois se complementam, a fim derealizar as atividades propostas de forma instigante, interessante einteligente, desta forma você poderá ter um excelente proveito desse módulodisciplinar.

Desejamos discernimento, iniciativa e grandes realizações!

Profª. Gilcélia Araújo

Apresentação da Disciplina

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BiologiaCelular e

Molecular

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CONSIDERAÇÕES GERAIS SOBRE ACÉLULA

CÉLULA : ORGANIZAÇÃO ESTRUTURAL E MOLECULAR

Uma Visão Geral da Célula

As células são unidades estruturais e funcionaisdos organismos vivos, ou seja, todos os seres vivos sãoformados por células – compartimentos envolvidos pormembrana, preenchidos com uma solução aquosaconcentrada de substâncias químicas. As formas maissimples de vida são células individualizadas que sepropagam por cissiparidade.

Há muitos tipos diferentes de células, que variamenormemente em tamanho, forma e funçõesespecializadas.

Os organismos superiores, como os humanos(acredita-se que contenha pelo menos 100 trilhões decélulas), são como cidades celulares, nas quais gruposde células performam tarefas especializadas e sãoligadas por um intrincado sistema de comunicação.

Num punhado de solo ou numa xícara de águapoderá haver dúzias de diferentes tipos de organismos unicelulares. E, em cada organismomulticelular seja ele o corpo humano ou a planta de milho, há dúzia ou centenas de diferentestipos celulares, todos altamente especializados funcionando juntos na forma de tecidos e

órgãos. E, não importa quão grandee complexo seja o organismo, cadaum dos seus tipos celulares retémalguma individualidade eindependência.

As células são pequenas ecomplexas, o que torna difícil versuas estruturas, descobrir suacomposição molecular e, mais difícilainda, encontrar funções para seusvários componentes.

Uma célula animal típica temum diâmetro de 10 a 20 micrômetros, o que é aproximadamente 05 (cinco) vezes menorque a menor partícula visível a olho nu. Somente quando microscópios ópticos de boaqualidade tornaram-se disponíveis, no início do século XIX pode-se descobrir que tecidosanimais e vegetais são agregados de células individuais. Esta descoberta, proposta comoa doutrina celular por SCHLEIDEN E SCHWANN, em 1838, marca o nascimento formal daBiologia Celular.

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Molecular

As células animais não são apenas minúsculas, mas também incolorese translúcidas e para visualizá-las é importante o desenvolvimento de técnicasde microscopia.

MAIORES INFORMAÇÕES SOBRE MICROSCOPIAMAIORES INFORMAÇÕES SOBRE MICROSCOPIAMAIORES INFORMAÇÕES SOBRE MICROSCOPIAMAIORES INFORMAÇÕES SOBRE MICROSCOPIAMAIORES INFORMAÇÕES SOBRE MICROSCOPIA

AAAAACESSEM O ACESSEM O ACESSEM O ACESSEM O ACESSEM O AVVVVVA!A!A!A!A!

Para refletir...

Uma Visão Molecular da Célula

A célula como qualquer ser vivo é formada por: água e sais minerais (substânciasinorgânicas) e por outras substâncias, representadas pelos carboidratos, lipídios, proteínase ácidos nucléicos (substâncias orgânicas). Para uma melhor compreensão do papel dessassubstâncias na estrutura e no funcionamento das células e dos organismos, estudaremosum pouco sobre cada uma destas substâncias.

1 Água

Em geral, indivíduos jovens têm maior quantidade de água que indivíduos adultos damesma espécie. Essa quantidade pode variar em função de fatores como: idade, sexo eestado fisiológico. Até em um mesmo indivíduo, em uma mesma etapa do seudesenvolvimento, o teor de água pode variar de tecido para tecido ou de órgão para órgão,em função do tipo de tecido ou órgão e de sua atividade metabólica.

O surgimento e a manutenção da vida no nosso planeta estão associados à água.Onde existe água há vida. Assim, nos desertos onde praticamente não há água, quase nãohá seres vivos.

2 Sais Minerais

São compostos inorgânicos encontrados nos organismos sob duas formas básicas:insolúvel e solúvel. Na forma insolúvel, são encontrados e mobilizados como componenteda estrutura esquelética. Nos vertebrados, podemos encontrar nos ossos os fosfatos decálcio que contribuem para rigidez desses órgãos; nos corais encontramos principalmenteos carbonatos de cálcio, que atuam no esqueleto externo desses organismos.

Alguns pesquisadores afirmaram e acreditaram que oscoacervados foram os primeiros seres vivos da atmosfera primitiva.

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Na forma solúvel, os sais minerais são encontrados dissolvidos na água na forma deíons. Desta forma, desempenham vários papéis nos seres vivos como: manutenção doequilíbrio osmótico, componente estrutural de moléculas orgânicas fundamentais, entre outrasfunções.

3 Carboidratos

São compostos orgânicos que são também chamados de glucídios, glicídios ouaçúcares. Os carboidratos têm basicamente função energética, sendo um dos compostosorgânicos que fornecem maior fonte de energia para os seres vivos. Podem ter, ainda,funções plásticas, participando de estruturas que constroem o corpo dos seres vivos. É ocaso da celulose, açúcar que forma a parede celular das células vegetais.

Além disso, os açúcares participam da composição química dos ácidos nucléicos,que comandam e coordenam toda a atividade celular. Os carboidratos são divididosbasicamente em três grupos: monossacarídeos, dissacarídeos e polissacarídeos.

4 Lipídios

São substancias insolúveis em água e solúveis em solventes orgânicos, como: étere o álcool. Assim como os carboidratos, os lipídios são também compostos energéticos;entram na composição de várias estruturas celulares como as membranas, podendo,também, ser encontrados livres na célula atuando como material de reserva de energia,como as gorduras. Atuam, ainda, como hormônios, como, por exemplo, os hormônios sexuaismasculino e femininos.

Os principais grupos de lipídios são: glicerídeos, fosfolipídios, cerídeos e esteróides.

CURIOSIDCURIOSIDCURIOSIDCURIOSIDCURIOSIDADE!ADE!ADE!ADE!ADE!

5 Proteínas

São substâncias formadas pela união de várias moléculas de aminoácidos, tendofunções relevantes na organização, conservação, no crescimento, no funcionamento, nareconstrução e reprodução dos organismos.

As proteínas constituem o componente orgânico mais abundante na célula e quandooxidadas podem fornecer energia, apesar de ter função plástica ou estrutural. Podemosver, assim, que as proteínas desempenham as mais variadas funções na célula e noorganismo. São exemplos de proteínas: as enzimas que aumentam a velocidade das reaçõesquímicas; alguns hormônios, como a insulina que atua no metabolismo de açúcares; osanticorpos que são fundamentais no mecanismo de defesa do organismo.

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6 Ácidos Nucléicos

São compostos orgânicos que têm o seu nome em função da sua origem no núcleocelular. Nas células, eles desempenham duas funções relevantes para todas as categoriasde organismos, que são: transmitir as informações genéticas e coordenar a síntese de todasas proteínas celulares.

Existem, basicamente, dois tipos de ácidos nucléicos: o ácido desoxirribonucléicoou DNA e o ácido ribonucléico ou RNA. O DNA é o principal constituinte dos cromossomose é nele que estão os genes, responsáveis por todas as características dos indivíduos. ORNA é formado no núcleo, mas logo passa para o citoplasma, participando da síntese deproteínas.

Saiba mais...As proteínas integram o grupo das

macromoléculas e quando são submetidas aocalor e aos ácidos desnaturam-se e se tornaminativas.

Após refletir sobre a frase do 1º subitem do tema 1, posicione-se a respeito dessaafirmativa utilizando outras fontes de pesquisa para seu embasamento teórico.

Agora é hora de

TRABALHAR[ @ ]1.....

2.....Que relação você faria entre equilíbrio hidrossalino e homeostase?

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D

Crie uma tabela mostrando as principais diferenças quanto à composição química ea função entre os três grupos dos carboidratos.3.....

Os mecanismos de hereditariedade obedecem a um único padrão em todos ossistemas viventes? Justifique sua resposta.4.....

O que a água, substância tão comum dentro e fora do corpo dos seres vivos, tem detão especial para que a vida dependa tanto dela?5.....

22/07/2002 - 17h06

Britânicos anunciam projeto para estudar proteínas humanas

a Reuters, em Londres.Cientistas e empresários

britânicos anunciaram, hoje, umanova iniciativa para mapear o corpohumano com mais detalhes e maiorrapidez.

O Conselho de PesquisaMédica, o Departamento deComércio e Indústria e a companhiade biotecnologia Genetix Groupanunciaram um acordo decooperação para acelerar oprocesso de identificação do papeldas proteínas na saúde e nasdoenças humanas.

Cientistas afirmam que ogenoma humano, que foiseqüenciado há dois anos, contémpelo menos 30 mil genes, sendoque cada um serve como ummanual de instrução para aprodução de proteínas que fazemcom que o corpo funcione.

O projeto de três anos pretendeajudar a responder a próxima

pergunta-chave: como essasproteínas interagem entre si àmedida que ajudam nofuncionamento de milhões decélulas humanas?

Como cada célula contémmilhares de proteínas diferentes,essa é uma tarefa difícil. Ospesquisadores disseram que maisde 1 bilhão de porções de dadosprecisariam ser analisados.

“O objetivo final é ter mapasmostrando como as proteínasinteragem entre si, tanto emsituações de saúde e doença”, disseo diretor científico da Genetix, JulianBurke.

Ele afirmou que a empresa, comsede em Hampshire, está investindomais de US$ 1,5 milhão paradesenvolver equipamentos esistemas que vão explicar essasinterações “mais rapidamente e commaior precisão do que qualqueroutro”. A companhia forneceu os

sistemas de robótica para o projetodo genoma humano.

Assim como ocorreu com oprojeto genoma, todas asdescobertas serão de domíniopúblico. Entretanto, Burke disse quea companhia deve ganhar uma fatiamaior do mercado de equipamentosde pesquisa molecular.

Chris Sanderson, coordenadordo projeto do conselho, emCambridge, informou que oprocesso de geração de mapaspode se tornar uma corrida, mas queseria importante garantir que aqualidade não seja sacrificada.

“O mapa final será um compostode dados gerados por diferentesgrupos em todo o mundo. Essefinanciamento vai permitir que ospesquisadores do Reino Unidopossam ter um papel importante

nesse processo”, acrescentou ele.

Saiba mais...

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A Superfície Celular:Intercâmbio entre a Célula e o Meio.

As membranas celulares são essenciais para a vida da célula. AMembrana Plasmática envolve a célula, define seus limites e mantêm asdiferenças essenciais entre o citosol e o meio extracelular. Dentro da célula,as membranas do retículo endoplasmático, complexo golgiense, mitocôndrias,

e outras organelas envoltas por membrana, em células eucarióticas, mantêmas diferenças, características entre os conteúdos de cada organela e o citosol.Observe, na figura abaixo, a estrutura da membrana plasmática:

Todas as membranasbiológicas têm uma estrutura geralcomum: é um filme muito fino delipídeos e de proteínas mantidasjuntas principalmente porinterações não-covalentes.

As moléculas lipídicas sãoarranjadas como uma duplacamada contínua com cerca de5nm de espessura. Essabicamada lipídica fornece aestrutura básica da membrana eatua como uma barreira relativamenteimpermeável à passagem da maioria das moléculashidrossolúveis.

1 Proteínas da Membrana

Membrana PlasmáticaA célula é isolada do meio exterior por uma membrana lipoprotéica muito fina, formada

por fosfolipídios e proteínas, que se apresentam de forma dinâmica, distribuídos conformeo modelo do mosaico fluido, ou seja, os fosfolipídios se deslocam continuamente sem perdero contato uns com os outros, e as moléculas de proteína “flutuam” nestes lipídios, podendose deslocar de um lado para o outro.

Ela é também responsável pela seleção das substâncias que devem entrar ou sairda célula, pois a célula viva deve trocar substâncias com o meio. Portanto, se diz que amembrana plasmática possui uma permeabilidade seletiva.

Modelo de Membrana Mosaico Fluído

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Enquanto a bicamada lipídica determina a estrutura básica das membranas biológicas,as proteínas são responsáveis pela maioria das funções da membrana, atuando comoreceptores específicos, enzimas, proteínas transportadoras, entre outras funções. Observeo desenho esquemático logo abaixo:

Outras proteínas associadas à membrana não cruzam a bicamada, mas, ao contrário,são presas a um ou ao outro lado da membrana. Muitas dessas são ligadas por interaçõesnão-covalentes (lembre-se das aulas de FQBB!) à proteína transportadora da membrana,enquanto outras são ligadas através de grupos lipídicos ligados covalentemente (transporte).Como as moléculas lipídicas na bicamada, muitas proteínas das membranas são capazesde difundir-se rapidamente no plano da membrana. Por outro lado, as células têmmecanismos para imobilizar proteínas específicas da membrana e para confinar moléculaslipídicas e protéicas a domínios específicos.

2 Glicocálix ou cobertura celular

O termo cobertura celular ou glicocálix é freqüentemente utilizado para descrever aregião rica em carboidratos na superfície celular.

Esses carboidratos ocorrem tanto como cadeias de oligossacarídeos ligadascovalentemente a proteínas da membrana (glicoproteínas) e lipídios (glicolipídios), e na formade proteoglicanos que consistem de longas cadeias de polissacarídeos ligadoscovalentemente a um núcleo protéico.

- GLICOCÁLIX - cobertura de carboidratos:- Ajuda a proteger a superfície celular de lesões mecânicas e químicas. Recentemente,

descobriu-se que oligossacarídeos específicos funcionam como intermediários em diversosprocessos transitórios de adesão célula-célula, inclusive aqueles que ocorrem em interaçõesespermatozóide-óvulo, coagulação sangüínea e recirculação de linfócitos em respostasinflamatórias.

- Papel fundamental nas reações antigênicas e ocorre também para manter opotencial da superfície.

Resumindo...

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- PermeabilidadeA membrana plasmática não isola totalmente a célula do seu meio

externo. Para garantir sua sobrevivência, como todo ser vivo, a célula precisade substâncias do meio externo, assim como precisa eliminar os resíduosprovenientes de seu metabolismo. Desta forma, a membrana plasmáticaexerce um controle eficiente sobre as substâncias que devem entrar ou sairda célula. Esta característica importante é denominada de permeabilidade

seletiva da membrana.O fluxo de substâncias através da membrana pode envolver ou não dispêndio de

energia. É o que chamamos de movimentos da membrana. E, de acordo com o gasto ounão de energia, podemos distinguir dois tipos fundamentais de transporte: passivo e ativo.

Na membrana:

- Ocorre passagem de moléculas pela bicamada lipídica;- Passagem de íons e moléculas via proteínas transportadoras e proteínas de canais- Passagem de íons e moléculas via substâncias carregadoras ou formadoras de

canais introduzidas na membrana.

Agora é hora de

TRABALHAR[ @ ]Que relação você estabeleceria entre a expressão “fronteira da célula” e o papel da

membrana plasmática?

Analisando, atentamente, a figura nº 07, faça uma leitura sobre a mesma.

1.....

2.....

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Movimentos Celulares

Transporte Interno e ExternoAs proteínas podem mover-se de um compartimento a outro por transporte controlado,

transporte transmembrana ou transporte vesicular, como mostra a FIGURA ABAIXO. Ossinais que dirigem o movimento de uma dada proteína através do sistema e, portanto,determinam sua localização eventual na célula, estão contidos em sua seqüência deaminoácidos.

1 Princípios de transporte transmembrana

A permeabilidade de bicamadas lipídicas para uma determinada substância dependeem parte do seu tamanho e, principalmente, de sua solubilidade relativa em óleo. Em geral,quanto menor a molécula e quanto mais solúvel ela for a óleo, isto é, quanto mais hidrofóbica,ou não polar ela for, (relembre os conhecimentos construídos em FQBB), mais rapidamenteela se difundirá através de uma bicamada. Moléculas não-polares pequenas, tais como ooxigênio (32 daltons) e o gás carbônico (44 daltons), facilmente se dissolvem em bicamadas

A viagem começa com a síntese da proteína nos ribossomos e terminaquando o destino final é atingido. Em cada estação intermediária (caixas), umadecisão é tomada ou a proteína é retida ou transportada adiante. Em princípio,um sinal pode ser necessário tanto para a retenção como para a saída decada um dos compartimentos mostrados, sendo o destino alternativo a viadefault (aquele que não exige sinal especial). O transporte vesicular deproteínas do RE, através do complexo golgiense para a superfície celular,por exemplo, parece não necessitar sinais de distribuição específicos;estes sinais de localização específicos são, portanto, necessáriospara reter no RE e no complexo golgiense àquelas proteínasespecializadas que aí residem.

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lipídicas e, portanto, difundem-se rapidamente através delas. Moléculaspolares sem carga também se difundem rapidamente através de umabicamada se forem o suficientemente pequenas. A água (18 daltons), o etanol(46 daltons), e a uréia (60 daltons), por exemplo, passam rapidamente, oglicerol (92 daltons) difunde-se menos rapidamente, e a glicose (180 daltons),praticamente não se difunde.

As bicamadas lipídicas são altamente impermeáveis moléculascarregadas (íons), não importa o quão pequenas: a carga e o alto grau de hidratação detais moléculas impede-as de entrar na fase hidrocarboneto da bicamada.

À semelhança das bicamadas lipídicas sintéticas, as membranas celulares permitema passagem da água e de moléculas não polares por simples difusão, também devempermitir a passagem de várias moléculas polares, tais como íons, açúcares, aminoácidos,nucleotídeos e muitos metabólicos celulares. Proteínas especiais na membrana sãoresponsáveis pela transferência de tais solutos através das membranas celulares. Estasproteínas, denominadas proteínas transportadoras da membrana, existem em muitasformas e em todos os tipos de membranas biológicas. Cada proteína tem sua especificidadee transporta uma classe particular de moléculas e, freqüentemente, apenas uma determinadaespécie molecular de uma classe.

Existem duas classes principais de proteínas transportadoras de membrana: asproteínas carregadoras ligam um soluto específico a ser transportado e sofrem uma sériede mudanças conformacionais, de modo a transferir através da membrana o soluto a elasligado. As proteínas-canal, por outro lado, não necessitam ligar o soluto. Ao contrário, elasformam poros hidrofílicos que se estendem através da bicamada lipídica. Quando essesporos estão abertos, elespermitem que solutosespecíficos (geralmente íonsinorgânicos do tamanho e dacarga apropriados) passematravés deles e, portanto,cruzem a membrana. Comoé de se esperar, o transporteatravés de proteínas-canalocorre a uma velocidademuito maior do que otransporte mediado porproteínas carregadoras.

2 Tipos de transporte realizados pelas membranas celulares

Transporte p assivo através da membranaTodas as proteínas canal e muitas proteínas

carregadoras permitem os solutos cruzarem amembrana apenas passivamente num processodenominada transporte passivo ou difusão facilitada.A diferença de concentração e o gradiente elétricoentre os dois lados da membrana (o seu gradienteeletroquímico) é que impulsiona o transporte passivoe determina a sua direção.

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Transporte ativo através da membranaAs células também necessitam de proteínas que ativamente bombeiem certos solutos

através da membrana contra seus gradientes eletroquímicos. Esse processo, conhecidocomo transporte ativo, é sempre mediado por proteínas carregadoras. No transporte ativo,proteínas carregadoras podem agir como bombas para transportar um soluto contra o seugradiente eletroquímico, usando energia fornecida pela hidrólise de ATP (trifosfato deadenosina).

A energia livre liberada durante o movimento de um íon inorgânico a favor de seugradiente eletroquímico é usada como a fonte de energia para bombear outros solutos contraseus gradientes eletroquímicos. Assim, essas proteínas funcionam como transportadoresacoplados - algumas como sim-portadores outras como anti-portadores. Na membranaplasmática de células animais, o sódio é o íon usualmente co-transportador, cujo gradienteeletroquímico fornece a força impulsora para o transporte ativo de uma segunda molécula.O sódio que entra na célula durante o transporte é subseqüentemente bombeado para forapelo sódio potássio ATPase a qual, por manter o gradiente de sódio, indiretamente forneceenergia para o transporte.

Por essa razão, diz-se que os carreadores impulsionados por íons mediam otransporte ativo secundário, enquanto as ATPases transportadoras mediam o transporteativo primário.

Assim, o transporte por proteínas carregadoras pode ser ativo ou passivo enquantoo transporte por proteínas-canal é sempre passivo.

A clonagem de DNA e os estudos de seqüenciamento mostraram que as proteínascarregadoras pertencem a um pequeno número de famílias, cada uma das quaiscompreende proteínas com seqüências similares de aminoácidos e que se supõem teremevoluído de uma proteína ancestral comum atuarem através de um mecanismo similar.

A família de ATPases transportadoras de cátions, a qual incluem a bomba de sódio epotássio, é um exemplo importante. Cada uma dessas ATPases contém uma subunidadecatalítica grande, que é seqüencialmente fosforizada e desfosforilada durante o ciclo debombeamento.

A superfamília de transportadores ABC é particularmente importante do ponto devista clínico: ela inclui proteínas que são responsáveis pela fibrose cística, bem como pelaresistência a drogas em células cancerosas e em parasitas causadores de malária.

Transporte de pequenas moléculas

- Endocitose (Pinocitose e Fagocitose)

Endocitose é o processo através do qual as células captam macromoléculas,substâncias particuladas e, em casos especializados, outras células.

O material a ser ingerido é, progressivamente, envolvido por uma pequena região damembrana plasmática, que primeiro invagina e depois se fecha e se desprende formandouma vesícula intracelular, que contém a substância ou material ingerido. Dois tipos principaisde endocitose podem ser distinguidos com base no tamanho das vesículas endocíticasformadas:

A pinocitose (“célula bebendo”),que envolve a ingestão de fluidos esolutos através de vesículas pequenas(150nm de diâmetro)

A fagocitose (“célula comendo”), queenvolve a ingestão de partículas grandescomo microorganismos e pedaços decélulas, via vesículas grandes, denominadasfagossomos, geralmente maior que 250nmde diâmetro.

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Embora a maioria das células eucarióticas esteja, continuamente,ingerindo fluidos e solutos por pinocitose, partículas grandes são ingeridas,principalmente, por células especializadas em fagocitose.

A fagocitose, em protozoários, é uma forma de alimentação: partículasgrandes captadas por endossomos chegam até os lisossomos e os produtosdo processo de digestão subseqüente chegam ao citosol para serem utilizadoscomo alimento. Entretanto, poucas células em organismos multicelulares são

capazes de ingerir, eficientemente, partículas grandes e, no intestino dos animais, porexemplo, partículas grandes de alimento são quebradas no meio extracelular antes de seremimportadas para a célula.

A fagocitose é importante, para a maioria dos animais, para outros processos quenão de nutrição. Em mamíferos existem dois tipos de glóbulos brancos no sangueespecializados em fagocitose: macrófagos e neutrófilos que nos defendem contra infecções,ingerindo os microorganismos invasores. Para que sejam fagocitadas as partículas devem,em primeiro lugar, ligar-se a superfície do fagócito.

Em muitas células, a endocitose é tão extensiva que uma grande fração da membranaplasmática é internalizada a cada hora. Os componentes da membrana plasmática (proteínase lipídeos) são continuamente retornados à superfície celular em um ciclo endocítico-exocíticoem grande escala, que é, em sua maior parte, mediado por cavidades e vesículas recobertospor clatrina. Muitos receptores da superfície da célula, que ligam macromoléculasextracelulares específicas, localizam-se em cavidades recobertas com clatrina, num processodenominado endocitose mediado por receptores.

As vesículas endocíticas recobertas rapidamente perdem sua cobertura de clatrina ese fundem com os endossomos prematuros. Muitos ligantes se dissociam de seus receptoresno ambiente ácido do endossomo e acabam chegando aos lisossomos, enquanto muitosdos receptores são reciclados, via vesícula de transporte, de volta para a superfície dacélula para serem reutilizadas. Mas, o complexo ligante-receptor pode seguir outras vias, apartir do compartimento endossomal. Em alguns casos, ambos, receptor e ligante, acabamsendo degradados nos lisossomos, causando a “down regulation” dos receptores.

- Os lipídios não são imóveis, mas dotados de um movimento deorigem térmica e livre para mudar de lugar na superfície da membrana;

- As proteínas da membrana são igualmente dotadas dedeslocamentos permanentes que podem ser diversos;

- Estes movimentos se juntam à renovação incessante de diferentescompostos resultantes;

- Os fragmentos da membrana estão em constante reciclagem;- As membranas celulares são estruturas dinâmicas;- Fluidas;- Maior parte de suas moléculas são capazes de mover-se no plano

da membrana;- As moléculas individuais de lipídios são capazes de difundirem-se

rapidamente dentro de sua própria monocamada e, raramente, saltam deuma monocamada para outra.

Resumindo...

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3 Funções da membrana

A membrana plasmática cumpre uma vasta gama de funções. A primeira, do pontode vista da própria célula, é que ela dá individualidade a cada célula, definindo meios intrae extra celular. Ela forma ambientes únicos e especializados, cuja composição econcentração molecular são conseqüência de sua permeabilidade seletiva e dos diversosmeios de comunicação com o meio extracelular. Além de delimitar o ambiente celular,compartimentalizando moléculas, a membrana plasmática representa o primeiro elo decontato entre os meios intra e extracelular, traduzindo informações para o interior da célulae permitindo que ela responda a estímulos externos que podem, inclusive, influenciar nocumprimento de suas funções biológicas. Também nas interações célula-célula e célula-matriz extracelular a membrana plasmática participa de forma decisiva. É, por exemplo,através de componentes da membrana que células semelhantes podem se reconhecer para,agrupando-se, formar tecidos.

A manutenção da individualidade celular, assim como o bom desempenho das outrasfunções da membrana, requer uma combinação particular de características estruturais damembrana plasmática: ao mesmo tempo em que a membrana precisa formar um limite“estável”, ela precisa também ser dinâmica e flexível. A combinação destas característicasé possível devido a sua composição química.

Agora, você já conhece sobre os tipos detransporte através da Membrana . Leiaum pouco mais sobre a função desta

importante estrutura celular.

Resumindo...

- BARREIRA (impede o conteúdo de se misturar).- LUGAR DE INTERCÂMBIO (permeabilidade seletiva).- ESTRUTURA ELÉTRICA (+ sobre sua face, e – sobre sua face

interna).-TRANSMISSÃO DE INFORMAÇÃO (entre o meio exterior e a

intimidade da célula, onde agem os transmissores, passando mensagens àcélula).

-ELEMENTO SECRETÓRIO (efetua suas sínteses a partir de suaprópria substância).

PAREDE CELULAR

A parede celular é uma estrutura semi-rígida presente nas células vegetaisexternamente à membrana citoplasmática. É basicamente formada por celulose, mas contémigualmente polissacarídeos complexos e proteínas.

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A parede permite a manutenção da forma da célula vegetal, impedindoa sua lise (quebra), sendo uma barreira bastante eficaz contra ataques demicrorganismos patogênicos e ajuda na união entre células vizinhas.

Agora é hora de

TRABALHAR[ @ ]Que tal desenvolver sua habilidade lúdica? Trabalhando seu imaginário, construa

uma rodovia com as estruturas celulares citadas acima respeitando as leis de trânsito.1.....

METABOLISMO CELULAR

Estruturas Celulares

As organelas que compõem o Sistema de Endomembranas são formadas por membranas bilipídicas similares à membrana plasmática. São elas: Retículo EndoplasmáticoRugoso, Retículo Endoplasmático Liso, Complexo golgiense, Endossomas, Lisossomos ePeroxissomas. A parte externa da membrana de cada organela, relacionada com o Citosol,é chamada face citosólica; e a interna, face luminal.

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O retículo rugoso deve o seu nome ao fato de as suas membranas conteremribossomos, locais de síntese protéica. As proteínas são lançadas para o interior dasmembranas, onde serão transformadas ou dirigidas a outras localizações da célula.

O retículo liso não apresenta ribossomos nas suas membranas e nele as proteínassintetizadas no retículo rugoso são quimicamente alteradas. Ocorrem, ainda, no seu lúmenas hidrólises do glicogênio, síntese de esteróides e alteração de drogas e outras substânciasnocivas ao corpo.

O complexo golgiense recebe do retículo endoplasmático rugoso (R.E.R.), proteínas,transportadas em vesículas membranosas. Essas moléculas são então separadas emodificadas quimicamente, sendo depois encaminhadas para as suas localizaçõesdefinitivas. Destinam-se ao exterior da célula, sendo “embaladas” em vesículas que se irãofundir com a membrana plasmática e libertadas para o exterior. Destinando-se aocitoplasma, as vesículas irão fundir-se com outros organitos.

As vesículas formadas pelo R.E.R. são recebidas pela face cis, ou de recepção, doGolgi, as proteínas alteradas no lúmen das cisternas e libertadas pela face trans, ou deformação, virada para a membrana plasmática.

Sinais Relacionados ao Complexo Golgiense

As proteínas depois de endereçadas e encapsuladas em vesículas, podem seguiros seguintes caminhos:

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Desta forma, os mecanismos de secreção celular podem serclassificados em duas vias distintas:

As mitocôndrias têm duas membranas, como o núcleo ou os cloroplastos. Amembrana externa é lisa e fornece proteção, embora seja bastante permeável à passagemde substâncias. A membrana interna contém grandes complexos protéicos embebidos,envolvidos na síntese de ATP e na respiração celular. Esta membrana está dobrada empregas achatadas designadas cristas, que aumentam grandemente a sua área. O númerode cristas varia muito com a taxa metabólica da célula em que a mitocôndria se encontra.

A matriz é a região interna da mitocôndria, rodeada pela membrana interna. Contémnumerosas proteínas envolvidas nos processos respiratórios, bem como ribossomos e DNA,usados na síntese da maioria das suas proteínas.

O peroxissoma é um organito relativamente pouco conhecido, em que produtos tóxicospara a célula, como peróxido de hidrogênio (água oxigenada), são degradados em produtosinofensivos, como água e oxigênio. Exclusivamente em células vegetais existem organitossemelhantes, designados glioxissomas. O centrossoma é uma região mais ou menos amorfa,localizada perto do envelope nuclear em células animais. Ao centro desta zona está um parde estruturas cilíndricas designadas centríolos e dispostas em ângulo reto, como um L.

Os centríolos estão intimamente relacionados com o movimento celular, seja por meiode flagelos ou de cílios, em cuja base existe sempre um corpo basal, em tudo semelhanteao centríolo típico. Esta relação é confirmada pelo fato de muitas vezes os flagelos ou cíliosserem reabsorvidos e os seus corpos basais deslocados para o interior da célula, passandoa funcionar como centríolos.

A estrutura do centríolo é formada por nove grupos de três microtúbulos fundidos.Estes nove conjuntos formam a “parede” da estrutura, ligeiramente rodados para o interior,

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como hélices de uma turbina. Cada conjunto está ligado longitudinalmente ao adjacente poroutro tipo de proteínas.

Característico das células eucarióticas (e talvez, por ausência das bactérias, um fatorfundamental no sucesso dos eucariontes), o citosqueleto é formado por um emaranhado delongas fibras de vários tipos, fornecendo suporte e permitindo o movimento (seja da célulaou de organitos ou cromossomos no seu interior) e a alteração de forma.

Devido ao seu elevado dinamismo e interação com o ambiente, poderia, com amesma facilidade, designar-se citomusculatura. O citosqueleto é responsável pelo deslizarsobre o substrato, contração muscular e pelas alterações de forma durante o desenvolvimentoembrionário dos animais.

O citosqueleto contém 3 tipos principais de fibras:

Microfilamentos - formados por subunidades de actina, têm a formade hélices duplas desta proteína. São estruturas muito flexíveis que podemser encontrados em toda a célula, mas são mais freqüentes logo abaixo damembrana plasmática;

Filamentos intermédios - formados por subunidades de vimentinaou lamina, entre outras proteínas muito heterogêneas, estes filamentos sãoencontrados por toda a célula. Um tipo de filamento intermédio forma a lâminanuclear, um emaranhado de fibras logo abaixo da membrana interna doenvelope nuclear, enquanto outros fornecem força mecânica estendendo-seatravés do citoplasma e associando-se aos desmossomas que unem célulasvizinhas;

Microtúbulos - formados por subunidades de tubulina, estasestruturas são polares: existe uma extremidade (ponta +) capaz de rápidocrescimento e outra (ponta -) que tende a perder subunidades se não forestabilizada. Na maioria das células tal é conseguido ligando a ponta - domicrotúbulos ao centrossoma, localizado perto do núcleo, no centro da célula.Por este motivo, o centrossoma é um dos MTOC conhecidos (microtubuleorganizing center).

Os plastídeos são característicos das células vegetais e têm uma estruturacaracterística: são envolvidas por um envelope com duas membranas, as mais internas dasquais se diferencia num sistema complexo, e que rodeia uma matriz mais ou menoshomogênea, o estroma. Os plastídeos são geralmente classificados segundo o tipo depigmentos que contêm.

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As células animais, heterotróficas, não produzem cloroplastos, maspodem apresentá-los, perfeitamente funcionais, retirados da digestão parcialde células vegetais ou devido a algas verdes que vivem em simbiose nessestecidos. Esta situação é bastante comum em corais e anêmonas.

É o local onde se realiza a fotossíntese, contendo grande quantidadede pigmentos, nomeadamente clorofilas. Uma única célula do mesófilo podeconter até 50 cloroplastos, pelo que 1mm2 de folha contém cerca de 500000.

Geralmente, localizam-se nos lados longos das células, perto da parede celular.A sua estrutura faz lembrar a da mitocôndria, pois também apresenta duas

membranas. A membrana externa é bastante permeável, permitindo a passagem da maioriadas pequenas moléculas. A membrana interna é bem mais seletiva e é onde se localizamos complexos que captam a luz para as reações fotossintéticas. Forma dobras designadastilacóides. Quando os tilacóides aparecem empilhados como moedas designam-se grana .

O espaço interno do cloroplasto designa-se estroma e é rodeado pela membranainterna. Neste espaço, tal como na mitocôndria, encontra-se DNA e ribossomos, capazesde comandar numerosas proteínas presentes no cloroplasto. No entanto, o controle énitidamente do núcleo, sendo a maior parte do material sintetizado com DNA nuclear etransferido para os plastídios.

Em algas verdes e plantas é freqüente encontrar no estroma grãos de amido e/oupequenas gotas de lipídios. Estes são produtos de armazenamento temporário, quando oorganismo fotossintetiza ativamente.

Secreção e Digestão Celular

Complexo Golgiense (ou complexo de Golgi)

O Complexo Golgiense (cujo nome é uma homenagem ao cientista que o descobriu,Camillo Golgi) é um conjunto de saquinhos membranosos achatados e empilhados comopratos. Estas pilhas, denominadas dictiossomos, encontram-se no citoplasma perto donúcleo. O complexo é a estrutura responsável pelo armazenamento, transformação,empacotamento e “envio” de substâncias produzidas na célula. Portanto, é o responsávelpela exportação de substâncias na célula. É comum compará-lo a uma agência do correio,devido ambos terem funções semelhantes. Este processo de eliminação de substâncias échamado de secreção celular. Praticamente todas as células do corpo sintetizam e exportamuma grande quantidade de proteínas que atuam fora da célula.

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Lisossomos - Reciclando ResíduosAs células possuem no citoplasma, dezenas de saquinhos cheios de enzimas capazes

de digerir diversas substâncias orgânicas. Com origem no complexo golgiense, oslisossomos existem em quase todas as células animais. As enzimas são produzidas noRER , depois são transferidas para o dictiossomos do complexo golgiense. Lá, sãoidentificadas e enviadas para uma região especial do complexo e por fim serão empacotadase liberadas como lisossomos.

Eles são as organelas responsáveis pela digestão da célula (a chamada digestãointracelular). Num certo sentido, eles podem ser comparados a pequenos estômagosintracelulares. Além disso, os lisossomos tem a função de ajudar no processo de autofagia.Também podem ser comparados à centros de reciclagem, ou até mesmo a desmanchespois digerem partes celulares envelhecidas e desgastadas, de modo a reaproveitar assubstâncias que as compõem.

Características Morfológicas de Algumas Células Secretoras

A ultra-estrutura das células com intensa atividade protéica varia de acordo com odestino das proteínas sintetizadas. Veja, no quadro abaixo, alguns exemplos:

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Catabolismo e Anabolismo

Artigo: Met abolismo, Anabolismo e Cat abolismoProf. Benito Olmos

Para o funcionamento do organismo é necessário a ocorrência deinúmeras reações bioquímicas em nível celular. O conjunto destas reações é definido comometabolismo.

Basicamente o metabolismo esta dividido em duas partes que contém objetivos eresultados opostos, o anabolismo e o catabolismo.

As reações que acarretam o armazenamento de energia e construção de tecidossão conhecidas coletivamente como anabolismo.

Neste processo, moléculas mais complexas são sintetizadas a partir de moléculasmenos complexas. Estas moléculas menos complexas recebem a denominação desubstratos.

Um exemplo deste processo anabólico reside na síntese de proteínas dentro do tecidomuscular a partir dos aminoácidos e na formação de estoques de glicogênio por intermédiodo agrupamento de moléculas de glicose. Isto ocorre, por exemplo, quando, após umasessão de treinamento, temos a ingestão adequada de nutrientes. Principalmentecarboidratos e proteínas, onde os carboidratos serão convertidos em glicose e parte destaarmazenada como glicogênio, e as proteínas fornecerão os aminoácidos necessários àhipertrofia muscular.

O anabolismo demanda para sua ocorrência a oferta de energia e substratosnecessários às suas reações, sendo responsável pelo crescimento, regeneração emanutenção dos diversos tecidos e órgãos presentes no organismo.

Em um pólo diametralmente oposto temos o catabolismo, onde o organismo irádesmembrar moléculas mais complexas para, assim, obter as moléculas mais simples e,por intermédio disto aumentar a disponibilidade de nutrientes ao organismo.

Como exemplo de catabolismo, temos o processo de digestão dos alimentos, ondeo organismo realiza o “desmonte” dos nutrientes presentes nos alimentos em moléculasmais simples que serão posteriormente usadas pelo metabolismo.

As proteínas presentes em uma refeição à base de carnes irão ser desmembradasem aminoácidos e estes serão lançadas à corrente sanguínea para serem utilizados peloorganismo.

O catabolismo também ocorre quando o organismo está sem energia suficiente ebusca obter esta por intermédio da destruição de seus próprios tecidos e reservas,acarretando a liberação de aminoácidos e glicose que serão convertidos em energia.

Durante um treinamento para manter a oferta de energia necessária, o organismoestará utilizando o processo anteriormente descrito.

Devido a isto, dizemos que ninguém está “crescendo” ou aumentando a suaperformance durante uma sessão de treinamento, já que essa é essencialmente catabólica.

A melhora virá nos períodos de descanso onde o organismo, caso tenha a ofertaadequada de nutrientes, estará em anabolismo.

Anabolismo e Catabolismo acontecem alternadamente no organismo, para aferirmoso resultado final destas reações teremos que analisar o balanço metabólico.

A diferença entre a quantidade total de anabolismo e a de catabolismo em um períodode tempo determina o balanço metabólico:

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a) Caso a quantidade de anabolismo tenha sido maior do que a de catabolismo, teremosum balanço metabólico positivo.

b) Caso a quantidade de catabolismo tenha sido maior do que a de anabolismo, teremosum balanço metabólico negativo.c) Caso a quantidade de anabolismo tenha sido igual à de catabolismo, teremos umbalanço metabólico nulo.

O catabolismo e anabolismo são regulados pelo sistema hormonal, onde algunshormônios específicos atuam como sinalizadores e desencadeadores destes estadosmetabólicos.

Dentre os principais hormônios catabólicos temos a adrenocorticotropina (ACTH),que ocasiona a secreção dos hormônios glucocorticóides, dentre os quais figura o tãoconhecido cortisol.

Os principais hormônios anabólicos são o hormônio do crescimento (GH), atestosterona, a insulina e o IGF-1.

Em nossa próxima edição estarei discutindo a atuação destes hormônios dentrodas reações de catabolismo e anabolismo, para que assim entendamos um pouco maissobre estes fascinantes processos metabólicos.

É comum observarmos atletas defendendo sua modalidade esportiva preferida,colocando-a como a mais completa. É difícil concordar com isto, na visão dos especialistas,nenhuma modalidade esportiva tem esta dinâmica.

Na maioria dos esportes, predomina apenas uma das 4 capacidades físicas: avelocidade, a resistência, a força ou a flexibilidade, mas não é por este motivo que devemosexcluir do treinamento capacidades e habilidades menos importantes.

Em uma visão técnico-ciêntifica, o “heteroclonismo” (treinamento modular devariação) vem mostrando ótimos resultados, melhorando a performance de inúmeros atletas,que antes apenas treinavam especificamente sua modalidade.

Atletas que praticam modalidades extenuantes como o triatlo e a maratona, porexemplo, entram constantemente num processo chamado catabolismo (utilização do músculocomo fonte energética), desencadeando alguns problemas como: perda de peso, quedada resistência orgânica e perda da força muscular.

Uma das formas de evitar o catabolismo seria a prática do treinamento de força quepor sua vez, estimula o anabolismo (construção do músculo). O estímulo provocado namusculatura através da sobrecarga do exercício aumenta naturalmente a produção doshormônios, testosterona, insulina e o GH.

A testosterona é o hormônio sexual masculino, produzida pelos testículos, necessita para sua construção alem do estímulo da força, uma ingestão adequada de gordura. A insulinaé sintetizada pelo pâncreas a partir de aminoácidos é estimulada pela ingestão decarboidratos. O hormônio do crescimento (GH), é sintetizado pela hipófise, também a partirdos aminoácidos, principalmente durante o sono. O cansaço moderado produzido pelosexercícios, aumenta a faixa de sono, havendo uma maior produção de GH.

Como eComo eComo eComo eComo evitar o Cavitar o Cavitar o Cavitar o Cavitar o Catatatatatabolismobolismobolismobolismobolismo

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O excesso de treino de força também pode causar catabolismo. Oestresse físico e emocional faz com que as glândulas supra-renais secretemo cortizol, proporcionando a degradação do tecido muscular.

Baixos níveis de glicose durante competições ou treinamentos de longaduração também colaboram com o catabolismo. Para evitar este processode perda de proteína, chamado de balanço hidrogenado negativo,normalmente relacionado a queda de rendimento do atleta, é aconselhável

uma suplementação de carboidrato durante as atividades acima de 60 minutos. Estasuplementação é geralmente feita com carboidratos de alta absorção como: maltodextrina,o carb-up ou exceed gel, entre outros.

É bom lembrar: a ingestão de proteína durante as refeições é fundamental, sendonecessário aproximadamente 2g de proteína por kg corporal/dia, e pode ser aumentadaem torno de 3g, caso o atleta, além de sua modalidade competitiva, pratique treinamentosde força.

Para saber mais acesse:

http://pitboorei.vilabol.uol.com.br/nutricao/CATABOLISMO.htm

Á[ ]

Metabolismo Energético

Mitocôndria: a produção da energia aeróbia

Estrutura Morfológica

Qualquer mitocôndria é formada por duas unidades de membrana separadas porum espaço intermembranoso, cada qual com funções e proteínas diferentes associadas àsua bicamada lipídica. A membrana interna emite numerosas cristas para o interior daorganela, aumentando substancialmente a sua superfície. Nessas cristas podem-se visualizarao microscópio eletrônico, em grande aumento, partículas em forma de raquete,denominadas corpúsculos elementares. São encontrados a intervalos de 10 nm, podendohaver 104 a 106 corpúsculos por mitocôndria.

Na intimidade da mitocôndria, delimitada pela membrana interna, está a matrizmitocondrial. A matriz contém material protéico granular de alta densidade, capaz de seligar a fosfatos de cálcio e magnésio, precipitando-se na forma de grânulos elétron-densos.É por isso que as mitocôndrias são o segundo destino preferencial de acúmulo do cálciointracelular (o primeiro sendo o retículo endoplasmático liso). A matriz possui todas asenzimas necessárias ao ciclo de Krebs.

A membrana externa mitocondrial é semelhante às demais membranas da célulaeucarionte. A membrana interna possui os elementos da cadeia respiratória necessáriospara a respiração aeróbia.

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RESPIRAÇÃO AERÓBIA : uma visão do processo

Pode-se dividir a respiração aeróbia em três fases:

- GlicóliseA primeira via do metabolismo energético da glicose é a glicólise. A glicólise ocorre

totalmente por enzimas dissolvidas no hialoplasma. Este processo metabólico não exigeoxigênio molecular e pode ocorrer na sua ausência. A glicólise produz duas moléculas deATP (por fosforilação pelo nível de substrato) para cada molécula de glicose consumida.Em geral, nas células, a concentração de glicose é muito menor que a do líquido extracelular.Essa diferença de concentração (=gradiente de concentração) é mantida por regulaçãohomeostática. Quando as moléculas de glicose adentram no hialoplasma muito rapidamente,vão para a via de oxidação (glicólise) ou são armazenadas sob a forma de glicogênio.Como resultado final, a concentração hialoplasmática de glicose é muito baixa, o que fazcom que exista sempre um gradiente de concentração que favorece a difusão de glicosepara o interior da célula. A glicose é uma molécula muito polar, de modo que, mesmo havendoum gradiente de concentração, ela não atravessa a membrana plasmática. Na maioria dostecidos, o transporte de glicose exige a ação do hormônio pancreático insulina, que regulaa entrada de glicose e aminoácidos nas células.

Primeiramente, na glicólise, a molécula de glicose é convertida em glicose-6-fosfato,numa reação dependente do gasto de ATP. A segunda reação é a conversão da glicose-6-fosfato em frutose-6-fosfato, com o gasto de uma segunda molécula de ATP. Nas diversasetapas que seguem, a cadeia de seis carbonos da glicose original são quebrados em doisfragmentos, cada um com três carbonos, as moléculas de gliceraldeído-3-fosfato e estas,por fim, em duas moléculas de ácido pirúvico ou piruvato. A conversão de duas moléculasde gliceraldeído em duas de piruvato produz duas moléculas de ATP, duas moléculas deNADH e 56 kcal de calor. Como duas moléculas de ATP foram gastas no início do processo,o resultado efetivo é de duas moléculas de ATP para cada molécula de glicose.

A conversão de um mol de glicose em dois moles de piruvato resulta na produção dedois moles de NADH. Esse NADH deve ser reoxidado para que a glicólise continue. Se opiruvato vai para a mitocôndria (metabolismo aeróbico), o NAD+ será regenerado por essavia. Se a célula não possui enzimas para o metabolismo aeróbico ou não há oxigêniodisponível, a célula regenera o NAD+ pela conversão de piruvato em ácido láctico, processoem que o NADH transfere o hidrogênio para o piruvato. As células musculares esqueléticas,em ausência de oxigênio molecular, podem realizar esta glicólise anaeróbica com produçãofinal de ácido láctico ou lactato.

Após a glicólise, o piruvato vai para a mitocôndria onde é transformado em grupoacetil (molécula com dois carbonos), que, por sua vez, é degradado no ciclo de Krebs, ondese produz mais 36 moléculas de ATP para cada molécula de glicose processada.

- Ciclo de KrebsO ciclo de Krebs, ou ciclo do ácido cítrico, é uma seqüência circular de oito reações

que ocorre na matriz mitocondrial. Nessas reações, os grupos acetil (que provêm dos doispiruvatos que, por sua vez, vieram da glicose) são degradados em duas moléculas de gáscarbônico, ao mesmo tempo em que quatro elétrons são transferidos para três NAD e umFAD, e uma molécula de ATP é formada por fosforilação pelo nível de substrato. A degradaçãototal dos grupos acetil pelo ciclo de Krebs é explanada na figura a seguir. (figura retirada deAlberts et al., 1997, p. 661).

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Para entrar no ciclo do ácido cítrico, o piruvato deve ser, primeiramente,descarboxilado, liberando CO2 e formando NADH. A molécula de gás carbônico produzidaserá, tal qual outras resultantes do ciclo de Krebs, excretada no nível dos alvéolos pulmonares,no processo conhecido como respiração sistêmica. A molécula com dois carbonos (grupoacetil) combina-se com a coenzima A, formando a acetil-CoA. Radicais acetil provindos delipídios também entram no ciclo de Krebs como acetil-CoA. Alguns aminoácidos oriundosdo catabolismo de proteínas podem ser convertidos em intermediários do ciclo de Krebs.

Durante as reações do ciclo, são retirados hidrogênios do acetil e estes são passadospara os nucleotídeos NAD+ e FAD, que levam estes hidrogênios para as cristasmitocondriais, onde acontece a fosforilação oxidativa, que gera ATP. No processo defosforilação oxidativa ocorrem: o transporte de elétrons; a síntese de ATP por meio de umaenzima; o consumo de oxigênio molecular e a produção de moléculas de água.

Cadeia Respiratória e a Fosforilação OxidativaA maior parte do ATP formado na respiração celular provém do processo de

fosforilação oxidativa que ocorre nas cristas mitocôndrias. Nas membranas internas damitocôndria existe uma série de enzimas contendo ferro (chamadas citocromos) queconstituem a cadeia respiratória. Os citocromos da cadeia respiratória, inicialmente,transferem os elétrons do NADH e do FADH2 para si e, após, cedem estes elétrons para ooxigênio, reduzindo-o a água. No processo de transporte de elétrons ao longo da cadeiarespiratória, acontece liberação de energia. Parte dessa energia é perdida (dissipada) sob

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a forma de calor, outra parte é usada para transportar prótons (H+), através da membranainterna, da matriz até o espaço intermembranoso. Deste modo, a energia é guardada sob aforma de um gradiente de prótons entre a matriz e o espaço intermembranas. Os prótonsacumulados tendem a voltar para a matriz e o fazem atravessando a enzima ATP-sintase,situada na membrana interna mitocondrial. A ilustração a seguir (retirada de Alberts et al.,1997, p. 673) esquematiza a enzima ATP-sintase:

Quando os prótons atravessam a enzima, sua energia é utilizada para produzir ATPa partir de ADP e um fosfato inorgânico (PO4—).Esta teoria que procura explicar a síntesede ATP a partir da energia do gradiente de prótons é conhecida como hipótesequimiosmótica. O fluxo de prótons do gradiente pode ser comparado à água de uma represaque tem sua energia potencial transformada em energia elétrica quando da passagem daágua por uma turbina.

A próxima figura (retirada de Alberts et al., 1997, p. 674) representa a passagem dosprótons do gradiente através da ATP-sintase com a conseqüente produção de ATP:

Ao final do transporte de elétrons pela cadeia respiratória, estes elétrons liberaramuma energia suficiente para, por meio da ATP-sintase, regenerar trinta e seis moléculas deATP; somando-se os 36 ATP às duas moléculas de ATP sintetizadas pela glicólise, nohialoplasma, temos o total de 38 moléculas de ATP formadas a partir da energia químicaoriunda de uma molécula de glicose.

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A figura seguinte (retirada de Alberts et al., 1997, p. 662) esquematizao processo geral da oxidação da glicose pela mitocôndria. Note o detalhe dotransporte de elétrons e a formação do gradiente de prótons e a síntese dasmoléculas de ATP.

No catabolismo de lipídios, os ácidos graxos passam a ser a fonte principal decadeias carbônicas a serem oxidadas para obter energia para a produção de ATP. Cadaradical de dois carbonos de um ácido graxo gera uma molécula de acetil-CoA ,que entrapara o ciclo de Krebs. Um triglicerídio, por exemplo, é formado por três ácidos graxos unidosa uma molécula de glicerol. Portanto, a partir de uma única molécula de triglicerídio pode-seobter muitos grupos acetil, o que faz com que o teor de armazenamento de energia doslipídios seja bem maior do que o dos glicídios.

FermentaçãoUma mudança química em matéria animal e vegetal provocada por leveduras

microscópicas, bactérias ou mofos é chamada de fermentação. Exemplos de fermentaçãosão o azedamento de leite, o crescimento da massa de pão e a conversão de açúcares eamidos em álcool. Muitas substâncias químicas industriais e vários antibióticos usados emmedicamentos modernos são produzidos através de fermentação sob condiçõescontroladas. O resultado da fermentação é que uma substância seja quebrada em compostosmais simples. Em alguns casos a fermentação é usada para modificar um material cujamodificação seria difícil ou muito cara se métodos químicos convencionais fossemescolhidos. A fermentação é sempre iniciada por enzimas formadas nas celas dosorganismos vivos. Uma enzima é um catalisador natural que provoca uma mudança químicasem ser afetado por isto.

A levedura comum é um fungo composto de minúsculas células tipos vegetais similaresàs bactérias. Suas enzimas invertase e zimase quebram açúcar em álcool e gás carbônico.Elas crescem o pão e transformam suco de uva em vinho. Bactérias azedam o leiteproduzindo ácidos láctico e buturico. Células do corpo humano produzem enzimas digestivas,como pepsina e renina que transformam comida em uma forma solúvel.

Os produtos de fermentação foram usados desde a Antigüidade. Habitantes dascavernas descobriram que a carne envelhecida tem um sabor mais agradável que a carnefresca. Vinho, cerveja, e pão são tão velhos quanto a agricultura. Queijo, que envolve afermentação de leite ou creme, é outra comida muito antiga. O valor medicinal de produtosfermentados é conhecido de há muito tempo. Os chineses usavam coalho de feijão-sojamofado para curar infecções de pele há 3.000 anos atrás. Os índios da América Centraltratavam feridas fétidas com fungos.

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A verdadeira causa de fermentação, porém, não era compreendida até o século XIX.O cientista francês Louis Pasteur, enquanto estudando problemas dos cervejeiros evinicultores da França, encontrou que um tipo de levedura produz vinho bom, mas um segundotipo torna-o azedo. Esta descoberta conduziu à teoria da origem de doenças de Pasteur.

A química das fermentações é uma ciência nova que ainda está em suas fases maisiniciais. É a base de processos industriais que convertem matérias-primas como grãos,açúcares e subprodutos industriais em muitos produtos sintéticos diferentes. Cepascuidadosamente selecionadas de mofos, leveduras e bactérias são usadas.

A penicilina é um antibiótico que destrói muitas bactérias causadoras de doenças. Éderivado de um mofo que cresce em uma mistura fermentativa de substânciascuidadosamente selecionadas para este propósito. A penicilina industrial e muitos outrosantibióticos se tornaram uma área muito importante da indústria farmacêutica.

O Ácido cítrico é uma das muitas substâncias químicas produzidas pormicroorganismos. É usado em limpadores de metal e como um preservativo e agente desabor em alimentos. O ácido cítrico é responsável pelo sabor azedo de frutas cítricas. Poderiaser obtido delas, mas necessitaria muitos milhares de frutos para produzir a quantia deácido cítrico atualmente feita pela fermentação de melado com o mofo aspergillus niger.

Um produto de fermentação, Terramicina, é adicionado a rações animais para aceleraro crescimento dos animais e os proteger de doenças. Certas vitaminas são feitas atravésde fermentação de mofos; e as próprias enzimas, extraídas de vários microorganismos,têm muitos usos na fabricação de alimentos e medicamentos.

CloroplastoNos cloroplastos ocorre a reação da mais fundamental

importância para a vida das plantas e, indiretamente, para a vidados animais: a fotossíntese. Os cloroplastos são geralmentediscoidais. Sua cor é verde devido a presença de clorofila. No seuinterior existe um conjunto bem organizado de membranas, as quaisformam pilhas unidas entre si, que são chamadas de grana. Cadaelemento da pilha, que tem o formato de uma moeda, é chamadode tilacóide. Todo esse conjunto de membranas encontra-semergulhado em um fluído gelatinoso que preenche o cloroplasto,chamado de estroma, onde há enzimas, DNA, pequenos ribossomos e amido. As moléculasde clorofila se localizam nos tilacóides, reunidas em grupos, formando estruturas chamadasde “complexos de antena”.

FotossínteseOs vegetais clorofilados têm o

equipamento bioquímico necessário paratransformar substâncias pouco energéticas(CO2 e H2O) em substância rica em energia(glicose). Na fotossíntese, a energia luminosaabsorvida pela clorofila é transformada emenergia química de ligação, que ficaarmazenada no carboidrato.

A luz utilizada nessa formação éabsorvida por uma série de pigmentos. Cadapigmento absorve determinadoscomprimentos de ondas, refletindo os que nãoabsorve. A cor do pigmento é dada pelocomprimento de onda refletido, podendo-se

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determinar o espectro de absorção de cada pigmento através de umespectrofotômetro.

Os tipos de pigmentos utilizados na fotossíntese variam nos diferentesgrupos de organismo fotossintetizantes. Nos vegetais superiores, ospigmentos mais importantes são a clorofila a e a clorofila b, pigmentos verdesque absorvem a luz no violeta, no azul e no vermelho, refletindo no verde; porisso, são verdes.

Colocando-se em um gráfico os diferentes comprimentos de onda em função dataxa em que se processa a fotossíntese, pode-se verificar o espectro de ação da luz nafotossíntese:

Observando-se os gráficos apresentados, pode-se notar que os picos do espectrode ação da luz na fotossíntese e os dos espectros de absorção da luz pela clorofila têmpadrão semelhante, evidenciando que a clorofila é o pigmento mais importante na recepçãoda luz na fotossíntese.

A absorção da luz pela clorofila se faz com intensidade máxima nas faixas decomprimento de onda de 450 nm (nanômetros), que é correspondente à luz azul, e 700 nmque corresponde, à luz vermelha. O nanômetro ainda é muito conhecido como milimícron. Aabsorção da luz verde é quase nula. A clorofila reflete-a quase integralmente. E é por issoque nós a vemos dessa cor.

As curvas indicam:1. espectro de absorção da luz pela clorofila a; 2. espectro de absorção da luz pela clorofila b;3. O espectro de ação da fotossíntese não corresponde rigorosamente ao espectro

de absorção da luz pelas clorofilas. Considerando o fenômeno fotossíntese em termos gerais,a resposta à luz vermelha é maior do que à luz azul. Isso se explica porque os pigmentosacessórios (xantofila, licopeno e caroteno) absorvem intensamente certas radiações deforma mais eficiente que as clorofilas, transferindo depois a elas a energia absorvida.

Em certas plantas aquáticas, outros pigmentos, como a ficoeritrina e a ficoxantina,também absorvem a luz eficientemente. Nesses casos, o espectro de ação da luz nafotossíntese é diferente daquele apresentado anteriormente, estando os picos de maiortaxa de fotossíntese praticamente coincidentes com os de absorção pelos pigmentos citados.

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A equação tradicional da fotossíntese é:

Essa reação, no entanto, não pode mais ser aceita como correta, tendo em vista queo oxigênio liberado na fotossíntese provém da água e não do gás carbônico. Isto foiconfirmado por um experimento clássico (década de 40), no qual o oxigênio da água foimarcado com o isótopo O, verificando-se que todo o oxigênio liberado na fotossíntese eraisótopo –18.

Dessa forma, a reação aceita é:

18

Essa equação mostra o processo de síntese de compostos orgânicos a partir desubstâncias inorgânicas, utilizando-se a energia luminosa e com liberação de oxigênio.

Hoje, sabemos que a fotossíntese se processa em duas etapas. Na primeira, a luzcede energia para a clorofila. Portanto, essa etapa não ocorre sem a presença de luz. Ela éconhecida como fase luminosa da fotossíntese ou reações de claro. Na segunda etapa, aenergia retida por certos compostos, vai permitir uma série de reações que vão levar aoaparecimento da glicose. Essa etapa pode ocorrer mesmo na ausência da luz. É a faseescura ou reações de escuro da fotossíntese.

Fase claraA fotossíntese é dividida em duas fases: clara e escura. A fase clara, também chamada

de fotoquímica, consiste na incidência da luz solar sob a clorofila A. Elétrons são liberadose recebidos pela plastoquinona (aceptor primário de elétrons). Estes elétrons passam poruma cadeia transportadora liberando energia utilizada na produção de ATP. Os elétronscom menos energia entram na molécula de clorofila A repondo os liberados pela ação daluz. A molécula de clorofila absorve energia luminosa. Este energia é acumulada em elétronsque, por este fato, escapam da molécula sendo recolhidos por substâncias transportadorasde elétrons. A partir daí, estes irão realizar a fotofosforilação, que, dependendo da substânciatransportadora, poderá ser cíclica ou acíclica. Em todos os dois processos, os elétronscedem energia, que é utilizada para a síntese de ATP através de fosforilação (processo emque adiciona um fosfato rico em energia no ADP).

Fotofosforilação acíclicaEstá relacionada basicamente com a fotólise da água Fotofosforilação cíclica: O

elétron sai da clorofila A, é captado pela ferrodoxina e passa por transportadores de elétrons,havendo nos cloroplastos. Liberação de energia, que será utilizada na síntese de ATP. Éimportante citar que estes processos acontecem simultaneamente nos cloroplastos.

Fase escuraOcorre no estroma dos cloroplastos e é nesta fase que se forma a glicose, pela

reação inicial entre o gás carbônico atmosférico e um composto de 5 carbonos, a ribulosedifosfato (RDP), que funciona como “suporte” para a incorporação do CO2.

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Ciclo de CalvinA molécula de CO2 se liga ao suporte de RDP desencadeando um

ciclo de reações no qual se formam vários compostos de carbono. Paraformação de uma molécula de glicose é necessário que ocorram 6 ciclosdestes. Os átomos de Hidrogênio da água são adicionados a compostos decarbonos, obtidos a partir de CO2, havendo uma redução de gás, com produçãode glicose.

Plantas C4O mecanismo de fixação do CO2 não representa o único, descoberto por Calvin,

utilizado pelas plantas verdes para fixar este elemento. Em 1960, foram encontradasevidências de que o primeiro produto fotossintético da cana de açúcar não era o PGA de 3carbonos, mas um composto de 4 carbonos. Este aspecto se distingue das plantas C 3 nasquais o produto intermediário da fotossíntese é um composto de 3 carbonos, o PGA.

Plantas CanrUm terceiro modo de fixação, a fotossíntese com metabolismo ácido evoluiu

independentemente em muitas plantas como os cactos. Utilizam-se também moléculas de4 carbonos. Nestas plantas, os ácidos málicos e isocítrico acumulam-se nas plantas durantea noite e são novamente convertidos em gás carbônico na presença de luz. Este processoé claramente favorável em condições de alta luminosidade e escassez de água. Estas plantasdependem muito deste processo, pelo fato de seus estômatos estarem fechados durante odia a fim de retardar a perda de água. As células estomáticas são as únicas célulasepidérmicas que fazem fotossíntese e produzem glicose.

Fatores que afetam a FotossínteseA fotossíntese é afetada por vários fatores, tais como a intensidade luminosa, a

temperatura e a concentração de gás carbônico no ar. Por exemplo: em uma planta mantidaem um ambiente com temperatura e concentração de CO2 constantes, a quantidade defotossíntese realizada passa a depender exclusivamente da luminosidade.

TemperaturaQualquer temperatura abaixo ou acima da “ótima”

resulta em condição limitante para as reações defotossíntese. Abaixo da temperatura “ótima” a energia cinéticadas moléculas reagentes (CO2, H2O) é insuficiente paraconseguir o rendimento químico. Acima da “temperaturaótima” as enzimas vão se desnaturando, podendo até pararas reações.

Concentração de CO2No ar atmosférico há uma mistura de gases: N2 78% ; O2 21% ; CO2 0,035%.A construção do gráfico acima utiliza dados obtidos

em condições experimentais de laboratório. Observa-se quea concentração ótima é atingida em 0,2% de CO2, poisacima dessa concentração a taxa de fotossíntese já nãopoderá melhorar. Conseqüentemente, qualquerconcentração abaixo desse ótimo (0,2%) está funcionandocomo limitante para o melhor rendimento do processo.

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A concentração do CO2 no ar atmosférico exerce contribuição importante para atemperatura ambiente. Os estudiosos estimam que se essa concentração chegar em tornode 0,05% o calor será suficiente para descongelar parcela das calotas polares, fazendosubir o nível dos mares, o que provocaria inundações catastróficas.

Intensidade luminosaSendo a energia luminosa de natureza ondulatória eletromagnética, a freqüência (ou

comprimento de onda) determina as diferenças de cores no espectro visível, enquanto aamplitude é responsável pela intensidade luminosa forte ou fraca.

Durante o dia, entre 11 horas e 14 horas, a intensidade luminosa é muito forte, enquantoao amanhecer ou ao entardecer essa intensidade é fraca.

A observação do gráfico acima demonstra que asintensidades luminosas abaixo do ponto de saturaçãoluminosa são valores limitantes do processo fotossintético.Acima dessa “intensidade ótima” já não haverá maismelhoria na taxa de rendimento.

Os fatores analisados estão todos presentes aomesmo tempo no ambiente e os componentes limitantespodem ser dois ou mais concomitantemente. O que seprocura analisar, nas condições naturais, é qual deles estará influindo de maneira maisdecisiva como fator limitante da fotossíntese.

QuimiossínteseCertas bactérias que vivam no solo são capazes de construir suas cadeias de carbono

a partir de gás carbônico, água e outras substâncias minerais sem utilizar energia luminosa.Elas provocam a oxidação de substâncias minerais do solo e, então, aproveitam a energialiberada nessas reações químicas para sintetizar suas substâncias orgânicas da seguintemaneira:

Se comparado à fotossíntese, este processo, chamado quimiossíntese, representauma fração muito pequena do processo de produção de cadeias de carbono. Entretanto,ele tem importância fundamental no ciclo dos compostos nitrogenados. É graças a um tipoespecial de quimiossíntese que os compostos nitrogenados, originados da decomposiçãoda matéria orgânica dos cadáveres, podem ser aproveitados pela planta.

Todas as células vivas possuem uma elevada organização interna que é compostapela associação de substâncias orgânicas e inorgânicas. O estado de organização internanão é espontâneo nem permanente; e, por ser instável, pode reverter muito facilmente aoestado inanimado. O que mantém as características que diferem o vivo do não-vivo é umaentrada constante de energia. Segundo a Termodinâmica, há duas formas de energia: aenergia livre ou utilizável e a entropia ou energia não utilizável.

Em qualquer transformação de energia, a energia livre (mais organizada econcentrada) tende a passar para uma forma menos organizada e menos concentrada, aentropia. As células precisam de energia para não se desestruturar e para promoveremseus processos mecânicos, elétricos, osmóticos, bioquímicos. Mas, ao utilizar esta energia,a célula a desorganiza e a dissipa, de modo que não pode voltar a usá-la. Portanto, ascélulas, como unidades metabólicas, precisam de um fluxo de energia exterior que venha

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de uma fonte até elas. Pela natureza destas fontes, dividimos os seres vivosem autótrofos e heterótrofos. Os autótrofos têm a capacidade metabólica desintetizarem, para o seu sustento, moléculas orgânicas a partir de substânciasinorgânicas de baixo peso molecular, como a água e o gás carbônico. Afotossíntese é um exemplo de processo anabólico realizado por seresautótrofos. Os seres heterótrofos não têm esta capacidade metabólica e, porisso, precisam obter matéria orgânica pronta para sua nutrição.

Agora é hora de

TRABALHAR[ @ ]Como podemos comprovar a origem do oxigênio como sendo da fotossíntese?

Explique.1.....

2.....Analise a frase abaixo e em, seguida, faça um comentário, justificando.

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Núcleo Celular

Uma das principais características da célulaeucarionte é a presença de um núcleo de forma variável,porém bem individualizado e separado do restante dacélula.

Ao microscópio óptico o núcleo tem contornosnítidos, sendo o seu interior preenchido por elementosfigurados. Dentre os elementos distinguem-se o nucléoloe a cromatina.

Na célula ao lado, nota-se o nucléolo formandouma estrutura enovelada. Entre as malhas do nucléoloobserva-se a cromatina. No restante do núcleo, acromatina está uniformemente dispersa; o envoltórionuclear é bem visível.

Quando uma célula se divide, seu materialnuclear (cromatina) perde a aparência relativamentehomogênea típica das células que não estão emdivisão e condensa-se numa série de organelas emforma de bastão, denominadas cromossomos. Nas células somáticashumanas são encontrados 46 cromossomos.

Há dois tipos de divisão celular: mitose e meiose . A mitose é a divisão habitual dascélulas somáticas, pela qual o corpo cresce se diferencia e realiza reparos. A divisão mitóticaresulta normalmente em duas células-filhas, cada uma com cromossomos e genes idênticosaos da célula-mãe. A meiose ocorre somente nas células da linhagem germinativa e apenasuma vez numa geração. Resulta na formação de células reprodutivas (gametas), cada umadas quais tem apenas 23 cromossomos.

O Ciclo Celular e Replicação do DNA

Em organismos unicelulares, a célula cresce ao absorver substâncias do meio eutilizando esses materiais na síntese de compostos celulares. Quando essas células atingemum dado tamanho dividem-se, obtendo-se duas células filhas com metade do tamanho, quecrescerão e assim sucessivamente.

Em organismos multicelulares, pelo contrário, a divisão celular e o aumento do volume celulares são os meios pelo qual o organismo cresce. Em todos os casos, as células filhassão geneticamente iguais à célula progenitora.

ESTUDO SOBRE INFORMAÇÕES

GENÉTICAS E BIOTECNOLOGIA

CÉLULA , FLUXO DE INFORMAÇÃO GENÉTICA

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A divisão celular consiste em dois processos sobrepostos ouconsecutivos: mitose e citocinese. A mitose origina dois núcleos geneticamenteidênticos, enquanto a citocinese separa o citoplasma, colocando os núcleosfilhos em células separadas.

As células que se dividem ativamente passam por uma seqüênciadefinida de acontecimentos, que se designa ciclo celular. Dependendo dotipo de célula, o ciclo requererá tempos diferentes. Fatores externos, como a

temperatura ou a disponibilidade de nutrientes também afeta a duração do ciclo e respectivasetapas.

O ciclo celular divide-se em interfase e mitose (ocupando geralmente entre 5 e 10%do ciclo).

A interfase, ou seja, a fase entre duas divisões mitóticas, já foi considerada a fase derepouso da célula, mas tal não é, de todo, verdade. Esta parte do ciclo pode ser subdivididaem três partes:

Fase G1 - a designação desta etapaderiva de gap = intervalo, e decorre

imediatamente após a mitose. É umperíodo de intensa atividade bioquímica,no qual a célula cresce em volume e onúmero de organitos aumenta. Para quea célula passe para a fase seguinte dociclo é necessário que atinja um ponto

crítico designado ponto de restrição oustart, momento em que se dão mudanças

internas;Fase S - esta é a fase de síntese (S) de

DNA e, aparentemente, requer um sinalcitoplasmático para que se inicie. Cada cromossomo

é duplicado longitudinalmente, passando a ser formadopor dois cromatídeos. Nesta etapa, numerosas proteínas (histonas, por exemplo) são

igualmente sintetizadas;Fase G2 - esta fase conduz diretamente à mitose e permite formar estruturas com ela

diretamente relacionadas, como as fibras do fuso acromático.

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Processos de Divisão Celular

MitoseA mitose é um processo contínuo, mas geralmente considera-se, por uma questão

de facilidade, quatro etapas: Prófase, Metáfase, Anáfase e Telófase. No decorrer destasetapas, o material genético sintetizado na fase S do ciclo celular é dividido igualmente pordois núcleos filhos. Este processo está associado à divisão de células somáticas.

A mitose é iniciada apenas em presença de um fator promotor da mitose (MPF)protéicos citoplasmáticos, que provoca a condensação dos cromossomos. As variaçõesde concentração de MPF estão relacionadas com as variações de uma outra proteínaconhecida por ciclina. Aparentemente, quando a ciclina atinge uma certa concentração nocitoplasma, o MPF é ativado. Durante a mitose a ciclina é rapidamente destruída, aumentandonovamente durante o ciclo seguinte.

Um dos primeiros sinais do próximo início da mitose é o surgimento de uma faixarelativamente densa de microtúbulos logo abaixo da membrana citoplasmática. Esta faixaenvolve o núcleo num plano que corresponderá ao plano equatorial do fuso acromáticomitótico. Esta faixa desaparece após a formação do fuso acromático, mas corresponderáao local onde se forma a separação entre as duas células filhas.

A duração da mitose varia com o tipo de célula, de tecido e de organismo. Em célulasvegetais de raiz de Angiospérmica, os tempos medidos foram os seguintes: Prófase 1-2horas, Metáfase 5-15 minutos, Anáfase 2-10 minutos e Telófase 10-30 minutos. Ainda nestetipo de célula, a interfase pode durar de 12 a 30 horas.

As etapas da mitose, propriamente dita, decorrem da seguinte forma:

Prófase - vista ao M.O.C. a transição entre a fase G2 e a Prófase não é nítida. Duranteesta etapa, a mais longa de todo o processo mitótico, a cromatina condensa-se gradualmenteem cromossomos bem definidos. Durante este processo é visível que cada cromossomo écompostos por dois cromatídeos enrolados um no outro, pois o DNA foi duplicado durante afase S. No final da Prófase os cromatídeos estão visíveis lado a lado, unidos pelo centrômero,uma seqüência específica de DNA que ligará a molécula às fibras do fuso acromático. Apresença do centrômero divide cada cromatídeo em dois braços. É durante esta fase quesurge em volta do núcleo a chamada zona clara, que contém os microtúbulos. Estes,inicialmente, estão orientados ao acaso, mas no fim da etapa estão alinhados paralelamenteá superfície do núcleo, ao longo do eixo do fuso acromático. O nucléolo desintegra-se e,determinando o final da etapa, o envelope nuclear desaparece;

Metáfase - esta etapa inicia-se com a formação do fuso acromático, uma estruturatridimensional larga no centro e afilada nas extremidades, que ocupa a área anteriormenteocupada pelo núcleo. As fibras do fuso são feixes de microtúbulos e vão-se ligar a complexosprotéicos especializados - cinetócoros - desenvolvidos nos centrômeros durante a Prófase.Estes microtúbulos dos cinetócoros estendem-se, juntamente com os microtúbulos polares,para os pólos da célula. Através deles vai ocorrer o alinhamento dos cromossomos no centrodo fuso, formando a placa equatorial. Nesta situação os cromatídeos estão em posição dese separarem. O alinhamento das fibras do fuso acromático ocorre a partir dos centros deorganização dos microtúbulos. Em animais e protistas, esse centro organizador é ocentrossoma, uma nuvem de material amorfo que rodeia o par de centríolos. Em célulasvegetais, que não contêm centrossoma, os organizadores existem e garantem a formaçãodo fuso, mesmo que os pólos sejam pouco definidos;

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Anáfase - esta etapa, muito breve, começa bruscamente, com aseparação simultânea de todos os cromatídeos pelos centrômeros. Cadacromatídeo toma, agora, para si a designação de cromossomo. À medidaque os cinetócoros se deslocam em direção a pólos opostos, os braços doscromossomos são arrastados, sendo as pontas dos braços mais longos asúltimas a serem separadas. Este movimento em direção aos pólos parecedever-se ao encurtamento dos microtúbulos junto ao cinetócoro, como se este

“comesse” o caminho ao longo das fibras. No final da Anáfase dois conjuntos idênticos decromossomos encontram-se em cada pólo;

Telófase - nesta etapa final da mitose, a separação dos dois conjuntos decromossomos é finalizada pela formação da membrana nuclear, a partir de retículoendoplasmático rugoso. O fuso acromático desaparece e os cromossomos relaxamnovamente, tornando-se indistintos. O nucléolo é reconstituído e cada núcleo entra nainterfase.

Tal como referido anteriormente, a citocinese é um processo que se sobrepõe àmitose e corresponde à divisão do citoplasma.

Na maioria das células, decorre por invaginação da parede celular (se presente) epela constrição da membrana citoplasmática. No entanto, em células vegetais, a separaçãoocorre através da formação do fragmoplasto.

Esta estrutura é um sistema de fibras semelhantes às do fuso, formadas pormicrotúbulos, mas organizados perpendicularmente ao eixo do fuso. A esta rede de fibrasvêm juntar-se vesículas do Golgi contendo substâncias pépticas para formar a lamela média.As suas membranas fundem-se para formar a membrana plasmática em formação, do centropara o exterior, em direção à parede celular já existente. Os plasmodesmos forma-seigualmente neste momento, quando túbulos de retículo endoplasmático liso são apanhadosnomeio desta rede. Por último, cada célula filha deposita a sua parede celular sobre alamela média assim formada.

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MeioseA meiose ocorre apenas em células diplóides especializadas e apenas em ocasiões

determinadas do ciclo de vida de um organismo. Através deste fenômeno nuclear, umaúnica célula diplóide dá origem a quatro células haplóides, designadas gametas ou esporos.

Um gameta é uma célula que se une a outra semelhante para formar um zigotodiplóide. Pelo contrário, um esporo pode formar um organismo haplóide sem se fundir comoutra célula.

A meiose consiste em duas divisões nucleares sucessivas, designadas I e II. Cadauma destas divisões apresenta na sua essência as mesmas etapas que a mitose:

Prófase I - nesta etapa os pares de cromossomos tornam-se visíveis com longosfilamentos delgados. Tal como na mitose, já foram duplicados durante a interfase precedente,logo são constituídos por dois cromatídeos unidos pelo centrômero. No entanto, nesta fase,o grau de condensação é tal que parecem estruturas unas. Os cromossomos homólogosemparelham de forma muito precisa, que se inicia em vários pontos e depois vão progredindocomo um zíper que se fecha. Cada homólogo provém de um progenitor diferente. Esteemparelhamento - sinapse - é fundamental para a ocorrência de meiose, pelo que estefenômeno não pode ocorrer em células haplóides. Nesta altura, os pares de homólogosdesignam-se bivalentes. Durante a sinapse, pedaços de cromatídeos soltam-se e voltam aligar-se, ao acaso, entre os quatro cromatídeos presentes, processo designado crossing-over. Estas trocas podem ser vistas ao microscópio pela formação de figuras em forma deX designadas quiasmas. Ao longo da Prófase os quiasmas e sinapses desaparecem, talcomo o nucléolo;

Metáfase I - nesta etapa, tal como na mitose, o fuso acromático torna-se visível e osmicrotúbulos ligam-se aos centrômeros dos bivalentes. Estes cromossomos emparelhadosdeslocam-se, então, para o centro da célula formado a placa equatorial, agora com cadacentrômero do par em lados opostos da placa;

Anáfase I - esta etapa inicia-se com a separação dos cromossomos homólogos,que se deslocam para pólos opostos da célula;

Telófase I - nesta etapa a espiralização dos cromossomos diminui, dando-lhes umaaparência alongada. Novas membranas nucleares são sintetizadas a partir de retículoendoplasmático rugoso enquanto se para gradualmente para a interfase. Finalmente, o fusoacromático desaparece e o nucléolo reorganiza-se. Saliente-se, no entanto, que estesacontecimentos podem não ser tão distinto, passando diretamente da Telófase I para aPrófase II;

Prófase II - no início da segunda divisão, as cromátides continuam unidos pelocentrômero, pelo que esta divisão se parece muito com a mitose. Se a membrana nucleartiver sido refeita na Telófase I, irá desaparecer, tal como o nucléolo, e os cromossomos irãocondensar novamente;

Metáfase II - forma-se novamente o fuso acromático e os cromossomos alinham-sena placa equatorial;

Anáfase II - os centrômeros dividem-se e afastam-se, levados pelos microtúbulosdo fuso acromático, levando os cromossomos simples para cada um dos pólos;

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Telófase II - reorganização da membrana nuclear e nucléolo, comrelaxação dos cromossomos, formando núcleos interfásicos.

Conseqüências da MeioseDurante a meiose, o material nuclear foi duplicado uma vez e dividido duas vezes,

pelo que cada célula filha apresenta metade do número de cromossomos da célula diplóideinicial.

No entanto, mais importante que a redução do número de cromossomos é aconseqüência genética do processo:

- Na metáfase I, a orientação ao acaso dos bivalentes causa uma mistura de materialmaterno e paterno pelos dois núcleos filhos;

- Devido ao crossing-over, cada cromossomo contém genes de origem materna epaterna.

Se a célula inicial apresentar dois pares de cromossomos, existirão 4combinações possíveis; se tiver três pares, serão 8; e se forem 4 pares de cromossomos,16 combinações possíveis. A fórmula geral será 2n, o que na espécie humana correspondea 223 combinações possíveis, ou seja, 8388608 possibilidades (e existem muitosorganismos com número superior de pares de cromossomos!). Acresce ainda o crossing-over para baralhar as coisas e pode-se considerar impossível que uma célula resultante demeiose seja igual á célula que lhe deu origem.

A meiose difere da mitose em três aspectos fundamentais:- Consiste em duas divisões sucessivas, originando 4 núcleos;- Cada um dos 4 núcleos é haplóide, contendo metade do número de cromossomosda celula-mãe diplóide;- Os núcleos haplóides produzidos contêm combinações gênicas inteiramente novas.

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Por este motivo, as conseqüências genéticas e evolutivas da meiose sãoprofundas. Devido á meiose e á fecundação os organismos diplóides existem numavariedade de formas, mesmo os da mesma espécie.

Resumindo...

Citogenética Humana

Os cromossomos HumanosNas células somáticas humanas são encontrados 23 pares de cromossomos. Destes,

22 pares são semelhantes em ambos os sexos e são denominados autossomos. O parrestante compreende os cromossomos sexuais, de morfologia diferente entre si, querecebem o nome de X e Y. No sexo feminino existem dois cromossomos X, e no masculinoexistem um cromossomo X e um Y.

Cada espécie possui um conjunto cromossômico típico ( cariótipo ) em termos donúmero e da morfologia dos cromossomos. O número de cromossomos das diversasespécies biológicas é muito variável. A figura abaixo ilustra o cariótipo feminino humanonormal:

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O estudo morfológico dos cromossomos mostrou que há doisexemplares idênticos de cada em cada célula diplóide. Portanto, nos núcleosexistem pares de cromossomos homólogos . Denominamos n o número básicode cromossomos de uma espécie, portanto as células diplóides apresentarãoem seu núcleo 2 n cromossomos e os haplóides n cromossomos. Cadacromossomo mitótico apresenta uma região estrangulada denominadacentrômero ou constrição primária que é um ponto de referência citológico

básico dividindo os cromossomos em dois braços: p (de petti) para o braço curto e q parao longo. Os braços são indicados pelo número do cromossomo seguido de p ou q; porexemplo, 11p é o braço curto do cromossomo 11.

Além da constrição primária descrita como centrômero, certos cromossomosapresentam estreitamentos que aparecem sempre no mesmo lugar: São as constriçõessecundárias.

De acordo com a posição do centrômero, distinguem-se alguns tipos gerais decromossomos:

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Metacêntrico : Apresenta um centrômero mais ou menos central e braços decomprimentos aproximadamente iguais.

Submetacêntrico : O centrômero é excêntrico e apresenta braços de comprimentonitidamente diferentes.

Acrocêntrico : Apresenta centrômero próximo a uma extremidade. Os cromossomosacrocêntricos humanos (13, 14, 15, 21, 22) têm pequenas massas de cromatina conhecidascomo satélites fixadas aos seus braços curtos por pedículos estreitos ou constriçõessecundárias.

Cromossomos Sexuais e Determinação do Sexo

Tjio e Levan estabeleceram, em 1956, que o número diplóide correto decromossomos do cariótipo humano era 46, sendo composto de 23 pares de cromossomoshomólogos: 22 pares autossomas + XY (no sexo masculino) ou XX (no sexo feminino). Trêsanos mais tarde, foi descoberta uma alteração no cariótipo normal, era um trissomia emindivíduos portadores da síndrome de Down (comentada a seguir), descoberta por Lejeune.

Foi a partir de então que foi possível explicar aproximadamente 12 síndromescongênitas humanas e demonstrar que cerca de 5 entre 1000 recém-nascidos apresentamalgum tipo de aberração cromossômica.

Técnica de cariotipagemDiversas técnicas são usadas no estudo do cariótipo humano, são empregadas

culturas de fibroblastos de medula óssea, sangue periférico e pele. As mitoses sãobloqueadas com colchicina (substância que bloqueia a formação dos microtúbulos do fuso)durante a metáfase. O cariótipo é habitualmente obtido através de fotomicrografia.

Cada cromossomo é recortado e alinhado com o seu homólogo em uma ordemdecrescente de tamanho. Esta técnica é facilitada pela determinação do índice centromérico,razão entre os comprimentos dos braços longos e curtos do cromossomo.

É possível a obtenção de células para cariotipagem e diagnóstico de aberraçõescromossômicas mesmo antes do nascimento da criança. Isto é possível através daamniocentese, ou seja, punção da parede uterina com uma agulha para obtenção do fluidoamniótico, que é analisado para determinar se o feto possui alguma aberração e até mesmoo sexo deste.

Cromossomas sexuaisUm dos sexos possui um par de cromossomos sexuais idênticos (XX). No caso do

ser humano é o sexo feminino; o outro pode ter um único cromossomo sexual, que podeencontrar-se não-pareado (XO) ou pareado com um cromossomo Y (XY). No caso do serhumano é o sexo masculino.

Os gametas humanos não são idênticos no que diz respeito aos crimissimas sexuais.Os indivíduos do sexo masculino (XY) produzem 50% de gametas que transportam ocromossomo X e 50% de gametas que transportam o cromossomo Y, enquanto os indivíduosdo sexo feminino (XX) só produzem gametas que transportam o cromossomo X, por estarazão, os indivíduos do sexo masculino são chamados de sexo heterogamético sendo queeles determinam o sexo da prole.

Cromatina XEm 1949, Barr e Bertram descobriram que no núcleo interfásico de células de

indivíduos do sexo feminino existe um pequeno corpúsculo de cromatina que não aparecenas células do sexo masculino. Este corpúsculo foi chamado de cromatina sexual ou

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corpúsculo de Barr e a partir da conferência de Paris, cromatina X. A cromatinaX pode ser encontrada em diferentes posições no núcleo, ela deriva de umdos cromossomos X presentes na célula, o número de cromatina X é dadopor: nX - 1, ou seja, número de cromossomos X menos uma unidade. Porexemplo, um indivíduo normal do sexo feminino (XX) possui apenas 1 cromatinaX. nX = 2.

Cromatina YEstudos realizados com cromossomos Y revelaram que grande parte do cromossomo

Y é heterocromático, e aparece na interfase como um corpúsculo altamente fluorescente,denominado cromatina Y. O número de cromatina Y é igual ao número de cromossomos Y,por exemplo um indivíduo XYY tem 2 cromatina Y.

Anormalidades Cromossômicas

Anomalias cromossômicasO funcionamento normal do sistema genético depende da estabilidade do material

genético contido nos cromossomas. O cariótipo pode modificar-se levando a alteraçõesgenéticas, tais alterações podem ser no número de cromossomas quanto na sua estrutura.

As alterações no número de cromossomos pode levar a euploidia ou aneuploidia. Aeuploidia é uma modificação onde todos os cromossomos do cariótipo estão aumentadosou diminuídos. E a aneuploidia é uma alteração no fato da presença de números anormaisde um ou mais cromossomos do cariótipo.

A aneuploidia pode ser resultado de uma falha na separação de um par decromossomas¹ durante a meiose. Nos indivíduos ditos monossômicos, um dos cromossomosdo par não chegou ao pólo da célula; e nos trissômicos, existe um cromossoma a mais,existindo 3 cromossomas do mesmo tipo. Quando a não-disjunção ocorre na meiose, todasas células ficam comprometidas, ou seja, todas as células apresentam o mesmo cariótipo,cariótipo anormal. Caso a não-disjunção ocorra na mitose, somente certas células somáticassão anormais.

Alterações no número de cromossomasSíndrome de Down

A síndrome de Down é uma anomalia cromossômica ligada à presença de umcromossomo idêntico aos do par 21, por esta razão a Síndrome de Down é chamada detrissomia do 21. É a mais freqüente das anomalias cromossômicas.

O portador da Síndrome de Down apresenta um fenótipo característico: fendapalpebral oblíqua, baixa estatura, cabelos lisos e macios, retardo no desenvolvimento mentale outras.

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Síndrome de KlinefelterA síndrome de Klinefelter é causada pela constituição genética anômala. O cariótipo

mais freqüente é do tipo 47, XXY. Os indivíduos portadores desta síndrome apresentampênis normal ou diminuído, testículos sempre pequenos e duros, são estéreis.

Síndrome de TurnerCaracterizada pela falta total ou parcial de um cromossomo X. O cariótipo é do tipo

45,XO, fenotipicamente são fêmeas. Os portadores apresentam estatura retardada, ováriosrudimentares, não apresentam menstruação e não apresentam características sexuaissecundárias.

Alterações na estrutura dos cromossomosA aberração cromossômica é uma desorganização na estrutura cromossômica que

pode ser observada ao microscópio. Quando ocorre uma mutação gênica, ocorre alteraçãona seqüência de bases do DNA; tais alterações podem ser observadas através daexpressão do gene, podendo ser intra ou intercromossômicas.

As principais aberrações cromossômicas são: · Deleção ou deficiência: envolve a perda de material cromossômico;· Duplicação: um segmento do cromossoma é representado duas ou mais vezes, se ofragmento duplicado incluir o centrômero ele pode ser incorporado ao cariótipo como umcromossoma extra;· Inversão: envolve a inversão de 180° de um segmento cromossômico.

Considerações sobre o material genético da célula

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Manipulação Gênica:A vanços e Ética naPesquisa de Células-tronco Adult as

Voltando à definição geral de células-tronco, tem-se que é uma célula com capacidadede auto-renovação ilimitada e/ou prolongada, capaz de produzir pelo menos um tipoaltamente diferenciado de célula que tem a capacidade de se dividir em células idênticas aela ou em diferentes tipos de células. As CTs embrionárias são as células-tronco maisprimordiais, possuindo a capacidade de se diferenciar em qualquer tipo de tecido. Contudo,outros tipos de células-tronco existem em diferentes tecidos. Para que haja a distinçãoentre elas e as CTs embrionárias, chamam-nas de CTs adultas. Dentre as mais conhecidas,existem as células-tronco hematopoiéticas, na medula óssea, que dão origem a todos ostipos de células do sangue.

Podemos encontrar as CTs adultas em diferentes tecidos, e cada um deles dá origemaos diferentes tipos celulares que constituem aquele tecido. Essa CTs tecido-específicassão responsáveis pela regeneração parcial que nossos órgãos sofrem ao longo da nossavida, dividindo-se em outras células-tronco e em células mais diferenciadas daquele tecido.Até 1999, acreditava-se que, uma vez que uma CT tivesse sido programada para produzirum determinado tecido, seu destino estava selado, e ela não poderia se reprogramar paraproduzir outro tipo de tecido. Desde então, uma série de experimentos vem demonstrandoque as CTs adultas são mais maleáveis do que imaginava-se. Por exemplo, emcamundongos, células-tronco do cérebro são capazes de se diferenciar em vários tiposdiferentes de células. E células do músculo, quando transplantadas em camundongosirradiados, conseguem reconstituir toda a linhagem de células hematopoiéticas dessesanimais.

As CTS hematopoiéticas parecem ser ainda mais reprogramáveis. Essas célulasretiradas de crianças e adultos podem ser transformadas no laboratório em célulasprecursoras de cérebro e de fígado, e em células do músculo, osso e cartilagem. Já existemdiversos testes clínicos de terapia reparadora em seres humanos de enfarto utilizando asCTS de diferentes tecidos. Os primeiros resultados mostraram que essas células são

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capazes de diferenciar-se em células do músculo cardíaco, regenerandoparcialmente esse músculo em um coração enfartado.

O sangue do cordão umbilical e da placenta de recém-nascidos sãotipos de tecido particularmente ricos em CTs hematopoiéticas. Como aindasão células imaturas, as CTs do sangue contido no cordão umbilical causammenos reação imunológica e, dessa forma, apresentam um menor risco derejeição nesses transplantes. Ao nascimento, são coletados de 80 a 100

mililitros desse sangue contido no cordão umbilical e na placenta, que podem ser estocadose congelados a – 135º C. Dessa forma, em muitos países, inclusive no Brasil, foram criadosbancos de sangue de cordão umbilical para servir de fonte de doação para transplantes demedula óssea.

Como as derivadas da medula óssea, as CTs do sangue do cordão umbilical tambémpodem se diferenciar em outros tipos de células em cultura, representando uma fonte potencialde CTs adultas para transplante. Por isso, algumas empresas já oferecem o serviço decoleta e estoque dessas células, retiradas do sangue do cordão umbilical e da placentalogo após o nascimento da criança. Caso o indivíduo necessite durante sua vida de umtransplante de medula óssea, essas células podem ser utilizadas como fonte de transplante,sem que se corra o risco de rejeição.

Quem sabe se no futuro essas células também não possam servir como fonte paratransplantes de outros tecidos, promovendo a regeneração de órgãos?

CTs Embrionárias ou Adult as?Assim como as CTs embrionárias, as CTs adultas possuem um grande potencial

terapêutico. Contudo, podem ser isoladas de tecidos do próprio paciente, eliminando oproblema da rejeição e da destruição de embriões.

Se essas células-tronco são tão versáteis e não é preciso nenhum embrião paraobtê-las, por que não trabalhar só com elas e deixar as polêmicas CTs embrionárias paralá? Por algumas razões. Primeiro, porque essas CTs adultas são raras – estima-se, porexemplo, que somente em cada um milhão de células da medula óssea tenha de fato umgrande potencial de diferenciação em diversos tipos celulares. Segundo, ao contrário dasCTs embrionárias, que podem ser multiplicadas quase ilimitadamente no laboratório semperder seu potencial de diferenciação, após algum tempo, as CTs adultas perdem suacapacidade de se dividir e de se diferenciar – isso pode limitar seu uso como fonte detecido para transplante. E, finalmente, apesar de essas CTs serem de fato uma fonte dediferentes tipos de célula, ainda não se sabe se elas podem se diferenciar em qualquer tipode célula como as CTs embrionárias. Logo, ainda não se sabe se as CTs adultas serãosubstitutas perfeitas para as CTs embrionárias e se devemos continuar investindo empesquisas nessas duas categorias de Cts.

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Leia o artigo abaixo:

Condenação por DNA

O ex-policial civil José Pedro da Silva foi condenado na terça-feira 11, em Brasíliapelo Tribunal do Júri, a 15 anos de prisão. Ele matou a estudante Michele de Oliveira Barbosa,16 anos, em 1998. Foi a primeira condenação do País sem que tenha sido achado o corpoda vítima – caiu o secular princípio de que não há homicídio sem cadáver. A sentença baseou-se num exame de DNA que comprovou que o sangue encontrado no carro de Silva era dagarota. Eles mantinham um romance sigiloso porque Silva era casado. Michele engravidou,ele não quis assumir a paternidade e ela ameaçou tornar público o seu envolvimento amorosofora do casamento. Por isso morreu.

Revista Isto é, pág.24, nº 1781- 19/11/2003.

Com base no texto, apresente justificativas científicas que levam o perito criminal ater respostas que auxiliam em investigações de crimes como o citado no artigo, tendo comoparâmetro os estudos sobre o material genético da célula.

Agora é hora de

TRABALHAR[ @ ]1.....

2.....Os ribossomos são estruturas formadas por proteínas associadas a um tipo de ácidonucléico, denominado ácido ribonucléico ribossômico (RNA r). Sabendo que os ribossomostem a formação de RNA e proteínas, sintetizados pelos processos de transcrição e tradução,respectivamente. Justifique o que acontecerá com esses processos, se ocorrer umainativação na Região Organizadora do Nucléolo.

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BIOTECNOLOGIA E ENGENHARIA GENÉTICA

Mapeamento Genético e Projeto Genoma Humano

O Projeto Genoma Humano é um empreendimento internacional, iniciado formalmenteem 1990 e projetado para durar 15 anos, com os seguintes objetivos:

- Identificar e fazer o mapeamento dos cerca de 80 mil genes que se calculavaexistirem no DNA das células do corpo humano;

- Determinar as seqüências dos 3 bilhões de bases químicas que compõem o DNAhumano;

- Armazenar essa informação em bancos de dados, desenvolver ferramentaseficientes para analisar esses dados e torná-los acessíveis para novas pesquisas biológicas.

Como parte deste empreendimento, paralelamente está sendo desenvolvido estudoscom outros organismos selecionados, principalmente microorganismos, visando desenvolvertecnologia e também como auxílio ao trabalho de interpretar a complexa função genéticahumana. Como existe uma ordem subjacente a toda a diversidade da vida e como todosos organismos se relacionam através de semelhanças em suas seqüências de DNA, oconhecimento adquirido a partir de genomas não-humanos freqüentemente leva às novasdescobertas na biologia humana.

O que significa mapeamento eseqüenciamento do genoma?

O PGH tem como um objetivo principal construir uma série de diagramas descritivosde cada cromossomo humano, com resoluções cada vez mais apuradas. Para isso, énecessário dividir os cromossomos em fragmentos menores para que possam serpropagados e caracterizados; e, depois, ordenar estes fragmentos de forma acorresponderem às suas respectivas posições nos cromossomos (mapeamento ).

Depois de completo o mapeamento, o passo seguinte é determinar a seqüênciadas bases de cada um dos fragmentos de DNA já ordenados. O objetivo é descobrir todosos genes na seqüência do DNA e desenvolver meios de usar esta informação para estudoda biologia e da medicina.

Um mapa genômico descreve a ordem dos genes ou de outros marcadores e oespaçamento entre eles, em cada cromossomo. Existem mapas de baixa resolução, comoos mapas de associações genéticas, que indicam as posições relativas dos marcadoresde DNA (genes e outras seqüências identificáveis de DNA) através de seus padrões dehereditariedade; e existem os mapas físicos, que descrevem as características químicasda própria molécula de DNA. Um nível maior de resolução é obtido associando-se os genesa cromossomos específicos.

Quem participa do PGH?

O projeto Genoma Humano começou como uma iniciativa do setor público, tendo aliderança de James Watson, na época chefe dos Institutos Nacionais de Saúde dos EUA(NIH). Numerosas escolas, universidades e laboratórios participam do projeto usando

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recursos do NIH e Departamento de Energia norte-americano. Só este órgão financia cercade 200 investigadores separados nos EUA.

Em outros países, grupos de pesquisadores em universidades e institutos de pesquisatambém estão envolvidos no Projeto Genoma.

Além destes, muitas empresas privadas, grandes e pequenas, também conduzempesquisa sobre o genoma humano.

Que países estão participando do PGH?

Basicamente, 18 países iniciaram programas de pesquisas sobre o genoma humano.Os maiores programas desenvolvem-se na Alemanha, Austrália, Brasil, Canadá, China,Coréia, Dinamarca, Estados Unidos, França, Holanda, Israel, Itália, Japão, México, ReinoUnido, Rússia, Suécia e União Européia.

Alguns países em desenvolvimento, não incluídos na relação acima, participam atravésde estudos de técnicas de biologia molecular de aplicação à pesquisa genética e estudosde organismos que têm interesse particular para suas regiões geográficas.Informaçõessobre estes países e suas pesquisas de contribuição para o PGH podem ser obtidas atravésda HUGO (Human Genome Organization), que conta com cerca de 1000 membros de 50países para ajuda a coordenar a colaboração internacional ao projeto.

Qual a diferença entre a abordagem ao PGH feita pelosetor público e pelo setor privado?

Lançando mão de uma imagem que já se tornou clássica, pode-se comparar omapeamento e seqüenciamento genético ao mapeamento de uma estrada que seestendesse, digamos, de Porto Alegre a Manaus. O Projeto Genoma Humano, conduzidopelos órgãos do governo tem obtido dados de alta qualidade e precisão, registrando osdetalhes das células humanas — inclusive as porções do DNA que não contêm gene algume que constituem 97% do seu total. É como se alguém fosse percorrendo o trajeto a pé,registrando cada montanha, cada curva, cada posto de gasolina, encontrado ao longo docaminho. A iniciativa privada, porém, juntou-se ao projeto em vista do potencial de lucro queas pesquisas podem trazer, especialmente para as indústrias farmacêuticas. A rapidez naobtenção de resultados, que podem ser transformados em patentes, tornou-se crucial paraelas. Então, optaram por um método mais objetivo: concentrar-se apenas nos pontosprincipais, as “cidades”, deixando de lado as árvores, os rios, ou cada pedra do caminho.Isso significa, em termos científicos, dirigir a pesquisa para os genes específicos, buscando,através da comparação do DNA de diferentes indivíduos, aqueles genes “defeituosos” quecausam as doenças. Supõe-se que as 20 doenças mais comuns, que matam cerca de 80%da população, estejam associadas com aproximadamente 200 genes, entre as dezenas demilhares de genes que compõem o corpo humano. Concentrar-se apenas nestes, deixandode lado os demais, é uma abordagem mais rápida, evidentemente, embora menos precisa.

Com a iniciativa privada ocupando-se apenas dos genes mais interessantes e ospesquisadores do governo dedicando-se ao seqüenciamento dos demais, as duas formasde trabalho podem se complementar, em benefício do conhecimento geral.

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Qual a situação atual do conhecimento obtidoatravés do PGH?

Em 1990, ao iniciar-se o Projeto Genoma, apenas 4550 geneshumanos haviam sido identificados; cerca de 1500 genes haviam sidoassociados a localizações específicas nos 46 cromossomos, e apenas

algumas, dentre cerca de 4000 doenças genéticas existentes, haviam sido entendidas emum nível molecular.

Em 1998, oito anos depois, chegou-se aos seguintes resultados:Mapeamento genético : mais de 7000 genes foram mapeados a cromossomos

particulares. Além destes, o Banco de Dados do Projeto Genoma guarda informação sobreoutros genes identificados, cuja localização nos cromossomos ainda não foi inequivocamentedeterminada.

Seqüenciamento : mais de 4% das bases do genoma humano foi seqüenciado.Até este ponto, o Projeto Genoma havia se concentrado mais em desenvolver

tecnologia eficiente para seqüenciamento de DNA do que propriamente em fazer umseqüenciamento de larga-escala.

Com a entrada da iniciativa privada no Projeto Genoma, dando preferência a umaabordagem dirigida apenas aos genes que apresentam interesse para a cura de doenças,o setor público passou a rever seu cronograma e o processo de seqüenciamento foiacelerado.

Em fevereiro de 2001, simultaneamente ao anúncio da empresa norte-americanaCelera, o PGH anunciou as primeiras transcrições quase completas do código genéticohumano. O número de genes existentes, segundo os cálculos de ambas as equipes depesquisadores, não chega a 40 mil. Os resultados foram publicados em duas revistasdiferentes. A revista inglesa Nature publicou o trabalho dos pesquisadores do PGH, lideradospor Francis Collins, e a norte-americana Science , o dos pesquisadores da Celera, lideradospelo empresário-cientista Craig Venter.

Em 14 de abril de 2003, o consórcio internacional que constituiu o ProjetoGenoma Humano anunciou oficialmente a conclusão do seqüenciamento dos 3 bilhõesde bases do DNA da espécie humana.

Quais os benefícios potenciais do PGH?

Pode-se antecipar alguns dos benefícios que o Projeto Genoma poderá trazer paraa humanidade, sem esquecer que alguns poderão nos surpreender. As informaçõesdetalhadas sobre o DNA e o mapeamento genético dos organismos devem revolucionar asexplorações biológicas que serão feitas em seguida.

Na Medicina, por exemplo, o conhecimento sobre como os genes contribuem para aformação de doenças que envolvem um fator genético — como o câncer, por exemplo —levarão a uma mudança da prática médica. Ênfase será dada à prevenção da doença, emvez do tratamento do doente. Novas tecnologias clínicas deverão surgir, baseadas emdiagnósticos de DNA; novas terapias baseadas em novas classes de remédios; novastécnicas imunoterápicas; prevenção em maior grau de doenças pelo conhecimento dascondições ambientais que podem desencadeá-las; possível substituição de genesdefeituosos através da terapia genética; produção de drogas medicinais por organismosgeneticamente alterados.

O conhecimento da genética humana auxiliará muito o conhecimento da biologia deoutros animais, uma vez que não esta não é muito diferente da biologia humana, permitindo

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também seu aperfeiçoamento e tornando os animais domésticos, por exemplo, maisresistentes a doenças

As tecnologias, os recursos biológicos e os bancos de dados gerados pela pesquisasobre o genoma terão grande impacto nas indústrias relacionadas à biotecnologia, como aagricultura, a produção de energia, o controle do lixo, a despoluição ambiental.

http://www .geocities.com/~esabio/genoma/projetogenoma3.htm

Manipulação Gênica: Avanços e Éticana Pesquisa de Células-T ronco Adult as

Célula-tronco é promessa para medicina do futuro*

Antonio Carlos Campos de Carvalho

do cérebro, coração, ossos, músculos e pele. Oprocesso de geração das células especializadas -do sangue, dos ossos, dos músculos, do sistemanervoso e dos outros órgãos e tecidos humanos - écontrolado pelos genes específicos na célula-tronco,mas os pesquisadores ainda não dominam todos osfatores envolvidos no processo. Compreender econtrolar esse processo é um dos grandes desafiosda ciência na atualidade.

É fundamental que as pesquisas com células-tronco embrionárias e adultas continuem a ser feitaspara que possamos ter respostas para perguntascomo: qual o melhor tipo de célula-tronco para serusada em cada doença degenerativa? qual a melhorvia de introdução dessas células? por quanto tempoduram os efeitos benéficos das terapias com células-tronco? será necessário e possível repetir-se osprocedimentos de injeção de células-tronco nomesmo paciente? Ter uma legislação permitindo ouso de células-tronco embrionárias humanas empesquisa é de fundamental importância.

Pesquisas recentes mostraram que células-tronco apresentam duas características básicas: sãoindiferenciadas e têm a capacidade de gerar não sónovas células-tronco como também grande variedadede células de diferentes funções. Para realizar estadupla tarefa (replicação e diferenciação), a célula-tronco pode seguir dois modelos básicos de divisão:o determinístico, no qual sua divisão gera sempreuma nova célula-tronco e uma diferenciada, oualeatório (ou estocástico), no qual algumas células-tronco geram somente novas células-tronco e outrasgeram apenas células diferenciadas.

Existem diferentes tipos de células-tronco,mas a diferença básica está na existência de células-tronco embrionárias e células precursoras doorganismo já desenvolvido, chamadas células-troncoadultas. Estas últimas recebem também adenominação pós-natal por alguns cientistas, porestarem presentes em recém-nascidos e no cordãoumbilical.

O ano de 2004 está apenas começando, maso estudo e a utilização de células-tronco continuamsendo uma das grandes polêmicas no campo dabioética. Desde que o fisiologista alemão TheodorSchwann lançou, em 1839, as bases da teoria celular,pesquisadores de todo o mundo sentiram-seinstigados com a possibilidade de gerar um organismoadulto completo a partir de apenas uma célula.Pesquisas com células-tronco avançam na busca detratamentos para muitas doenças que afetam milhõesde pessoas, mas o entendimento sobre os detalhesde como um organismo completo, com inúmeros tiposdiferentes de células, forma-se a partir de apenas umacélula, já data do início do século 20. Foi nesseperíodo que vários embriologistas, entre eles osalemães Hans Spermann e Jacques Loeb começarama decifrar os segredos das células-tronco por meiode experimentos com células de embriões.

As pesquisas de Spermann e Loebmostraram que quando as duas primeiras células deum embrião de anfíbio são separadas, cada uma écapaz de gerar um girino normal, e que, mesmo apósas quatro primeiras divisões celulares de um embriãode anfíbio, o núcleo dessas células embrionárias aindapode transmitir todas as informações necessárias àformação de girinos completos. Em 1996, onascimento da ovelha Dolly, primeiro mamíferoclonado a partir do núcleo de uma célula adultadiferenciada, trouxe a resposta sobre a possibilidadede um núcleo de uma célula totalmente diferenciadaser capaz de gerar um indivíduo adulto normal. Foi aprimeira demonstração de que a vida animal poderiasurgir de outra forma, a partir do núcleo de uma únicacélula do corpo de um indivíduo adulto.

Todo organismo pluricelular é composto pordiferentes tipos de células. Todos os 200 tiposcelulares distintos encontrados entre as cerca de 75trilhões de células existentes em um homem adulto,derivam das células precursoras denominadascélulas-tronco, também denominadas células-mãe.São células mestras que têm a capacidade de setransformar em outros tipos de células, incluindo as

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Células-tronco embrionáriasEm 1998 a equipe do biólogo James Thomson, na Universidade de

Wisconsin (instituição que detém a maioria das patentes sobre linhagens decélulas-tronco humanas nos Estados Unidos) tornou o sonho biotecnológicoum pouco mais real, quando conseguiu isolar as primeiras células-tronco deembriões humanos. No mesmo ano, também foram isoladas célulasembrionárias germinativas humanas, derivadas das células reprodutivas

primordiais de fetos, pelo embriologista John Geahart, da Universidade Johns Hopkins(EUA). Como as ES, as EG também são pluripotentes, ou seja, podem gerar qualquer célulado organismo adulto. A disponibilidade de células ES e EG humanas abriram horizontesimpensáveis para a medicina, mas também trouxe complexos problemas ético-religiosos.

As células-tronco embrionárias têm a capacidade de se transformar em praticamentequalquer célula do corpo, com exceção da placenta, e são encontradas somente nosembriões. É essa capacidade que permite que um embrião se transforme em um organismopluricelular formado. Cerca de cinco dias após a fertilização, o embrião humano se tornaum blastócito - uma esfera com aproximadamente 100 células. As encontradas em suacamada externa vão formar a placenta e outros órgãos necessários ao desenvolvimentofetal do útero. Já as existentes em seu interior, células-tronco embrionárias, formam quasetodos os tecidos do corpo. Apesar de estudadas desde o século 19, há apenas 20 anospesquisadores conseguiram cultivar em laboratório células retiradas da massa celular internade blastócitos de camundongos. Essas células conhecidas como ES podem se proliferarindefinidamente in vitro sem se diferenciar, mas também podem se diferenciar se foremmodificadas as condições de cultivo. A grande conquista dos cientistas foi encontrar ascondições adequadas para que as células ES proliferem e continuem indiferenciadas.

Outra característica especial dessas células é que, quando reintroduzidas emembriões de camundongo, dão origem a células de todos os tecidos de um animal adulto,mesmo as germinativas (óvulos e espermatozóides). Apenas uma célula ES, no entanto,não é capaz de gerar um embrião. Isso significa que tais células não são totipotentes, comoo óvulo fertilizado. O fato de as células ES reintroduzidas em embriões de camundongogerarem tipos celulares integrantes de todos os tecidos do animal adulto revela que elastêm potencial para se diferenciar também in vitro em qualquer desses tipos, de uma célulada pele a um neurônio. Vários laboratórios já conseguiram a diferenciação de células ESde camundongos, em cultura, em tipos tão distintos quanto as células hematopoiéticas(precursoras das células sangüíneas) e as do sistema nervoso (neurônios, por exemplo),entre outras. A capacidade de direcionar esse processo de diferenciação permitiria que, apartir de células-tronco embrionárias, fossem cultivados controladamente os mais diferentestipos celulares, abrindo a possibilidade de construir tecidos e órgãos in vitro, na placa decultura, tornando viável a chamada bioengenharia.

O potencial terapêutico das células-tronco não pode e nem deve ser desprezado. Onão benefício da utilização das células-tronco sempre existe, mas é preciso distingui-lo domalefício. Este, sim, seria um problema. Os testes clínicos realizados no mundo até o momentotiveram como objetivo principal afastar a possibilidade de malefícios. Até por este motivonão se realizaram ainda testes clínicos com as células-tronco embrionárias, pois ainda nãohá segurança de que se injetadas em pacientes no seu estado indiferenciado elas nãopossam levar ao surgimento de tumores.

Células-tronco adultasEm 1998, a equipe italiana liderada pela bióloga Giuliana Ferrari, do Instituto San

Rafaelle-Tellethon, apresentou o primeiro relatório sobre as propriedades das células-troncoadultas. Os pesquisadores estabeleceram que células-tronco de medula óssea podem dar

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origem a células musculares esqueléticas e podem migrar da medula para regiões lesadasno músculo. Estudos recentes constataram que, além da pele, do intestino e da medulaóssea, outros tecidos e órgãos humanos - fígado, pâncreas, músculos esqueléticos(associados ao sistema locomotor), tecido adiposo e sistema nervoso - têm um estoque decélulas-tronco e uma capacidade limitada de regeneração após lesões.

Mais recente ainda é a idéia de que essas células-tronco adultas são não apenasmultipotentes (capazes de gerar os tipos celulares que compõem o tecido ou órgão específicoonde estão situadas), mas também pluripotentes (podem gerar células de outros órgãos etecidos). A pluripontecialidade foi demonstrada pela equipe de cientistas liderados pelosneurobiólogos Christopher Bjornson, da Universidade de Washington, Seattle, USA e ÂngeloVescovi, do Instituto Nacional Neurológico de Milão, Itália, em janeiro de 1999. Ospesquisadores demonstraram que uma célula-tronco adulta derivada de um tecido altamentediferenciado e com limitada capacidade de proliferação pode seguir um programa dediferenciação totalmente diverso se colocada em um ambiente adequado. Também deixouclaro que o potencial de diferenciação das células-tronco adultas não é limitado por suaorigem embriológica: células neurais têm origem no ectoderma e células sangüíneas vêmdo mesoderma embrionário. Essa pluripotencialidade das células-tronco adultas eliminanão só as questões ético-religiosas, envolvidas no emprego das células-tronco embrionárias,mas também os problemas de rejeição imunológica, já que células-tronco do próprio pacienteadulto podem ser usadas para regenerar seus tecidos ou órgãos lesados. Infelizmente, apluripotencialidade das células-tronco adultas tem sido contestada por estudos desenvolvidosem diversos laboratórios, tornando ainda mais necessário que os cientistas possaminvestigar o uso de células-tronco embrionárias humanas nas terapias celulares,comparando-as com as células-tronco adultas.

Gostaria de enfatizar que as células-tronco autólogas (do próprio indivíduo) de qualquerfonte não curam as doenças, pois não corrigem as causas da doença, seja ela infecciosa,ambiental ou genética. Elas permitem que se regenere os órgãos afetados, mas se a causada doença não for removida, o órgão será novamente lesado. Sendo assim, é importanteque se possam conjugar as terapias celulares com a gênica, por exemplo, na cura de doençasde origem genética. Isto requer a manipulação genética das células-tronco do indivíduopara corrigir o defeito genético antes de injetá-las no paciente. Se a doença for de causainfecciosa ou ambiental é preciso que além da terapia celular se remova o agente infecciosoou ambiental causador da doença.

Existe a possibilidade da utilização de células-tronco heterólogas (de indivíduosdiferentes do receptor) mas ainda há muita discussão a respeito de problemas de rejeiçãoimunológica com estas células. Aqui novamente há ainda necessidade de muita pesquisa.

Antonio Carlos Campos de Carvalho é professor de Fisiologia eBiofísica da Universidade Federal do Rio de Janeiro e um dos responsáveispelo Instituto de Bioengenharia T ecidual do Instituto do Milênio.

· Adaptação por Margareth Franco, do artigo de Antonio CarlosCampos de Carvalho, publicado originalmente na revista Ciência Hoje (SBPC),vol. 29, n. 172, junho de 2001, com autorização, revisão e atualização do autor.

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BiologiaCelular e

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Clonagem

O que é clonagem?

Podemos definir a clonagemcomo um método científico artificial dereprodução que utiliza células somáticas

(aquelas que formam órgãos, pele e ossos) no lugardo óvulo e do espermatozóide. Vale lembrar que é ummétodo artificial, pois, como sabemos, na natureza,os seres vivos se reproduzem através de célulassexuais e não por células somáticas. As exceçõesdeste tipo de reprodução são os vírus, as bactérias ediversos seres unicelulares.

A primeira experiência com clonagem de animais ocorreu no ano de 1996, na Escócia,no Instituto de Embriologia Roslin. O embriologista responsável foi o doutor Ian Wilmut. Eleconseguiu clonar uma ovelha, batizada de Dolly. Após esta experiência, vários animais foramclonados, como, por exemplo, bois, cavalos, ratos e porcos.

Clonagem de seres humanosEmbora as técnicas de clonagem terem avançado nos últimos anos, a clonagem de

seres humanos ainda está muito longe de acontecer. Além de alguns limites científicos, aquestão ética e religiosa tem se tornado um anteparo para estas pesquisas com sereshumanos. De um lado, as religiões, principalmente as cristãs, colocam-se radicalmentecontra qualquer experiência neste sentido. Por outro lado, governos de vários países proíbempor considerar um desrespeito à ética do ser humano.

A técnica da clonagemA clonagem ainda não foi entendida por completo

pelos médicos e cientistas, no que se refere aosconhecimentos teóricos. Na teoria, seria impossívelfazer células somáticas atuarem como sexuais, poisnas somáticas quase todos os genes estãodesligados. Mas, a ovelha Dolly, foi gerada de células

somáticas mamárias retiradas de um animal adulto. Aparte nuclear das células, onde encontramos genes,

foram armazenadas. Na fase seguinte, os núcleos dascélulas somáticas foram introduzidos dentro dos óvulos de

uma outra ovelha, de onde haviam sido retirados os núcleos.Desta forma, formaram-se células artificiais. Através de um

choque elétrico, as células foram estimuladas, após um estado emque ficaram “dormindo”. Os genes passaram a agir novamente e formaram

novos embriões, que introduzidos no útero de uma ovelha acabou por gerar a ovelha Dolly.

A ovelha Dolly morreu alguns anos depois da experiência e apresentou característicasde envelhecimento precoce. O telômero (parte do cromossomo responsável pela divisãocelular) pode ter sido a causa do envelhecimento precoce do animal. Por isso, o telômerotem sido alvo de pesquisas no mundo científico. Os dados estão sendo até hoje analisados,com o objetivo de se identificar os problemas ocorridos no processo de clonagem.

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A embriologia e a engenharia genética tem feito pesquisas também com células-tronco e na produção de órgãos animais através de métodos parecidos com a clonagem.

Organismos Transgênicos

O que são transgênicos?Os organismos geneticamente modificados (OGMs), também conhecidos como

transgênicos, são frutos da engenharia genética criada pela moderna biotecnologia. Umorganismo é chamado de transgênicos, quando é feita uma alteração no seu DNA - quecontém as características de um ser vivo. Por meio da engenharia genética, genes sãoretirados de uma espécie animal ou vegetal e transferidos para outra. Esses novos genesintroduzidos quebram a seqüência de DNA, que sofre uma espécie de reprogramação,sendo capaz, por exemplo, de produzir um novo tipo de substância diferente da que eraproduzida pelo organismo original.

O que é a engenharia genética aplicada aos alimentos?A engenharia genética permite que cientistas usem os organismos vivos como

matéria-prima para mudar as formas de vida já existentes e criar novas. Um gene é umsegmento de DNA que, combinado com outros genes, determina a composição das células.Um gene possui uma composição química que vai determinar o seu comportamento. Comoisso é passado de geração em geração, a descendência herda estes traços de seus pais.Desenvolvendo-se constantemente, os genes permitem que o organismo se adapte aoambiente. Este é o processo da evolução.

A engenharia genética utiliza enzimas para quebrar a cadeia e DNA em determinadoslugares, inserindo segmentos de outros organismos e costurando a seqüência novamente.Os cientistas podem “cortar e colar” genes de um organismo para outro, mudando a formado organismo e manipulando sua biologia natural a fim de obter características específicas(por exemplo, determinados genes podem ser inseridos numa planta para que esta produzatoxinas contra pestes). Este método é muito diferente do que ocorre naturalmente com odesenvolvimento dos genes. O lugar em que o gene é inserido não pode ser controladocompletamente, o que pode causar resultados inesperados uma vez que os genes de outraspartes do organismo podem ser afetados.

O aumento da preocupação com a ética e os riscos envolvendo a engenharia genéticasão muitos. Primeiro, porque os genes são transferidos entre espécies que não serelacionam, como genes de animais em vegetais, de bactérias em plantas e até de humanosem animais. Segundo, porque a engenharia genética não respeita as fronteiras da natureza- fronteiras que existem para proteger a singularidade de cada espécie e assegurar aintegridade genética das futuras gerações.

Quanto mais os genes são isolados de suas fontes naturais, maior é o controle doscientistas sobre a vida. Eles podem criar formas de vida próprias (animais, plantas, árvorese alimentos), que jamais ocorreriam naturalmente.

O que a engenharia genética está fazendo?A maioria dos alimentos mais importantes do mundo é o grande alvo da engenharia

genética. Muitas variedades já foram criadas em laboratório e outras estão emdesenvolvimento. O cultivo irrestrito e o marketing de certas variedades de tomate, soja,algodão, milho, canola e batata já foram permitidos nos EUA. O plantio comercial intensivotambém é feito na Argentina, Canadá e China. Na Europa, a autorização paracomercialização foi dada para fumo, soja, canola, milho e chicória, mas apenas o milho é

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BiologiaCelular e

Molecular

plantado em escala comercial (na França, Espanha e Alemanha, em pequenaescala, pela primeira vez em 1998). Molho de tomate transgênicos já é vendidono Reino Unido e a soja e os milhos transgênico já são importados dos EUApara serem introduzidos em alimentos processados e na alimentação animais.De fato, estima-se que aproximadamente 60% dos alimentos processadoscontenham algum derivado de soja transgênico e que 50% tenham ingredientesde milho transgênico. Porém, como a maioria destes produtos não estão

rotulados, é impossível saber o quanto de alimentos transgênicos está presente na nossamesa. No Canadá e nos EUA não há qualquer tipo de rotulagem destes alimentos. NaAustrália e Japão a legislação ainda está sendo implementada. Em grande parte do mundo,os governos nem sequer são notificados se o milho ou a soja que eles importam dos EUAsão produtos de um cultivo transgênico ou não.

Além dos transgênicos já comercializados, algumas variedades aguardamautorização:

- salmão, truta e arroz que contém um gene humano introduzido;- batatas com um gene de galinha;- pepino e tomates com genes de vírus e bactérias.Até o momento, há uma grande oposição à contaminação genética dos alimentos.

São consumidores, distribuidores e produtores de alimentos que exigem comida “deverdade”, sem ingredientes transgênicos. Apesar da preocupação, a introduçãodescontrolada de transgênicos continua a crescer em níveis alarmantes. A menos que aoposição se sustente e ganhe força nos próximos anos, um aumento drástico destes alimentospode ocorrer e a opção de evitá-los poderá ficar cada vez mais difícil.

Quais são os impactos da engenharia genética?Enquanto a engenharia genética continua a criar novas formas de vida que se

desenvolveriam naturalmente, ela se recusa a reconhecer o quão sérios são seus riscospotenciais.

Riscos para a saúde:Os cientistas já introduziram genes de bactérias, escorpião e água-vivaem alimentos cultiváveis. Os testes de segurança sobre estes novos

alimentos contendo genes estrangeiros - e as regulamentações parasua introdução - até agora têm sido extremamente inadequados. Os

riscos são muito reais. Alguns exemplos:· Os alimentos oriundos de cultivos transgênicos poderiamprejudicar seriamente o tratamento de algumas doenças de

homens e animais. Isto ocorre porque muitos cultivos possuem genes de resistênciaantibiótica. Se o gene resistente atingir uma bactéria nociva, pode conferir-lhe imunidadeao antibiótico, aumentando a lista, já alarmante, de problemas médicos envolvendo doençasligadas a bactérias imunes.

· Os alimentos transgênicos poderiam aumentar as alergias. Muitas pessoas sãoalérgicas a determinados alimentos em virtude das proteínas que elas produzem. Háevidências de que os cultivos transgênicos podem proporcionar um potencial aumento dealergias em relação a cultivos convencionais. O laboratório de York, no Reino Unido, constatouque as alergias à soja aumentaram 50% naquele país, depois da comercialização da sojatransgênica.

Apesar destes riscos, alimentos transgênicos já estão à venda. No entanto, como oscultivos transgênicos não são segregados dos tradicionais - e como a regulação de rotulagemé inadequada - os consumidores estão sendo impedidos de exercer o seu direito de escolha,uma vez que não há como identificá-los.

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Quem disse que é seguro?Embora a engenharia genética possa causar uma grande variedade de problemas

para o meio ambiente e para a saúde, os testes para provar sua segurança são muitosuperficiais. Experimentos conduzidos para testar a segurança ambiental são normalmentede curta duração e realizados em pequena escala. Raramente eles duram mais do que umaestação, enquanto os danos ambientais podem levar anos para tornarem-se aparentes. Ostestes sequer mostraram as conseqüências que poderão acontecer quando estesorganismos forem introduzidos na natureza, por não reproduzirem as condições reais domeio ambiente. Eles reproduzem as condições que as plantas terão quando forem cultivadas,uma vez introduzidas no ambiente. O Professor John Beringer, presidente do British AdvisoryCommittee on Releases to the Environment admitiu que “nós não podemos aprender nadade fato dos experimentos”.

As medidas que tentam garantir a segurança dos alimentos transgênicos são tãofracas quanto as que tratam dos riscos ambientais. No entanto, autoridades queregulamentam este tipo de produto nos EUA, como o Departamento de AgriculturaAmericano e a FDA, continuam a aprovar o uso e a distribuição de produtos transgênicos.Na maioria dos casos, as decisões foram baseadas nas evidências apresentadas pelaspróprias empresas. No Brasil, a CTN-Bio, órgão do governo que avalia a segurança dosalimentos geneticamente modificados, adotou o mesmo procedimento para dar o parecerpositivo, em setembro de 1998, para variedades de soja da Monsanto. Na União Européia,há um critério mais rigoroso. Em função da pressão dos consumidores, a autorização parao plantio e comercialização para novos organismos transgênicos está suspensa até que alegislação seja reestruturada, porque esta não consegue assegurar padrões de segurançapara o meio ambiente e a saúde humana.

Nós estamos testemunhando um experimento global com a natureza e a evolução,cujos resultados são impossíveis de se prever. Testes inadequados e meios de controleregulatórios superficiais, que potencializam os efeitos danosos dos cultivos e alimentostransgênicos, talvez só sejam descobertos quando for tarde demais.

Quem ganha?Em razão dos riscos associados à engenharia genética e a preocupação da opinião

pública em geral a respeito da segurança de alimentos transgênicos, é difícil entenderexatamente quem se beneficiará dos produtos desta tecnologia. As multinacionaisagroquímicas, - ou as “empresas de ciência da vida” como elas se autoproclamam - queestão desenvolvendo e promovendo a biotecnologia, levantaram uma série de argumentosa respeito das vantagens a serem ganhas, mas poucas delas se sustentam.

Eles argumentam, por exemplo, que os cultivos transgênicos aumentam aprodutividade e que trarão benefícios, particularmente para pequenos agricultores nos paísesem desenvolvimento. Ao mesmo tempo, porém, estas mesmas companhias - muitas dasquais são enormes corporações químicas - estão patenteando genes usados na produçãode novos organismos.

Uma vez as patentes protegidas, as sementes só estarão disponíveis através dopagamento de royalties anuais. Como resultado, os produtores não poderão mais guardaras melhores sementes para plantarem na estação seguinte, abandonando uma longatradição. Além disso, como já está ocorrendo nos EUA, contratos legais estão forçandoagricultores a usar a semente e o herbicida produzidos pela mesma empresa. As empresasde “ciências da vida” sabem que, atrás do controle sobre os cultivos básicos plantados nomundo (incluindo milho, arroz e trigo) e patenteando suas sementes, há uma margem delucro muito grande a ser ganha. Se a corrente tendência de fusões continuar, um númeropequeno de empresas controlará quase toda a produção mundial de alimentos. Clamandoa posse destes genes, elas estarão gradualmente tomando conta da vida.

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BiologiaCelular e

Molecular

Bioética

Bioética?

William Saad Hossne*Dos neologismos nascidos nas últimas 3 décadas, dois deles, em

particular, vêm se tornando lugar comum: Globalização e Bioética. Ambosconquistaram os meios de comunicação, os ambientes acadêmicos, políticos e sociais.

Recentemente, com a perspicácia própria de escritor, Ubaldo Ribeiro, quandoperguntado por jornalista, disse não saber definir o que é globalização e achava que ninguém,honestamente, sabia.

Com a palavra Bioética, algo semelhante, mas ao mesmo tempo diferente, vemocorrendo.

Sabemos como nasceu e conhecemos seu significado, no momento do parto.No início da década de 70, o oncologista Potter juntou Bio (vida) com Ética, para

alertar os pesquisadores, em particular, os da área biomédica, quanto ao eventual usoeticamente inadequado dos avanços da biologia molecular e, em conseqüência, dabiotecnologia (outro neologismo).

Essa é a certidão de nascimento e o significado inicial da Bioética.À época, isso fazia sentido. Receava-se (como aliás se receia, com razão) o

aparecimento e ou desenvolvimento de uma “Bomba Molecular”.Pode, à primeira vista parecer

estranho que fundador da SociedadeBrasileira de Bioética faça consideraçõesaparentemente descabidas sobre Bioética.

É exatamente o contrário - é paradefender e assegurar o devido lugar dedestaque a Bioética. Ela é tão importante quenão se pode correr o risco de torná-la apenasum “rótulo”, nem modernismo ou melhor um“vedetismo” inconseqüente.

Por essa razão, rogo ao prezado leitor,que se este artigo merecer qualquerreferência, não a faça fragmentariamente.

Mas, afinal, o que é Bioética? Comose pode defini-la?

Não importa definir. Aliás, aEnciclopédia de Bioética (Reich) com 2000páginas dedica ao Verbete Bioética 13páginas para concluir, em suma, que não dápara definir Bioética. O nosso Aurélio registra o verbete em sua última edição (1999): “estudodos problemas éticos suscitados pelas pesquisas biológicas e pelas suas aplicações porpesquisadores, médicos, etc”.

O que importa, isso sim, é caracterizar e salientar algumas das conseqüências trazidaspela Bioética e a ela inerentes, e o seu profundo significado.

Desde então, tanto se tem faladoem Bioética que se corre seriamente o riscode se estar falando de coisas semelhantes(ou até mesmo diferentes) mas nãonecessariamente iguais. “Bioeticistas”,autoproclamados como tal, apresentam aBioética como se nunca tivesse existido apalavra (e o conceito) ética. Parece que aética nasceu há 30 anos, com a palavraBioética; nova panacéia, novo “rótulomoderno” que serve para reivindicar o quequer que seja, para instrumentalizarideologias dos mais variados naipes, para“tudo explicar” e tudo justificar ou impedir;um neologismo com sabor de grandedescoberta conceitual? Enfim, umsignificado que confere sabedoria eseriedade a quem o emprega?

A Bioética é, na essência e no fundo, a ética nas (e das)ciências da vida, da saúde e do meio ambiente.

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Mas esse conceito não é suficiente para caracterizar a Bioética. Ele implica,obrigatoriamente, em diversos desdobramentos, todos eles imprescindíveis para acompreensão, para a prática e para a caracterização da Bioética.

Os principais:

- A Bioética não é mais apenas a análise e a discussão dos dilemaséticos, (feita por médicos) relacionados aos avanços da bio-medicina.Ela abrange os dilemas de avanços, sim, e também do “cotidiano”(expressão feliz criada por Berlinguer) das ciências da vida, da saúde edo meio ambiente.- A Bioética, enquanto ética, se preocupa com a reflexão crítica sobrevalores; um juízo sobre valores diante dos dilemas. Nesse sentido, oadvento da Bioética muito contribuiu para estabelecer a distinção entremoral e ética. A moral diz respeito a valores consagrados pelos usos ecostumes de uma determinada sociedade. Daí a origem da palavra moral.Valores morais são, pois, valores eleitos pela sociedade e que cadamembro a ela pertencente recebe (digamos passivamente) e os respeita.Ao passo que a ética é um juízo de valores -é um processo ativo que vemde “dentro de cada um de nós” para fora, ao contrário de valores moraisque vêm de “fora para dentro” de cada um. A ética exige um juízo, umjulgamento, em suma, uma opção diante dos dilemas. Nesse processode reflexão crítica, cada um de nós vai por em jogo seu patrimôniogenético, sua racionalidade, suas emoções e, também, os valores morais.- A Bioética é ética; nesse sentido, não se pode dela esperar umapadronização de valores - ela exige uma reflexão sobre os mesmos, ecomo dito, implica opção. Ora, opção implica liberdade. Não há Bioéticasem liberdade. Liberdade para quê? Para se poder fazer opção, pormais “angustiante” que possa ser.

O exercício da Bioética exige pois liberdade e opção. E esse exercício deve serrealizado sem coação, sem coerção e sem preconceito. A Bioética exige também humildadepara se respeitar à divergência, e grandeza para reformulação, quando ocorre ademonstração de ter sido equivocada a opção.

Condição sine qua non exigida pela Bioética, enquanto tal, diz respeito à visãopluralista e interdisciplinar dos dilemas éticos nas ciências da vida, da saúde e do meioambiente. Em outras palavras, a análise do dilema pressupõe sempre, em Bioética, nãoapenas a participação multi, mas interdisciplinar (isto é, incorporação em cada disciplina avisão das outras).

Um problema de saúde, na prática Bioética, exige que o mesmo não seja avaliadoapenas pelas profissionais de saúde, mas também por diversos outros participantes,inclusive os próprios pacientes envolvidos.

Compreende-se, assim, a improcedência da afirmativa de que a Bioética é a novaética médica, por exemplo. É ao contrário; a ética médica precisa ser avaliada dentro daBioética.

Diante do exposto, há de se convir que a Bioética com tais pressupostos e taiscaracterísticas, oferece excelentes condições para o desenvolvimento da própria cidadaniae da “evolução” de cada um de seus participantes. Um dos grandes méritos da Bioética é ode levar a ética à sociedade e trazer a sociedade para a ética, criando os fundamentoséticos do controle social nas ciências da vida.

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Apenas para ilustrar, aí está o Projeto Genoma Humano suscitandodiversas questões de natureza ética que não podem ser analisadas apenaspor médicos, por biólogos, por economistas, por políticos, etc. O enfoque háque ser o da Bioética, envolvendo os diversos segmentos da sociedade.

É digno de destaque o fato de que a Bioética nessa sua trajetória,buscando seu caminho, foi também abrindo novas vias, novos horizontes,novas perspectivas em diversas outras disciplinas (principalmente naquelas

que atuam na interdisciplinaridade da Bioética). A própria ética das corporações (idealmentenão corporativista) passa a ser reavaliada não só de “dentro para fora”, mas também defora para dentro. A onda da Bioética vem atingindo diversos setores relacionados à atividadehumana, aí incluídos também a esfera cultural.

A meu ver, excelente peça, altamente demonstrativa do que vem a ser Bioética, é aResolução 196/96-MS, referente à pesquisa envolvendo seres humanos, no Brasil. A peçaé toda ela de Bioética, desde sua concepção, sua elaboração, suas disposições e suaspráticas e, por isso mesmo, se reveste de pioneirismo nesse campo.

Bioética? Bioética, sim.*Médico, professor titular da Faculdade de Medicina da Unesp/Botucatu.

Bioética e Reprodução Humana

Profº. José Roberto Goldim

O objetivo da reprodução é a geração de novos indivíduos. Uma questão de extremaatualidade é a caracterização do momento em que o novo ser humano passa a serreconhecido como tal. Atualmente podem ser utilizados dezenove diferentes critérios parao estabelecimento do início da vida de um ser humano.

As tentativas de realizar procedimentos de reprodução medicamente assistida foraminiciadas no final do século XVIII. Em 1978 estes procedimentos ganharam notoriedadecom o nascimento de Louise Brown, na Inglaterra, que foi o primeiro bebê gerado in vitro. OGoverno Inglês, em 1981, instalou o Committee of Inquiry into Human Fertilization andEmbriology, que estudou o assunto por três anos. As suas conclusões foram publicadas, em1984, no Warnock Report. Neste mesmo ano, nascia na Austrália um outro bebê, denominadode Baby Zoe, que foi o primeiro ser humano a se desenvolver a partir de um embriãocriopreservado. Em 1987, a Igreja Católica publicou um documento - Instrução sobre orespeito à vida humana nascente e a dignidade da procriação - estabelecendo a sua posiçãosobre estes assuntos.

A partir de 1990, inúmeras sociedades médicas e países estabeleceram diretrizeséticas e legislação, respectivamente, para as tecnologias reprodutivas. A Inglaterra, porexemplo, estabeleceu os limites legais para a reprodução assistida em 1991, com basenas proposições do Warnock Report.

No Brasil, Conselho Federal de Medicina, através da Resolução CFM 1358/92,instituiu as Normas Éticas para a Utilização das Técnicas de Reprodução Assistida, em1992.

Os aspectos éticos mais importantes que envolvem questões de reprodução humanasão os relativos à utilização do consentimento informado; a seleção de sexo; a doação deespermatozóides, óvulos, pré-embriões e embriões; a seleção de embriões com base na

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evidência de doenças ou problemas associados; a maternidade substitutiva; a reduçãoembrionária; a clonagem; pesquisa e criopreservação (congelamento) de embriões.

Um importante assunto, de crescente discussão ética, moral e legal é o aborto.Independentemente da questão legal, existe nesta situação um conflito entre a autonomia, abeneficência, a não-maleficência e a justiça da mãe, do feto e do médico. Os julgamentosmorais sobre a justificativa do aborto dependem mais das convicções sobre a natureza edesenvolvimento do ser humano do que das regras e princípios.

Uma área bastante complexa é a que envolve aspectos reprodutivos de casaishomossexuais. Casais homossexuais femininos podem solicitar que um serviço dereprodução assistida possibilite a geração de uma criança, em uma das parceiras utilizandosêmen de doador. O médico deve realizar este procedimento equiparando esta solicitaçãoa de um casal heterossexual? Ou deve ser dada uma abordagem totalmente diversa? Aprópria questão de adoção de crianças por homossexuais tem sido admitida em váriospaíses, inclusive no Brasil.

As reflexões utilizadas na reprodução medicamente assistida podem ser transpostasàs questões de adoção (reprodução legalmente assistida)? A adoção, com as suas inúmerasmaneiras de realização, desde as legais ou oficialmente mediadas pelo Estado até asrealizadas de maneira informal, comporta um grande questionamento ético. A seleção decrianças por parte dos futuros pais adotivos, o estabelecimento de critérios sociais porparte das autoridades, a invasão de privacidade que os pretendentes sofrem em suas vidas,com a finalidade de preservar possivelmente o melhor bem-estar para acriança adotada,são algumas questões que merecem reflexão.

Por fim, uma outra questão que está propondo desafios éticos é do prosseguimentode gestações em mães com critério de morte encefálica. Já existem casos relatados,inclusive no Brasil, de situações onde a mãe ou seus familiares solicitam que todas asmedidas de suporte vital sejam utilizadas para que a gestação possa resultar em um bebeviável. As equipes médicas podem atender a um demanda destas? Como fica o critérioencefálico de morte nestas situações? Esta paciente, já considerada morta, continua sendopaciente, ou o seu bebe é que assume este status? Neste caso, quando que a mãe seráconsiderada morta? Estas questões merecem ser refletidas e discutidas nos seus aspectosmais amplos.

Bioética divide a sociedade

Polêmica em todo o mundo, a aplicação de novas tecnologias no plantio, reproduçãoe em pesquisas divide a comunidade científica, organizações em defesa da vida e religiosos.Transgenia, clonagem e estudos com células-tronco geram um intenso debate entre ética eciência, que já modificou a legislação de diversos países.

Agora é hora de

TRABALHAR[ @ ]

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No Brasil, o Senado aprovou em outubro passado o projeto de Lei deBiossegurança. O novo texto substituirá uma lei de 1995 e mantém apossibilidade do plantio de transgênicos no país e de pesquisas com célulasembrionárias de seres humanos. O projeto exige, entretanto, que os embriõestenham, no mínimo, três anos de estocagem, descarta sua produção para aretirada de células-tronco com objetivo terapêutico e proíbe a clonagemhumana.

Segundo o coordenador do curso de Biomedicina da Universidade Metodista deSão Paulo, Rogério Gentil Bellot, a legislação brasileira ainda burocratiza e encarece asnovas técnicas de reprodução, como a assistida, por exemplo, quando os casais sãoinférteis.

“Tiram-se oito óvulos da mãe e os fecundam com o esperma do pai. Metade éimplantada na mãe e metade fica congelada a -200ºC em nitrogênio líquido. Eles ficamguardados porque a legislação os considera vivos e não permite descarte. Se são vidas ounão, é uma discussão muito ampla, mas isso gera um custo enorme de manutenção desseszigotos, que talvez pudessem ser utilizados para pesquisa, porque eles são formadospraticamente por células-tronco”, explicou Bellot.

Em outros países, as posições em relação a esses temas também variam quanto àscrenças locais. Nos Estados Unidos, por exemplo, o plantio de alimentos transgênicos éliberado desde 1993. Lá, o agricultor que cultiva essas sementes recebe incentivo e atésubsídio do Governo. Quanto ao estudo com células-tronco, apenas recentemente opresidente George W. Bush liberou recursos para essas pesquisas. “França, Alemanha,Itália e outros países europeus avançam bem nesses estudos”, disse o coordenador. “Já osEUA são mais tradicionais”, afirmou Bellot ao se referir ao conservadorismo do Governonorte-americano.

A controvérsia se resume basicamente entre o avanço científico e suas conseqüênciasna vida humana. Ao mesmo tempo em que busca a cura de doenças degenerativas eprogressivas, a evolução científica também pode agredir o meio ambiente e destruir acamada de ozônio com a emissão de poluentes biológicos. “O que tem de ser colocado nabalança, assim como acontece com o uso dos medicamentos, é [a relação] custo-benefício.Por um lado, podem-se aplicar as novas descobertas para a melhoria da qualidade devida, mas, ao mesmo tempo, corremos o risco de alterar o ciclo natural das coisas”, salientouBellot.

Questões econômicas

Alimentos geneticamente modificados em laboratórios com a utilizaçãode genes de espécies diferentes de animais, vegetais ou micróbios, ostransgênicos são bastante polêmicos porque envolvem questões econômicas,de saúde e aspectos ambientais. No Brasil, a soja, produto de maior exportaçãonacional (cerca de US$ 10 bilhões em 2004, segundo o Ministério da Agricultura),teve sua comercialização transgênica liberada até 31 de janeiro de 2006.

De acordo com laboratórios e empresas internacionais, que detêm apatente de produtos transgênicos, os alimentos geneticamente modificadosnão apresentam riscos à saúde humana. Eles afirmam que a transgenia fazparte do cotidiano, já que há grãos alterados em laboratórios em produtoscomercializados, como cereais e bolachas.

Já o Greenpeace, uma das maiores entidades de proteção ao meioambiente do mundo, é contra os alimentos transgênicos. A Organizaçãodesenvolve campanhas em diversos países contra o uso e comercialização deprodutos geneticamente modificados.

Fabio Leite

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Após leitura do texto acima, retire as idéias centrais do mesmo e relacione-as aosaspectos que você considera ético e moral.

- Os Riscos dos T ransgênicos:Como os transgênicos podem afetar a saúde:

- Superbactérias:1. Algumas plantas geneticamente modificadas recebem um gene de resistência a

antibióticos. É uma forma de saber se a transformação foi bem sucedida.2. Esse gene provoca o aumento da taxa de transferência do DNA, ou seja, da

facilidade com que pedaços do código genético da planta passam de um organismo paraoutro.

3. Há um risco teórico de que as bactérias do intestino humano absorvam esse gene,tornando-se resistentes aos antibióticos. Aí, qualquer doença, mesmo simples, pode setornar um problema grave.

- Alergias:1. Para se defender de agressores, a planta produz diversas substâncias que podem

ser tóxicas ao homem, provocando alergia.2. Um único gene “alienígena” poderia alterar o equilíbrio de várias dessas substâncias,

aumentando sua produção. Um estudo feito com soja transgênica mostrou que ela é maisalergênica que a soja normal.

3. Como ninguém conhece todos os genes das plantas, alguns especialistas afirmamque faltam estudos para avaliar a segurança dos transgênicos.

Como os transgênicos podem afetar o ambiente.

- Superpragas:1. Boa parte dos chamados transgênicos de primeira geração recebem um gene

que os tornam resistentes a herbicidas e inseticidas. Assim, podem receber mais agrotóxicosque o usual.

2. A quantidade exagerada de veneno pode, teoricamente, criar ervas-daninhas einsetos extremamente resistentes, que não poderiam mais ser combatido pelos defensivosagrícolas comuns.

3. Para evitar o problema, discute-se nos EUA um sistema de refúgio de espécies.Ou seja, o agricultor plantaria uma certa porcentagem (entre 10% e 50%) de plantas não-modificadas para garantir o cruzamento entre espécies de pragas e, assim, diminuir aresistência.

- Cruzamento perigoso:1. Em lugares onde há espécies agrícolas selvagens (como é o caso do milho no

México), o pólen de um transgênico poderia fecundar espécies nativas, reduzindo abiodiversidade.

- Alvo errado:1. Uma variedade de milho transgênico recebe um gene de bactéria para produzir

uma toxina mortal para as pragas mais comuns da lavoura.2. Acontece que essa toxina é pouco seletiva: ela pode atingir também espécies

não-alvo, que habitam o milharal, mas não atacam a lavoura. O caso é crítico no Brasil, ondehá muitas espécies desconhecidas.

1.....

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BiologiaCelular e

Molecular

Atividade

Orientada

Caro(a) aluno(a),

Esta atividade deverá ser desenvolvida, por você, ao longo do desenvolvimento dadisciplina Biologia Celular e Molecular, sob assistência e orientação do tutor no ambientede tutoria. Vale ressaltar, que a atividade orientada não se restringe, apenas, a uma atribuiçãoquantitativa, mas, principalmente, prima por avaliar qualitativamente seu aprendizado edesempenho na disciplina. Além disso, objetivamos contribuir para o desenvolvimento eaprimoramento do futuro profissional do licenciando em Biologia de maneira instigante,interessante e inteligente, alinhando o tema transversal deste 3º período “A educação naformação de valores morais” com os conteúdos específicos trabalhados nesta disciplina.

A atividade proposta é formada de 03 etapas e constará da construção de um MapaConceitual e uma história em quadrinhos sobre os temas citados acima, fazendo usodo artigo “Britânicos anunciam projeto para estudar proteínas humanas” que se encontra notema 1 do material impresso.

É bom lembrar que essa atividade é obrigatória e que você deve ler atentamente eseguir as instruções.

Etapa Etapa Etapa Etapa Etapa 1 (INDIVIDUAL, VALOR = 3,0)

É importante que a primeira etapa seja feita individualmente para elencar osconceitos relacionados à disciplina Biologia Celular e Molecular e o tema transversal deste3º período “A educação na formação de valores morais”, para depois ser partilhada pelogrupo. Apesar de trabalhosa, é nesta etapa, quando estamos de frente com os conhecimentosconstruídos durante a disciplina, é que temos uma análise real daquilo que, individualmenterealmente sabemos.

Para isto, é necessário que você saiba a distinção entre objetos e eventos. Sigapasso-a-passo e tudo dará certo.

DISTINÇÃO ENTRE OBJETOS E EVENTOSa) Liste todas as palavras que você relaciona aos temas citados, fazendo uso do

artigo e separe uma lista de objetos (por exemplo, cachorro, gato, cadeira, célula,cromossomo etc.) e outra de eventos (por exemplo, jogo, chuva, amor, reprodução,pensamento, etc.).

b) Estabeleça critérios que diferenciem as duas listas. Cite os critérios que vocêutilizou. Uma vez feito isto, o que você percebeu? A que conclusão você chegou?

c) O que você pensa quando ouve as palavras da primeira e as da segunda lista?Agora você já pode ter a sua própria noção de conceito, enfatizando que as imagens mentaisque temos de cada palavra são nossos conceitos.

d) Perceba, também, o fato de que, a despeito de usarem as mesmas palavras, aspessoas podem pensar coisas ligeiramente diferente sobre elas, ou seja, os conceitos,além de seu caráter geral, também reúnem aspectos individuais e pessoais. Os conceitosse ampliam à medida que nosso conhecimento se expande, uma vez que novos conceitos

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estão sempre se incorporando à nossa rede conceitual. Célula, por exemplo, é um conceito.O termo “célula” designa os pequenos objetos microscópicos que compõem a estrutura daquase totalidade dos seres vivos. Eventos são processos ou fenômenos, como, por exemplo,fotossíntese.

(EQUIPE, VALOR = 4,0)

A construção do mapa conceitual será realizada em grupos , sendo a sua organizaçãosob a orientação de seu tutor. Antes de começar o trabalho conheça um pouco sobre mapasconceituais: o mapa de conceitos tem o objetivo de representar conceitos relacionados aum tema escolhido, dentro de molduras e conectá-los por setas que indicam a relação entreeles, ampliando assim os conhecimentos relativos ao assunto e sua interação.

Etapa Etapa Etapa Etapa Etapa 2

MAPA CONCEITUAL

Ou MAPA DE CONCEITOS, é uma maneira esquemática de representarrelações entre conceitos. Em sua forma mais simples, um mapa consiste de doisconceitos unidos por uma ou mais palavras de ligação. “Célula tem metabolismo”,por exemplo, representa um mapa de conceitos simples, com uma proposiçãoválida sobre os conceitos célula e metabolismo. Mapas mais complexos consistemem um conjunto de conceitos organizados de forma hierárquica e conectados porsetas que indicam as relações entre eles. Auxiliam o professor a planejar seu cursoe a escolher as estratégias pedagógicas mais adequadas ao ensino de cadaassunto. Permitem separar as informações significativas das supérfluas ou menosimportantes, o que é muito útil na organização de currículos escolares. Ajudam oestudante a distinguir os conceitos-chaves em determinado assunto, além de tornarclaras as relações entre os novos conhecimentos adquiridos e aqueles que oestudante já possui. Segundo Amabis & Martho (1986) a técnica de mapeamentode conceitos é apresentado por J. D. Novak e D. B. Gowin, no livro Learning how tolearn e que resume os princípios básicos da construção dos mapas de conceitose contêm exemplos e sugestões para a aplicação desses princípios no trabalhopedagógico.

Você pode baixar um programa para construir mapas conceituais no sitehttp://novaescola.abril.com.br/index.htm?ed/170_mar04/html/software , quelhe ajudará a construir o seu. O software trabalha com a montagem do mapaconceitual (veja figura abaixo), espécie de organograma de idéias com um conjuntode substantivos inter-relacionados. Os grandes conceitos aparecem dentro decaixas — que podem ser linkadas com imagens ou outros mapas — enquanto asrelações entre eles são feitas por frases e verbos de ligação.

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BiologiaCelular e

Molecular

CONSTRUÇÃO DO MAPA CONCEITUAL

a) Com base nos estudos realizados na disciplina Biologia Celular eMolecular e o tema transversal deste 3º período “A educação na formação devalores morais”, além de fazer uso do artigo “Britânicos anunciam projeto paraestudar proteínas humanas” selecione os conceitos e eventos sobre os temasacima;

b) Organize os conceitos selecionados;c) Construa o mapa; você pode utilizar qualquer editor de texto ou, se quiser, use o

programa do site:

http://novaescola.abril.com.br/index.htm?ed/170_mar04/html/software ;

d) Faça a reorganização do mapa partindo dos conceitos mais simples para osmais complexos;

e) Agora, com o conjunto de conceitos e eventos organizados de forma hierárquica,conecte-os utilizando-se de setas, indicando frases com no máximo 3 palavras que servirãode elemento de união e indicarão a relação entre eles, conforme o mapa da figura acima;

f) Faça uma revisão final para se certificar da coerência da relação dos conceitos,eventos e elementos de ligação e ele está pronto para ser entregue.

(DUPLA, VALOR = 3,0)

Nesta etapa, formem duplas e elabore uma história em quadrinhos, utilizando o artigo“Britânicos anunciam projeto para estudar proteínas humanas” e o tema transversal desteperíodo. A história deve conter, no máximo, 20 quadrinhos ilustrados (desenhos ou colagens)e seja direcionada para o Ensino Fundamental.

Esperamos que para a realização deste trabalho, você cumpra as etapas de formacriativa, interessante e inteligente. Sucesso!

Etapa Etapa Etapa Etapa Etapa 3

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Ácido desoxirribonucléico (DNA): (1) material genético primário da maioria dosorganismos, constituído de duas fitas complementares de polinucleotídeos. (2) A base davida. Uma grande macromolécula cuja seqüência de subunidades (os nucleotídeos) codificaa informação genética.

Ácido ribonucléico (RNA): ácido nucléico envolvido na transferência da informaçãogenética e sua decodificação em uma cadeia polipeptídica. Em alguns vírus ele é o materialgenético primário.

Anabolismo: metabolismo sintético e construtivo.

ATP (trifosfato de adenosina): substância formada pela união química de adenina,ribose e três grupos fosfato; participa dos processos energéticos fundamentais dos seresvivos.

Autofagia: nutrição à custa da própria carne.

Catabolismo: conjunto dos atos de desassimilação fisiológica.

Cromossomos: cada um dos filamentos presentes no núcleo das células eucariontes,constituído basicamente por DNA e proteínas; nele situam-se os genes.

Colesterol: substância cristalizada dos cálculos biliares do homem e que éencontrada no sangue ao mesmo tempo.

Eucarionte: célula ou ser vivo que apresenta o núcleo organizado.

Fagocitose: processo pelo qual certas células englobam partículas relativamentegrandes, com o auxílio de pseudópodes.

Gametas: célula cuja função é a de se unir a outro gameta, dando origem ao ovo ouzigoto; faz parte do ciclo sexuado de reprodução.

Genoma: lote completo de gene, típico da espécie; uma célula haplóide tem umgenoma; uma diplóide tem dois genomas.

Hemácea: glóbulo vermelho ou eritrócito; célula vermelha do sangue; possuihemoglobina e é responsável pelo transporte de gás oxigênio

Hipertônico: diz-se da solução cuja concentração em soluto é relativamente maiorque a de outra (hipotônica).

GlossárioGlossárioGlossárioGlossárioGlossário

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Hipotônico: diz-se da solução cuja concentração em soluto érelativamente menor que a de outra(hipertônica).

Isotônica: diz-se de uma solução de concentração equivalente a umaoutra, usada como referência.

Permease: enzima associada à membrana plasmática, que facilita aentrada de substâncias na célula.

Pinocitose: processo pelo qual a célula engloba gotículas líquidas ou pequenaspartículas através dos canalículos que se aprofundam na célula.

Pluricelulares: diz-se do organismo que é formado por muitas células.

Unicelulares: diz-se do organismo que é formado por uma única célula.

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AnotaçõesAnotaçõesAnotaçõesAnotaçõesAnotações

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