APOSTILA 2015 BIOLOGIA PROFESSORA: TALITA

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1 APOSTILA 2015 BIOLOGIA PROFESSORA: TALITA 1

2 SUMÁRIO Bioquímica Celular Substâncias Orgânicas Ácidos Nucléicos Núcleo Celular 23 Ciclo Celular 27 Mitose Meiose Histologia

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5 Bioquímica Celular A célula, bem como toda matéria, possui massa e ocupa espaço, ou seja, é constituída por átomos reunidos, formando moléculas e íons. As substâncias químicas da célula podem ser classificadas em substâncias orgânicas e inorgânicas. As substâncias inorgânicas são aquelas que não contêm carbono [C 12 ], por exemplo, os íons, sais, óxidos e água. ÁGUA É uma substância constituída por dois átomos de Hidrogênio [H 1 ] e um de Oxigênio [O 16 ], H 2 O. Ela é conhecida como solvente universal, por dissolver muitas substâncias, como açucares, proteínas, aminoácidos, ácidos nucléicos, sais e gases. Por esse motivo, grande parte das reações químicas do metabolismo celular só é possível graças à sua presença. Nas células vivas, a água apresenta mais da metade do seu volume, 60 à 70 %. É uma substância necessária para os seres vivos, pois as reações químicas da célula ocorrem em meio líquido. A quantidade de água nos organismos varia de acordo com a idade e o tipo de tecido. Assim, uma criança tem mais água do que um adulto e este têm mais água do que uma pessoa idosa. Os tecidos de maior atividade metabólica, como o tecido nervoso, têm mais água do que um tecido de baixa atividade, como o tecido adiposo. A quantidade de água no corpo também varia de um tipo de organismo para outro. Podemos dizer, de um modo geral, que os vegetais são mais aguados que os animais. 5

6 FUNÇÕES DA ÁGUA NOS SERES VIVOS A água devida á sua capacidade de absorver e perder grandes quantidades de calor auxilia os seres vivos a manterem uma temperatura corporal constante que não sofrendo a grandes variações de temperatura. Sendo assim a água auxilia na regulação térmica, devido ao alto calor específico, a água mantém sua temperatura constante por mais tempo do que outras substâncias. A água também é um importante veículo de transporte de substâncias, permitindo o contínuo intercâmbio de íons e de moléculas entre os líquidos extras e intracelulares. Nas articulações ósseas, a água exerce um papel lubrificante, contribuindo para diminuir o atrito entre os ossos. Além disso, nas reações de hidrólise, como nos processos digestório, a água participa como um reagente indispensável na transformação das grandes moléculas orgânicas em outras moléculas menores. Exercícios de Classe 1) A ÁGUA É A SUBSTANCIA MAIS ABUNDANTE NO CORPO DOS SERES VIVOS. QUAL É A RELAÇÃO DELA COM AS REAÇÕES NUM ORGANISMO? EXPLIQUE 2) Identifique dois papeis biológicos atribuídos à água no corpo humano. 3) Explique a importância da água para os seres vivos. 6

7 SAIS MINERAIS Estes compostos são os principais nutrientes para os autótrofos (seres vivos que produzem seu próprio alimento exemplo os vegetais). Nos seres vivos os sais possuem várias funções: formam o esqueleto de muitos animais, atuam no transporte de oxigênio, na fotossíntese, no equilíbrio de água no corpo, e na transmissão do impulso nervoso. OS ÍONS Os principais íons, e suas funções são: Potássio [K + ]; age com o sódio no equilíbrio de líquidos e no funcionamento dos nervos e das membranas. Principais alimentos: Frutas, banana, verduras, feijão, leite e cereais. Sódio [Na + ]; age com o potássio no equilíbrio de líquidos e no funcionamento dos nervos e das membranas. Principais alimentos: Sal de cozinha, e alimentos provenientes do mar. Cálcio [Ca + ]; forma ossos e dentes atuam no funcionamento dos músculos e nervos e na coagulação do sangue. Principais alimentos: Lacticínios, hortaliças de folhas verdes escuras (brócolis, espinafre). Ferro [Fe 2+ ]; estão presentes nas hemoglobinas das hemácias dos vertebrados, que facilitam o transporte do gás oxigênio [O 2 ]. Sua carência provoca a anemia ferropriva. Principais alimentos: Fígado, carnes, feijão, gema de ovo, legumes e hortaliças de folhas verdes. Fósforo [P]; Forma ossos e dentes participam na transferência de energia e das moléculas de ácidos nucléicos. Principais alimentos: Carnes, aves, peixes, ovos, laticínios, feijão, ervilha. 7

8 Cloro [Cl]; Forma o ácido clorídrico do estômago. Principais alimentos: Encontra-se combinado ao sódio no sal de cozinha. Iodo [ I ]; Faz parte dos hormônios da tireoide, que controlam a taxa de oxidação da célula e o crescimento. Principais alimentos: sal de cozinha iodado, peixes e frutos do mar. Magnésio [Mg]; Forma a clorofila e auxilia os vegetais no processo da fotossíntese, atua em várias reações químicas junto com enzimas e vitaminas, ajuda na formação dos ossos e no funcionamento de nervos e músculos. Principais alimentos: Hortaliças de cor verde, cereais, peixes, carnes, ovos, feijão, soja, banana. Exercícios de Classe 01. A adição de iodo ao sal de cozinha foi estabelecida por lei governamental após a análise da principal causa da elevada incidência de pessoas com bócio (também Conhecido como papo ou papeira) no país. Explique do ponto de vista fisiológico, porque essa medida deu bons resultados. 2. Em uma criança foi constatada, por meio de exames, anemia provocada por deficiência alimentar. O médico receitou medicamentos à base de sais de ferro. Com essas informações, responda que tipo de anemia poderia ter a criança? 3. É muito comum que mulheres apresentem um quadro de anemia durante a gravidez. As mulheres anêmicas queixam-se de cansaço constante, além de uma acentuada falta de ar. Essa condição em geral pode ser tratada por meio da ingestão de sais de ferro, ou de uma dieta rica em ferro. Explique e que forma a dose extra de ferro alivia os sintomas de falta de ar. 4. Em um almoço foram servidos os seguintes pratos: salada de rúcula, arroz, feijão, bife, suco de laranja e sorvete. Que sais minerais estavam disponíveis nessa refeição? 8

9 SUBSTÂNCIAS ORGÂNICAS As substâncias orgânicas são grandes e complexas moléculas dos seres vivos, que contém o átomo de carbono [C 12 ], são elas: os lipídeos, carboidratos, vitaminas, proteínas e os ácidos nucléicos. LIPÍDIOS Os lipídios são moléculas insolúveis em água, tem como função biológica de serem precursores de energia celular ATP, além de serem unidades estruturais das membranas plasmáticas. Os principais grupos de lipídios são: Glicerídeos: (óleos e gorduras) Fosfolipídios: (componentes das membranas celulares) Cerídeos: (ceras) Esteróides: (hormônio) Glicerídeos: Dos grupos citados, o mais importante como fonte de energia é o grupo dos glicerídeos, representados principalmente pelos óleos e gorduras. Os óleos são encontrados principalmente em plantas, especialmente nas sementes, como é caso dos óleos de algodão, de amendoim, de milho e de soja. As gorduras são mais abundantes nos animais, acumulando-se principalmente em células adiposas, tendo como função proteger contra a perda de calor, sendo um bom isolante térmico, Além da função termo isolante, os glicerídeos têm um papel de reserva energética, tanto em animais como vegetais. Fosfolipídios: Os fosfolipídios são lipídios unidos a um grupo fosfato, daí o seu nome. A membrana plasmática e todas as membranas celulares são formadas basicamente por 9

10 fosfolipídios e proteínas, sendo, por isso, chamadas lipoproteicas. Cerídeos: As ceras ou lipídios simples são mais abundantes no reino vegetal. As ceras impermeabilizam as superfícies de folhas, frutas e pétalas, reduzindo, dessa forma, a evaporação e desidratação. Servem assim como um dos mecanismos para evitar a perda de água. Esteroides: Um exemplo importante de esteroides para a espécie humana é o colesterol sendo precursores dos hormônios sexuais masculinos (testosterona) e feminino (estrógeno). O excesso de colesterol, no entanto, pode ser nocivo à saúde, pois ele pode se acumular na parede interna dos vasos sanguíneos, endurecendo-as e diminuindo a eficiência da passagem do sangue, o que caracteriza a doença chamada arteriosclerose. O colesterol é encontrado em alimentos de origem animal, pois os vegetais não produzem essa substância. Exercícios de Classe 1) Óleos e gorduras são glicerídeos, um tipo de lipídios. Muitas sementes são oleaginosas (exemplo; soja), isto é, armazenam grande quantidade de óleo. Já as aves e os mamíferos armazenam gorduras no tecido adiposo, sob a pele. a) Comente a importância da presença de óleo para o embrião das sementes oleaginosas. b) Explique qual a vantagem de a camada gordurosa sob a pele apresentar-se especialmente desenvolvida em animais de clima frio, como os ursos polares. 2) Algumas folhas e frutos possuem depósitos de ceras em sua superfície. Isso pode ser importante para a planta? Explique 3) (UFCE) Os esteroides são lipídios importantes bem diferentes dos glicerídeos e das ceras. 10

11 O colesterol é um dos componentes mais conhecidos dos esteroides, devido a sua associação com doenças cardiovasculares. No entanto, esse composto é muito importante para o ser humano, uma vez que desempenha uma série de funções. Cite duas funções do colesterol no corpo humano. PROTEÍNAS As proteínas exercem papéis cruciais em virtualmente todos os processos biológicos, sendo o principal componente dos músculos. São facilmente encontradas em alimentos como carne em geral, ovos, leite e seus derivados e em pequenas proporções nos vegetais. As proteínas são formadas essencialmente por várias moléculas de aminoácidos, são biomoléculas, formados por um carbono (central), ligados ao grupo carboxila, a um átomo de hidrogênio, a um grupo amina e um radical. Existem vinte tipos de aminoácidos biológicos, que participam da formação das proteínas são: glicina, alanina, valina, leucina, isoleucina, serina, treonina, tirosina, fenilalanina, triptofano entre outros. ESTRUTURA DAS PROTEÍNAS A sequência linear dos aminoácidos ligados entre si configura a estrutura primária. A estrutura primária ao sofrer espiralização em seu próprio eixo, configura a estrutura secundária. A estrutura secundária ao sofrer novas torções, formando glóbulos, configura a estrutura terciária. Cada estrutura proteica é dito monômero, se dois ou mais monômeros unirem-se numa 11

12 única estrutura, configura a estrutura quaternária. Desnaturação das proteínas Diversos fatores, como calor, variação de acidez e presença de algumas substanciais químicas, pode romper as ligações que mantêm a forma da proteína. O rompimento dessas ligações, desmanchando a estrutura espacial da molécula, destrói suas propriedades. Quando isso acontece, dizemos que ocorreu uma desnaturação. É o que ocorre com as proteínas quando as aquecemos. A perda da forma das proteínas pode ser útil em alguns casos, como, por exemplo, na esterilização de frascos, utensílios e alimentos: através do calor, desnaturamos as enzimas dos micróbios. A desnaturação das proteínas pelo calor também é útil no preparo de alimentos, pois facilita a digestão. Quando cozinhamos um ovo, por exemplo, as proteínas desnaturadas tornam-se insolúveis e se solidificam, separando-se da água. A desnaturação explica também o perigo de febres altas, que podem inativar proteínas do sistema nervoso e causar morte do individuo. PAPEL BIOLÓGICO DAS PROTEÍNAS No organismo humano existem muitos tipos diferentes de proteínas, que executam as mais diversas funções. As proteínas são classificadas, quanto a sua função: FUNÇÃO ESTRUTURAL Participam da estrutura das células e dos tecidos. Exemplos: Colágeno, proteína de alta resistência, encontrada na pele, nos ossos e nos tendões. Queratina, proteína impermeabilizante encontrada ma pele, nos cabelos e nas unhas; evita a desidratação, o que contribui para a adaptação do organismo à vida terrestre. Miosina e Actina, proteínas contráteis dos músculos, onde participam do mecanismo da contração muscular. TRANSPORTADORA 12

13 Nesta função temos o exemplo das hemácias, cujas suas proteínas ligam-se ao ferro, que se ligam as moléculas de O 2 (oxigênio), facilitando o transporte deste gás na corrente sanguínea. FUNÇÃO HORMONAL Muitos hormônios de nosso organismo são de natureza proteica; é o caso da insulina, hormônio. Produzido no pâncreas e que se relaciona com a manutenção da taxa de glicose no sangue. DEFESA Proteínas específicas neutralizam o efeito tóxico dos corpos estranhos ao organismo. As proteínas neutralizadoras são conhecidas biologicamente como anticorpos, enquanto que os corpos estranhos são ditos antígenos. NUTRICIONAL As proteínas fornecem os aminoácidos, que podem ser usados como fonte de energia narespiração celular. Nos ovos de muitos animais ( como os da ave, por exemplo), o vitelo- material que se presta à nutrição do embrião- é particularmente rico em proteínas. CATALISADORA As proteínas que aceleram a degradação, ou a síntese de substâncias, com menor consumo de energia. Estas proteínas são chamadas de enzimas, os catalisadores biológicos. ENZIMAS Uma característica básica da célula viva é sua habilidade para promover reações químicas complexas em velocidades relativamente altas e em temperaturas relativamente baixas. No meio ambiente, essas reações se processariam de forma muito lenta. Os agentes que permitem a essas reações se desenvolverem de forma rápida são as enzimas, classe especial das proteínas. 13

14 VELOCIDADE DAS REAÇÕES ENZIMÁTICAS Quanto maior a produção dos produtos, num intervalo de tempo, maior será sua velocidade. São três fatores que influenciam a velocidade das reações enzimática. Concentração de substratos, temperatura e acidez. CONCENTRAÇÃO DE SUBSTRATOS [S] A velocidade da reação enzimática será maior, quanto maior a concentração de substratos, tornando-se constante a velocidade, a partir do momento em que todas as enzimas estiverem associadas aos substratos, formando o complexo enzima-substrato. EFEITO TEMPERATURA Em temperaturas baixas, a velocidade da reação enzimática é pequena, a medida que a temperatura aumenta, a reação também aumenta, porem a elevada temperatura, desnatura a proteína, perdendo sua ação catalisadora, fazendo com que a velocidade diminua. EFEITO PH (ACIDEZ) O potencial de Hidrogênio (PH) é uma unidade de medida para as substâncias acidobásico. A variação vai de 1 a 14, onde o 7 é neutro, de 1 à 7 é ácida e de 7 à 14 é básico. As proteínas podem ser ácidas, ou básicas, dependendo da organização molecular de seus aminoácidos. Assim o efeito do ph nas enzimas dependem exclusivamente do tipo de proteína catalisadora. Usaremos o exemplo de duas enzimas digestivas, a tripsina e a pepsina. A primeira enzima, também é conhecida por amilase, tem seu PH ideal igual a 7,7, os valores maiores e menores a este apresenta velocidade menor. Na Segunda enzima, encontra-se no estômago, cujo seu PH ideal é de 1,8, os valores de PH diferente a este apresenta 14

15 velocidade enzimática menor. O PH E A VIDA O PH (potencial hidrogênio) expressa a concentração de íons H + em uma solução. A escala que mede o PH vai de 0 a 14, sendo 7 o seu ponto médio. Esse valor indica um PH neutro. Abaixo de 7 o ph é ácido, acima de 7 o ph é básico ou alcalino. Exemplos de substâncias ácidas, neutras e básicas: suco de limão: 3,0 água pura: 7,0 café: 5,0 água do mar: 8,0 Antiácidos estomacais: 9,0 Exercícios de Classe 1. Cite o nome das unidades fundamentais fornecidas pelas proteínas e que são importantes para o crescimento das crianças e para a conquista dos adultos. 2. Cite dois motivos que mostrem por que as proteínas são essenciais para a vida. 3. O que são enzimas? Cite dois fatores que influenciam a atividade das enzimas. 4. O que é uma desnaturação? Que fatores a provocam? 5. Que importância você acha que as enzimas têm para os seres vivos? 6. Partindo do que você conhece a respeito das enzimas, que prejuízo, relacionados à atividade dessa substância, poderia ser causado a um individuo com febre? 7. Dê três exemplos de proteínas estruturais no corpo humano e suas respectivas 15

16 funções. VITAMINAS As primeiras pesquisas sobre a nutrição mostravam que além dos carboidratos, lipídeos e proteínas. O homem necessita de uma dieta que contenha substâncias dos grupos aminas. Assim estas substâncias foram batizadas de vitaminas, que significa AMINA VITAL. As vitaminas são substâncias orgânicas de natureza heterogênea. Elas atuam com coenzimas fundamentais no processo metabólico dos seres vivos sendo essenciais em pequenas quantidades. A carência destes fatores dietéticos COENZIMAS resulta em doenças. Assim o homem deve ingerir alimentos que contenham vitaminas, mesmo por que é incapaz de sintetizar a maioria. Os vegetais e alguns animais produzem tais vitaminas. As vitaminas são classificadas, quanto a sua solubilidade, as HIDROSSOLÚVEIS solúveis em água e os LIPOSSOLÚVEIS solúveis em lipídeos. Assim temos: vitaminas lipossolúveis- A, D, E, K; vitaminas hidrossolúveis C e complexo B. VITAMINA A RETINOL Uma vitamina lipossolúvel, sua carência, leva principalmente a cegueira noturna, lesões cutâneas (Hemeralopia) e secamento da córnea (xeroftalmia). Principais fontes: Leite e derivados, ovos, fígado, cenoura, laranja. VITAMINA B1 - TIAMINA Responsável pelo bom funcionamento dos músculos e dos neurônios. A falta desta vitamina causa a doença conhecida como BERIBÉRI cujos sintomas são: inflamação dos 16

17 nervos, paralisia, atrofia muscular e crescimento retardado. Fontes de vitamina B1: levedura de cerveja, fígado, ovos, trigo, arroz integral, feijão, soja, leite e seus derivados, frutas em geral. VITAMINA B2 - RIBOFLAVINA A vitamina B2 é essencial nas oxidações celulares. Sua carência leva a lesões no sistema nervoso, irritação dos lábios QUEILOSE, inflamação da bocaestomatite e intolerância à luz FOTOFOBIA, além do acúmulo de seborreia em torno das pálpebras, nariz e orelhas. Principais fontes: Leite e derivados, ovos, fígado, couve, vagem, amendoim. VITAMINA B12 - CIANOCOBALAMINA Responsável pela manutenção dos ácidos nucléicos e síntese dos aminoácidos. A carência desta vitamina leva a anemia perniciosa, baixonúmero de hemácias matura. Principais fontes: É praticamente exclusiva dos alimentos de origem animal sendo frequente noleite e derivados. VITAMINA C ÁCIDO ASCÓRBICO Vitamina hidrossolúvel fortalece os macrófagos, que combate doenças causadas por microrganismos, responsável pela manutenção dos vasos sanguíneos e dos dentes. A carência desta vitamina causa a doença chamada ESCORBUTO sangramento das gengivas e queda dos dentes dores das juntas e insônia. Principais fontes: frutas cítricas (laranja, limão abacaxi), cereja, caqui, banana, rabanete, repolho, pimentão, espinafre. VITAMINA D3 CALCIFEROL Vitamina lipossolúvel, responsável pelo metabolismo do cálcio e do fósforo, que irão constituir os ossos e dentes. A deficiência desta vitamina leva o raquitismo ossos fracos, problemas nos dentes e favorece a artrite. Na pele humana existe uma substância derivada do colesterol, denominada ergosterol. Em presença de raios ultravioleta do sol, o ergosterol converte-se em vitamina D, que é 17

18 absorvida através da pele. Principais fontes: Leite e derivados, ovos, fígado, óleo de fígado de bacalhau. VITAMINAE TOCOFEROL Vitamina lipossolúvel participa do sistema nervoso involuntário, nos músculos de modo geral, evita o aborto, favorece a fertilidade e retarda o envelhecimento,. A baixa ingestão desta vitamina favorece o infarto, aborto e esterilidade. Principais fontes: Verduras em geral, leite e seus derivados, ovos e grão diversos. VITAMINA K FENIL-MENAQUINONA Vitamina hidrossolúvel atua na coagulação do sangue, sua falta facilita as hemorragias. Principais fontes: Fígado e folhas de vegetais,( couve, repolho, alface, acelga,etc.). Exercícios de classe 01. Cada marinheiro da esquadra de Cabral recebia mensalmente para suas refeições 15 Kg de carne salgada, cebola vinagre, azeite e 12 Kg de biscoito. O vinagre era usada nas refeições e para desinfetar o porão, no qual, acreditava-se, escondia-se a mais temível enfermidade da vida do mar. A partir do século XVIII essa doença foi evitada com a introdução de frutas ácidas na dieta dos marinheiros. Hoje se sabe que essa doença era causada pela deficiência de um nutriente essencial na dieta (Adaptado de Bueno, E. A viagem do descobrimento. Rio de Janeiro. Objetiva ) a) Que nutriente é esse? b) A Que doença é causada pela falta desse nutriente? c) Cite duas manifestações aparentes, ou sintomas dessa doença. 02. O que são vitaminas e qual a sua importância no metabolismo celular? 03. Cite as vitaminas cuja carência determina o surgimento das seguintes doenças: 18

19 xeroftalmia, raquitismo, escorbuto e anemia perniciosa. Ácidos Nucléicos OS ÁCIDOS NUCLÉICOS CONSTITUEM-SE NAS MAIORES E MAIS COMPLEXAS MOLÉCULAS ORGÂNICAS ENCONTRADAS NOS SERES VIVOS. TENDO O CONTROLE DA ATIVIDADE CELULAR E COM O MECANISMO DA HEREDITARIEDADE. OS ÁCIDOS NUCLÉICOS PODEM SER DNA OU RNA. ESTES SÃO FORMADOS PELO ENCADEAMENTO DE UM GRANDE NÚMERO DE MOLÉCULAS, CHAMADAS DE NUCLEOTÍDEOS. CADA NUCLEOTÍDEO É FORMADO POR TRÊS TIPOS DE SUBSTÂNCIAS QUÍMICAS: Base nitrogenada - um composto contendo nitrogênio. Pentose um açúcar de cinco átomos de carbono. Fosfato íon de ácido fosfórico. ÁCIDO DESOXIRRIBONUCLEICO (DNA) Também denominada como molécula mestra o DNA, é responsável pela transmissão das características hereditárias, e ainda o DNA pode, com o auxilio de outro tipo de ácido nucléico - o ácido ribonucleico (RNA) controlar a produção de proteínas da célula, determinando assim as características de um ser vivo. O DNA é constituído por dois filamentos (cadeias de nucleotídeos) enrolados, um ao redor do outro, na forma de uma hélice dupla (Fig. 2). Os nucleotídeos são: um açúcar do tipo pentose (desoxirribose), um ácido fosfórico e quatro bases nitrogenadas: (A) adenina; (G) guanina (C) citosina e (T) timina, sendo o último presente apenas neste 19

20 tipo de ácido nucléico. As bases nitrogenadas do DNA formam-se duas cadeias em paralelo: adenina que se combina com a timina e a guanina que se combina com a citosina. Isso porque a adenina liga-se com timina por duas pontes de hidrogênio (fraca ligação entre moléculas à custa da polaridade do hidrogênio) e citosina liga-se com guanina por três pontes de hidrogênio. DUPLICAÇÃO DO DNA Uma das mais importantes características do DNA é a sua capacidade de autoduplicação, de forma a originar cópias exatas de si mesmo. O processo de duplicação ocorre no núcleo da célula, devido às várias enzimas, entre elas a DNA-Polimerase que rompe a ponte de hidrogênio, afastando as cadeias polinucleotídicas paralelas. Nesse processo, á medida que as bases de cada cadeia se desenrolam de suas complementares, nucleotídeos livres presente na célula unem-se a 20

21 elas, respeitando a seguinte regra de emparelhamento: adenina combina-se com timina (A T) e citosina, com guanina (C G). Figura 4 - Esquema da duplicação do DNA ÁCIDO RIBONUCLEICO A principal função do RNA é comandar a síntese proteica que ocorre no citoplasma da célula. Ao contrário do DNA, o RNA tem sua molécula formada por um único filamento de nucleotídeos. Nele a pentose sempre é a ribose. As bases nitrogenadas do RNA são; (A) adenina, (G) guanina; (C) citosina e (U) uracila. A uracila é uma base presente apenas no RNA. Figura 5-Transcrição de uma molécula de DNA para RNA. Todo o RNA é produzido a partir de um molde de DNA, portanto este, não age diretamente em todas as reações celulares, uma vez que é encontrado sobretudo no núcleo da célula, e grande parte das reações celulares se processa no citoplasma. Logo, mediante a síntese de RNA, o DNA transmite as informações para a síntese enzimática e 21

22 controla indiretamente as reações celulares. Resumindo: o DNA produz RNA e o RNA comanda a fabricação de enzimas e outras proteínas. Diferenças entre o DNA e o RNA DNA RNA Pentoses Desoxirribose Ribose Bases nitrogenadas Citosina, guanina, adenina e timina. Citosina, guanina, adenina e Uracila Número de fitas Dupla Simples Exercícios de Classe 01. Cite duas diferenças entre uma molécula de DNA e uma de RNA. 2. A análise química em amostras de cinco lâminas com ácidos nucléicos apresentou os seguintes resultados: 1 o Lâmina: ribose; 2 o Lâmina: uracila; 3 o Lâmina: dupla hélice; 4 o Lâmina: timina; 5 o Lâmina: 15% de guanina e 25% de citosina. a) Entre essas lâminas, quais se referem ao DNA? b) Justifique o resultado obtido com a 5 o lâmina. 03. No DNA de um organismo, 18% das bases nitrogenadas são constituídas por 22

23 citosina. Que outras bases nitrogenadas devem existir neste DNA e em que proporções? 04. A análise química de uma molécula de ácido nucléico revelou a seguinte porcentagem de bases nitrogenadas: 15% de adenina, 25% de uracila, 20% de citosina e 40% de guanina. Afirmou-se que a referida molécula era de DNA, e não de RNA. Você concorda? Apresente duas características que justifique sua resposta. 05. (FUVEST-SP) Um determinado segmento da molécula de DNA apresenta a seguinte sequência de bases: ACTCCGCTTAGG e TGAGGCGAATCC. Quais poderiam ser as sequências de bases do RNA por ele produzido? 06. O esquema abaixo representa um nucleotídeo, a unidade estrutural dos ácidos nucléicos. a)identifique as substâncias representadas em A, B e C. b) Considerando a substância B e C, explique como uma molécula de DNApode ser diferenciada de uma molécula de RNA. Núcleo Celular No interior do núcleo da célula encontramos o DNA. Por isso, o núcleo pode ser considerado o centro de controle da célula. Nas células eucariontes o núcleo é organizado por: 23

24 membrana nuclear ou carioteca. cariolinfa, ou nucleoplasma, ou matriz nuclear ou suco nuclear. nucléolo cromatina Figura 1- Núcleo celular Membrana Nuclear A membrana nuclear é formada por lipídeos e proteínas, suas funções são: Proteção do conteúdo intranuclear; limite que separa o citoplasma do conteúdo intranuclear; seleção de compostos que entram e saem do núcleo. Cariolinfa No interior da carioteca, apresenta um fluido coloidal, semelhante ao hialoplasma, da qual estão mergulhados os ácidos nucléicos. Este fluido recebe o nome de Nucleoplasma, ou Matriz Nuclear ou ainda o termo mais comum, Cariolinfa. Esta estrutura está relacionada à sustentação dos componentes do núcleo. Nucléolos O nucléolo é um corpúsculo que existe na maioria das células e tem a função de produzi ribossomos e é constituído basicamente de RNA associado a proteínas. Cromatina e os Cromossomos 24

25 A cromatina é formada principalmente de DNA ligado a proteínas do tipo histonas que protegem a integridade do DNA e permita sua condensação. Figura 2- Esquema da cromatina e cromossomo Cromossomos Quando a célula entra em divisão, a cromatina se espiraliza totalmente, formando um único filamento de cromatina, dobrando-se várias vezes sobre si mesmas, adquirindo assim um aspecto compacto em forma de bastonetes. Desta forma, este material denomina-se cromossomos. Um cromossomo já duplicado apresenta duas metades, sendo cada uma denominada de cromátide, existe um ponto onde ligam as duas cromátides, este ponto é denominado centrômero. Figura 3- Esquema de um cromossomo com duas cromátides As células que apresentam apenas um conjunto de cromossomos são ditas haploide e as que apresentam pares de cromossomos são denominadas células diploides. Os pares de cromossomos nas células diploides são conhecidas por cromossomos 25

26 homólogos. Na espécie humana, as células somáticas apresentam 23 pares de cromossomos. Figura 3- Esquema de uma Célula haplóide e diplóide TIPOS DE CROMOSSOMOS Os cromossomos possuem um estrangulamento onde se localiza o centrômero, estrutura onde se inserem as fibras proteicas do fuso. De acordo com a posição do centrômero, têm-se os seguintes tipos de cromossomos: Metacêntricos: Cromossomos com o centrômero localizado na região média, formando dois braços do mesmo tamanho. Submetacêntricos: Cromossomos com o centrômero localizado próximo da região média, formando dois braços com tamanhos diferentes. Acrocêntricos: Cromossomos com o centrômero localizado na região próximo a extremidade, formando um braço longo e outro curto. Telocêntricos: Cromossomos 26

27 com o centrômero localizado na região extremidade, o que determina a existência de um único braço Exercícios de Classe 01)De acordo com o centrômero, como podem ser classificados os cromossomos? 02)(UFGO) Aponte as relações existentes entre DNA, cromossomo e gene. 03)Observe ao lado os cromossomos (I, II e III) e responda: Como eles são classificados quanto à posição do centrômero? CICLO CELULAR CICLO CELULAR Ao longo da vida celular, a célula percorre dois períodos: A interfasee a divisão celular. A interfase é o período entre duas divisões celulares. Ela está subdividida em três fases: G 1 ; S e G 2. 27

28 G 1 (GAP 1) É o longo intervalo onde ocorre crescimento celular devido a síntese de compostos orgânicos, como pr exemplo síntese de proteínas. S (Síntese) É o curto intervalo onde o material genético (DNA) é duplicado. G 2 (GAP 2) É o período onde são formadas as fibras proteicas, das quais são precursoras do aparelho mitótico, é a etapa em que a célula volta a produzir ativamente proteínas. Analisando as fases da interfase, podemos concluir que grande a grande atividade metabólica das células nesse período envolve reações biológicas processadas tanto no núcleo quanto no citoplasma celular. No citoplasma, verifica-se a síntese de proteínas nos ribossomos. No núcleo, ocorre a duplicação de DNA, além da produção de moléculas de RNA. A divisão celular tem por finalidade aumentar a quantidade de células nos organismos pluricelulares. Quando aumenta a quantidade de células o organismo estará regenerando as células perdidas do tecido ou aumentando o seu tamanho. Além de aumentar a quantidade, a divisão celular contribui para a formação de gametas, células reprodutoras. Existem basicamente dois tipos de divisões, a mitose e a meiose. Exercícios de Classe 01) (UNICAMP-SP) A interfase é um período em que as células estão em repouso. Você concorda? Justifique sua resposta. 02)O gráfico abaixo mostra as fases da interfase (G1, S e G2) e a variação na quantidade de DNA por núcleo durante as fases do ciclo celular. Analisando o gráfico, um estudante afirmou: I. No final da interfase, a quantidade de DNA na célula é maior do que no seu início. 28

29 II. No período G2 ocorre duplicação do DNA. Você concorda com essas afirmações? Justifique a sua resposta. MITOSE A mitose é um processo de divisão que serve à reposição de células mortas no organismo e ao aumento do número de células durante o período de crescimento. A mitose é definida como a divisão celular, onde o original (mãe) divide-se em duas células filhas idênticas, do ponto de vista genético. Esta divisão só ocorre em células do corpo, que são denominadas como células somáticas. Antes de ocorrer a mitose, o material genético deve-se duplicar, a fim de garantir a igualdade do mesmo, evento que acontece durante a interfase. A mitose apresenta quatro momentos de organização: a prófase, metáfase, anáfase e telófase. Prófase A prófase é a primeira fase da mitose onde ocorre os seguintes eventos: As cromátides iniciam sua espiralização (condensação) até formar os cromossomos; ocorre o início da formação do fuso e o início do desaparecimento da carioteca e do nucléolo. Os centríolos são duplicados, e cada par inicia a migração para polos opostos da célula. Metáfase 29

30 Nesta fase a carioteca desapareceu por completo, os cromossomos posicionam na região mediana da célula (placa equatorial), sendo os centrômeros preso ao fuso mitótico. E nesta fase que os cromossomos atingem o estado máximo de condensação, sendo a metáfase a fase escolhida par observação dos cromossomos. Anáfase Os cromossomos se rompem a partir do centrômero, e então as cromátides- irmãs se separam migrando para os polos da célula. Ocorre encurtamento das fibras do fuso. Telófase Os cromossomos se estacionam próximo ao polo iniciando os processos inversos da prófase, isto é, ocorre a desespiralização (condensação) dos cromossomos em cromatina; ocorre a reorganização do núcleo e por fim dá-se a citocinese, ou seja, ocorre a separação citoplasmática, formando duas células. No final da prófase temos duas células iguais entre si e com o mesmo número de cromossomos da célula-mãe. 30

31 Exercícios de Classe 01)Comente a importância da mitose para os seres vivos em geral. 02)Determine as fases da mitose em que ocorrem os seguintes fenômenos: a) desorganização da carioteca e do nucléolo; b) migração de cada uma das cromátides para um dos polos da célula; c) estado máximo de condensação dos cromossomos; d) reorganização da carioteca; 03)(FAAP-SP) A que fase da mitose corresponde, respectivamente, cada figura numerada de 1 a 4. 31

32 04)A figura abaixo representa uma célula na anáfase de uma divisão mitótica Qual o número n característico da espécie à qual essa célula pertence? MEIOSE A meiose é um tipo de divisão celular que tem por finalidade reduzir a quantidade de cromossomos por células, favorecendo assim a reprodução sexuada. Por definição a meiose é a divisão celular, cuja célula mãe dá origem a quatro células e estas são geneticamente distintas. 32

33 Figura 1- Esquema da meiose A primeira divisão é chamada reducional e apresenta como a mitose, quatro fases: prófase I metáfase I anáfase I telófase I. Prófase I Ocorre nessa fase o pareamento dos cromossomos homólogos: cada cromossomo vai encostar-se estreitamente em seu homólogo. Esse emparelhamento de cromossomos homólogos é exclusivo da meiose. Além disso, estão presentes os outros fenômenos da mitose: a membrana nuclear desaparece, os fios de cromatina se condensam. A prófase I caracteriza-se pelo fenômeno de permutação, isto é, os pares de homólogos trocam de segmentos de DNA (genes) entre as cromátides homólogas. É este evento que permite a variabilidade genética da meiose. É a fase mais longa da meiose. 33

34 Metáfase I A metáfase I tem como característica os cromossomos homólogos ficarem pareados na região equatorial da célula. Anáfase I A anáfase I caracteriza-se pela migração dos cromossomos homólogos, movimento de cada cromossomo homólogo, uma para cada lado do polo da célula. É importante observar que, ao contrário da mitose, as cromátides não se separam. Telófase I A telófase I apresenta-se com a citocinese, reconstituição da carioteca, a transformação dos cromossomos em cromatina ainda duplicado. 34

35 Após a telófase I as duas células já com a carioteca reconstituída entram num período chamado intercinese (intervalo entre a primeira e a segunda divisão da meiose), onde ocorre a duplicação dos centríolos. A segunda divisão da meiose é dita como sendo equacional, pois as quantidades destas células mantêm-se no mesmo número. Prófase II Ao entrar na segunda fase da divisão. Cada uma das duas células tem seu núcleo em processo de desaparecimento, juntamente com o nucléolo. Simultaneamente a formação do fuso e a transformação da cromatina em cromossomo. Metáfase II Após o desaparecimento por completo da carioteca e o posicionamento dos cromossomos na região equatorial, a célula encontra-se na metáfase II. Anáfase II Durante a anáfase II, cada cromátide migra para um dos polos da célula. 35

36 Telófase II Na telófase II as cromátides iniciam a descondensação e ocorre a citocinese e a reconstituição do nucléolo e da carioteca. A meiose é uma divisão que dá origem aos gametas dos animais, isto é, as células germinativas como o espermatozoide do indivíduo masculino e ao óvulo ao indivíduo feminino, sempre com a metade de cromossomos das demais células do indivíduo. Células resultantes da meiose são ditas haploides por terem apenas um representante do par de cromossomos homólogos, já a célula precursora apresenta um par de cromossomos homólogos e por isso são denominadas células diploides. Exercícios de Classe 01) Mitose e meiose são duas divisões celulares que ocorrem nas células dos seres vivos. Cite duas diferenças entre esses dois tipos de divisões celulares. 02) Considere os processos de mitose e meiose: 36

37 a) Qual o número de cromossomos das células originadas pelos dois processos, na espécie humana? b) Qual a importância biológica da meiose? 03)Com relação aos processos de divisão por que passam as células, responda: a) Por que se escolhe a metáfase para determinar o número de cromossomos da espécie? b) Por que é importante o emparelhamento dos cromossomos homólogos na meiose? 04)Estabeleça a diferença entre: a) Anáfase mitótica e anáfase I da meiose. b) Meiose I e meiose II. HISTOLOGIA Tecidos Animais 37

38 Os tecidos de modo geral têm por definição ao conjunto de células especializadas que juntos desempenham atividades biológicas. Estas células são formadas durante o desenvolvimento embrionário e podem ser semelhantes ou distintas. Estes conjuntos de células, em sua maioria, estão mergulhados numa matriz extracelular. Os tecidos são classificados quanto a sua organização e função. Entre eles temos o tecido epitelial, conjuntivo, muscular e nervoso. Tecido Epitelial O Tecido epitelial é caracterizado por células justapostas, isto é, conjunto de células unidas uma a outra, lado a lado e seu papel principal é revestir as superfícies. Em determinados locais, o tecido epitelial apresenta secreção de substâncias, formando a glândula. Quando o tecido epitelial é constituído por uma única camada de células, dizemos que este tecido epitelial é simples. Já o tecido epitelial constituído por várias camadas de células este é classificado como estratificado. Há também o tecido epitelial pseudo estratificado ciliado que é formado por uma única camada de células e possui cílios para melhor proteção. Tecido Epitelial Simples Tecido Epitelial Estratificado Entre as glândulas podemos classificar quanto ao local por onde o tecido excreta a substância por ela produzida. O tecido epitelial glandular do tipo endócrina é aquela onde ela excreta tal substância na corrente sanguínea ou diretamente no órgão. O tecido epitelial glandular do tipo exócrino libera sua secreção para o meio externo já as glândulas mistas excretam diretamente nos órgãos e para fora do corpo. Glândula Endócrina Glândula Exócrina 38

39 As glândulas endócrinas excretam substâncias denominadas hormônios, entre as glândulas endócrinas temos a tireoide, hipófise, suprarrenal e outros. As glândulas exócrinas têm, por exemplo, a glândula salivar, a sudoríparas e outros. As glândulas mistas são o pâncreas etc. O tecido epitelial além de proteger e realizar secreção de substância, ele também é responsável por percepção, isto é, forma o órgão sensorial. Tecido Conjuntivo O tecido conjuntivo também é chamado de tecido conectivo, por definição este tecido é responsável pela ligação entre os diversos tecidos do corpo do animal. O tecido conjuntivo caracteriza-se pela existência da matriz denominada por substância fundamental amorfa. Nela estão mergulhadas as fibras as células que produzem tais substâncias. Entre as fibras do tecido conjuntivo temos as fibras dos colágenos, as fibras reticulares e as fibras elásticas. 39

40 As fibras de colágenos são flexíveis, espessas e longas, é constituída por proteínas denominadas colágeno, sua coloração é esbranquiçada. Já as fibras elásticas se comparada à fibra do colágeno são mais delgadas e apresentam ramificações formando redes, ou malhas e são constituídas por proteínas denominadas elastina com capacidade elástica, de alongamento. Sua coloração é amarelada. A fibra reticular é muito flexível, de comprimento curto e muito delgado. As proteínas que a constituem também são feitas de colágenos, esta tipo de fibra se dispõe ligadas em redes. Entre as células do tecido conjuntivo, temos o fibroblasto, o macrófago e outras células, dependendo do tipo de tecido conjuntivo. O fibroblasto é a célula que sintetizam as fibras do tecido, sendo por isso, uma célula rica em retículo endoplasmático rugoso, complexo de Golgi e mitocôndria. O retículo endoplasmático é quem sintetiza as proteínas (colágeno e elastina) e tais proteínas são empacotadas no complexo de Golgi e excretadas para a matriz extracelular. Para que o retículo e o complexo de Golgi atuem eficientes, devem dispor de muita energia, assim as mitocôndrias estão presentes para fornecer a energia. O macrófago é uma célula capaz de realizar fagocitose sendo a principal célula de defesa à particular estranha ao corpo. Quando o tecido conjuntivo apresenta a função de preenchimento, o tecido é chamado de tecido conjuntivo propriamente dito do tipo frouxo. Este tipo de tecido apresenta a substância fundamental amorfa com poucas fibras. Quando o tecido conjuntivo apresenta a função de sustentação, o tecido é chamado de tecido conjuntivo propriamente dito do tipo denso. Este tipo de tecido apresenta a substância fundamental amorfa com muitas fibras, capaz de ligar os outros tecidos, fortalecendo a resistência mecânica. O tecido adiposo é um tipo de conjuntivo que tem a finalidade de preenchimento, suas células são ricas em gordura e estas funcionam como reserva energética, isolante térmico, impede a perda excessiva d água do organismo dá proteção a choques mecânicos. 40

41 Tecido Cartilaginoso O tecido cartilaginoso é um tecido de sustentação. A sua substância fundamental amorfa é denominada matriz cartilaginosa, seu aspecto é homo gênio, constituído por fibras de colágeno. Mergulhados a matriz cartilaginosa estão às células condrócitos, os condoclastos e os condroblastos. Os condrócitos são células diferenciadas que produz as proteínas que conferem a rigidez do tecido, o colágeno. Os condoclastos são células diferenciadas ricas em lisossomos, responsáveis pela digestão da matriz da qual remodela o tecido. Os condroblastos são células jovens do tecido conjuntivo que também sintetizam as proteínas da matriz e à medida que amadurece diferencia-se num condrócito. O tecido cartilaginoso é responsável pela sustentação dos órgãos, além de permitirem menor atrito entre as articulações. Tecido Ósseo 41

42 O tecido ósseo é constituído por uma matriz cartilaginosa, a substância fundamental amorfa e nela estão mergulhados três tipos de células: ososteócito, os osteoblastos e ososteoclástos. Ososteócitos são células responsáveis pela manutenção dos íons da matriz óssea, constituído principalmente de cálcio e fosfato. Os osteoblastos são células responsáveis pela síntese das proteínas que constituem a matriz óssea. Os osteoclastos são células capazes de digerir parte proteica da matriz, favorecendo a remodelação do próprio tecido. O tecido ósseo tem como característica a organização dos osteócitos dispostos em camadas circulares. Em cada eixo são encontrados capilares sanguíneos que irrigam o tecido. O espaça por onde passa os capilares são conhecidos por canais de Havers e Volkmann. Os canais de Havers são os canais que estão posicionadoslongitudinalmente enquanto que os canais de Volkmann estão posicionados transversalmente. O tecido ósseo constitui um evoluído sistema de sustentação presente nos animais. Dentre as suas principais funções destacam-se a montagem do esqueleto dando suporte para o sistema muscular locomotor, a proteção mecânica ao sistema nervoso central e aos órgãos contidos na região torácica, bem como o guarnecimento da região medular, que é vital para a formação de células sanguíneas. Tecido Sanguíneo 42

43 O tecido hematopoiético trata-se do sangue, Este é formado por uma matriz extracelular, o plasma, formado por água, sais minerais, glicose, aminoácidos e proteínas que podem ser hormônios e anticorpos. Entre as células citamos as hemácias, os leucócitos e as plaquetas. As hemácias também chamadas de eritrócitos ou glóbulos vermelhos são células bicôncavas, ricas em hemoglobina, responsáveis pelo transporte do oxigênio (O 2). Os neutrófilos apresentam núcleo tri lobado são responsáveis pela defesa, isso porque apresentam capacidade fagocitária. Os eosinófilos apresentam núcleo bipolado, sua função está relacionada com processo de defesa, apresenta grande número em situações alérgicas. Os basófilos apresentam núcleo torcido, também apresentam capacidade fagocitária, no entanto, menos ativo se comparados aos neutrófilos, assim sendo, são responsáveis pela defesa. Os linfócitos são células com núcleo grande, apresenta pouco citoplasma. São células que produzem anticorpos, estando relacionado com a defesa. 43

44 Os monócitos apresentam núcleo com formato de um rim, apresenta grande volume citoplasmático, também com alta capacidade fagocitária, realizando a função de defesa. As plaquetas são conhecidas também por trombócitos, são fragmentos citoplasmáticos, são responsáveis pelo estancamento de hemorragias, pois por reações químicas formam redes de fibras, impedindo a saída do conteúdo sanguíneo. Tecido Muscular O tecido muscular é responsável pelo movimento, Este movimento se faz pela aproximação e distanciamento de duas proteínas presente no músculo, a actina e miosina. Quando estas proteínas se aproximam faz com que o músculo se contraia e no caso inverso, as proteínas se distanciam, permitindo com que o músculo relaxe. Entre os tipos de músculos podemos classificá-las quanto a sua localização ou movimento. Músculo Liso: Este tipo de músculo encontra-se revestindo os órgãos, sua característica é a ausência de estrias seu formato alongado apresenta um só núcleo e as fibras são delgadas. Músculo Esquelético: Este músculo localiza-se ao lado do esqueleto ósseo ou cartilaginoso. Apresentam estrias, pois suas fibras são espessas, seu formato é cilíndrico e apresentam núcleos periféricos. 44

45 Músculo Cardíaco: Este tipo de músculo encontra-se no coração, uma de sua característica semelhante ao do tecido muscular esquelético é a apresenta estrias, no entanto apresenta, geralmente, um núcleo central além de apresentar o disco intercalar que corresponde a aderência entre uma célula e outra. Outro modo de classificá-las é quanto ao tipo de movimento, se é voluntário ou involuntário. O movimento voluntário é exercido pelo sistema nervoso central, este músculo é ativado pela vontade de ou reflexo do indivíduo, este tipo de movimento é característico do tecido muscular esquelético. Já o movimento involuntário é aquele que é comandado pelo sistema nervoso autônomo, seu movimento independe da vontade do indivíduo, de certa forma este músculo movimenta-se repetidamente sem parar. Este tipo de movimento é característico dos tecidos muscular liso e tecido muscular cardíaco. Tecido Nervoso O tecido nervoso é constituído principalmente pela célula nervosa conhecida por neurônio. O neurônio apresenta-se por um corpo celular, dela partem pequenas projeções denominada dendrito, da qual recebe os estímulos nervosos. Outra expansão partindo do corpo celular, porém muito mais longa e espessa é o axônio, responsável pela condução do estímulo nervoso. 45

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