BIOLOGIA ORIGEM DA VIDA ENEM. Quem sou eu? De onde venho? Para onde vou?

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1 BIOLOGIA Todos sabemos que é a ciência que estuda a vida, pois Bios = vida; Logus = estudo mas tornar-se um conceito muito vago, pois não conseguimos definir vida. Portanto, podemos definir biologia como a ciência que estuda os seres vivos. Para que um ser seja considerado um ser vivo dois referenciais são importantes: - Ciclo vital - Homeostasia CICLO VITAL Todo ser possui um ciclo vital que é: ORIGEM DA VIDA Quem sou eu? De onde venho? Para onde vou? Esta é a grande pergunta que perturba a humanidade. Ao longo dos séculos, várias hipóteses foram formuladas por filósofos e cientistas na tentativa de explicar como teria surgido a vida em nosso planeta. Hipótese do Fixismo ou da Criação Especial Essa hipótese acompanha todas as narrações religiosas sobre a criação da Vida na Terra como, por exemplo, a narração bíblica do Velho Testamento, inserida em Gênesis. Nascer Crescer Reproduzir Morrer Ou seja, se nascemos e, com certeza, um dia morreremos, somos considerados seres vivos. Os processos que ocorrem durante o nascer e o morrer, como mantemos a nossa existência e integridade chamamos de homeostasia. HOMEOSTASIA São as funções que permitem que o ser vivo a execução plena de suas funções. Tais funções são: - respiração - digestão - circulação - excreção - secreção - reprodução - controle A tratará de estudar estes dois referenciais ciclo vital e homeostasia de todos os seres vivos, portanto para melhor compreensão, nós a separamos em: - Bioquímica - Celular - Histologia - Genética - Zoologia - Fitologia - Ecologia - Anatomia - Fisiologia - Evolução (...) Deus disse: Produza a terra plantas, ervas que contenham semente e árvores frutíferas que dêem fruto segundo a sua espécie e o fruto contenha a sua semente. E assim foi feito. (...) Deus disse: Pululem as águas de uma multidão de seres vivos, e voem aves sobre a terra, debaixo do firmamento dos céus. Deus criou os monstros marinhos e toda a multidão de seres vivos que enchem as águas, segundo a sua espécie, e todas as aves segundo a sua espécie. E Deus viu que isso era bom. Gênesis cap 1 V 11 e 20 Neste curso os melhores alunos estão sendo preparados pelos melhores Professores 1

2 Chamamos de Fixismo porque esta hipótese admite que as espécies são imutáveis através dos tempos, ou seja, não se modificam através dos milhões e milhões de anos que se sucederam ao seu aparecimento neste planeta. "princípio ativo", isto é, uma "força" capaz de comandar uma série de reações que culminariam com a súbita transformação do material inanimado em seres vivos. Panspermia Essa hipótese foi criada pelo filósofo grego do século V a.c. Anaxágora e diz: A vida é formada a partir de germes etéreos dispersos por todo o Universo, que a guardam o instante propício para o seu completo desenvolvimento. Essa hipótese não durou muito tempo, porque a própria ciência concluiu que esses minúsculos esporos encontrariam enormes variações de temperatura e radiação. O grande poeta romano Virgílio (70 a.c.-19 a.c.), autor das Écoglas e da Eneida, garantia que moscas e abelhas nasciam de cadáveres em putrefação. Já na Idade Média, Aldovandro afirmava que, o lodo do fundo das lagoas, poderiam nascer patos e morcegos. O padre Anastásio Kircher ( ), professor de Ciência do Colégio Romano, explicava a seus alunos que do pó de cobra, espalhado pelo chão, nasceriam muitas cobras. ao entrarem na Terra que impediriam sua sobrevivência e segundo. Cosmogenia Essa hipótese admite a origem extraterrena da vida. O físico-químico Arrhenius foi um grande Defensor dessa teoria. Essa hipótese foi abandonada porque os cientistas concluíram que se a vida se originou de extraterrestres não resolve a questão da origem da vida. Como surgiram os extra- Terrestres? Abiogênese ou Geração espontânea Até o século XIX, imaginava-se que os seres vivos poderiam surgir não só a partir do cruzamento entre si, mas também a partir da matéria bruta, de uma forma espontânea. Essa idéia, proposta há mais de anos por Aristóteles, era conhecida pôr geração espontânea ou abiogênese. Os defensores dessa hipótese supunham que determinados materiais brutos conteriam um 2 Nesse mesmo século, começaram a surgir sábios com novas idéias, que não aceitavam a abiogênese e procuravam desmascará-la, com suas experiências baseadas no método científico. Abiogênose X biogênese No século XVII, o naturalista Jan Baptiste van Helmont ( ), de origem belga, ensinava como produzir ratos e escorpiões a partir de uma camisa suada, germe de trigo e queijo. Em meados do século XVII, o biólogo italiano Francesco Redi (elaborou experiências que, na época, abalaram profundamente a teoria da geração espontânea. Colocou pedaços de carne no interior de frascos, deixando alguns abertos e fechando outros com uma tela. Observou que o material em decomposição atraía moscas, que entravam e saíam ativamente dos Neste curso os melhores alunos estão sendo preparados pelos melhores Professores

3 frascos abertos. Depois de algum tempo, notou o surgimento de inúmeros vermes deslocando-se sobre a carne e consumindo o alimento disponível. Nos frascos fechados, porém, onde as moscas não tinham acesso à carne em decomposição, esses vermes não apareciam. Redi, então, isolou alguns dos vermes que surgiram no interior dos frascos abertos, observando-lhes o comportamento; notou que, após consumirem avidamente o material orgânico em putrefação, tornavam-se imóveis, assumindo um aspecto ovalado, terminando por desenvolver cascas externas duras e resistentes. Após alguns dias, as cascas quebravam-se e, do interior de cada unidade, saía uma mosca semelhante àquelas que haviam pousado sobre a carne em putrefação. A experiência de Redi favoreceu a biogênese, teoria segundo a qual a vida se origina somente de outra vida preexistente. Quando Anton van Leeuwenhoek ( ), na Holanda, construindo microscópios, observou pela primeira vez os micróbios, reavivou a polêmica sobre a geração espontânea, abalando seriamente as afirmações de Redi. Uma vez esterilizado, o caldo de carne era conservado no interior de um balão "pescoço de cisne". Devido ao longo gargalo do balão de vidro, o ar penetrava no balão, mas as impurezas ficavam retidas na curva do gargalo. Nenhum microrganismo poderia chegar ao caldo de carne. Assim, a despeito de estar em contato com o ar, o caldo se mantinha estéril, provando a inexistência da geração espontânea. Muitos meses depois, Pasteur exibiu seu material na Academia de Ciências de Paris. O caldo de carne estava perfeitamente estéril. Era o ano de A geração espontânea estava completamente desacreditada. mo surgiu o primeiro ser vivo? Experimento de Lois Pasteur Desmoralizada a teoria da abiogênese, confirmou-se a idéia de Prayer: Omne vivium ex vivo, que se traduz por "todo ser vivo é proveniente de outro ser vivo". Isso criou a seguinte pergunta: se é preciso um ser vivo para originar outro ser vivo, de onde e como apareceu o primeiro ser vivo? oi na Segunda metade do século passado que a abiogênese sofreu seu golpe final. Louis Pasteur ( ), grande cientista francês, preparou um caldo de carne, que é excelente meio de cultura para micróbios, e submeteu-o a uma cuidadosa técnica de esterilização, com aquecimento e resfriamento. Hoje, essa técnica é conhecida como "pasteurização". ORIGEM DO PRIMEIRO SER VIVO Tentou-se, então, explicar o aparecimento dos primeiros seres vivos na Terra a partir dos cosmozoários, que seriam microrganismos flutuantes no espaço cósmico. Mas existem provas concretas de que isso jamais poderia ter acontecido. Tais seres seriam destruídos pelos raios cósmicos e ultravioleta que varrem continuamente o espaço sideral. Em 1936, Alexander Oparin propõe uma nova explicação para o origem da vida. Sua hipótese se resume nos seguintes fatos: Na atmosfera primitiva do nosso planeta, existiriam metano, amônia, hidrogênio e vapor de água. Sob altas temperaturas, em presença de centelhas elétricas e raios ultravioleta, tais gases teriam se combinado, originando aminoácidos, que ficavam flutuando na atmosfera. Neste curso os melhores alunos estão sendo preparados pelos melhores Professores 3

4 Com a saturação de umidade da atmosfera, começaram a ocorrer as chuvas. Os aminoácidos eram arrastados para o solo. Submetidos a aquecimento prolongado, os aminoácidos combinavam-se uns com os outros, formando proteínas. As chuvas lavavam as rochas e conduziam as proteínas para os mares. Surgia uma "sopa de proteínas" nas águas mornas dos mares primitivos. As proteínas dissolvidas em água formavam colóides. Os colóides se interpenetravam e originavam os coacervados. Os coacervados englobavam moléculas de nucleoproteínas. Depois, organizavam-se em gotículas delimitadas por membrana lipoprotéica. Surgiam as primeiras células. Essas células pioneiras eram muito simples e ainda não dispunham de um equipamento enzimático capaz de realizar a fotossíntese. Eram, portanto, heterótrofas. Só mais tarde, surgiram as células autótrofas, mais evoluídas. E isso permitiu o aparecimento dos seres de respiração aeróbia. Atualmente, se discute a composição química da atmosfera primitiva do nosso planeta, preferindo alguns admitir que, em vez de metano, amônia, hidrogênio e vapor de água, existissem monóxido de carbono, dióxido de carbono, nitrogênio molecular e vapor de água. Oparin não teve condições de provar sua hipótese. Mas, em 1953, Stanley Miller, na Universidade de Chigago, realizou em laboratório uma experiência. Colocou num balão de vidro: metano, amônia, hidrogênio e vapor de água. Submeteu-os a aquecimento prolongado. Uma centelha elétrica de alta tensão cortava continuamente o ambiente onde estavam contidos os gases. Ao fim de certo tempo, Miller comprovou o aparecimento de moléculas de aminoácido no interior do balão, que se acumulavam no tubo em U. HIPÓTESE AUTÓTROFA E HETERÓTROFA Aceitando-se a teoria de Oparin, pode-se indagar se as primeiras formas de vida eram autótrofas ou heterótrofas? Para responder tal pergunta é necessário, antes, conceituar autótrofos e heterótrofos. Podemos classificar os seres vivos quanto à obtenção de alimento: Autótrofos seres vivos que produzem seu próprio alimento através de reações químicas conhecidas como quimiossíntese e fotossíntese. fotossíntese Heterótrofo organismos que são incapazes de fabricar seu próprio alimento, precisa, então recorrer a uma fonte externa para obtê-lo. Pouco tempo depois, em 1957, Sidney Fox submeteu uma mistura de aminoácidos secos a aquecimento prolongado e demonstrou que eles reagiam entre si, formando cadeias peptídicas, com o aparecimento de moléculas protéicas pequenas. As experiências de Miller e Fox comprovaram a veracidade da hipótese de Oparin. 4 Seres autótrofos e heterótrofos para obterem energia realizam uma reação química de combustão chamada de respiração. Para entender melhor precisamos ainda conceituar fotossíntese e respiração. Fotossíntese é um processo onde ocorre absorção de luz. É através dela que os vegetais produzem alimentos, o combustível Neste curso os melhores alunos estão sendo preparados pelos melhores Professores

5 indispensável para a vida da planta, do homem e de outros animais. A reação química que ocorre na fotossíntese pode ser esquematizada da seguinte forma: gás carbônico + água + luz = glicose + oxigênio Ou pela equação química: 6CO H 2 O C 6 H 12 O 6 + 6O 2 Respiração é o processo de conversão das ligações químicas de moléculas ricas em energia que possa ser usada nos processos vitais. organismos, que formavam pigmentos com capacidade de absorver energia luminosa, teriam vantagem ao usar esta energia para obter reações de síntese. A evolução desses pigmentos teria formado a clorofila e o surgimento dos autótrofos, que produzem seus alimentos e são fontes de alimento para os heterótrofos. O aparecimento de organismos fotossintetizantes trouxe a formação de oxigênio, que começou a se acumular na atmosfera. Tal fato permitiu o aparecimento dos seres vivos que obtêm energia a partir de um composto orgânico com a utilização do oxigênio. E assim apareceu a respiração, que só foi possível com o aparecimento da fotossíntese, pois apenas esta é a fonte de O 2 para atmosfera. O processo básico da respiração celular é a oxidação da glicose, que se pode expressar pela seguinte equação química. C 6 H 12 O 6 + 6O 2 6CO 2 + 6H 2 O + energia Com tais conceitos podemos responder a indagação as primeiras formas de vida eram autótrofas ou heterótrofas? Partindo do pré-suposto que todos os seres vivos necessitam de alimento, conclui-se que os primeiros seres vivos deveriam ser autótrofos, ou seja, capaz de fabricar seu alimento já que viviam num ambiente inóspito. Tal conclusão sofre algumas críticas: todas as reações químicas relacionadas com a síntese de alimento são muito complexas, exigindo do organismo uma estrutura também complexa. Se os organismos primitivos fossem capazes de sintetizar alimento, seria preciso admitir que tivesse aparecido repentinamente um sistema complexo de síntese. Assim, os primeiros seres vivos, sendo autótrofos, deveriam ser organismos complexos desde o início, o que, de acordo com a evolução não pode acontecer, pois organismos complexos são o resultado de várias pequenas modificações ocorridas num grande espaço de tempo em organismos simples. Com tais críticas conclui-se, então, que os primeiros seres vivos eram heterótrofos, mas tais organismos se alimentavam do quê? Os primitivos seres heterótrofos deviam se alimentar de compostos orgânicos acumulados no oceano primitivo. Esses deviam conseguir energia por processos anaeróbicos, porque não havia oxigênio na atmosfera. Logo os materiais orgânicos começaram a acabar, pois os heterótrofos começaram a crescer e multiplicar-se. Assim sendo, os organismos capazes de converter substâncias simples em outras mais complexas foram favorecidos. Certos ATIVIDADES 01. (PUC RS) O sábio grego Aristóteles, entre os muitos estudos que fez da natureza, dedicou-se a observar a maneira pela qual os peixes se reproduziam. Concluiu que a maioria desses animais se originava a partir de ovos, embora houvesse certas formas que apareciam em águas lodosas, originadas da matéria morta. O texto acima expressa, em seu final, a idéia da chamada: a) geração saprofítica b) metagênese isomórfica c) geração espontânea d) metagênese heteromórfica e) geração holofítica 02. (FESI BA) A figura seguinte representa a experiência de Redi: Redi colocou, dentro de recipientes, substâncias orgânicas em decomposição. Alguns dos recipientes (os de cima) foram cobertos com uma gaze e os outros ficaram descobertos. Demonstrouse que as larvas de carne podre desenvolveram-se de ovos de moscas e não a partir da transformação da carne. Os resultados dessa experiência Neste curso os melhores alunos estão sendo preparados pelos melhores Professores 5

6 fortaleceram a teoria sobre a origem da vida, denominada: a) hipótese autotrófica b) hipótese heterotrófica c) geração espontânea d) abiogênese e) biogênese 03. (OMEC SP) A biogênese é uma teoria que: a) admite as mutações espontâneas b) admite a geração espontânea c) admite que, para o aparecimento de um organismo deve haver um indivíduo antecedente. d) Foi defendida por Lamarck e) Baseia-se na teoria darwinista. 04. (UFBA) Observe as afirmativas abaixo: I. A teoria da biogênese afirma que todo ser vivo nasce, cresce, se reproduz e morre. II. De acordo com a teoria da abiogênese, a vida só pode ser originada de outra, preexistente e semelhante. III. A teoria da geração espontânea afirma que seres vivos podem nascer da matéria bruta. Agora assinale: a) Se apenas a afirmativa I for correta. b) Se apenas a afirmativa III for correta. c) Se apenas as afirmativas I e III forem corretas. d) Se apenas as afirmativas II e III forem corretas. e) Se as afirmativas I, II e III forem corretas. 05. (UnB) Num Balão de vidro com gargalo recurvado e aberto. Pasteur ferveu um caldo nutritivo, deixando esfriar lentamente. O caldo permaneceu inalterado por muitos dias. A seguir o gargalo foi removido e, 48 horas depois, era evidente a presença de bactérias e fungos no caldo. Assinale as alternativas corretas, referentes ao experimento descrito. a) As bactérias e fungos do ar foram incapazes de passar ao longo de gargalo e atingir o caldo nutritivo após seu resfriamento. b) O aquecimento matou as bactérias e fungos primitivamente existentes no caldo. c) As bactérias e fungos, que apareceram no caldo, eram de espécies diferentes daquelas que ocorrem no ar. d) O aquecimento inativou, temporariamente, as substâncias do caldo capazes de originar bactérias e fungos. e) Os sinais evidentes da presença de bactérias e fungos, no caldo nutritivo, foram conseqüência da multiplicação rápida desses microorganismos. f) Todo ser vivo procede de outro ser vivo. g) Bactérias e fungos são autótrofos. 06. (UFBA) Como esses primeiros procariontes [...], incapazes de sintetizar compostos ricos em energia [...], a vida poderia ter 6 desaparecido da Terra após utilização dos compostos de carbono, formados pelo processo abiótico na massa líquida onde eles viviam (Junqueira e Carneiro, p. 14). Nas condições acima descritas, a manutenção da vida em nosso planeta dependeu do aparecimento de organismos: a) aeróbios b) autótrofos c) heterotróficos d) eucariontes e) fermentativos 07. (FCC) Supondo que na atmosfera primitiva não houvesse CO 2 nem O 2 e considerando-se os gases consumidos e liberados na respiração aeróbia, fermentação alcoólica e fotossíntese, pode-se admitir que a seqüência evolutiva dos três processos tenha sido: a) fermentação alcoólica, fotossíntese, respiração aeróbia b) fermentação alcoólica, respiração aeróbia, fotossíntese. c) Fotossíntese, respiração aeróbia, fermentação alcoólica. d) Fotossíntese, fermentação alcoólica, respiração aeróbica. e) Respiração aeróbia, fotossíntese, fermentação alcoólica. 08. (UnB) Uma das hipóteses sobre a origem da vida considera a seguinte seqüência de acontecimentos que pode ter levado à formação de coacervados e material protéico: a) Formação de compostos orgânicos, formação de coacervados, simples fermentação, atmosfera primitiva, fotossíntese e respiração, controle pelo ácido nucléico. b) Atmosfera primitiva, formação de compostos orgânicos, formação de coacervados, simples fermentação, controle pelo ácido nucléico, fotossíntese e respiração. c) Controle pelo ácido nucléico, fotossíntese e respiração, atmosfera primitiva, simples fermentação, formação de coacervados, formação de compostos orgânicos. d) Fotossíntese e respiração, controle pelo ácido nucléico, simples fermentação, formação de coacervados, formação de compostos orgânicos, atmosfera primitiva. 09. (MACK SP) A partir de moléculas simples, devem ter-se formado todos os tipos de moléculas precursoras das que são essenciais à vida. Miller, simulando as condições da atmosfera da Terra primitiva, construiu um aparelho e aplicou descargas elétricas nos gases que supostamente existiam em nosso planeta naqueles tempos. Esses gases eram: a) Hidrogênio, amônia, metano e vapor de água. b) Gás sulfídrico, gás carbônico, ozônio e oxigênio. Neste curso os melhores alunos estão sendo preparados pelos melhores Professores

7 c) Nitrogênio, vapor de água, uréia e carbono. d) Vapor de água, aminoácidos, proteínas e hidrogênio. e) Vapor de água, butano, propano, proteínas e lipídios. 10. Considere os seguintes eventos relativos à origem da vida: I. Aparecimento do processo de fermentação. II. Formatação de coacervados. III. Aparecimento dos processos de fotossíntese e respiração aeróbia. IV. Estabelecimento do equilíbrio entre heterótrofos e autótrofos. A ordem lógica em que esses eventos ocorrem é: a) I, II, III, IV b) I, II, IV, III c) II, I, III, IV d) II, III, IV, I e) IV, III, II, I GABARITO 01. c 02. e 03. c 04. b 05. a, b, e, f 06. b 07. a 08. b 09. a 10. c EVOLUÇÃO Saber como surgiu vida no nosso planeta é apenas a ponta do iceberg, os cientistas também se preocupam com as mudanças que ocorrem com os seres vivos durante todo o tempo de vida na Terra. A essas mudanças, chamamos de evolução. Evolução é qualquer processo de crescimento, mudança ou desenvolvimento. A palavra provém do Latim evolutio, significando "desabrochamento", e antes do fim de 1800 foi confinada a referir-se à evolução meta-dirigida, processos pré-programados como desenvolvimento embriológico. Uma tarefa pré-programada, como uma manobra militar, segundo esta definição, pode ser considerada uma "evolução". Pode-se falar também de evolução das estrelas, evolução cultural ou da evolução de uma idéia. Desde o século XIX, evolução é geralmente usada como referência para a evolução biológica e mudanças nas características da vida. Freqüentemente é uma referência à teoria da evolução moderna baseada nas idéias de Charles Darwin da seleção natural. A teoria científica geralmente aceita sobre como a vida tem mudado desde sua origem tem três aspectos principais. - A relação ancestral entre os organismos, tanto vivo quanto fossilizado. - O aparecimento de novas características em uma linhagem. - O mecanismo que faz com que algumas características persistam enquanto outras perecem. - Ancestrais dos organismos. A maioria dos biólogos acredita que toda a vida na Terra descende de um ancestral comum, habitualmente chamado de LUCA (Last Universal Common Ancestor - Último Antepassado Comum Universal).Esta conclusão é baseada no fato de que muitas características dos organismos vivos aparentemente arbitrárias, como o código genético, são compartilhadas por todos os organismos. O estudo dos ancestrais das espécies é a filogenia. A Filogenia tem revelado que órgãos com estruturas internas diferentes podem possuir semelhanças superficiais e realizar funções similares.estes exemplos de estruturas análogas, mostrando que há múltiplos caminhos para resolver a maioria dos problemas, tornam difícil acreditar que as características universais da vida são todas necessárias. Do mesmo modo, outros órgãos com estruturas internas similares podem realizar funções radicalmente diferentes. Os membros dos vertebrados são o exemplo mais comum de estruturas homólogas, órgãos em dois organismos que compartilham uma estrutura básica que existia no último ancestral comum destes organismos. A idéia da evolução orgânica ou da transmutação das espécies não é inteiramente nova, vários cientistas desenvolveram hipóteses para explicar tal acontecimento. Erasmus Darwin ( ) Avô de Charles Darwin, publicou o livro Zoonomia ou Leis da vida orgânica ( ) onde assinalou que a variação do ambiente provoca uma resposta do organismo (estrutura de um órgão). Portanto os animais se transformavam pelo hábito provocado pelas necessidades. Em suma, Neste curso os melhores alunos estão sendo preparados pelos melhores Professores 7

8 Erasmus Darwin acreditava na herança de caracteres adquiridos, e com essa crença produziu o que decerto era uma emergente teoria de evolução, embora, de fato, ainda deixasse algumas questões sem resposta. Jean Baptiste de Monet - Cavaleiro de Lamarck ( ) Os trabalhos mais conhecidos de Lamarck são a Filosofia Zoológica (1809) e os sete volumes da História Natural dos animais invertebrados ( ). (Foi Lamarck que introduziu a valiosa classificação de Vertebrados e Invertebrados). Sob o ponto de vista evolutivo afirmou que: - Um ambiente em mudança altera as necessidades de um organismo que responde alterando seu comportamento usando mais alguns órgãos do que outros. - Uso e Desuso alteram a morfologia que é transmitida para a geração seguinte (Herança dos caracteres adquiridos). Embora aparentemente lógica e de fácil compreensão, a teoria de Lamarck comete um grave equívoco ao afirmar que as características adquiridas são hereditárias. Além disso, nem todos os órgãos respondem à lei do uso e desuso; por exemplo, a acuidade visual não aumenta ou diminui com a utilização ou não da visão. A refutação da idéia de Lamarck iniciou-se no final do século XIX, quando foi descoberto que todos os organismos pluricelulares com reprodução sexuada são dotados de células somáticas e células germinativas, e que alterações naquelas, provocadas pelo uso e desuso, não podem ser transmitidas aos descendentes, uma vez que são as células germinativas que dão origem aos gametas e estes, a novos indivíduos. Um dos experimentos mais expressivos foi realizado por August Weismann. Nesse experimento, o naturalista cortou o rabo de ratos e verificou que todos os descendentes, ao longo de 20 gerações, nasciam com rabo. Assim, Weismann demonstrou que essa característica (ausência de rabo induzida pelo meio) não se transmitia aos descendentes. Charles Robert Darwin ( ) Charles Robert Darwin, quinto dos seis filhos de Susannah e Robert Darwin, nasceu em 12 de fevereiro de 1809 na cidade de Shrewsbury, Inglaterra. Seu pai era um famoso médico, muito rígido com a família. Era um cuidadoso colecionador de minerais, conchas e principalmente selos. Durante a adolescência começou a caçar e sua atenção foi concentrada nesta atividade com seus amigos. Seu pai, descontente com as atividades do filho, o enviou para a Universidade de Edimburgo estudar Medicina em 1825, a experiência foi um fracasso, achava monótona as palestras e sentia repulsa em ver as operações. Portanto diante da desistência, seu pai o enviou para Cambridge para se preparar para o sacerdócio. Foi em Cambridge, com a amizade com o professor de Botânica, John Henslow, que despertou o verdadeiro interesse pela História Natural. A Viagem do Beagle ( ) Em 1831, O Almirantado procurou o Prof. Henslow, para acompanhar o Capitão Robert Fitzroy como naturalista no navio HMS Beagle cujo objetivo era um completo levantamento das costas setentrionais da América do Sul, que incluia o mapeamento (cartografia) e verificação dos recursos para posterior exploração e comércio. O Prof Henslow não aceita a oferta e indica Darwin, assegurando que era "amplamente qualificado para coletar, observar e anotar". O Tio e futuro sogro de Darwin convence o pai de Darwin a aprovar e custear a viagem. 8 Neste curso os melhores alunos estão sendo preparados pelos melhores Professores

9 Posteriormente, no navio, ao preparar os espécimes coletados para armazenamento e com a ajuda das anotações do Capitão Fitzroy verificou a variação existente entre os tentilhões em relação as diferentes ilhas do Arquipélago de Galápagos. Na figura abaixo repare na forma do casco dos cágados. Mais abaixo, estão dispostos diversas figuras mostrando os tentilhões. O Mapa da Viagem do Beagle Em 27/12/1831 o Beagle zarpou, fazendo a primeira parada em 16/01 nas Ilhas Cabo Verde, e depois Fernando de Noronha em 20/02 e chegou a Salvador em 29/02/1832. Foi no Brasil que Darwin teve seu primeiro contato com a exuberante Floresta Tropical. Aportou no Rio de Janeiro em 5/4/1832, onde permaneceu, enquanto o Beagle voltou à Salvador para rever cálculos cartográficos, realizando uma série de coletas e observações. Em 23 de julho de 1835 ancoraram em Valparaiso, no Chile, onde Darwin fez uma expedição aos Andes, e encontrou fósseis de conchas a mais de 1000 metros de altitude. Em setembro de 1835, o Beagle chegou às Ilhas Galápagos, onde Darwin constatou a existência de espécies de árvores, tartarugas e aves diferentes em cada ilha. Darwin iniciou uma série de experimentos com plantas e animais visando desenvolver métodos para verificação de um mecanismo de transformação dos seres vivos. Foi em Galápagos, que Darwin realmente passou a duvidar da imutabilidade das espécies. Principalmente após as observações realizadas (Alguns autores comentam que durante um jantar na casa do Governador de Galápagos, surgiram comentários sobre a possibilidade de reconhecer a procedência dos galápagos (cágados) a partir da forma casco). Darwin propôs que o surgimento de novas espécies estava vinculado à seleção natural. Neste curso os melhores alunos estão sendo preparados pelos melhores Professores 9

10 Impressionado com a grande variabilidade existente numa mesma espécie (tamanho, forma, força, etc.) e imaginando que a maior parte dos organismos produz um grande número de descendentes que morrem antes de atingir a maturidade, Darwin ponderou que os sobreviventes deveriam ser dotados de uma combinação de caracteres. Dessa maneira, somente os mais adaptados atingiram a fase adulta para se reproduzir e para transmitir os bons caracteres às gerações seguintes. Depois de muitas gerações, de muitas melhorias e adaptações sucessivas, originar-se-ia uma nova espécie. Darwin deu o nome de seleção natural das raças a esse processo, distinguindo-o da seleção artificial das raças de animais ou plantas através de cruzamentos orientados visando sua melhoria. O pensamento darwinista foi influenciado por diversos naturalistas e também pelas idéias de Thomas R. Malthus ( ), que afirmava que as população humana não crescia indefinidamente graças ao controle por doenças, guerras, fome ou pelo controle consciente da reprodução. Seu trabalho é conhecido pela celebre afirmação de que o alimento disponível aumenta em progressão aritmética enquanto a população humana cresce em progressão geométrica. Todavia, as idéias de Malthus não se referem apenas a população humana, mas também a outras espécies de seres vivos. Darwin não estava sozinho em seu pensamento. Um outro naturalista que também merece muitos méritos, Alfred Russel Wallace ( ), em seu ensaio intitulado A tendência das variedades de se afastarem indefinidamente do tipo original, chega às mesmas conclusões que Darwin. As conclusões de Wallace foram enviadas a Darwin, que até aquele momento relutava em publicar o que havia descoberto. Numa rara ocasião de cordialidade (em muito influenciada por amigos), ambos concordaram em publicar suas hipóteses ao mesmo tempo (1858). Entretanto esses dois trabalhos tiveram pouca repercussão, até que em 1859, estimulado com a descoberta de Wallace, Darwin terminou e publicou seu trabalho iniciado em trata-se do famoso livro intitulado A origem das espécies, uma das obras mais revolucionarias já escritas. O livro citado acima contém 500 paginas escritas de maneira informal e às vezes até vulgar, reunindo um grande numero de evidencias para ambos os processos, o da seleção natural e o da evolução.o ponto crucial da argumentação acha-se desenvolvido nos primeiros quatro capítulos: Variação e domesticação, variação sob 10 condições naturais, luta pela vida e seleção natural ou sobrevivência do mais apto. Os onze capítulos seguintes tratam dos prós e dos contras da teoria da seleção para a explicação das mudanças processadas no decorrer da evolução. Segundo os historiadores, apesar de Wallace ter seu trabalho pronto para a publicação antes do de Darwin, as anotações de 1844 demonstram que Darwin havia desenvolvido suas idéias sobre seleção natural pelo menos quinze anos antes de ter lido o manuscrito de Wallace. O próprio Wallace admitiu que cabia a Darwin a maior parte dos créditos pela idéia. Assim surgiu o darwinismo, que poderia ser chamado wallacismo, cujos fundamentos básicos são: Todos os organismos têm potencialidade para aumentar em progressão geométrica; entretanto, em cada geração o numero de indivíduos de uma espécie permanece constante. Se em cada geração é produzido um numero maior de descendentes em relação aos ascendentes e se o numero permanece constante, deve-se concluir que há competição pelo alimento, água, luz, temperatura e outros fatores do ambiente. Há variação em todas as espécies, isto é, dentro de uma mesma espécie, os indivíduos são diferentes entre si. Os organismos que apresentam variações favoráveis conseguem sobreviver e reproduzir-se, mas uma grande parte dos organismos com variações desfavoráveis podem morrer. Variações favoráveis são transmitidas para os descendentes e, acumulando-se com o tempo, dão origem a diferenças notáveis que passam a constituir novas espécies. O livro publicado por Darwin em 1859 provocou reação imediata. Muitos biólogos acharam nessa teoria de seleção natural as respostas para suas próprias questões. Outros não abriram mão de sua convicção sobre a imutabilidade das espécies, pois Darwin abalou um dos mais sólidos conceitos, que era o fixismo das espécies, ou seja, todas as espécies de seres vivos teriam sido criadas por uma força superior exatamente na sua forma atual. Contudo, apesar de Darwin ter entrado para a historia, como Copérnico, Galileu, entre outros, e de a moderna biologia não existir sem a teoria da evolução darwiniana, o darwinismo apresenta uma falha: na época sem os conhecimentos de genética, Darwin não foi capaz de explicar um ponto obscuro de sua teoria: a origem das variações existentes nas populações naturais sobre as quais atua a seleção natural. Isso foi razoavelmente explicado no inicio do século XX, quando vários cientistas retomaram o trabalho de genética proposto pelo monge Gregor Mendel. Neste curso os melhores alunos estão sendo preparados pelos melhores Professores

11 EVIDENCIAS DA EVOLUÇÃO Os fixistas não aceitaram a evolução orgânica, argumentando que não existem provas concretas de sua ocorrência. No entanto, os evolucionistas reuniram fortes evidencias a favor de sua teoria: os seres vivos atuais se originaram a partir de formas ancestrais, que foram modificadas pela ação dos mecanismos evolutivos ao longo de milhões de anos. Tais evidencias foram reunidas graças às pesquisas em paleontologia, anatomia comparada, embriologia comparada e estudos bioquímicos. Fósseis A paleontologia (do grego palaios = antigo; onto = ser; logos = estudo) é a ciência que se dedica ao estudo dos fosseis (do latim fossilis = tirado da terra). Os fosseis podem ser de diversos tipos: partes duras dos esqueletos dos vertebrados, dentes e escamas, pegadas e moldes em argila ou areia, impressões de folhas em rochas sedimentares, etc. Há casos de fosseis em que a conservação foi tão perfeita que é possível efetuar estudos detalhados das estruturas externa e interna de vários animais. Entre eles, podemos destacar os insetos preservados no âmbar e os mamutes da Sibéria, que foram conservados em blocos de gelo. Diferentes espécies de seres vivos apresentam grande semelhança anatômica.. a existência de indivíduos de espécies diferentes organizados segundo um mesmo plano estrutural é também uma evidencia da evolução. Os estudos de anatomia comparada demonstram, por exemplo, que os aparelhos circulatórios das cinco classes de vertebrados exibem um aumento de complexibilidade, dos peixes para os mamíferos, o que é coerente com o processo evolutivo dos vertebrados. Embriologia comparada O estudo comparado da embriologia de diferentes vertebrados mostra a grande semelhança de padrão de desenvolvimento inicial. Essa semelhança pode ser explicada se levarmos em consideração que durante o processo embrionário é esboçado o plano estrutural básico do corpo, que todos eles herdaram de um ancestral comum. Contudo, à medida que o desenvolvimento ocorre, os embriões se diferenciam cada vez mais e as semelhanças diminuem. Analogia Os estudos de embriologia e anatomia comparada mostram que as asas dos insetos e das aves têm estrutura e origem embrionárias diferentes, embora estejam associadas com a mesma função. Os órgãos análogos não são evidências evolutivas, m,as demonstram que os animais em questão desenvolveram estruturas distintas relacionadas com um hábito em comum, o de voar. Homologia Fosseis como o ilustrado (Archaeopteryx) representam um excelente argumento contrario aos fixistas. O estudo da anatomia dos répteis e aves atuais já apontava para um parentesco entre esses dois grupos e a descoberta desse fóssil, juntamente com estudos mais detalhados, permitiu concluir que esse animal poderia ter sido um elo intermediário entre o grupo dos répteis e o das aves. Anatomia comparada Os órgãos homólogos são aqueles em que a origem embrionária é a mesma, podendo ou não exercer semelhantes funções. Estudos anatômicos e embrionários revelam que os braços de um ser humano, as asas de uma ave e as patas dianteiras de outros vertebrados apresentam idêntica origem embrionária, apesar de terem funções diferentes. É importante ressaltar que as diferenças observadas entre os órgãos homólogos devem-se à adaptação a ambientes diversos. A homologia é uma evidencia favorável ao processo evolutivo, pois indica que diferentes organismos tiveram uma mesma teoria evolutiva. Assim, a presença de órgãos homólogos confirma o grau de parentesco entre diversos grupos aparentemente diferentes, servindo como uma prova evolutiva. Neste curso os melhores alunos estão sendo preparados pelos melhores Professores 11

12 Órgãos vestigiais A presença de órgãos vestigiais ou rudimentares, também revelada pelo estudo de anatomia comparada, justifica-se a partir da idéia de evolução. Tais órgãos, embora sem função atual, permanecem vestigialmente, indicando sua existência anterior em sua função completa e sua forma. Um exemplo de órgão vestigial é o apêndice vermiforme, uma pequena estrutura localizada junto ao ceco (região do intestino grosso), que não desenpenha função importante no homem e nos animais carnívoros. Mas, nos herbívoros, abriga inúmeros microorganismos relacionados com a digestão de celulose. 24/11/ Publicação do Livro "A Origem das Espécies por meio da Seleção Natural" Foi o primeiro a utilizar o que veio a ser denominado método Hipotético-Dedutivo onde uma hipótese é testada, determinando se as deduções dela obtidas são corroboradas pela observação. O livro contém duas teses principais. Todos os organismos descenderam com modificações de um ancestral comum. O mecanismo de transformação é a Seleção Natural que atua sobre a variação individual. Seleção Natural age favorecendo os mais aptos, sendo assim haveria a luta pela sobrevivência. Um aspecto sui generes referente ao Livro "A Origem das Espécies" é o de piorar a cada edição. Por exemplo, a base para atuação do seu mecanismo de evolução, A Seleção Natural, que atua justamente na da variação entre os indivíduos não era explicada até a 7ª edição do Origens das Espécies, sendo que utilizou a teoria da Pangênese para explicar as causas dessa variação individual. Propôs que a transmissão das características eram feitas por gêmulas que partiam dos diversos órgãos para os gametas.( alguns autores relacionam a este aspecto, a ligação de Darwin com a teoria Lamarckiana) Evidências Moleculares Estudos recentes de biologia molecular permitiram aos cientistas efetuar uma análise na seqüência dos nucleotídeos do DNA, bem como na composição de aminoácidos de diversas proteínas. Tais estudos, aliados à análise de fósseis e à anatomia comparada, permitem evidenciar o grau de parentesco entre espécies diferentes. 12 TEORIA NEO-DARWINISTA O trabalho de Mendel foi encontrado na Biblioteca de Darwin. O referido trabalho (1865) não teve muita repercussão nos meios científicos, pois ao contrário da norma para um trabalho de Historia Natural da época, era recheado com cálculos e proporções. Mendel - Biólogo e botânico austríaco de origem tcheca ( ). É o pioneiro das teorias da Genética. Nasce em Heinzendorf, Tchecoslováquia. Filho de camponeses, interessase desde pequeno por plantas e ingressa na vida religiosa no Monastério Agostiniano de Brünn, na Morávia. Com a redescoberta dos trabalhos de Mendel em 1900, por De Vries, Tschermak e Correns, independentemente que mostraram a existência de fatores que determinam a variação descontínua, a Teoria de Darwin entrou em descrédito. No período de 1936 a 1947, os matemáticos John Haldane ( ) e Ronald Fisher ( ) e os biólogos Theodosius Dobzhansky ( ), Julian Huxley ( ) e Neste curso os melhores alunos estão sendo preparados pelos melhores Professores

13 Ernest Mayr ( ) foram os responsáveis pela fusão de conceitos da genética e da evolução, surgindo, assim, a teoria neo-darwinista ou teoria sintética da evolução. A teoria neo-darwinista diz que mutações e recombinações genéticas causam as variações entre indivíduos sobre os quais age a seleção natural. Contribuições da Genética; Paleontologia e Sistemática. Reconciliou a Teoria de Darwin com as descobertas da Genéticca. Características adquiridas não são herdáveis. Variação contínua tem a mesma base mendeliana que a descontínua. Desenvolvimento de teorias genéticas que permitiam a análise da seleção natural, bem como outros mecanismos de alteração das freqüências gênicas nas populações (Endocruzamento; Fluxo gênico; Deriva genética). Principais Conceitos do Neodarwinismo Variabilidade Genética - existência de variação das características fenotípicas que representa a matéria prima para seleção dos mais aptos ou com reprodução diferencial. Mutação Gênica - Origem da variação genética existente Recombinação Genética - Novos arranjos entre os genes. Mecanismos que alteram as freqüências gênicas das Populações Seleção Natural - Principal mecanismo evolutivo Fluxo Gênico - Migração Deriva Genética - Mecanismo estocástico de alteração. I. As características adquiridas ao longo da vida de um organismo são transmitidas aos seus descendentes. II. Uma ginasta que desenvolveu músculos fortes, através de intensos exercícios, terá filhos com musculatura bem desenvolvida. III. O ambiente seleciona a variabilidade existente em uma população. IV. Em uma ninhada de cães, o animal mais bem adaptado às condições de vida existentes sobreviverá por mais tempo e, portanto, terá oportunidade de gerar um número maior de cãezinhos semelhantes a ele. A alternativa que contém, respectivamente, as idéias de Lamarck e de Darwin é: a) I e II b) I e IV c) III e II d) III e IV e) IV e II 02. Considere as seguintes afirmações: I. O meio cria a necessidade de uma determinada estrutura em um organismo. II. O organismo se esforça para responder a essa necessidade. III. Como resposta a esse esforço, há uma modificação na estrutura do organismo. IV. Essa modificação é transmitida aos descendentes. Essas quatro afirmações resumem, em poucas palavras, a teoria de: a) Darwin b) Mendel c) Lamarck d) Lavoisier e) Malthus 03. (UFRN) August Weismann cortou a cauda de camundongos durante mais de 20 gerações e verificou que as novas ninhadas continuavam a apresentar aquele órgão perfeitamente normal. Dessa experiência, pode-se concluir que: a) As espécies são fixas e imutáveis b) Quanto mais se utiliza determinado órgão, mais ele se desenvolve c) A evolução se processa nos seres vivos mais simples para os mais complexos d) A seleção natural e as mutações são fatores que condicionam a evolução dos seres vivos e) Os caracteres adquiridos do meio ambiente não são transmitidos aos descendentes ATIVIDADES 01. (UFRGS) As afirmativas abaixo estão baseadas em teorias evolutivas. 04. Examine as duas frases: 1ª De tanto comer vegetais, o intestino dos herbívoros aos poucos foi ficando longo. 2ª Por terem o intestino longo, os herbívoros podem comer vegetais. Podemos considerar corretamente: Neste curso os melhores alunos estão sendo preparados pelos melhores Professores 13

14 a) As duas frases lamarckianas. b) As duas frases darwinianas. c) As duas frases nem lamarckianas e nem darwinianas. d) A primeira frase darwiniana e a segunda, lamarckiana. e) A primeira frase lamarckiana e a segunda, darwiniana. 05. (UFBA) Um problema não explicado da teoria da seleção natural de Darwin foi o(a): a) Sobrevivência dos mais aptos. b) Desaparecimento de muitas espécies. c) Ação do ambiente sobre os indivíduos. d) Adaptação dos indivíduos ao ambiente. e) Mecanismo de transmissão das variações. 06. (FESP PR) fragmentos de On the origino f species :...Contudo subsiste ainda uma dificuldade. Depois que um órgão deixou de desempenhar alguma função e que por esse motivo reduziu-se em proporções, como pode ainda sofrer uma diminuição posterior até não deixar mais vestígios imperceptíveis e, por fim, desaparecer. Não é possível que a falta de uso possa continuar a produzir novos efeitos sobre um órgão que cessou de desempenhar todas as funções... (Charles Darwin 1859) As alternativas que seguem referem-se ao texto citado acima. Assinale a correta. a) Nesse texto, Darwin refere-se ao mutacionismo, comprovando sua impossibilidade. b) O texto acima é uma crítica à teoria sintética da evolução. c) O texto faz uma séria crítica a uma das leis de Lamarck. d) O texto citado critica a evolução molecular da origem da vida. e) Nesse texto, Darwin faz uma séria crítica à teoria abiogenética da evolução. 07. (CESESP PE) A mutação é um fator de evolução que: a) Reduz a variedade genética b) Aumenta e reduz a variedade genética c) Aumenta a variedade genética d) Ocorre na natureza sempre produzindo genes deletérios e) Age da mesma maneira que a seleção natural, isto é, de efeito rápido 08. (UFV MG) Utilizando os itens abaixo responda: I. A seleção natural tende a diminuir a variabilidade genética da espécie pela diminuição de caracteres desprovidos de valor para a sobrevivência. II. As mutações e recombinações cromossômicas tendem a aumentar a variabilidade genética das populações. III. O ambiente é um fator importante na seleção natural porque estabelece o padrão para a sobrevivência. a) Se apenas I e II forem corretos. b) Se apenas uma afirmativa for correta. c) Se apenas I e III forem corretos. d) Se todas as afirmativas forem corretas. e) Se apenas II e III forem corretos. 09. Considere a seguinte frase a ser completada: Sem I não há variabilidade, sem variabilidade não há II e, conseqüentemente, não há III. Os termos que substituindo as lacunas tornam essa frase logicamente correta são: a) I = evolução; II = seleção e III = mutação b) I = evolução; II = mutação e III = seleção c) I = mutação; II = evolução e III = seleção d) I = mutação; II = seleção e III = evolução e) I = seleção; II = mutação e III = evolução 10. (FUVEST SP) Muitos inseticidas como o DDT foram utilizados indiscriminadamente no controle de insetos. Posteriormente perderam muito da sua eficiência porque: a) Os indivíduos que entraram em contato com os inseticidas tornaram-se resistentes. b) O inseticida estimula o inseto a produzir mais quitina. c) O inseticida estimula as células fagocitárias a digerir o veneno. d) Alguns insetos são portadores de variações genéticas que condicionam resistências ao DDT e que podem ser transmitidas aos seus descendentes. e) O inseticida estimula a produção de tecido adiposo e este acumula o veneno. GABARITO 01. b 02. c 03. e 04. e 05. e 06. c 07. c 08. d 09. d 10. d BIOQUÍMICA 14 Neste curso os melhores alunos estão sendo preparados pelos melhores Professores

15 A Química diz que toda a matéria é formada por átomos. Os seres vivos são matérias e, portanto formado por átomos, mas o que faz dos seres vivos diferentes da matéria inerte? Sabe-se que a matéria viva (protoplasma), é constituída principalmente por átomos de carbono, hidrogênio, oxigênio e nitrogênio. Os átomos formam dois grupos de substâncias no protoplasma: inorgânicas e orgânicas. De interesse biológico as substâncias inorgânicas são: água e sais minerais, e as substâncias orgânicas: glicídios, lipídios, proteínas, enzimas, carboidratos, lipídios, vitaminas. Substância Animais Vegetais Água 60% 70% Sais minerais 4,0% 2,5% Proteínas 15,0% 4,0% Carboidratos 6,0% 18,0% Lipídios 11,0% 0,5% Ácidos nucléicos 2,0% 2,0% Porcentagem média de substâncias em células animais e células vegetais ÁGUA C H O N É a substância mais abundante nos seres vivos. Denominada como solvente universal, a água é solvente dos íons minerais e das substâncias orgânicas existentes nos líquidos intra e extracelulares. É o meio onde ocorrem as reações químicas celulares. Funciona como meio de transporte das substâncias do corpo. Atua como moderador térmico impedindo variações bruscas da temperatura. A quantidade de água nos seres vivos é diretamente proporcional à intensidade metabólica do organismo (célula, tecido ou órgão) e inversamente proporcional à idade. A água nos seres vivos têm sua origem no ambiente quer seja por ingestão, no casos dos animais, ou por absorção, no caso dos vegetais. Uma pequena quantidade de água é produzida em algumas reações químicas celulares (respiração e fotossíntese), síntese de proteínas. SAIS MINERAIS São encontrados na matéria viva na forma cristalina e iônica. Sob a forma cristalina são pouco solúveis em água e entram na constituição de estruturas tais como ossos dos vertebrados, carapaças das tartarugas, conchas de moluscos, espículas das esponjas, etc. Na forma iônica participa das reações químicas e no equilíbrio osmótico. MINERAL FUNÇÕES FONTES Cálcio Componente importante dos ossos e dos dentes. Essencial à coagulação do Vegetais verdes, sangue; necessário para o leite e funcionamento normal de nervos e lacticínios. músculos. Fósforo Componente importante dos ossos e dos dentes. Essencial para o armazenamento e transferência de energia das células (ATP); componentes do DNA e do RNA. Potássio Principal íon positivo do líquido extracelular. Influencia a contração muscular e a atividade dos nervos. Sódio Principal íon positivo do líquido extracelular. Importante no balanço de líquidos do corpo; essencial para a condução do impulso nervoso. Magnésio GLICÍDIOS Também chamados de glucídios, carboidratos, açúcares. São formados por carbono (C), hidrogênio (H), oxigênio (O) e ainda nitrogênio (N) e enxofre (S). São usados como fonte de energia dos seres vivos (sendo o principal açúcar usado pelos seres vivos a glicose). Também são usados como componentes estruturais (parede celular, exoesqueleto). Os nomes dos açúcares possuem terminação OSES. Classificação Componente de muitas coenzimas. Necessário para o funcionamento normal de nervos e músculos. Ferro Componente da hemoglobina, mioglobina e enzimas respiratórias. Fundamental para a respiração celular. Leite e laticínios, carnes e cereais. Carnes, leite e muitos tipos de frutas. Sal de cozinha e muitos tipos de alimento. Cereais integrais, vegetais verdes. Carnes, gema de ovo, legumes e vegetais Classificam-se os glicídios em: - Monossacarídeos são as moléculas mais simples de açúcar, são solúveis em água e não hidrolisáveis. As moléculas de monossacarídeos são formadas por três ou a até sete átomos de carbono e portanto, denominados de: Neste curso os melhores alunos estão sendo preparados pelos melhores Professores 15

16 - 3C trioses - 4C tetroses - 5C pentoses - 6C hexoses - 7C heptoses Os principais monossacarídeos são: a glicose (hexose de forma molecular C 6 H 12 O 6 ), ribose e desoxirribose (pentoses de forma molecular C 5 H 10 O 5 ). parede celular das células vegetais e responsáveis pela constituição da maior parte das estruturas de sustentação de uma planta; quitina polímero de glicosamina (hexose na qual uma hidroxila(oh) é substituída por um grupo amina (NH 2 ), é o principal componente do exoesqueleto dos artrópodos. LIPÍDIOS Também conhecidos por gorduras, são ésteres formados pela união de ácidos graxos com álcool produzindo moléculas de água, reação chamada de estereficação. São insolúveis em água e solúveis em solventes orgânicos como álcool, éter, acetona, clorofórmio e benzeno. Os lipídios têm como função reserva energética, isolante térmico e elétrico, lubrificantes e impermeabilizantes na superfície de tecidos animais e vegetais e amortecedor. São classificados em: - glicerídeos óleos e gorduras. - cerídios formado pelas ceras. - esteróides colesterol, corticóides e hormônios sexuais. Desoxirribose A glicose é a principal fonte de energia utilizada pelas células, é também conhecida como açúcar do sangue. A ribose entra na composição da molécula de RNA e a desoxirribose na molécula de DNA. - Oligossacarídeos (osídeos) são glicídios formados pela união de duas a dez moléculas de monossacarídeos. Formam cristais, são solúveis em água e hidrolisáveis. Os principais oligossacarídeos são os dissacarídeos (açúcares formados pela união de duas hexoses através de ligações glicosídicas, com fórmula geral C 12 H 22 O 11 H 2 O). São exemplos de dissacarídeos: sacarose (glicose + frutose) é o açúcar comum, encontrado principalmente na canade-açúcar, na beterraba e sucos de frutas, maltose (glicose + glicose) é resultante da hidrólise do amido e lactose (glicose + galactose) é o açúcar do leite. - Polissacarídeos são moléculas de açúcar formadas por um grande número de monossacarídeos (macromoléculas) através de ligações glicosídicas. São coloidais, insolúveis em água. Os principais polissacarídeos são: amido açúcar de reserva vegetal, encontrado em sementes, raízes e caules; glicogênio açúcar de reserva animal, formado por uma macromolécula de glicose, encontrado especialmente no fígado e nos músculos; celulose açúcar que compõe a 16 PROTEÍNAS São os principais componentes estruturais dos seres vivos. São polímeros de aminoácidos. A união entre os aminoácidos é feitas por ligações peptídicas ligações feitas entre o radical amina (NH 2 ) de um e o radical carboxila (COOH) de outro havendo liberação de uma molécula de água. As proteínas possuem uma estrutura espacial em forma de rolos, quando submetidas a Neste curso os melhores alunos estão sendo preparados pelos melhores Professores

17 uma temperatura superior a 50ºC, suas cadeias polipeptídicas se desenrolam alterando sua configuração estrutural, tal fenômeno é chamado de desnaturação e provoca a inativação da proteína. As proteínas diferenciam entre si pelo número, tipo e seqüência dos aminoácidos na cadeia polipeptídica. Exemplos de proteínas: Melanina responsável pela pigmentação da pele. Colágenos dos tendões e cartilagens. Miosina e actina dos músculos. Queratina da pele. Hemoglobina das hemácias. Fibrina e albumina do sangue Antígenos Anticorpos Hormônios como por exemplo, insulina e adrenalina. Enzimas ANTICORPOS São proteínas que reagem, de maneira específica, com substâncias orgânicas estranhas que penetram no organismo, as quais são chamadas de antígenos. ENZIMAS Antes de uma reação química acontecer há um gasto energético que iniciará a reação, tal energia é chamada de energia de ativação. Em baixas temperaturas a velocidade das reações químicas é pequena e a energia de ativação alta. As reações químicas que ocorrem nos seres vivos se realizam dentro de limites estreitos de temperatura, por isso há uma necessidade de uma energia de ativação alta. As enzimas aumentam a velocidade das reações químicas e diminuem a energia de ativação sem alterar excessivamente a temperatura. Substâncias como as enzimas, que aceleram as reações químicas sem mudar os produtos da reação às chamadas de catalisadores. células executam em milésimos de segundos a síntese ou degradação de moléculas que, sem enzimas necessitariam de várias semanas para serem realizadas. A maioria das enzimas quando denominadas levam o sufixo ase, por exemplo: amilase, lípase e proteínas, há exceções como pepsina, tripsina. VITAMINAS As vitaminas são elementos nutritivos essenciais para a vida (VITA), que na sua maioria possuem na sua estrutura compostos nitrogenados (AMINAS), os quais o organismo não é capaz de sintetizar e que, se faltarem na nutrição, provocarão manifestações de carência ao organismo. O corpo humano deve receber as vitaminas através da alimentação, por administração exógena (injeção ou via oral), ou por aproveitamento das vitaminas formadas pela flora intestinal (algumas vitaminas podem ser produzidas nos intestinos de cada indivíduo pela ação da flora intestinal sobre restos alimentares). A falta de vitaminas pode ser total - avitaminose -, ou parcial - hipovitaminose. Em ambas as situações, podem surgir manifestações classificadas como doenças carenciais. A falta de vitaminas pode ser provocada por: Redução de ingestão. Pela diminuição da absorção. Pelas alterações da flora intestinal. Pelas alterações do metabolismo. Pelo aumento de consumo. O excesso de vitaminas hipervitaminose pode ser a conseqüência da ingestão, ou da administração exagerada de vitaminas. De acordo com sua solubilidade em água ou em lipídios as vitaminas podem ser classificadas em: Hidrossolúveis: vitamina c e Complexo B. Lipossolúveis: vitaminas A, D, E e K. VITAMINA C As enzimas são responsáveis pela eficiência da química celular. Graças a elas, as Sinônimo: ácido ascórbico. Doses diárias recomendadas: 60 mg Principais funções: participa na formação de catecolaminas; aumenta a absorção de ferro pelo intestino. Principais fontes: frutas e verduras frescas. Manifestações de carência: lesões do colágeno. O escorbuto, um mal clássico dos marinheiros de longo curso, é, hoje em dia, uma doença praticamente desconhecida, caracteriza-se pela baixa da imunidade; tecidos conjuntivos e capilares fracos, com sangramento na pele e nas gengivas e inchações e dores articulares. Uma manifestação Neste curso os melhores alunos estão sendo preparados pelos melhores Professores 17

18 observada nos cabelos que pode sugerir a carência de vitamina C é quando os pêlos se tornam crespos nos locais onde antes eram lisos. Manifestações de excesso: formação de cálculos nos rins. Note-se que a dose diária recomendada é de 60 mg/dia. Alguns produtos comerciais contêm até 2000 mg por comprimido, o que significa a ingestão de 35 ou mais vezes o dose diária recomenda. O efeito preventivo ou curador de doenças virais, como gripe, a prevenção de câncer, reduzir risco de doença cardíaca e catarata, o aumento das defesas orgânicas, tudo isso não está comprovado como sendo um efeito terapêutico útil da vitamina C. As chances de obter um benefício para a saúde com o uso de altas doses de vitamina C são bem menores do que as de se conseguir uma doença a mais. Alimentos ricos em vitamina C: mamão, laranja, morangos, kiwi, melão, manga, caju, goiaba, limão, acerola e muitas outras frutas; pimentão, brócolis, couves e diversas hortaliças. VITAMINA B 1 Sinônimos: Tiamina Doses diárias recomendadas: 1,5 mg. Para mães que amamentam e para idosos é 3,0 mg Principais funções: atua principalmente no metabolismo energético dos açúcares. Principais fontes: carnes, cereais, nozes, verduras e cerveja. Nota: alguns peixes e crustáceos e chás pretos podem conter fatores anti-tiamina. Manifestações de carência: a doença carencial clássica é o Beribéri que se manifesta principalmente em alcoólatras desnutridos e nas pessoas mal-alimentadas dos países pobres. A manifestação neurológica da carência de vitamina B1 é também denominada de Beribéri seco, caracterizando-se por neurites periféricas, distúrbios da sensibilidade com zonas de anestesia ou de hiperestesia, perda de forças até a paralisia de membros. No cérebro, pode haver depressão, perda de energia, falta de memória até síndromes de demência. As manifestações cardíacas decorrentes da falta de vitamina B1 são denominadas de Beribéri úmido, que se manifesta por falta de ar, aumento do coração, palpitações, taquicardia, alterações do eletrocardiograma, inclusive insuficiência cardíaca do tipo débito elevado. Nas crianças de peito a falta de vitamina B1 pode aparecer por ser o leite materno muito pobre em tiamina, principalmente se a mãe não receber suplemento de vitamina B1. Nos portadores de hipertireoidismo, havendo um aumento do metabolismo decorrente da atividade exagerada do hormônio da tireóide, podem surgir manifestações de carência de vitamina B1 causada pelo consumo aumentado. 18 Manifestações de excesso: mesmo em doses elevadas, a tiamina não é tóxica. Os eventuais excessos ingeridos são eliminados pelos rins, deixando a urina amarelada. VITAMINA B 2 Sinônimos: Riboflavina Doses diárias recomendadas: 1,7 mg para homens e 1,6 mg/dia para mulheres. Principais funções: desempenha um papel importante no metabolismo energético e como protetor das bainhas dos nervos. É um fator importante no metabolismo de enzimas. Principais fontes: leite, carne e verduras. Nota: a radiação solar (UV) inativa a riboflavina. Manifestações de carência: muito raras. Podem aparecer em gestantes, nos esportistas de alta performance ou em doenças digestivas que alterem a sua absorção. As primeiras manifestações de carência são inflamações da língua, rachaduras nos cantos da boca, lábios avermelhados, dermatite seborréica da face, tronco e extremidades, anemia e neuropatias. Nos olhos, pode surgir a neoformação de vasos nas conjuntivas, além de catarata. As carências de vitamina B2 costumam acompanhar a falta de outras vitaminas. Manifestações de excesso: não é tóxica, mesmo em altas doses. Os excessos são eliminados pelos rins. VITAMINA B 6 Sinônimos: Piridoxina, Piridoxol, Piridoxamina e Piridoxal. Doses diárias recomendadas: a necessidade diária de Piridoxina é diretamente proporcional à ingestão de proteínas na dieta. Por exemplo, quem ingere 100 g/dia de proteínas necessita receber 1,5 mg/dia de piridoxina. Mulheres grávidas, fumantes e alcoólatras têm necessidade de doses maiores da vitamina B6. Principais funções: a vitamina B6 é uma coenzima e interfere no metabolismo das proteínas, gorduras e triptofano. Atua na produção de hormônios e é estimulante das funções defensivas das células. Participa no crescimento dos jovens Principais fontes: cereais, carnes, frutas e verduras. O cozimento reduz os teores de B6 dos alimentos. Manifestações de carência: são muito raras, são lesões seborréicas em torno dos olhos, nariz e boca, acompanhadas de glossite e estomatite. Quanto ao sistema nervoso, a carência de vitamina B6 pode provocar convulsões e edema de nervos periféricos. Distúrbios do crescimento e anemia são atribuídos à carência de vitamina B6. Neste curso os melhores alunos estão sendo preparados pelos melhores Professores

19 Manifestações de excesso: a Piridoxina tem baixa toxicidade aguda, mas doses de 200 mg/dia, podem provocar intoxicações neurológicas, surgindo sintomas como formigamentos nas mãos e diminuição da audição. Foram relatados casos de dependência da piridoxina. VITAMINA B 12 Sinônimos: Cobalaminas, Hidroxicobalamina, Cianocobalamina Doses diárias recomendadas: 6 ug/dia. Principais funções: essencial para o crescimento de replicação celular. Importante na formação das hemácias (os glóbulos vermelhos do sangue). Principais fontes: carne e fígado. É também produzida pela flora do intestino grosso, mas lá não é absorvida. A absorção se dá no intestino delgado depois dela ter sido ativada no estômago aonde chega com a ingestão de alimentos. Níveis baixos dessa vitamina estariam associados com um maior risco de câncer e de doenças vasculares. Os vegetais, não contêm vitamina B12, isso poderia levar os vegetarianos a apresentarem a sua falta. Contudo isso nem sempre acontece porque bactérias contaminantes dos vegetais ou mesmo as do trato intestinal, agindo sobre os restos desses vegetais, formam a vitamina B12 e, assim, suprem parcialmente o organismo daqueles que não ingerem carne, fígado, ovos ou leite e seus derivados. Manifestações de carência: anemia macrocítica ou perniciosa é a principal manifestação. Existem evidências de que níveis baixos de vitamina B12 estariam associados a uma maior incidência de doenças vasculares e cancerosas. Células de regeneração e replicação rápida (mucosas e epitélio cervical uterino) também se ressentem da falta de vitamina B12. A carência de vitamina B12 é comum em pessoas operadas do estômago quando foi retirada a parte que produz o fator intrínseco responsável pela absorção da vitamina B12. São propensos a apresentarem manifestações de falta de vitamina B12 os vegetarianos restritos (que não ingerem carnes, ovos, leite e seus derivados), os portadores de parasitoses intestinais, as pessoas operadas do pâncreas, os portadores de doenças inflamatórias crônicas dos intestinos e os idosos. As deficiências de vitamina B12 podem provocar lesões irreversíveis do sistema nervoso causadas pela morte de neurônios. Os sintomas neurológicos são os mais variados e decorrem da morte ou perda de função das células atingidas nos mais diferentes setores do cérebro e medula. As alterações neurológicas podem acontecer mesmo não havendo ainda anemia. ÁCIDO PANTOTÊNICO Sinônimos: Coenzima A. Doses diárias recomendadas: estimada em até 10 ug. É difícil determinar a dose mínima diária necessária por serem os estados carenciais praticamente desconhecidos. Principais funções: atua no metabolismo da maioria das células, na produção de hidratos de carbono, proteínas e lipídios. Interfere na produção de energia dentro das células e na produção de hormônios. Principais fontes: carnes, ovos, frutas, cereais e verduras, sendo encontrada, praticamente, em todos os alimentos. Manifestações de carência: são muito raras. As carências podem ser produzidas experimentalmente com alimentos artificiais, pelo uso de alguns antibióticos, nesses casos surgem cansaço, distúrbios do equilíbrio e do sono, cãibras e distúrbios digestivos, como flatulência e cólicas abdominais. Pessoas com dietas normais não têm carência de ácido pantotênico. Manifestações de excesso: o excesso de ingestão (mais de 10 a 20 mg/dia) pode provocar diarréia. Como acontece com as demais vitaminas hidrossolúveis, os excessos são eliminados pelos rins, na urina. NIACINA E NIACINAMIDA (FATOR PP) Sinônimos: ácido nicotínico e niacinamida e fator PP. Também denominados de vitaminas da inteligência. Doses diárias recomendadas: 15 mg. Principais funções: influencia a formação de colágeno e a pigmentação da pele provocada pela radiação ultravioleta. No cérebro, a niacina age na formação de substâncias mensageiras, como a adrenalina, influenciando a atividade nervosa. Principais fontes: carnes e cereais. Origina-se do metabolismo do triptofano: 60 mg de triptofano produzem 1 mg de Niacina. As pessoas que se alimentam principalmente à base de milho são propensas a manifestações de carência de Niacina por ser o milho muito pobre em triptofano. Manifestações de carência: a doença dos 3 "D", composta por Diarréia, Demência e Dermatite, também chamada de Pelagra. A língua pode apresentar cor avermelhada, ulcerações e edema. Pode haver salivação excessiva e aumento das glândulas salivares. Podem aparecer dermatites parecidas com queimaduras de pele, diarréia, náuseas e vômitos. No sistema nervoso, aparecem manifestações como cefaléia, tonturas, insônia, depressão, perda de memória e, nos casos mais severos, alucinações, demência e alterações motoras e alterações neurológicas com períodos de ausência e sensações nervosas alteradas. Manifestações de excesso: a Niacina não costuma ser tóxica, mesmo em altas doses, mas pode provocar coceira, ondas de calor, Neste curso os melhores alunos estão sendo preparados pelos melhores Professores 19

20 hepatotoxicidade, distúrbios digestivos e ativação de úlceras pépticas. Observação: a denominação PP significa Previne Pelagra, manifestação encontrada principalmente em alcoólatras de destilados quando malalimentados. Manifestações de excesso: existem fortes evidências de que altas doses de ácido fólico reduzem o risco de doenças das coronárias e de câncer do intestino grosso. VITAMINAS LIPOSSOLÚVEIS ACIDO FÓLICO Sinônimos: folacina, folatos e ácido pteroilglutâmico são sinônimos. Vitamina M e vitamina B9 são denominações fora de uso. É também denominada de "vitamina da futura mamãe". Doses diárias recomendadas: 0,2 mg para crianças e 0,4 mg para adultos. É imprescindível para mulheres antes da concepção e no primeiro mês da gravidez a fim de evitar doenças congênitas da criança, como anencefalia e espinha bífida. A dieta habitual contém em torno de 0,2 mg de ácido fólico. O cozimento prolongado dos alimentos pode destruir até 90% do seu conteúdo em ácido fólico. Principais funções: atua em conjunto com a vitamina B12 na transformação e síntese de proteínas. É necessária na formação dos glóbulos vermelhos, no crescimento dos tecidos e na formação do ácido desoxirribonucléico, que interfere na hereditariedade. O ácido fólico tem um papel na prevenção de doenças cardiovasculares, onde atua como redutor dessa substância tóxica. Principais fontes: carnes, verduras escuras, cereais, feijões e batatas. Um copo de cerveja, de 200 ml, contém 0,06 mg de ácido fólico. Manifestações de carência: a manifestação principal da carência de ácido fólico é a alta incidência de crianças com malformações congênitas do sistema nervoso nascidas de mães que foram carentes em ácido fólico no início da gravidez. Também está aumentada a incidência de lábio leporino e fissura palatina nesta situação. Estima-se que a administração preventiva de ácido fólico neste período e durante toda a gestação, reduziria a incidência de malformações congênitas em 70%. A falta de ácido fólico aumenta a incidência de partos prematuros. Um fator de risco está no fato de muitas mulheres ignorarem que estão grávidas. É no início da gestação que a suplementação de ácido fólico é importante. A carência de ácido fólico é comum em alcoólatras mal-alimentados, em desnutridos crônicos, em pessoas que não consomem vegetais verdes, como espinafre, acelga, brócolis e nas pessoas que se alimentam, principalmente, de comidas industrializadas. A carência de ácido fólico, junto com a carência de vitamina B12, pode levar as pessoas a sentirem vertigens, cansaço, perda de memória, alucinações e fraqueza muscular. 20 VITAMINA A Sinônimos: os retinóides são substâncias como o Retinol e seus derivados, que têm as propriedades biológicas da vitamina A. Os retinóides ocorrem na natureza ou são produzidos sinteticamente. Dose diária recomendada: 1 mg ou UI Principais funções: importante para as funções da retina, principalmente para a visão noturna. Exerce ainda função na cornificação da pele e das mucosas, no reforço do sistema imunológico, na formação dos ossos, da pele, cabelos e unhas. É importante no desenvolvimento embrionário. Tem influência nas reações imunológicas e teria efeitos na prevenção de certos tumores. A vitamina A tem função antioxidante, ela fixa-se aos chamados radicais-livres que se originam da oxidação de diversos elementos. Esses radicaislivres teriam um efeito nocivo para as células e são tidos como causadores de arterioesclerose, catarata, tumores, doenças da pele e doenças reumáticas. Principais fontes: laticínios, gema de ovo, fígado, rins. Fabricado também a partir do betacaroteno de hortaliças verdes, tomate, cenoura, mamão, etc. Manifestações de carência: Olhos: a ceratomalácia (amolecimento da córnea), olhos secos, com ulcerações e xerose da conjuntiva e córnea são as manifestações mais precoces. A cegueira noturna, a mais conhecida, é uma das primeiras manifestações de carência da Vitamina A. A dificuldade extrema de visão, inclusive a cegueira total são as manifestações mais graves da sua carência. Sistema respiratório: o epitélio das vias aéreas sofre alterações, a queratinização, o que propicia um aumento de infeções. Pode haver uma diminuição da elasticidade pulmonar dificultando a respiração. Pele: a queratinização e a secura da pele levam à erupção de pápulas que envolvem os folículos sebáceos principalmente nas extremidades dos membros. Sistema gênito-urinário: a deficiência de vitamina A leva a formação de cálculos renais. O epitélio das vias urinárias torna-se rugoso o que facilita o depósito de cristais e a formação dos cálculos. Ocorrem ainda alterações na formação de espermatozóides, degeneração de testículos, abortos, anomalias e mortes fetais. Sistema digestório: ocorrem alterações no epitélio intestinal, metaplasias no epitélio dos dutos pancreáticos, que seriam responsáveis pelas diarréias atribuídas à falta de vitamina A. Neste curso os melhores alunos estão sendo preparados pelos melhores Professores