1. A prática de esportes promove modificações orgânicas significativas no corpo dos atletas, o que leva à necessidade de ajustes metabólicos e fisiológicos que atendam à grande demanda por energia e permitam a rápida remoção de metabólitos desnecessários. O organismo de um atleta que apresenta bom condicionamento físico realiza tais ajustes de modo eficiente, mesmo em condições de esforço intenso, como, por exemplo, no caso das longas provas de maratona. As alterações nas concentrações sanguíneas de lipídios apresentadas na tabela abaixo são condizentes com vários outros estudos que apontam os efeitos benéficos do exercício físico na prevenção de doenças cardiovasculares, especialmente o infarto do miocárdio. Um estudo realizado com maratonistas revelou alterações bioquímicas substanciais decorrentes do esforço. Neste estudo, foi solicitado a vinte maratonistas do sexo masculino que percorressem os 21 km equivalentes a uma meia maratona. Amostras de sangue e urina desses atletas foram coletadas antes e depois da prova, a partir das quais foram medidos parâmetros bioquímicos. Alguns resultados estão dispostos na tabela a seguir. Tipo de amostra SANGUE URINA Parâmetros bioquímicos Antes da prova (valores médios) Após a prova (valores médios) Triglicerídeos (mg/dl)] 86 69 Colesterol LDL (mg/dl) 155 110 Colesterol HDL (mg/dl) 43 47 Ácido úrico sanguíneo (mg/dl) 5 3,5 Ácido úrico urinário (mg/mg de creatinina) 0,3 0,6 Aspecto/turbidez da urina* 0,0 1,0 Dados obtidos a partir de Siqueira e cols. (2009). Análise de parâmetros bioquímicos séricos e urinários em atletas de meia maratona. Arq Bras Endocrinol Metab. 53(7): 844-52. * A turbidez urinária permite deduzir o grau de diluição da urina: quanto mais turva, menos diluída e vice-versa Com base em seus conhecimentos de Biologia e Química, responda: a) Explique o mecanismo fisiológico responsável pela variação na concentração (turbidez) da urina nos atletas durante a prova de meia maratona mencionada no texto. Considere, em sua resposta, a intensa sudorese dos atletas ocorrida durante a prova e a ação do hormônio ADH. b) Estabeleça uma correlação entre colesterol e infarto do miocárdio. De que modo os valores de colesterol LDL e colesterol HDL apresentados na tabela demonstram um efeito benéfico da prática esportiva na prevenção do infarto? c) Escreva a fórmula molecular do ácido úrico e determine a porcentagem em massa de nitrogênio presente nessa substância. (Massas atômicas: H = 1; C = 12; N = 14; O = 16)
d) Equacione a reação de hidrólise do triglicerídeo representado a seguir. Indique a função química a que pertence cada um dos produtos dessa reação. 2. A batalha pelo elemento é impiedosa, assim como aquela por água, ar ou sexo, mas apenas de vez em quando a verdade de suas negociações é exposta em toda sua brutalidade. As plantas que comem animais são apenas um exemplo entre muitos para mostrar o quão competitivo o negócio deve ser, e como a Natureza recorre às conveniências mais improváveis para tirar o máximo do pouco que há disponível. (Steve Jones. A Ilha de Darwin, 2009.) No texto, o autor refere-se a um elemento químico, abundante na atmosfera, mas não no solo onde a planta cresce. Esse elemento é essencial para o desenvolvimento das plantas, uma vez que irá constituir suas proteínas e ácidos nucleicos. Qual é o elemento químico referido pelo autor e, considerando que na natureza as plantas carnívoras o obtêm dos animais que capturam, explique de que forma as espécies vegetais não carnívoras o obtêm. 3. A doação de sangue por adultos é incentivada, exceto quando se trata de portadores de hábitos comportamentais ou enfermidades que possam representar risco aos receptores.
As pessoas interessadas em doar sangue são submetidas, inicialmente, a uma entrevista e, posteriormente, têm seu sangue coletado para a realização de alguns testes. Nessa entrevista, pergunta-se, entre outras informações, se a pessoa possui alguma tatuagem no corpo. Justifique a importância dessa pergunta. 4. Com a realização de grandes eventos esportivos, como copa do mundo e olimpíadas, a preocupação com o doping de atletas aumenta. Uma das formas mais comuns de doping é a utilização de drogas que aumentam a capacidade de transporte de oxigênio do organismo. Sobre os processos celulares relacionados ao doping, responda: a) Qual é a relação entre o aumento da capacidade atlética do esportista e o aumento do transporte de oxigênio? b) Em qual organela celular é consumida a maior parte desse oxigênio e qual é o principal papel desse gás nessa organela? c) Qual é a consequência sobre a produção de energia e a capacidade atlética da utilização de drogas que provocam a formação de poros para prótons nas membranas dessas organelas? Justifique. 5. Após a fecundação, o zigoto humano passa por um período de intensa proliferação celular, denominado clivagem, originando um concepto multicelular conhecido como blastocisto. Mais tarde, esse concepto sofrerá o processo de gastrulação e prosseguirá em diversas etapas de desenvolvimento, com uma duração média total de 38 semanas contadas a partir da fecundação. a) Em que locais do aparelho reprodutor feminino humano normalmente ocorrem a fecundação, a clivagem e a gastrulação? b) Que partes dos embriões humanos estão formadas ao final da gastrulação? c) Se a duração do desenvolvimento humano é de 38 semanas em média, por que, clinicamente, são consideradas 40 semanas? 6. Após a relação sexual no período fértil da mulher, é provável que ocorra a fecundação e o desenvolvimento embrionário. Para a confirmação da fecundação, é indicado que se faça um teste de diagnóstico de gestação, que pode ser realizado através da análise do sangue ou da urina, em que se detecta a presença de hormônio gonadotrofina coriônica (HCG). Além da presença desse hormônio, também ocorre a alteração de outros hormônios que promovem mudanças no organismo da mulher. A respeito da gravidez: a) Explique o trajeto realizado pelo espermatozoide para que ocorra a fecundação, depois de serem depositados na vagina. b) Em que parte do organismo feminino ocorre a produção de hormônio gonadotrofina coriônica (HCG)? 7. A revista Veja publicou, em sua edição de 29.07.2009, a reportagem Não há motivo para alarme onde cita dados do Ministério da Saúde mostrando que a gripe comum matou, no mesmo período em 2008, 4.500 pessoas, contra 33 mortes causadas pelo vírus H1N1 em 2009. A mesma reportagem mostra que um estudo realizado com ratos comprovou que o vírus H1N1 tem dez vezes mais capacidade de infectar o tecido pulmonar do que o vírus da gripe comum. Desta forma, o problema maior da gripe causada por este vírus é sua habilidade em conquistar hospedeiros e não sua letalidade. a) Quais são as principais atitudes individuais a serem tomadas para se evitar o contágio, amplamente veiculadas pelo Ministério da Saúde? b) Sobre a reprodução do H1N1 no interior das células foi feita a seguinte afirmação: Sendo o H1N1 um vírus de RNA, a duplicação do genoma viral ocorre pela ação de uma enzima, a RNA polimerase, que catalisa a síntese de RNA a partir do DNA da célula hospedeira para a produção de novos vírus. Avalie se esta informação está correta ou não, justificando a sua resposta.
8. Dentre as aplicações atuais da genética molecular, temos os testes de identificação de pessoas por meio do DNA. Essa técnica, que pode ser usada para identificar suspeitos em investigações policiais, consiste em detectar e comparar sequências repetitivas ao longo de trechos da molécula de DNA, regiões conhecidas como VNTR (número variável de repetições em sequência). A figura a seguir ilustra os padrões de VNTRs de quatro pessoas envolvidas ( uma vítima (V) e 3 suspeitos (S1, S2 e S3) em uma investigação policial e de uma prova (P) coletada no local do crime: Considerando as afirmações e a figura acima apresentada, responda: a) A qual dos suspeitos (S1, S2 ou S3) pertence a prova (P)? Justifique a sua resposta. b) Que tipo de material pode ser coletado e servir de prova em um caso como esse? c) Por que os resultados desse tipo de análise têm alto grau de confiabilidade? 9. Um avião da companhia Air France que havia decolado na noite do domingo, 30 de maio de 2009, do Rio em direção a Paris, desapareceu com 228 pessoas a bordo - 216 passageiros e 12 tripulantes. Segundo boletim mais recente, divulgado pela secretaria, foram identificados 43 dos 50 corpos, entre brasileiros e estrangeiros. A pedido dos familiares, as identidades das vítimas foram mantidas em sigilo. Peritos do IML e representantes da Secretaria de Defesa Social de Pernambuco informaram que a identificação dos corpos restantes será feita a partir de exames de DNA. (Texto adaptado de matérias do jornal Folha de São Paulo, de 01/06 e 10/06/2009.) Com base no texto, responda às questões propostas. a) Por que é possível a identificação de corpos utilizando-se a molécula de DNA? b) Seria necessário incluir amostras de parentes das vítimas (pai, mãe, irmãos) durante as análises para a identificação dos corpos? Por quê? 10. O condomínio chamado corpo humano [...] Sabia que sobre sua pele, neste momento, estão vivendo milhões e milhões de bactérias? Elas nascem, reproduzem-se e morrem, ou seja, passam a vida inteira em seu corpo, sem, às vezes, nem prejudicá-lo. Achou nojento? Não se preocupe: isso é mais que normal.[...] Mas não são só as bactérias que habitam nosso organismo. Há vários outros organismos, bem maiores que elas. Sabia que o nosso cabelo é cheio de fungos, e as dobras da nossa pele, de mofo? Aargh! Há ainda aqueles moradores, nem sempre benéficos, que não são costumeiros em nosso organismo, mas aparecem de vez em quando em busca de alimento e abrigo. Entre eles, estão o piolho, a sarna e os vermes.[...] Por isso, você não precisa mais sentir aquele medo de ficar sozinho que às vezes aparece. Se lhe servir de consolo, lembre que, o tempo
todo, mais de 10 bilhões de seres vivos estão juntinhos de você, fazendo uma companhia que, muitas vezes, é benéfica para o funcionamento do seu organismo [...] (COSENDY, Leonardo. Ciência Hoje das Crianças. 22 nov. 2000.) a) No texto acima, o autor sugere algumas relações ecológicas interespecíficas. Identifique duas delas e caracterize-as. b) Ao compararmos as bactérias e os outros organismos citados no texto, quanto às suas características celulares básicas, observamos que existem diferenças marcantes. Identifique e caracterize esses dois grupos celulares. 11. Em aves que voam pouco, como galinhas e perus, os músculos peitorais, que movimentam as asas, são formados principalmente por fibras brancas. Em aves migratórias acontece o contrário: os músculos peitorais são formados predominantemente por fibras vermelhas. Adaptado de LOPES, Sônia. São Paulo: Saraiva, 2003. p. 393. v. 1. De acordo com a descrição acima, faça o que se pede. a) Estabeleça diferenças fisiológicas e morfológicas entre fibras musculares brancas e vermelhas. b) Determine as principais formas de obtenção de energia pelas fibras musculares vermelhas e brancas durante a atividade contrátil. 12. Todas as células do organismo humano possuem uma diferença de potencial elétrico entre as faces interna e externa da membrana plasmática. Nas células nervosas, essa diferença é denominada potencial de repouso, pois um estímulo é capaz de desencadear uma fase de despolarização seguida de outra de repolarização; após isso, a situação de repouso se restabelece. A alteração de polaridade na membrana dessas células é chamada de potencial de ação que, repetindo-se ao longo dos axônios, forma o mecanismo responsável pela propagação do impulso nervoso. O gráfico a seguir mostra a formação do potencial de ação. Descreva as alterações iônicas ocorridas no local do estímulo responsáveis pelos processos de despolarização e repolarização da membrana dos neurônios. 13. Uma célula está abastecida de energia quando a concentração de ATP está mais elevada do que as concentrações de ADP-AMP. Ao contrário, concentrações maiores de ADP-AMP indicam um nível energético baixo. Portanto, são as concentrações intracelulares desses três nucleotídeos que controlam o metabolismo energético celular, por meio da ativação ou inibição de enzimas. O esquema a seguir mostra resumidamente o metabolismo da glicose em uma célula muscular. Nele estão ressaltadas as etapas geradoras de ATP, além da regulação desse sistema por duas importantes enzimas: a glicogênio fosforilase b e a fosfofrutoquinase.
Descreva como as atividades das duas enzimas reguladoras citadas são controladas por ATP e por ADP-AMP para a manutenção de níveis ideais de ATP intracelular. 14. BRITÂNICA TEM UM GÊMEO NEGRO E OUTRO LOURO Num acontecimento raro, irmãos nascem de cores distintas, mas geneticistas explicam que fenômeno é possível. Londres. Os gêmeos Layton e Kaydon são, estatisticamente, dois em um milhão, já que um nasceu negro e o outro, branco. Num evento genético considerado raríssimo, segundo especialistas, os gêmeos têm características distintas: um é louro como o pai, enquanto o outro se parece com a mãe, descendente de nigerianos. (O GLOBO, 26 de outubro de 2006.) O trecho da reportagem apresentada trata de um evento bastante raro, entretanto a gravidez gemelar pode resultar em bebês com características diferentes. a) Que processos geram gêmeos em seres humanos? b) Qual deles originou o caso descrito? 15. Os gráficos a seguir representam duas características de fibras musculares de jovens saudáveis, medidas antes e depois de realizarem, por algumas semanas, exercício físico controlado, associado a uma dieta equilibrada. Marcante melhoria no condicionamento físico desses jovens foi observada.
Explique, com base nos gráficos, a relação entre a melhoria no condicionamento físico dos jovens e as variações dos seguintes fatores. a) quantidade de capilares sanguíneos por fibra muscular. b) quantidade de glicogênio por fibra muscular.
Gabarito: Resposta da questão 1: [Resposta do ponto de vista da disciplina de Biologia] a) Após a meia maratona, verifica-se um aumento na turbidez da urina dos atletas participantes. Esse fato é consequência da diminuição do volume de água eliminado na urina. Durante a corrida, a sudorese é intensa e, consequentemente, a neuro-hipófise secreta o hormônio antidiurético (ADH) que estimula a reabsorção de água nos túbulos renais, impedindo que o atleta sofra uma desidratação que possa comprometer suas atividades vitais. b) O excesso de colesterol pode ser a causa do infarto do miocárdio por provocar a formação de placas que obstruem as artérias coronárias, as quais irrigam o músculo cardíaco. Os miócitos cardíacos morrem quando são privados de oxigênio. A prática esportiva revela que, nos atletas, os níveis de colesterol LDL (colesterol ruim) é reduzido e, também, o nível de colesterol bom (HDL) é aumentado. Esses parâmetros permitem afirmar que a atividade física reduz o risco da ocorrência de infarto no miocárdio. [Resposta do ponto de vista da disciplina de Química] c) Fórmula molecular do ácido úrico: C5H4N 4O 3. Teremos: C5H4N4O3 168 g 56 g p 168 g / mol 100 % p 33,33 % d) A reação de hidrólise corresponde ao inverso da esterificação: Resposta da questão 2: O elemento químico referido pelo autor é o nitrogênio. As espécies vegetais não carnívoras obtêm o nitrogênio de que necessitam a partir de bactérias do solo e de bactérias que vivem associadas com suas raízes. Esses microrganismos, como, por exemplo, os rizóbios, são capazes de fixar o nitrogênio atmosférico na forma de íons amônio NH 4. Resposta da questão 3: As agulhas utilizadas em tatuagem atingem a camada dérmica da pele, daí o sangramento ocorrido durante o procedimento. Essas agulhas podem conter agentes contaminantes, tais como vírus, bactérias, protozoários e outros agentes patogênicos causadores de doenças humanas. Resposta da questão 4: a) O aumento da disponibilidade de oxigênio aumenta a possibilidade de ocorrer transporte
de elétrons na cadeia respiratória e, consequentemente, aumenta a síntese de ATP, molécula fundamental para a contração muscular. b) O oxigênio é consumido principalmente nas mitocôndrias, onde age como aceptor final de elétrons e hidrogênios no processo de fosforilação oxidativa. c) Diminui a síntese de ATP e, consequentemente, a capacidade atlética do indivíduo. A formação de poros para prótons fará com que menos prótons passem pela enzima ATP sintetase (ou sintase), provocando redução da síntese de ATP. Resposta da questão 5: a) A fecundação e a clivagem do embrião humano ocorrem no interior da tuba uterina. A gastrulação se processa após a implantação do blastocisto no endométrio do útero. b) Ao final da gastrulação, o embrião humano apresenta os dois folhetos germinativos iniciais, denominados ectoderme e mesentoderme, o intestino primitivo (arquêntero) e o blastóporo, orifício que comunica o arquêntero com o ambiente. c) O desenvolvimento clínico de 40 semanas inclui as duas semanas que precedem à implantação do blastocisto no útero. Resposta da questão 6: a) Após serem depositados na vagina, os espermatozoides percorrem o seguinte caminho: passa pelo colo do útero, cavidade uterina, tuba uterina (trompa de Falópio) e, no terço superior deste último, ocorre a fecundação. b) O hormônio gonadotrofina coriônica é produzido no corion, este tecido é um anexo embrionário, portanto, não é produzido pelos tecidos da mãe. Se levarmos em conta que o corion, juntamente com o amnion (outro anexo embrionário) e o endométrio formarão a placenta, poderíamos citar este órgão como o produtor do HCG. Resposta da questão 7: Para evitar o contágio com o vírus H1N1 devemos: Evitar o contato direto com pessoas infectadas; lavar as mãos frequentemente com água e sabão ou usar álcool gel nas mãos; usar lenços e copos descartáveis; evitar ambientes fechados e pouco ventilados. A informação está incorreta, pois um vírus de RNA utiliza seu próprio RNA para duplicar seu genoma. Não usa o DNA da célula hospedeira para catalisar a síntese de RNA. Resposta da questão 8: a) A prova (P) pertence ao suspeito 3 (S3), pois os padrões de VNTRs (bandas escuras) em P e S3 são iguais. b) Um teste como esse geralmente é feito a partir do DNA extraído de uma amostra de sangue, mas qualquer célula nucleada poderá ceder material genético para esse exame. c) Como o padrão genético é diferente para cada pessoa (com exceção dos gêmeos univitelínicos), a quebra do DNA de uma pessoa com enzimas de restrição produzirá um padrão de fragmentos típico para cada pessoa, conferindo um grau de confiabilidade que ultrapassa 99,9% para esse tipo de análise. Resposta da questão 9: a) A identificação de corpos utilizando-se a molécula de DNA é possível porque o DNA contém regiões polimórficas em que há repetições particulares para cada pessoa. Enzimas de restrição (endonucleases) fazem a fragmentação do filamento de DNA, produzindo fragmentos de tamanhos variáveis que, após a análise de seu padrão eletroforético, podem ser utilizados para a identificação de pessoas. b) Sim. É necessário incluir parentes das vítimas porque as amostras de DNA da vítima precisam ser comparadas com as dos parentes para que ocorra a identificação do perfil familiar e assim seja possível identificar o corpo.
Resposta da questão 10: a) Bactérias que habitam nosso organismo. Se beneficiar o homem, mutualismo; se não beneficiar nem prejudicar, comensalismo. Piolhos, sarnas e vermes que vivem no homem são todos casos de parasitismo. b) Bactérias são organismos unicelulares procarióticos; fungos são organismos que podem ser uni ou multicelulares e eucarióticos. As células procarióticas são mais simples que as células eucarióticas, pois em seu interior não há estruturas membranosas e não possuem núcleo organizado: seu material genético está em determinada região do citoplasma. As células eucarióticas são relativamente mais complexas e apresentam em seu interior inúmeras organelas membranosas que desempenham funções específicas. Além disso, possuem núcleo organizado, separado do restante da célula pela carioteca. Resposta da questão 11: a) Características fisiológicas de fibras musculares brancas: - Atividade de contração rápida; - Alta produção de lactato, sujeito a fadiga; - Células musculares com pouco suprimento de oxigênio; - Ocorre em períodos curtos de atividade muscular intensa; - Deficiência de enzimas do ciclo de Krebs. Características fisiológicas de fibras musculares vermelhas: - Atividade de contração lenta; - Apresentam alta resistência a fadiga; - Células musculares com alto consumo de oxigênio; - Ocorre em períodos de atividades duradouras; - Presença de enzimas do ciclo de Krebs. Características morfológicas de fibras musculares brancas: - Fibras mais grossas (diâmetro da fibra é grande); - Apresentam poucos vasos sanguíneos (= baixa vascularização); - Baixas densidades de mitocôndrias; - Pouca quantidade de mioglobinas; - Células mais volumosas. Características morfológicas de fibras musculares vermelhas: - Fibras são mais finas (diâmetro pequeno); - Apresentam muitos vasos sanguíneos (= alta vascularização); - Altas densidades de mitocôndrias (tamanho e número); - Altas quantidades de mioglobinas; - Células pouco volumosas. b) Com relação às fibras musculares vermelhas: As fibras musculares vermelhas obtêm energia principalmente por meio da respiração celular aeróbica; Com relação às fibras musculares brancas: As fibras musculares brancas obtêm energia fundamentalmente pela fermentação, isto é, pelo catabolismo glicolítico. Resposta da questão 12: Os canais de sódio abrem-se imediatamente após o estímulo, permitindo a entrada de cargas positivas (Na + ) na célula e a despolarização da membrana, e fecham-se em seguida. Os canais de potássio abrem-se mais lentamente do que os canais de sódio, permitindo a saída de cargas positivas (K + ) do citosol da célula e a repolarização da membrana, e fecham-se em seguida. Resposta da questão 13: O ATP funciona como inibidor das enzimas quando sua concentração está alta, já que não há necessidade de gerá-lo.
O ADP e o AMP funcionam como ativadores das enzimas, já que altos níveis dessas moléculas indicam que a concentração de ATP está baixa, sendo necessário acelerar sua produção. Resposta da questão 14: a) Gêmeos podem ser originados em dois processos distintos. Num deles, um só óvulo é fecundado e se divide nos estágios iniciais do desenvolvimento, dando origem a gêmeos monozigóticos ou univitelinos. No outro processo, dois óvulos distintos são fecundados, dando origem a gêmeos dizigóticos ou bivitelinos b) O processo que dá origem a gêmeos dizigóticos ou bivitelinos. Resposta da questão 15: a) O aumento no número de capilares permite maior irrigação e, portanto maior aporte de oxigênio e nutrientes para as fibras musculares. b) O glicogênio é uma reserva de glicose que pode ser usada na produção de energia durante o esforço físico.