Baixe Biologia celular e outras Notas de estudo em PDF para Engenharia de Alimentos, somente na Docsity! Nome do Aluno Biologia Celular Organizadores Paulo Takeo Sano Lyria Mori Elaboradoras Solange Soares de Camargo Maria Elena Infante-Malachias Biologia 1 módulo GOVERNO DO ESTADO DE SÃO PAULO Governador: Geraldo Alckmin Secretaria de Estado da Educação de São Paulo Secretário: Gabriel Benedito Issac Chalita Coordenadoria de Estudos e Normas Pedagógicas – CENP Coordenadora: Sonia Maria Silva UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO Reitor: Adolpho José Melfi Pró-Reitora de Graduação Sonia Teresinha de Sousa Penin Pró-Reitor de Cultura e Extensão Universitária Adilson Avansi Abreu FUNDAÇÃO DE APOIO À FACULDADE DE EDUCAÇÃO – FAFE Presidente do Conselho Curador: Selma Garrido Pimenta Diretoria Administrativa: Anna Maria Pessoa de Carvalho Diretoria Financeira: Sílvia Luzia Frateschi Trivelato PROGRAMA PRÓ-UNIVERSITÁRIO Coordenadora Geral: Eleny Mitrulis Vice-coordenadora Geral: Sonia Maria Vanzella Castellar Coordenadora Pedagógica: Helena Coharik Chamlian Coordenadores de Área Biologia: Paulo Takeo Sano – Lyria Mori Física: Maurício Pietrocola – Nobuko Ueta Geografia: Sonia Maria Vanzella Castellar – Elvio Rodrigues Martins História: Kátia Maria Abud – Raquel Glezer Língua Inglesa: Anna Maria Carmagnani – Walkyria Monte Mór Língua Portuguesa: Maria Lúcia Victório de Oliveira Andrade – Neide Luzia de Rezende – Valdir Heitor Barzotto Matemática: Antônio Carlos Brolezzi – Elvia Mureb Sallum – Martha S. Monteiro Química: Maria Eunice Ribeiro Marcondes – Marcelo Giordan Produção Editorial Dreampix Comunicação Revisão, diagramação, capa e projeto gráfico: André Jun Nishizawa, Eduardo Higa Sokei, José Muniz Jr. Mariana Pimenta Coan, Mario Guimarães Mucida e Wagner Shimabukuro Caro aluno, Com muita alegria, a Universidade de São Paulo, por meio de seus estudantes e de seus professores, participa dessa parceria com a Secretaria de Estado da Educação, oferecendo a você o que temos de melhor: conhecimento. Conhecimento é a chave para o desenvolvimento das pessoas e das nações e freqüentar o ensino superior é a maneira mais efetiva de ampliar conhecimentos de forma sistemática e de se preparar para uma profissão. Ingressar numa universidade de reconhecida qualidade e gratuita é o desejo de tantos jovens como você. Por isso, a USP, assim como outras universidades públicas, possui um vestibular tão concorrido. Para enfrentar tal concorrência, muitos alunos do ensino médio, inclusive os que estudam em escolas particulares de reconhecida qualidade, fazem cursinhos preparatórios, em geral de alto custo e inacessíveis à maioria dos alunos da escola pública. O presente programa oferece a você a possibilidade de se preparar para enfrentar com melhores condições um vestibular, retomando aspectos fundamentais da programação do ensino médio. Espera-se, também, que essa revisão, orientada por objetivos educacionais, o auxilie a perceber com clareza o desenvolvimento pessoal que adquiriu ao longo da educação básica. Tomar posse da própria formação certamente lhe dará a segurança necessária para enfrentar qualquer situação de vida e de trabalho. Enfrente com garra esse programa. Os próximos meses, até os exames em novembro, exigirão de sua parte muita disciplina e estudo diário. Os monitores e os professores da USP, em parceria com os professores de sua escola, estão se dedicando muito para ajudá-lo nessa travessia. Em nome da comunidade USP, desejo-lhe, meu caro aluno, disposição e vigor para o presente desafio. Sonia Teresinha de Sousa Penin. Pró-Reitora de Graduação. Carta da Pró-Reitoria de Graduação Carta da Secretaria de Estado da Educação Caro aluno, Com a efetiva expansão e a crescente melhoria do ensino médio estadual, os desafios vivenciados por todos os jovens matriculados nas escolas da rede estadual de ensino, no momento de ingressar nas universidades públicas, vêm se inserindo, ao longo dos anos, num contexto aparentemente contraditório. Se de um lado nota-se um gradual aumento no percentual dos jovens aprovados nos exames vestibulares da Fuvest — o que, indubitavelmente, comprova a qualidade dos estudos públicos oferecidos —, de outro mostra quão desiguais têm sido as condições apresentadas pelos alunos ao concluírem a última etapa da educação básica. Diante dessa realidade, e com o objetivo de assegurar a esses alunos o patamar de formação básica necessário ao restabelecimento da igualdade de direitos demandados pela continuidade de estudos em nível superior, a Secretaria de Estado da Educação assumiu, em 2004, o compromisso de abrir, no programa denominado Pró-Universitário, 5.000 vagas para alunos matriculados na terceira série do curso regular do ensino médio. É uma proposta de trabalho que busca ampliar e diversificar as oportunidades de aprendizagem de novos conhecimentos e conteúdos de modo a instrumentalizar o aluno para uma efetiva inserção no mundo acadêmico. Tal proposta pedagógica buscará contemplar as diferentes disciplinas do currículo do ensino médio mediante material didático especialmente construído para esse fim. O Programa não só quer encorajar você, aluno da escola pública, a participar do exame seletivo de ingresso no ensino público superior, como espera se constituir em um efetivo canal interativo entre a escola de ensino médio e a universidade. Num processo de contribuições mútuas, rico e diversificado em subsídios, essa parceria poderá, no caso da estadual paulista, contribuir para o aperfeiçoamento de seu currículo, organização e formação de docentes. Prof. Sonia Maria Silva Coordenadora da Coordenadoria de Estudos e Normas Pedagógicas A partir de agora, você vai começar a estudar a Biologia a partir daquilo que você já sabe, mas numa abordagem de perguntas e respostas. Este fascí- culo sobre Biologia Celular vai tratar resumidamente dos conceitos e proces- sos fundamentais que ocorrem na biologia da célula. O fascículo está subdivi- dido em duas unidades: I) Estrutura e Função Celular e II) Metabolismo Celu- lar. São colocadas também questões de vestibulares anteriores relacionadas com os assuntos tratados, questões de execução (Q.E.) e questões para condu- zir o seu raciocínio. Tente responder todas elas e fazer os exercícios. Pergunte ao seu monitor caso não compreenda algum assunto. Bom estudo! Apresentação do módulo    -   1) A parede e a membrana celular são a mesma coisa? Como posso distinguir uma estrutura da outra? Não, parede e membrana não são a mesma coisa. São estruturas que fazem parte do revestimento das células, mas são bem diferentes. A membrana reveste todos os tipos celulares conhecidos, enquanto a parede celular está presente apenas nas plantas e em certas bactérias e algas. A membrana plasmática tam- bém apresenta uma constituição química diferente da parede - é lipoprotéica, ou seja, apresenta lipídeos e proteínas em sua composição. Além de proporcio- nar um aspecto mais fino, esses componentes fazem com que a membrana não seja permeável a todas as substâncias, apresentando uma espécie de sele- ção sobre o que entra e o que sai da célula. Este fenômeno é chamado de permeabilidade seletiva e é fundamental à vida de todos os seres vivos. Fig. 1.2 Q.E. 2) Com base na resposta dada à questão anterior, monte uma tabela na qual as diferenças entre a parede celular e a membrana plasmática estejam mais claras. Q.E. 3) Na sua opinião, qual é a função da parede celular de bactérias? Pesquise a respeito e verifique se o que está nos livros têm alguma rela- ção com o que você havia imaginado. Q.E. 4) Podemos afirmar que células vegetais, pelo fato de terem um revestimento celular a mais, estão mais protegidas do ataque de vírus e bactérias do que as células animais? Justifique sua resposta. Q.E. 5) Como é o revestimento que está presente apenas em células animais? Para que ele serve?   2) Considerando o que foi dito anteriormente sobre a permeabilidade seletiva, quais substâncias teriam “carta branca” para atravessar a membrana plasmática e por que isso acontece? Não podemos dizer que certas moléculas ou substâncias tenham “carta branca” para atravessar a membrana. O que sabemos é que, de modo geral, substâncias pequenas atravessam a membrana de forma muito fácil, enquanto substâncias grandes não o fazem. Por outro lado, substâncias solúveis em lipídeos penetram muito mais facilmente nas células devido à composição lipoprotéica da membrana. Tem se verificado que a capacidade de atravessar a membrana decresce com o aumento do peso molecular, ou seja, com o ta- manho da molécula. Substâncias orgânicas com mais de três a cinco átomos de carbono parecem ser incapazes de atravessar a membrana plasmática pas- sivamente, como acontecem com as substâncias menores ou solúveis em lipídios. Existem, no entanto, substâncias com mais de três átomos de carbo- no e insolúveis em gordura que penetram com relativa facilidade na célula. É o caso de substâncias de grande importância para a célula, como os açúcares, os nucleotídeos e os aminoácidos. Neste caso, estas substâncias são transpor- tadas por um tipo de “facilitador de transporte”, que requer gasto de energia. Q.E. 6) Estabeleça uma ordem de substâncias quanto ao grau de facilida- de em transportar-se pela membrana. O que estaria determinando esta ordem? Q.E. 7) Sabendo da natureza química da membrana, como você faria para rompê-la, usando um reagente facilmente encontrado em cozinha? 3) Se a membrana plasmática permite, com facilidade, a entrada e saída de substâncias menores que três carbonos, por que o transporte de íons Na+ e K+ requer gasto de energia? Realmente, a membrana plasmática deixa passar livremente estes íons devido ao pequeno tamanho que apresentam. Eles atravessam a membrana por um processo que é chamado de difusão, ou seja, partem de um meio mais concentrado para outro de menor concentração através de um processo passi- vo que não requer gasto de energia. É pela difusão que o O 2 que respiramos penetra nas células e que os nutrientes minerais presentes no solo são absorvi- dos pelas células das raízes das plantas. É também por este processo que as células que revestem internamente o intestino dos animais, absorvem nutrien- tes minerais e pequenas moléculas presentes no alimento digerido. No entan- to, como a difusão é um processo de fluxo de mais para menos, chega um momento em que ela pára, pois as concentrações dentro e fora da célula ten- dem a se igualar. Quando isso acontece, entram em ação certas proteínas que agem como bombas, jogando coisas para fora ou para dentro, dependendo da necessida- de da célula. E o que acontece, por exemplo, com as hemácias do sangue. Essas células apresentam internamente, uma concentração de íons K+ vinte vezes maior do que a existente no plasma circundante. Por outro lado, no plasma, a concentração de íons Na- é vinte vezes maior que no interior das hemácias. Este desequilíbrio permanece por toda a vida dessas células, o que não poderia se dar pelo simples processo de difusão. O que ocorre é que a hemácia constantemente joga K+ para dentro e Na- para fora, e isto só é possí-    -   Fig. 1.3 – Esquema do mecanismo proposto por Shaw para explicar as diferenças de concentração de sódio (Na) e potássio (K) entre o plasma e o citoplasma das hemácias. O sódio, que tende a penetrar, é bombeado para fora por uma substância carregadora (x); o potássio, que tende a sair, é bombeado para dentro. Este processo ativo de transporte consome energia da célula, sendo suprido pelo ATP celular. vel através de um processo que requer gasto de energia, isto é, um processo ativo de transporte. 4) Por que é importante conhecer a membrana plasmática? Que relação ela pode ter com as coisas que eu conheço ou que já ouvi falar? Com certeza você já deve ter ouvido falar dos pigmeus, aquelas pessoas de baixa estatura que vivem lá na África. Você sabia que o fato deles serem tão pequenos tem relação com a membrana celular? Os cientistas descobriram que esses indivíduos embora produzam quantidade normal do hormônio de crescimento humano, têm baixa estatura devido a uma característica peculiar da membrana de suas células: nela, faltam moléculas de proteínas capazes de se combinar a este hormônio e colocá-lo para dentro da célula. E, sem a entra- da desse hormônio, não há crescimento. 5) Além de controlar o que entra e o que sai da célula, existe mais alguma função atribuída à membrana plasmática? Existe sim, a membrana é o local onde ocorre o mais importante processo metabólico das bactérias, que é a respiração. Na falta das mitocôndrias nesses seres, a membrana desempenha essa função. A membrana também participa de um outro importante processo metabólico das células que é a ingestão de alimentos ou de outras substâncias. Certos seres microscópicos, como o protozoário ameba, alimentam-se através da emissão de pequenas projeções que capturam o alimento. Este processo, chamado de fagocitose (do grego phagein, comer), é observado também nas nossas células de defesa chamadas de macrófagos. Essas células englobam bactérias e outros invasores, e em seguida os digerem, tirando-os de circulação. Células que revestem a parte interna do intestino também absorvem gotículas de gordura por um processo muito semelhante, chamado de pinocitose (do grego pinein, beber). Q.E. 8) Escreva um pequeno texto, com suas próprias palavras, no qual os conceitos membrana plasmática, pinocitose e fagocitose estejam relacionados.   outro nome para o retículo, pode se usar ergastoplasma, mas nesse caso, esse nome só deve ser usado para o r.e. rugoso, isto é, aquele que apresenta ribossomos aderidos a sua superfície. Este nome foi dado porque se descobriu que substancias podem ser elaboradas nesta estrutura (do grego ergazomai = elaborar). Em artigo publicado no suplemento Mais!, do jornal Folha de S. Paulo, de 6 de agosto de 2000, José Reis relata que pesquisadores canadenses demonstraram que a alga unicelular Cryptomones resulta da fusão de dois organismos, um dos quais englobou o outro ao longo da evolução. Isso não é novidade no mundo vivo. Como relata José Reis: “[...] É hoje corrente em Biologia, após haver sido muito contestada inicialmente, a noção de que certas organelas [...] são remanescentes de células que em tempos idos foram ingeridas por célula mais desenvolvida. Dá-se a esta o nome de hospedeira e o de endossimbiontes às organelas que outrora teriam sido livres.” São exemplos de endossimbiontes em células animais e em células de plantas, respectivamente, a) aparelho de Golgi e centríolos. b) centríolos e vacúolos. c) lisossomos e cloroplastos. d) mitocôndrias e vacúolos e) mitocôndrias e cloroplastos. QUESTÃO DE VESTIBULAR Se você respondeu a letra “e”, é porque já deve ter ouvido falar a respeito. Na sua opinião, por que as organelas citadas são consideradas endossimbiontes que num passado remoto teriam sido livres? Q.E. 10) Pesquise a respeito da hipótese de endossimbiose. Quais argu- mentos são empregados para confirmar e para negar esta hipótese? QUESTÃO DE VESTIBULAR 39) Células animais, quando privadas de alimento, passam a degradar partes de si mesmas como fonte de matéria-prima para sobreviver. A organela citoplasmática diretamente responsável por essa degradação é a) o aparelho de Golgi. b) o centríolo. c) o lisossomo. d) a mitocôndria. e) o ribossomo. O lisossomo (do grego lise, quebra, destruição) é uma pequena bolsa cheia de enzimas. Uma vez tendo feito a fagocitose (ou a pinocitose), os lisossomos de uma célula fundem-se ao fagossomo (ou ao pinossomo) com a intenção de digeri-lo.    -   Um exemplo de doença causada por mau-funcionamento dos lisossomos é a doença de Tay-Sachs. A falta de um tipo de enzima nessas estruturas torna a pessoa incapaz de digerir e reaproveitar uma substância presente na própria membrana plasmática. O acúmulo dessa substância leva a um retardo mental grave, com morte prematura. Os lisossomos surgem como se fossem pequenos brotos liberados do sistema golgiense, isto é, não apresentam capacidade de replicação autônoma, como acontece com os cloroplastos ou as mitocôndrias. Assim sendo não constituem, de fato, estruturas transmissíveis de pais para filhos. No entanto, as enzimas contidas nos lisossomos são codificadas por genes que estão presentes nos cromossomos, lá no núcleo das células. E estes sim, são transmitidos pelas gerações, sendo por isso, uma doença hereditária. QUESTÃO DE VESTIBULAR Q.01) Certas doenças hereditárias decorrem da falta de enzimas lisossômicas. Nesses casos, substâncias orgânicas complexas acumulam-se no interior dos lisossomos e formam grandes inclusões que prejudicam o funcionamento das células. a) O que são lisossomos e como eles contribuem para o bom funcionamento de nossas células? b) Como se explica que as doenças lisossômicas sejam hereditárias se os lisossomos não são estruturas transmissíveis de pais para filhos? QUESTÃO DE VESTIBULAR No processo de fecundação humana, milhares de espermatozóides movimentam-se para alcançar o óvulo. Caso se pretendesse reduzir esta movimentação, o que poderíamos fazer? a) Privá-los de seus ribossomos b) Diminuir o número de suas mitocôndrias c) Aumentar o tamanho do seu núcleo d) Diminuir a área ocupada pelo Golgi e) Aumentar a permeabilidade da membrana plasmática. Quem respondeu a alternativa “b” foi objetivo e lembrou-se que a mito- côndria é que fornece a energia para o movimento. Logo, diminuindo-se o número de mitocôndrias diminui também a energia que esta célula teria para se movimentar. É por isso que nos espermatozóides existem tantas mitocôn- drias, principalmente próximo a sua cauda. 8) É verdade que a planta respira a noite e faz fotossíntese de dia? Que relação essas coisas têm com a mitocôndria e o cloroplasto? Não, não é verdade. Se ela respira, respira o tempo todo, caso contrário, morreria, e se ela faz fotossíntese, por que isto não poderia ocorrer ao mesmo tempo em que ocorre a respiração? Os dois processos são independentes, ocorrendo inclusive em regiões diferentes da célula. A respiração acontece nas mitocôndrias, enquanto a fotossíntese, nos cloroplastos. Na respiração, o O 2 é consumido enquanto o CO 2 é liberado. Na fotossíntese, os cloroplastos captam a energia da luz e a utilizam para converter o CO 2 e a água em molé- culas de glicose e O 2 . Por isso, a fotossíntese acontece de dia, quando há luz, mas a respiração acontece tanto de dia como de noite.   Q.E. 11) Observe a figura da célula vegetal anteriormente representada e identifique as estruturas representadas pelas mitocôndrias e pelos cloroplas- tos. O que há de semelhanças e diferenças entre essas estruturas? Q.E. 12) Nos cloroplastos, ocorre à reação da mais fundamental impor- tância para a vida das plantas (e, indiretamente para a vida de todos os animais). Por que esta afirmação e verdadeira? O que significa neste caso, o termo “indiretamente”? Q.E. 13) Estabeleça as relações funcionais entre cloroplastos e mitocôn- drias numa mesma célula vegetal. Fig. 1.5 – À esquerda, diagrama das partes de um espermatozóide. À direita, aspecto geral de espermatozóides de alguns animais, não representados na mesma escala. Na verdade, o espermatozóide do camundongo mede 125 µm de comprimento, enquanto o humano tem cerca de 53 µm. (Figuras à direita modificadas de desenhos de Houillon. Sexualidade. São Paulo, Edgard Blücher Ed./Edusp, 1972.)    -   lar delimitado por membrana, além das demais organelas. Também não pode ser um vírus, uma vez que vírus não são células e o enunciado já diz que o pesquisador “estudou uma célula”. Logo, a alternativa correta, por exclusão, é a “a”, ou seja, bactéria. As bactérias são seres vivos que só podem ser visto ao microscópico, devido às suas dimensões muito pequenas. Também são chamados de procariontes, cujo termo provém da palavra prótos, que signifi- ca “primitivo” e kárion, que significa núcleo. Tratam-se, portanto, de organis- mos que apresentam um núcleo primitivo no qual o material genético não se encontra envolvido por membranas, como acontece com as células eucarióticas. Q.E. 18) Monte uma tabela na qual as diferenças entre seres procariontes e eucariontes estejam bem claras. Q.E. 19) De acordo com a tabela montada na questão anterior, responda: É possível incluir os vírus em alguns desses grandes grupos? Por quê? QUESTÃO DE VESTIBULAR Uma maneira de se obter um clone de ovelha é transferir o núcleo de uma célula somática de uma ovelha adulta A para um óvulo de uma outra ovelha B do qual foi previamente eliminado o núcleo. O embrião resultante é implantado no útero de uma terceira ovelha C, onde origina um novo indivíduo. Acerca do material genético desse novo indivíduo, pode-se afirmar que a) o DNA nuclear e o mitocondrial são iguais aos da ovelha A. b) o DNA nuclear e o mitocondrial são iguais aos da ovelha B. c) o DNA nuclear e o mitocondrial são iguais aos da ovelha C. d) o DNA nuclear é igual ao da ovelha A, mas o DNA mitocondrial é igual ao da ovelha B. e) o DNA nuclear é igual ao da ovelha A, mas o DNA mitocondrial é igual ao da ovelha C. “Quantos somos, não o sei... Somos um, talvez dois; três talvez, quatro; cinco, talvez nada. Talvez a multiplicação de cinco em cinco mil e cujos restos encheriam doze Terras.] Quantos, não sei... Só sei que somos muitos - o desespero da dízima infinita.] E que somos belos como deuses mas somos trágicos.” (Vinícius de Moraes) Talvez um dos eventos biológicos mais significativos para a manutenção da vida na Terra seja o da multiplicação celular. É ela que garante, por exem- plo, que uma bactéria, um protozoário ou uma alga dê origem a outros indiví- duos iguais e consigam colonizar e dominar ambientes. É a multiplicação celular que garante também que nós, organismos formados por trilhões de células, mantenhamos um número constante de células e consigamos repor o que diariamente perdemos, seja pela descamação da nossa pele, seja pela morte natural de centenas de milhares de hemácias em nosso sangue. Mas, como isto acontece? De que forma, uma célula dá origem a outra? Que nome recebe este processo biológico tão importante? Que relação há entre este processo e a formação de tumores? É o que veremos agora. 10) Se uma célula dá origem a outra, qual o primeiro evento que deve aconte- cer para que tudo que há numa célula tenha também na outra?   A primeira coisa que deve acontecer para que uma célula dê origem à outra, é a duplicação de tudo que há dentro dela. Assim é que se duplicam: as mitocôndrias, os centríolos, os cloroplastos (se for uma célula vegetal) e todas as estruturas que têm dentro do núcleo celular. Aliás, o que tem dentro do núcleo, talvez seja o mais importante, por isso o grande enfoque nos livros didáticos sobre o que acontece lá dentro. Cromossomos duplicam-se para depois dividir. Lógica matemática, não? Então, se há 46 cromossomos numa célula somática (com exceção dos gametas, todas as demais células do nosso corpo são somáticas, soma=corpo), antes que ela se divida, é necessário que os 46 cromossomos se dupliquem... Quer dizer então que a célula fica com 92 cromossomos? Não, não é bem assim. Eles se duplicam, mas ficam presos por uma região do cromossomo que é chamada de centrômero, e é este “estar preso pelo centrômero” que dá o as- pecto de “X” que normalmente observamos nos livros didáticos. Fig. 1.6 – Acima, à esquerda, fotomicrografia ao microscópio óptico de células de raiz de cebola (aumento ≅ 800 vezes). As células foram coradas para evidenciar núcleos interfásicos e cromossomos das células em divisão. Acima, à direita, fotomicrografia ao microscópio eletrônico de varredura mostrando cromossomos humanos condensados (aumento ≅ 5.000 vezes). A seguir, representação esquemática de um cromossomo condensado. Cada cromátide nada mais é do que um cromossomo depois que foi dupli- cado. Como ele está preso à sua cópia pelo centrômero, ele passa a se chamar cromátide e não mais cromossomo. Essa duplicação ocorre numa fase do ciclo celular que é chamada de intérfase. Depois da intérfase é que ocorre a separa- ção, não só das cromátides como das outras estruturas celulares. Numa determi- nada fase do processo, os cromossomos migram para a região do meio da célu- la e ligam-se aos fusos mitóticos, que nas células animais são prolongamentos dos centríolos. Em seguida, esses fusos se encurtam e as cromátides se sepa- ram. Refaz-se se a membrana que reveste o núcleo e dividem-se as organelas já duplicadas, como os centríolos e as mitocôndrias. Desta forma, cada célula fi- lha fica com o mesmo número de organelas e de cromossomos da célula-mãe. 11) Células vegetais e animais se dividem do mesmo modo?    -   Quanto aos princípios que regem a divisão celular sim, os dois tipos celu- lares de dividem do mesmo modo. O que muda são certos acabamentos ou detalhes que envolvem as estruturas de cada uma dessas células. Os vegetais, por exemplo, não têm centríolos, mesmo assim, formam-se os fusos mitóticos que se ligam às cromátides. Por outro lado, devido à presença da parede celu- lar nas plantas, ela começa a se formar antes da separação final do citoplasma. Vesículas, provenientes provavelmente do Golgi e carregadas de pectina, vão sendo depositadas entre os dois núcleos formados, constituindo uma placa que depois dará origem à parede celular. Fig. 1.7 – Nas células vegetais, após a divisão nuclear, a separação do citoplasma difere muito da ocorrida nas células animais. Nos vegetais, a citocinese é centrífuga, resultando do fenômeno primário de deposição de vesículas com pectina do centro para a periferia da célula. Acompanhe as explicações do texto. (Figura modificada de Berkaloff et al. Biologia e fisiologia celular. São Paulo, Edgard Blücher Ed./Edusp, 1972.) Q.E. 20) Sabendo que uma célula humana tem 46 cromossomos, quantas moléculas de DNA há em uma célula que está antes da intérfase, no início e no fim da divisão celular? 37) A vinblastina é um quimioterápico usado no tratamento de pacientes com câncer. Sabendo-se que essa substância impede a formação de microtúbulos, pode-se concluir que sua interferência no processo de multiplicação celular ocorre na a) condensação dos cromossosmos. b) descondensação dos cromossomos. c) duplicação dos cromossomos. d) migração dos cromossomos. e) reorganização dos nucléolos. QUESTÃO DE VESTIBULAR Unidade 2 Metabolismo celular Muito legal essa viagem pela célula não é? Mas será que você conseguiu lembrar do nome da substância “*” que aparece no final do texto anterior. Se não, fique tranqüilo, vamos lembrar juntos. O nome da substância misteriosa que é produzida por todas aquelas pequenas usinas de energia (mitocôndrias) e que serve de moeda de troca energética para a célula é Adenosina tri fosfato mais conhecida como ATP. 1) Mas que substância é mesmo esse ATP? Essa substância é um nucleotídeo constituído por uma base nitrogenada (a adenina), por um açúcar (a ribose) e por três grupamentos fosfato, por isso e chamada tri-fosfato. A adenina ao se unir a ribose forma a adenosina. Se ape- nas um fosfato se ligar a adenosina, teremos então o monofosfato de adenosina: AMP (que é super importante para o sistema nervoso dos organismos!); a ligação a um segundo fosfato vai originar o difosfato de adenosina (ADP) e, ao ligar-se a um terceiro fosfato teremos o famoso trifosfato de adenosina ou ATP (a sigla vêm do inglês Adenosine Triphosphate). 2) Por que o ATP é um bom armazenador de energia? Isso têm a ver com os 3 fosfatos que ele carrega? Boa pergunta! Sim, a característica do ATP ser um ótimo armazenador de energia tem tudo a ver com os fosfatos. As ligações dos fosfatos (entre eles) são ligações de alta energia, permitindo acumulá-la em grande quantidade. Outra coisa muito importante é que o ATP pode “ceder” essa energia à maioria dos processos vitais realizados pela célula, ou seja, ela não somente armazena como principalmente transfere de maneira eficaz, a energia acumulada. Olhando para a figura 7.2 (Conceitos de Biologia), podemos identificar a estrutura do ATP. Organizadores Paulo Takeo Sano Lyria Mori Elaboradores Solange Soares de Camargo Maria Elena Infante-Malachias   Fig. 2.1 – Representação esquemática do papel do ATP como “moeda energética” da célula. As reações catabólicas liberam energia, que é armazenada nas moléculas de ATP. A célula utiliza essa energia armazenada para realizar trabalho, por exemplo para a união de aminoácidos, para a fabricação das proteínas, no transporte de substâncias através da membrana plasmática, na contração muscular etc. Q.E. 1) Na figura anterior está indicado que o alimento é o que dá ener- gia, mas, a energia não é liberada pelo ATP? Explique: Tudo bem, para saber como é obtida essa “moeda forte”, ou seja, o ATP nas células, vamos dar uma olhadinha no nosso dia-a-dia. É comum ouvir mães e, principalmente vovós, falando “come menino, para você ficar bem forte e com muita energia”. Nos comerciais as propagandas nos dizem que se comemos alguns alimentos achocolatados e cereais teremos energia de sobra até para realizar as manobras mais radicais! Bom, tudo bem, mas a primeira pergunta que surge é: 3) Será que a energia que o nosso corpo precisa para realizar todas as muitas atividades que realiza provêm dos alimentos? Sim, sem dúvida, os alimentos que ingerimos fornecem a energia necessária para que as nossas células, e o nosso organismo possam realizar as suas funções. 4) Isso ocorre com todos os alimentos? Mesmo com a alface que a mãe obriga a comer? Sim, todos os alimentos fornecem energia ao nosso organismo em forma de ATP, incluindo o alface, o jiló, o quiabo e por aí vai. Existem alimentos mais e outros menos energéticos, mas vamos por parte.    -   porte de elétrons. Este transporte de elétrons permite que eles liberem gradati- vamente o excesso de energia. Essa energia é utilizada para forçar os íons H+ para o espaço entre as duas membranas mitocondriais. Os íons H+ acumulados nesse espaço são difundidos de novo para dentro da matriz mitocondrial. Essa passagem de íons H+ produz muita energia, pois fosforila ADP para formar ATP, esse processo é chamado de fosforilação oxidativa. Bom, agora dá para responder a questão anterior não dá? A alternativa correta é a c. Q.E. 4) Agora preste atenção ao desenho a seguir e veja bem quantos ATP são produzidos em cada etapa da respiração celular. Q.E. 5) Todo o processo da respiração aeróbica ocorre quando há oxigênio atmosférico que pode ser utilizado. O que ocorre quando não há oxigênio? Muitos fungos e bactérias vivem em ambientes pobres em O 2 , a obtenção de energia se dá pela degradação parcial de moléculas orgânicas a moléculas menores. Este processo é a fermentação. As células do nosso corpo também podem realizar a fermentação quando falta O 2 para a respiração celular. Este processo também começa com a degradação da glicose, a glicólise produzindo 2 ácidos pirúvicos, e liberando energia para um “saldo” de 2 ATP. Em seguida o ácido pirúvico pode-se transformam em ácido lático ou etanol e CO 2 . Então vamos responder a questão a seguir: Fig. 2.2 – Localização das etapas da respiração celular e produção do ATP. A glicólise ocorre no citosol enquanto o ciclo de Krebs e a cadeia respiratória ocorrem na mitocôndria.   Como você já deve ter ouvido falar, os esportistas podem acumular ácido lático nos seus músculos. Este processo é denominado de fermentação lática, e além das células musculares pode ser realizado por algumas bactérias, por exemplo, as bactérias que fermentam o leite. Em outra situação o ácido pirúvico proveniente da glicólise transforma-se em etanol (álcool etílico) e CO 2 , este processo de fermentação alcoólica é realizado por alguns fungos, como o fermento de pão ou o fungo de padaria Saccharomyces cerevisiae. Há milênios a humanidade utiliza as leveduras para produzir bebidas alcoólicas e na produção de pão. Observe os detalhes da fermentação lática e alcoólica na figura a seguir: QUESTÃO DE VESTIBULAR Fisiologistas esportivas em um centro de treinamento olímpico desejam monitorar os atletas para determinar a partir de que ponto seus músculos passam a trabalhar anaerobicamente. Eles podem fazer isso investigando o aumento, nos músculos, de: a) ATP. b) ADP. c) gás carbônico. d) ácido lático. Fig. 2.3 – Representação esquemática das principais etapas da fermentação lática e da fermentação alcoólica. Q.E. 6) Compare o processo de respiração aeróbica com o da fermenta- ção sob os seguintes aspectos: a) Reagentes e produtos finais de cada um. b) Rendimento energético de cada um. c) Como se explica o fato de o rendimento energético da respiração aeróbica ser tão superior ao da fermentação? Quando iniciamos esta conversa sobre a obtenção de energia através dos alimentos, você nem imaginava que a sua avó estava certa quando dizia “Come menino, para ter mais energia, mais força!” Que senhora sabida, hein? Como    -   você já estudou, todo o processo da respiração celular começa com a degra- dação da glicose na glicólise. Q.E. 7) Tente reescrever todo o processo com as suas palavras. Compare o seu texto com aquele do início, quando você teve que “inventar” uma história para explicar a obtenção da energia. Compare os dois textos, qual ficou mais legal? Q.E. 8) Pense no seguinte: através da energia radiante do sol, os vegetais realizam a fotossíntese para a produção de alimento e O 2 . Os outros seres vivos alimentam-se para finalmente, através da respiração celular, obter energia em forma de ATP. Você já ouviu falar da primeira lei da termodi- nâmica? Leia sobre isso ou converse com o seu monitor e relacione-a com a frase anterior. Continuando, nós sabemos que você não ingere somente glicose na sua alimentação! Então vamos estudar quais substâncias estão presentes nas célu- las, e conseqüentemente, nos alimentos? Q.E. 9) Escreva no seu caderno as substâncias que você acredita façam parte da matéria viva. Como já sabemos, os seres vivos são constituídos por matéria e a matéria é constituída por átomos. 7) Os átomos que formam a matéria componente dos seres vivos são diferen- tes daqueles que formam a matéria não viva? Não, embora na matéria viva predominem certos tipos de átomos. Eles são idênticos aos encontrados na matéria não viva. Os átomos são unidades que compõem as moléculas. Uma molécula pode ser formada por dois, três ou milhares de átomos, por exemplo, a molécula de água é formada por dois átomos de H (hidrogênio) e um átomo de O (oxigê- nio), já a molécula de DNA (que você tem ouvido falar muito) têm milhares de átomos de C (carbono) entre milhares de átomos de outros elementos quí- micos. Quando a matéria viva é analisada em relação aos átomos que a for- mam, os mais abundantes são: carbono (C), hidrogênio (H), oxigênio (O), nitrogênio (N), fósforo (P) e enxofre (S). 8) Então se os átomos da matéria não viva são os mesmos da matéria viva, existe algum deles que faça a diferença? A matéria viva está formada por moléculas orgânicas, e o átomo de carbono (C) forma a estrutura básica de todas elas. Nestas moléculas há carbonos unidos em seqüência formando cadeias carbônicas. O carbono pode formar ligações com outros átomos e dessa forma originar diferentes moléculas orgânicas. Q.E. 10) Tente explicar o que significa formar ligações com outros átomos? Os átomos quase nunca se encontram sozinhos, eles estão unidos a outros átomos por ligações. A ligação covalente ocorre na camada mais externa do átomo (entre os elétrons mais externos) e é muito firme e estável. O átomo de H, pode realizar apenas uma ligação covalente, o átomo de oxigênio, duas; o átomo de nitrogênio, três; e o átomo de carbono pode realizar quatro ligações covalentes! Será por isso que o átomo de carbono forma esqueletos carbônicos nas moléculas orgânicas?   Responda: a) Como se chama a ligação entre dois aminoácidos? b) Em que partes das moléculas dos aminoácidos se dá a ligação? c) Qual o nome da molécula resultante desta ligação entre dois aminoácidos? d) Qual o significado de R1 e R2 nas moléculas dos aminoácidos? QUESTÃO DE VESTIBULAR (CONTINUAÇÃO) Para formar um peptídeo (mais de um aminoácido) e depois uma proteína (uma longa cadeia de aminoácidos); estes têm que formar uma ligação peptídica entre o nitrogênio do grupo amino de um aminoácido e o carbono do grupo carboxila de outro aminoácido. Q.E. 12) Então responda o que diferencia uma proteína da outra? Escreva no seu caderno. (E. F. O. Alfenas-MG) Num polipeptídio que possui 84 ligações peptídicas, os respectivos números de aminoácios e de grupamento(s) amino terminal e grupamento(s) ácido terminal são: a) 84, 1, 1. b) 85, 1, 1. c) 85, 84, 84. d) 84, 85, 85. e) 1, 85, 85. QUESTÃO DE VESTIBULAR Se você respondeu a alternativa b, parabéns! As proteínas diferem quanto ao tipo e ao número de aminoácidos que as compõem e quanto à seqüência em que estes aminoácidos estão unidos. Cada uma das nossas células têm pelo menos 3 mil tipos diferentes de proteínas!! Que atuam em todos os processos vitais, desde a produção de energia até a fabricação e destruição de substâncias intracelulares. Q.E. 13) Pesquise e anote no seu caderno as diferentes funções que as proteínas podem ter na célula e nos organismos vivos. Quando uma proteína se desnatura, ela: a) modifica sua estrutura primária. b) modifica sua estrutura espacial. c) altera a ligação entre seus átomos. d) tem suas ligações peptídicas quebradas. QUESTÃO DE VESTIBULAR A resposta é b, pois as moléculas polipeptídicas são longas e filamentosas, enrolando-se e dobrando-se de modo a formar sua estrutura espacial. Quando uma proteína é aquecida, ela se desenrola e perde a sua estrutura espacial. Essa alteração é chamada de desnaturação. 9) A desnaturação só ocorre por causa da temperatura elevada? Não, existem outros fatores que podem desnaturar a proteína tais como: o grau de acidez do meio e a concentração de sais, entre outros fatores.    -   Q.E. 14) Pesquise os níveis de enrolamento das proteínas, converse com o seu monitor sobre o resultado da sua pesquisa, anote no seu caderninho. Q.E. 15) Pergunta: você já sabe como e onde são formadas as proteínas. Faça um esquema no seu caderno e explique. As proteínas são formadas pelos ribossomos da célula, estas, uma vez desligadas dos ribossomos, entram no retículo endoplasmático rugoso (RER) onde são transferidas para o aparelho de Golgi. Nesta “viagem” pelo RER e pelo Golgi as proteínas são identificadas, modificadas e empacotadas em pe- quenas bolsas membranosas podendo atuar dentro da própria célula ou no meio externo (veja a figura a seguir). Fig. 2.5 – O retículo endoplasmático rugoso (RER) e o aparelho de Golgi funcionam de modo integrado. Proteínas produzidas pelos ribossomos penetram no RER, de onde são transferidas para o aparelho de Golgi. Neste, as proteínas são identificadas, modificadas e empacotadas em pequenas bolsas membranosas, que podem atuar dentro da própria célula ou no meio externo. A fotomicrografia eletrônica mostra a região apical de uma célula animal, repleta de grãos de secreção prontos para ser eliminados (aumento ≅ 6.600 vezes). 10) As proteínas são de fato as moléculas orgânicas mais abundantes nos seres vivos. E quanto às outras? Voltando a nossa conversa sobre a composição da matéria viva, em se- gundo lugar (em termos de abundância) estão as gorduras:   A principal característica das gorduras ou lipídios é que são insolúveis em água e há três tipos principais: a) Glicerídeos: são os óleos e as gorduras, sendo todos eles formados por uma molécula de glicerol (um álcool de três carbonos) e ácidos graxos. Os glice- rídeos são usados como reserva de energia. b) Ceras: longas moléculas de ácidos graxos unidas a moléculas de álcool de cadeia longa. São altamente insolúveis e impermeabilizam a superfície das folhas das plantas, reduzindo a perda de água pela transpiração. c) Esteróides: constituem uma categoria “especial” de lipídeos. São compos- tos de quatro anéis de carbono, interligados com átomos de hidrogênio (H) e oxigênio (O). O vilão colesterol é um esteróide. Se você lembra, a membrana celular é formada por um tipo especial de lipídeo (um tipo de glicerídeo) os fosfolipídeos que são constituídos por duas cadeias de ácidos graxos e um átomo de fósforo. (Vunesp) São considerados oses ou monossacarídeos. a) maltose e glicose b) sacarose e maltose c) amido e glicogênio d) glicose e frutose e) amido e sacarose QUESTÃO DE VESTIBULAR A alternativa “d” é a correta. A glicose (fundamental para a obtenção de energia pela célula, lembra?) e a frutose são monossacarídeos, isto é, as unida- des básicas que compõem o terceiro tipo de molécula mais abundante nos seres vivos: os açúcares, carboidratos ou hidratos de carbono. Estes sempre são for- mados por carbono, hidrogênio e oxigênio. Nas células vivas os açucares for- mam cadeias fechadas. Os monossacarídeos podem se unir para formar molé- culas mais complexas: a união da glicose com a frutose origina um dissacarídeo chamado de sacarose (açúcar da cana). Cadeias mais longas são chamadas de polissacarídeos, como o amido nas plantas e o glicogênio nos animais. (UFPA) “Geneticistas e bioquímicos estão criando uma nova revolução na Medicina, é a terapia gênica. Os genes, que são em torno de 50.000 a 100.000, são formados por milhões de moléculas menores, os _______, que compõem a molécula de _________. Implantar um gene significa colocar, no lugar exato, um conjunto completo de ___________.” (Superinteressante, nov. 97) A alternativa que contém as palavras que completam, corretamente, as lacunas do texto acima é: a) aminoácidos, proteínas, enzimas. b) ácidos graxos, lipídeos, ácidos graxos. c) nucleosídeos, RNA, pentoses. d) nucleotídeos, DNA, nucleotídeos. e) fosfatos, pentoses, bases QUESTÃO DE VESTIBULAR Os ácidos nucléicos formam o DNA, a molécula que carrega toda as infor- mações genéticas dos seres vivos! O nome deriva deles terem sido encontra- dos no núcleo das células. Anotações Anotações Anotações