Coleção 10 V - Livro 2 - Biologia- Aluno by Editora Elabore

Ana Clara Oliveira Líliam Faleiro

Soloviova Liudmyla / Shutterstock.com

FRENTE

BIOLOGIA Por falar nisso Espécies com formas e tamanhos variados habitam os mais diversos ambientes do nosso planeta e, todas elas, dos mais simples microorganismos até as formas mais complexas de plantas e animais, compartilham moléculas orgânicas e inorgânicas. “Ácido desoxirribonucleico”: você pode até não conhecer essa molécula, mas ela está presente em todas as suas células e de todos os outros seres vivos do Planeta. Estamos falando do DNA, composto orgânico responsável por determinar as características dos organismos, e primordial para que eles sobrevivam e se reproduzam. Você sabia que o DNA encontrado nas suas células apresenta a mesma estrutura e funcionamento das moléculas de DNA de um chimpanzé, de uma mosca e de um grão de arroz. Todos os seres humanos compartilham 21% de seus genes com todas as formas de vida do Planeta, ou seja, 21% do seu DNA é igual ao de uma árvore. Engraçado pensar nisso, não é mesmo?! Então, continuemos nossos estudos para melhor entender como essa molécula funciona e qual é o seu papel. Nas próximas aulas, estudaremos os seguintes temas

A05 A06 A07 A08

Enzimas............................................................................................8 Vitaminas.......................................................................................15 Ácidos nucleicos.............................................................................21 A Membrana Plasmática e suas especializações...........................29

FRENTE

BIOLOGIA

MÓDULO A05

ASSUNTOS ABORDADOS nn Enzimas nn Cofatores e coenzimas nn Fatores que interferem na atividade enzimática

ENZIMAS Na Química, chamamos de catalisador uma substância que tem a capacidade de acelerar uma reação química. Como as reações biológicas são pouco espontâneas e tendem a ser muito lentas, essas reações dependem da atividade enzimática para ocorrer de maneira eficiente. Por serem capazes de acelerar as reações químicas da célula, dizemos que as enzimas são catalisadores biológicos. As enzimas são moléculas orgânicas proteicas (em sua maior parte) que atuam como catalisadores de vários processos biológicos que ocorrem no interior celular. Algumas enzimas são formadas por RNA, as ribozimas, e elas também têm participação em reações químicas de síntese proteica. Existem diferentes tipos de enzimas, as quais ocorrem em baixa quantidade nas células dos diferentes organismos. Elas são moléculas extremamente específicas, ou seja, atuam somente em um determinado composto e sempre participam da mesma reação. O composto sobre o qual a enzima atua é chamado de substrato enzimático. Na superfície da molécula enzimática há uma região específica que se liga ao substrato, denominada centro ativo da enzima.

Opirus/Arte

Até aqui vimos que as proteínas têm estruturas tridimensionais específicas, não é? As enzimas, que também são proteínas, seguem essa mesma regra da especificidade da forma, e por essa razão elas são específicas quanto ao substrato a que se ligam. O centro ativo da enzima se encaixa perfeitamente ao substrato, como uma chave em sua fechadura. Esse modelo que explica a ligação da enzima ao seu substrato é chamado de modelo chave-fechadura.

Figura 01 - Representação esquemática do modelo chave-fechadura tomando como exemplo a enzima maltase que promove a hidrólise da maltose, que é o substrato, em duas glicoses. (Representação em cores fantasia).

SAIBA MAIS O termo enzima foi introduzido por Kuhne em 1878 para designar a presença no levedo (fermento) de um princípio químico responsável por sua atividade fermentativa (de produzir etanol a partir de um açúcar, na ausência de oxigênio).

Em algumas reações enzimáticas, o substrato é quebrado em moléculas menores, como a sacarose que é convertida em glicose e frutose pela ação da enzima sacarase. Já em outras reações, as enzimas promovem a união de moléculas menores para formar moléculas maiores, como é o caso da produção do glicogênio em que enzimas unem sequencialmente moléculas de glicose. Em outros casos, as enzimas podem converter uma molécula em outra, sem a adição ou quebra de sua estrutura. Isso ocorre, pois a enzima promove modificações nas ligações entre os átomos da molécula, como é o caso das bactérias que participam do ciclo do nitrogênio, que são capazes de converter amônia em nitrito. É importante ressaltar que, após ocorrer a reação, as enzimas permanecem intactas. Assim que ocorre a reação química com os substratos, o complexo enzima-substrato é desfeito, os produtos são liberados e a enzima volta a atrair novos substratos para a formação de outros complexos, e portanto não é consumida durante a reação que catalisa.

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

SAIBA MAIS

Os indivíduos com fenilcetonúria não possuem a enzima feninalanina hidroxilase, que converte a fenilalanina em tirosina. Sem essa enzima, a fenilalanina se acumula no organismo causando convulsões, retardo mental e outras danos às células cerebrais. Felizmente, os efeitos da fenilcetonúria podem ser evitados se a doença for detectada prematuramente. No Brasil, o “teste do pezinho” é utilizado para a identificação dessa alteração genética nos recém-nascidos. O “teste do pezinho” além da fenilcetonúria permite diagnosticar precocemente outras doenças, como: anemia falciforme, galactosemia, hipotireoidismo congênito, hiperplasia congênita da suprarrenal e toxoplasmose. Se os testes de triagem neonatal de rotina mostrarem que o bebê tem fenilcetonúria, o médico iniciará o tratamento dietético de imediato para evitar problemas em longo prazo. Pessoas fenilceotnúricas devem manter uma dieta com baixos níveis de proteína e devem evitar alimentos que contenham o aminoácido aspartame.

Fonte: wikimedia commons / U.S. Air Force photo/Staff Sgt Eric T. Sheler

FENILCETONÚRIA: A FALTA DE UMA ENZIMA E SUAS CONSEQUÊNCIAS.

Figura 02 - “Teste do pezinho” sendo realizado em um bebê recém-nascido.

Cofatores e coenzimas Algumas enzimas não necessitam de outros grupos químicos além dos seus próprios resíduos de aminoácidos. Outras necessitam de um componente químico adicional. Caso esse componente químico seja um ou mais íons inorgânicos (por exemplo, Fe2+, Mg2+ e Zn2+) ele é chamado de cofator. Se for uma molécula orgânica é denominada coenzima. A parte proteica da enzima, ou seja, a que não possui o cofator ou coenzima é chamada de apoenzima, enquanto que a enzima completa cataliticamente ativa (com o cofator e coenzima) é chamada de holoenzima. HOLOENZIMA = APOENZIMA + COFATOR/COENZIMA

Fatores que interferem na atividade enzimática

Concentração da enzima e do substrato Ao aumentar a concentração da enzima, a velocidade de reação também irá aumentar, desde que haja a quantidade de substrato suficiente para as enzimas agirem. Quando a concentração da enzima for constante, se aumentar a concentração do substrato, aumenta-se também a velocidade da reação, até atingir um determinado ponto, no qual novos aumentos na concentração do substrato não elevam a velocidade da reação. Nesse ponto, todas as enzimas estão ocupadas com o substrato e, portanto, não conseguem se ligar a outro.

Alguns cofatores metálicos Cofator

Enzima

Zn2+

Anidrase carbônica e carboxipeptidase

Mg2+

Hexocinase

Ni2+

Urease

Nitrato redutase

Glutationa peroxidase

Mn2+

Superóxido dismutase

K+

Propionil-CoA-carboxilase

A05  Enzimas

A atividade enzimática depende de um conjunto de fatores para ocorrer com eficiência máxima. Os fatores principais que interferem na atividade enzimática são: concentração do substrato, temperatura e grau de acidez da solução (pH).

SAIBA MAIS

Biologia

Grau de acidez (pH)

Gráfico 01 - Gráfico mostrando a relação entre a concentração de substrato e velocidade da reação enzimática (Velocidade de reação).

O grau de acidez do meio, conhecido como pH, também afeta a velocidade de reação das enzimas. Assim como a temperatura, cada enzima tem um pH ótimo de atuação, no qual a sua atividade e velocidade de reação são máximas. Acima ou abaixo do pH ótimo, a enzima é menos eficiente e sua velocidade de reação é menor. Cada enzima tem um pH ótimo, de acordo com o local que ela age, por exemplo: a amilase salivar na boca funciona com o pH em torno de 7 (pH neutro) enquanto que a pepsina, que está no estômago, funciona em um pH = 2 (pH bastante ácido).

Temperatura As moléculas de substrato e enzimas assumem maior grau de agitação com o aumento da temperatura, e isso aumenta a chance da molécula de enzima se chocar com o substrato para reagir (colisões efetivas). Entretanto, se a temperatura ótima for ultrapassada, as enzimas desnaturam, perdem a forma nativa, levando à diminuição da velocidade dessa reação. Cada tipo de enzima tem uma temperatura ótima em que a velocidade da reação é máxima, pois nesse ponto há o maior grau de agitação das moléculas, permitindo o máximo de colisões entre enzima-substrato sem que haja desnaturação.

Gráfico 03 - Gráfico mostrando o efeito do pH sobre a velocidade de reação, comparando enzimas que operam em diferentes graus de acidez.

Nomenclatura enzimática As enzimas recebem o nome de acordo com a reação biológicas que elas catalisam, com o acréscimo do sufixo - ase. Por exemplo, a enzima que quebra o amido é a amilase; a lactase, é aquela que age na hidrólise lactose. Entretanto, algumas enzimas não seguem essa regra, como a tripsina. Algumas enzimas e suas funções

A05  Enzimas

Gráfico 02 - Gráfico mostrando o efeito temperatura sobre a velocidade de reação.

Função

Desidrogenases

Catalisam reações de óxido redução removendo elétrons na forma de um íon hidreto de seus substratos. O íon hidreto é um átomo de hidrogênio carregado negativamente e com dois elétrons (H-).

Oxigenases

Catalisam a adição do oxigênio molecular ao substrato.

Transferases

São enzimas que catalisam reações de transferência de grupos, por exemplo, podemos citar as transaminases ou aminotransferases e as quinases ou cinases.

Hidrolases

São enzimas que catalisam reações de hidrólise.

Liases

Catalisam reações de adição de grupos químicos a duplas ligações ou retiram esses grupos, produzindo duplas ligações.

Isomerases

Catalisam reações que levam à formação de isômeros.

Cada tipo de enzima exerce seu desempenho máximo em uma determinada temperatura, chamada temperatura ótima. A enzima quando está operando em uma temperatura maior ou menor que a ótima, é menos eficiente do que ela pode ser. Por essa razão, dizemos que a velocidade de reação da enzima é máxima em sua temperatura ótima.

Enzima

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

Exercícios de Fixação

02. (UFMA) Em relação às enzimas, é FALSO afirmar que: a) Participam de processos celulares como fagocitose e pinocitose. b) Aumentam a energia de ativação das reações biológicas. c) São sintetizadas no retículo endoplasmático rugoso ou em ribossomos livres no hialoplasma. d) Têm sua atividade dependente da temperatura e do pH. e) Apresentam estrutura terciária, com dobramento tridimensional. 03. (Ufal AL) Considere uma enzima que naturalmente atue à temperatura de 36 °C. Explique a consequência do aumento de temperatura sobre a atividade dessa enzima. 04. (UEPG PR) Quanto à atividade de enzimas, assinale o que for correto. 30 01. Toda enzima é uma proteína conjugada formada por um grupo prostético (coenzima), mais uma parte proteica (apoenzima) que não são ativos isoladamente. 02. As reações enzimáticas são altamente específicas; uma enzima normalmente catalisa apenas um tipo de reação química. 04. Cada enzima possui um pH ótimo para sua atividade catalítica. 08. Quando uma enzima é aquecida acima de determinada temperatura e sofre desnaturação, torna-se inativa. Colocada novamente em temperatura ideal, não adquire a configuração primitiva nem sua capacidade catalítica. 16. Todas as reações químicas que ocorrem nos seres vivos são catalisadas por enzimas. 05. (Puc RJ) Em relação às enzimas, podemos afirmar que: a) Não podem ser reutilizadas, pois reagem com o substrato, tornando-se parte do produto. b) São catalisadores eficientes por se associarem de forma inespecífica a qualquer substrato.

c) Seu poder catalítico resulta da capacidade de aumentar a energia de ativação das reações. d) Atuam em qualquer temperatura, pois sua ação catalítica independe de sua estrutura espacial. e) Sendo proteínas, por mudança de pH, podem perder seu poder catalítico ao se desnaturarem. 06. (UECE) As enzimas atuam nas diversas reações do metabolismo celular. Sobre esses catalisadores fantásticos, é correto afirmar-se que: a) são extremamente eficientes, capazes de atuar em qualquer substrato, pois são moléculas pouco específicas. b) após participarem das reações, não podem ser reutilizadas, pois fazem parte do produto final obtido. c) o poder catalítico de uma enzima relaciona a velocidade das reações com a energia desprendida para que elas aconteçam. d) são eficientes, pois sempre aumentam a energia das reações biológicas. 07. (Puc RJ) Considere as afirmações abaixo relativas aos efeitos da elevação da temperatura no funcionamento das reações enzimáticas: I. A elevação da temperatura, muito acima de sua temperatura ótima, pode reduzir a atividade de uma enzima. II. A elevação da temperatura pode desnaturar uma enzima. III. Todas as enzimas têm a mesma temperatura ótima. IV. Algumas enzimas são estáveis no ponto de ebulição da água. Estão corretas: a) I, II e IV, apenas. b) I, II e III, apenas. c) II, III e IV, apenas. d) II e IV, apenas. e) todas as afirmações. 08. (FMJ SP) Fundamentais para regular o metabolismo celular, as enzimas são sintetizadas a partir da ação dos genes. É correto afirmar que as enzimas a) sofrem desnaturação em temperatura elevada, fenômeno que resulta em moléculas mais eficazes na sua atividade de reação. b) são inespecíficas aos substratos, nos quais reagem em sítios de ligação e, após a reação, os produtos são liberados para uso da célula. c) aumentam a energia de ativação necessária para a ocorrência de uma reação química, facilitando a obtenção de substâncias úteis à célula. d) aumentam a velocidade das reações químicas sem a necessidade de elevar a temperatura porque diminuem a energia de ativação. e) têm atividade controlada pela temperatura do meio, independentemente das concentrações de substrato e do pH existentes.

Gabarito questão 03 Cada enzima tem uma temperatura e pH ideais de atuação. Qualquer alteração nas variáveis do sistema diminui a atividade enzimática. No caso do aumento da temperatura, a enzima poderá perder gradativamente a atividade até chegar a uma temperatura extrema na qual perderá totalmente a função (o que denota que ela foi desnaturada).

A05  Enzimas

01. (Ufscar SP) Considere as quatro frases seguintes. I. Enzimas são proteínas que atuam como catalisadores de reações químicas. II. Cada reação química que ocorre em um ser vivo, geralmente, é catalisada por um tipo de enzima. III. A velocidade de uma reação enzimática independe de fatores como temperatura e pH do meio. IV. As enzimas sofrem um enorme processo de desgaste durante a reação química da qual participam. São verdadeiras as frases: a) I e III, apenas. b) III e IV, apenas. c) I e II, apenas. d) I, II e IV, apenas. e) I, II, III e IV.

Biologia

Exercícios Complementares 01. (Uneb BA) Assinale o gráfico que mais precisamente descreve o efeito do pH na maioria das reações enzimáticas. d) A vidade Enzimá ca

A vidade Enzimá ca

e) A vidade Enzimá ca

A vidade Enzimá ca

José Mariano Arnabis e Gilberto Rodrigues Martho. Fundamentos da biologia moderna. (Livro do professor). São Paulo: Moderna, p. 95 (com adaptações). pH

A vidade Enzimá ca

02. (UFMS) A maioria das reações químicas dos seres vivos só ocorre na presença de determinadas proteínas, denominadas enzimas, que atuam como catalisadores. No tocante às enzimas, é correto afirmar que: 21 01. A temperatura é um fator importante na atividade das enzimas; para cada tipo de enzima, existe uma temperatura ótima, na qual a velocidade da reação é máxima. 02. Todas as enzimas conhecidas são proteínas conjugadas, ou seja, são constituídas de uma parte proteica (apoenzima) e uma parte não proteica (cofator). 04. Em algumas enzimas, os cofatores são íons metálicos (e.g. cobre, zinco, manganês), elementos que consumimos em pequena quantidade na nossa dieta. 08. Cada enzima tem um pH ótimo de atuação; a pepsina, por exemplo, uma enzima digestiva estomacal, só atua eficientemente no meio alcalino do nosso estômago. 16. Muitos antibióticos têm como efeito a inibição irreversível que provocam nas enzimas bacterianas, levando à inativação definitiva da molécula enzimática. 32. Se o cofator de uma enzima é uma substância orgânica (e.g. uma vitamina), ele é denominado holoenzima.

A05  Enzimas

03. (UnB DF) As reações biológicas geralmente requerem alta energia de ativação para que ocorram. Se essa ativação fosse térmica, a temperatura no interior das células teria de ser muito elevada, o que é incompatível com a vida. Os catalisadores diminuem a energia de ativação: seria como se eles conduzissem os reagentes por um atalho energético, o qual

permitiria que a reação pudesse ser iniciada com energia de ativação mais baixa, como ilustra a figura a seguir.

Como auxílio do texto e da situação ilustrada na figura, julgue os itens abaixo. C-C-E-E 01. As enzimas facilitam as reações biológicas, diminuindo a energia de ativação. 02. Nos animais pecilotérmicos, a temperatura ambiente pode interferir na velocidade das reações biológicas. 03. Ao sofrerem hidrólise, as enzimas produzem ácidos graxos. 04. Na situação ilustrada na figura, é estabelecida a analogia resumida na tabela a seguir. Caminho

Energia de ativação

Trabalho realizado para mover a pedra

Sem enzima

Alta

Necessário para vencer a força gravitacional

Com enzima

Baixa

Nulo

04. (UnB DF) Examine o gráfico abaixo, que representa a velocidade de uma reação química catalisada por enzimas em relação à temperatura na qual ocorre a reação e, com base no gráfico e conhecimentos correlatos, julgue os itens a seguir: C-E-E-E-C

00. As enzimas são formadas essencialmente por carbono, oxigênio, nitrogênio e hidrogênio. 01. A velocidade da reação química aumenta proporcionalmente à temperatura.

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

02. O consumo das enzimas durante o processo químico ocasiona a diminuição da velocidade da reação química. 03. Os gráficos representativos da velocidade de uma reação enzimática em função do pH ou da concentração do substrato são semelhantes ao apresentado na figura. 04. As enzimas sempre desencadeiam o mesmo tipo de reação, porque apresentam grande especificidade em relação ao substrato. 05. (UECE) A pedra fundamental para a relação funcional entre genes e enzimas foi assentada em 1902 por William Bateson. O estudo do metabolismo da fenilalanina está inserido nesse con-

Todo ser humano depende de muitas reações químicas que ocorrem dentro de seu organismo. O conjunto dessas reações químicas é chamado de metabolismo. A temperatura é um fator que controla a velocidade dessas reações. Quando a temperatura corporal, porém, se aproxima de 41,7 °C, pode causar morte porque acelera todas as reações do corpo, destruindo substâncias vitais como as enzimas, que atuam como catalisadores de reações bioquímicas. Com base no texto, analise as afirmativas abaixo. I.

locidade das partículas formadoras de um sistema re-

texto científico e pessoas que apresentam a fenilcetonúria, ou

acional, consequentemente, diminuindo a velocidade

PKU (de phenyl ketonura) são aquelas acompanhadas de grave retardamento mental e físico. Pessoas com genótipo PP não conseguem produzir a enzima fenilalanina-hidroxilase, o que resulta no acúmulo de fenilalanina no sangue e, por conseguinte, o quadro clínico citado (BURNS; BOTTINO, 1991). Ao ser diagnosticado um bebê com PKU, o procedimento correto a ser feito é a) suprir o bebê com fenilalanina exógena. b) induzir a excreção da phenyl ketonura. c) submeter o bebê a uma dieta pobre em fenilalanina. d) submeter o bebê a uma dieta rica em fenilalanina. 06. (Enem MEC) Há processos industriais que envolvem reações químicas na obtenção de diversos produtos ou bens consumidos pelo homem. Determinadas etapas de obtenção desses produtos empregam catalisadores químicos tradicionais, que têm sido, na medida do possível, substituídos por enzimas. Em processos in-

O aumento da temperatura provoca o aumento da ve-

das reações. II.

Os catalisadores, em qualquer reação química, são con-

III.

Enzimas são catalisadores biológicos que diminuem a ve-

IV.

Enzimas são catalisadores biológicos que aumentam a ve-

sumidos, aumentando a energia de ativação do processo. locidade das reações, diminuindo a energia de ativação. locidade das reações, diminuindo a energia de ativação. Está correto APENAS o que se afirma em a) III. b) IV. c) I e II. d) I e III. e) II e IV. 08. (Unievangélica GO) Analise o gráfico a seguir:

dustriais, uma das vantagens de se substituírem os catalisadores químicos tradicionais por enzimas decorre do fato de estas serem a) consumidas durante o processo. b) compostos orgânicos e biodegradáveis. c) inespecíficas para os substratos. d) estáveis em variações de temperatura. e) substratos nas reações químicas. 07. (Unificado RJ) Cinética no corpo humano

O gráfico relaciona a velocidade de uma reação química catalisada por enzimas com a temperatura na qual esta reação ocorre. Com base no gráfico, verifica-se que a velocidade da reação a) aumenta até um ponto ótimo entre 20 °C e 40 °C. b) independe da variação da temperatura até 30 °C. c) aumenta proporcionalmente a temperatura entre 40 °C e 60 °C. d) diminui proporcionalmente a temperatura a partir dos 20 °C.

da durante 10 h. Nesse período, a temperatura foi aumentada gradativamente, passando de 20 °C para 40 °C. O resultado foi Disponível em: <http://www.mundodastribos.com>.

expresso no gráfico a seguir.

Acesso em: 12 jun. 2011.

A05  Enzimas

09. (Mackenzie SP) A velocidade de um processo celular foi medi-

Biologia

Velocidade da reação

11. (Unifor CE) A fenilcetonúria é uma doença que acomete aproximadamente 1 em cada 10 000 indivíduos nascidos vivos da população caucasiana, sendo identificado vários casos no Nordeste brasileiro, caracterizada pelo acúmulo de fenilalanina na corrente sanguínea e aumento da excreção urinária de ácido fenilpirúvico e fenilalanina, em decorrência da ausência da 20 30 Temperatura (°C)

A esse respeito, são feitas as seguintes afirmações: I.

A temperatura de aproximadamente 30 °C é ótima para as enzimas envolvidas nesse processo.

II.

Na temperatura de 40 °C, pode ter havido desnaturação completa de todas as enzimas envolvidas.

III.

Se a célula fosse submetida a uma temperatura menor do que 20 °C, ela certamente morreria, devido à falta de atividade.

Assinale: a) se somente as afirmativas I e II forem corretas. b) se somente as afirmativas II e III forem corretas. c) se todas as afirmativas forem corretas. d) se somente as afirmativas I e III forem corretas. e) se somente a afirmativa II for correta. 10. (FM Petrópolis RJ) O gráfico a seguir mostra como a concentração do substrato afeta a taxa de reação química.

enzima fenilalanina hidroxilase. Esta última está envolvida na hidroxilização da fenilanina em tirosina que, por sua vez, participa da síntese de melanina. O acúmulo de fenilalanina no organismo resulta em deficiência mental. Fonte: http://www.infoescola.com/doencas/fenilcetonuria/ Acesso em 29 abr. 2015. (com adaptações)

Considerando o texto acima, sobre a fenicetonúria, marque a alternativa correta: a) A fenilcetonúria é um erro inato do metabolismo causado por infecções bacterianas. b) O acúmulo de fenilalanina no organismo ocorre por ação de parasita intracelular. c) A fenilcetonúria pode ser transmitida por meio de transfusões sanguíneas. d) A tirosina é um aminoácido não essencial, portanto sua deficiência é insignificante. e) A fenilcetonúria é resultante de mutação no gene da enzima fenilalanina hidroxilase. 12. (UFPE) As enzimas são proteínas altamente especializadas que catalisam as mais diversas reações químicas. Em relação à atividade dessas moléculas é correto afirmar que: F-F-V-V 01. Quando a temperatura e a concentração da enzima são constantes, e aumenta-se gradativamente a concentração do substrato, observa-se um aumento da velocidade da reação até o máximo, independente do pH. 02. Um aumento da concentração do substrato causa uma diminuição da velocidade da reação, pois o substrato passa a inibir a ação da enzima. 03. O aumento da temperatura provoca um aumento na velo-

O modo de ação das enzimas e a análise do gráfico permitem concluir que a) todas as moléculas de enzimas estão unidas às moléculas de substrato quando a reação catalisada atinge a taxa máxima. b) com uma mesma concentração de substrato, a taxa de reação com enzima é menor que a taxa de reação sem enzima. c) a reação sem enzima possui energia de ativação menor do que a reação com enzima. A05  Enzimas

d) o aumento da taxa de reação com enzima é inversamente proporcional ao aumento da concentração do substrato. e) a concentração do substrato não interfere na taxa de reação com enzimas porque estas são inespecíficas.

cidade da reação enzimática até uma temperatura crítica, quando ocorre uma queda na atividade da enzima em consequência de sua desnaturação. 04. A velocidade de uma determinada reação enzimática está associada ao pH, sendo que cada enzima tem um pH ótimo de atuação.

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BIOLOGIA

MÓDULO A06

VITAMINAS

ASSUNTOS ABORDADOS

Nutrientes que ingerimos em grande quantidade no nosso dia a dia são chamados de macronutrientes, como é o caso das proteínas, glicídeos e lipídeos. Já aqueles compostos que precisam ser ingeridos em quantidades menores são chamados de micronutrientes, como é o caso dos sais minerais e vitaminas.

nn Vitaminas nn Vitaminas lipossolúveis nn Vitaminas hidrossolúveis nn Principais avitaminoses

As vitaminas são substâncias orgânicas necessárias em quantidades muito reduzidas para as atividades metabólicas de um organismo. Geralmente, são necessários alguns miligramas (mg) ou microgramas (μg) por dia, mas, mesmo pequenas, essas quantidades são essenciais para a saúde. A maioria das vitaminas não pode ser sintetizadas pelo nosso organismo, por isso têm de ser obtidas a partir da alimentação. Fazem exceção, a vitamina D (sintetizada na pele), as vitaminas K, B2 e a biotina ou vitamina B8 (sintetizada a partir da microbiota bacteriana intestinal, proporcionando grande parte das necessidades diárias humanas), a vitamina B3 (sintetizada no fígado, a partir do aminoácido triptofano). As vitaminas desempenham uma grande variedade de funções no nosso organismo agindo como coenzimas nas atividades enzimáticas, antioxidantes etc. Cada uma das vitaminas desempenha uma função específica, apesar de muitas vezes as suas ações se complementarem. Elas podem também interagir com outros nutrientes, como os minerais, os hidratos de carbono e as proteínas. Assim, e resumidamente, as vitaminas asseguram o funcionamento adequado do organismo, em todos os aspectos. Por isso, são essenciais para o crescimento e para a saúde e são classificadas, juntamente com os sais minerais, como alimentos reguladores. A carência de vitamina pode produzir uma avitaminose ou uma hipovitaminose (doença carencial) nos dois casos comprometendo, em maior ou menor grau, o metabolismo e o crescimento do indivíduo. Por outro lado, o consumo excessivo causa hipervitaminoses, que também provoca consequências graves, principalmente tratando-se das vitaminas que se dissolvem nas gorduras corporais, uma vez que as vitaminas que se dissolvem em água são mais facilmente eliminadas do organismo. Alimentos ricos em vitamina A Ovo de galinha

Bife de gado

(1 unidade) 225 microgramas de vitaminas A

Tomate (2 colheres de sopa) 283 microgramas de vitamina A Batata doce (2 colheres de sopa) 1 310 microgramas de vitamina A Espinafre (1 pires) 739 microgramas de vitamina A

Alimentos Ricos em Vitamina

Manga (1 copo de suco) 283 microgramas de vitamina A Cenoura (1 unidade) 2 025 microgramas de vitamina A Pimentão vermelho (1 unidade) 212 microgramas de vitamina A

Opirus/Arte

(1 unidade) 10 700 microgramas de vitamina A

SAIBA MAIS VEGETAIS CRUS TÊM MAIS VITAMINAS? Você sabia que no processo de industrialização ou quando cozinhamos os alimentos em altas temperaturas, em um volume muito grande de água, muitas das vitaminas são perdidas? Por essa razão, é recomendável maior ingestão de vegetais crus em vez dos cozidos (ou cozidos com pouca água) a fim de diminuir a perda de vitaminas. Além disso, o gás oxigênio (O2) tem o potencial de oxidar algumas vitaminas, por exemplo, a vitamina C. Por essa razão, as frutas e verduras só devem ser cortadas no momento da ingestão para evitar a oxidação das vitaminas pelo ar.

Biologia

Vitaminas lipossolúveis Em conjunto, as vitaminas lipossolúveis (A, D, E e K) apresentam solubilidade em lipídeos e são insolúveis em água. As vitaminas lipossolúveis são absorvidas pela linfa que circula junto à parede do intestino. Mais tarde, a linfa é despejada na corrente sanguínea. O sangue, então, contém as vitaminas lipossolúveis já associadas a proteínas, que atuam como veículo de transporte desse tipo de vitaminas. Os alimentos que apresentam gordura na sua composição e os óleos são reservatórios dessas vitaminas. No nosso organismo, as vitaminas lipossolúveis encontram-se armazenadas em grande parte no tecido adiposo e no fígado, são libertadas de acordo com as necessidades e por isso precisam ser ingeridas em menor quantidade. São encontradas principalmente no leite e derivados, também no ovo e carne. A ingestão excessiva pode causar problemas de intoxicação, uma vez que elas não são facilmente eliminadas pelo organismo. Vitaminas lipossolúveis Vitamina

Principais fontes

Principais funções

Deficiência

A (Retinol)

Vegetais e frutas verdes, amarelas e alaranjadas. Laticínios, ovo e fígado.

Necessária para a manutenção da integridade da pele, epitélio respiratório, intestinal, urinário e dos epitélios glandulares. Atua no bom funcionamento da visão por meio da síntese de pigmentos (rodopsina), na retina. Tem potencial antioxidante e previne infecções.

Problemas de visão e cegueira noturna (hemeralopia), ressecamento da córnea (xeroftalmia) e pele escamosa e seca.

D (Calciferol)

Nos humanos, é produzida pelas células da pele na presença de sol, e pelo fígado a partir de precursores presentes em laticínios, fígado e ovo.

Essencial para a absorção de cálcio e fósforo no intestino contribuindo para a formação dos ossos e dentes e manutenção da integridade dos mesmos.

Pode causar artrite, raquitismo na infância e enfraquecimento dos dentes e ossos, está associado à osteoporose.

E (tocoferol)

Óleos vegetais, castanhas, cereais integrais, gema do ovo, folhas verdes, abacate e carne.

Manutenção da membrana celular, promoção da fertilidade, potencial antioxidante e atuação no sistema nervoso e muscular.

Aborto e esterilidade masculina.

K (filoquinona)

Folhas verdes, abacate, carne, ovos, kiwi, tomate, castanha, fígado. Nos seres humanos, é produzida pelas bactérias da microbiota intestinal.

Essencial no processo de coagulação sanguínea (síntese de protrombina) prevenindo hemorragias.

Hemorragia.

Vitaminas hidrossolúveis

A06  Vitaminas

Vitaminas polares dissolvem-se bem na água. São encontradas principalmente nos vegetais, com exceção da vitamina B9 e B12. São representadas pelo complexo B (B1, B2, B3, B5, B6, B8, B9 e B12) e pela vitamina C. O organismo humano armazena pouco dessas vitaminas. Elas são liberadas na urina e suor e por isso precisam ser consumidas com mais regularidade. As vitaminas do complexo B são componentes chave de certas coenzimas que atuam na produção de energia do organismo, participando da respiração celular (glicólise, ciclo de Krebs e cadeia respiratória). Também são importantes na metabolização os aminoácidos e a vitamina C que é necessária para a multiplicação das células, ativação do sistema imunológico e participa na síntese de colágeno. Essas vitaminas estão presentes na fração aquosa dos alimentos que ingerimos. Durante a digestão dos alimentos, as vitaminas hidrossolúveis são diretamente absorvidas para a corrente sanguínea. Como a água é o principal constituinte do nosso corpo, muitas dessas vitaminas circulam facilmente pelo organismo, com exceção das vitaminas B6, B12, biotina e ácido fólico, respectivamente, as quais circulam associadas a proteínas. 16

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

Vitamina

Principais fontes

Principais funções

Deficiência

Carne vermelha, peixes, ovos, legumes, cereais integrais, feijão e verduras.

Necessária na respiração celular, ou seja, na geração de energia, facilita a ação enzimática no metabolismo de carboidratos. Mantém o tônus muscular e o funcionamento do sistema nervoso.

Pode causar beribéri (doença caracterizada por fraqueza muscular, confusão mental, cansaço, perda de apetite e dermatite).

Ovos, laticínios, cereais integrais, verduras e carne.

Necessária na respiração celular, coordenação motora e produção de hemácias. Facilita a ação enzimática na quebra de proteínas e carboidratos.

Fotofobia, anemia, fissura na pele, na língua e nas mucosas.

B3 (Niacina, ácido nicotínico ou PP)

Carne, feijão, nozes, cereais integrais, laticínios e peixes.

Atua na respiração celular, metabolismo do colesterol. Importante no sistema digestório, nervoso e epitelial para o bom funcionamento.

Pelagra ou doença dos três “D” (diarreia, dermatite e demência).

B5 (Ácido pantotênico)

Carnes, laticínios, cereais integrais e verduras.

Atua na respiração celular, componente da coenzima A e participa do metabolismo de gorduras.

Anemia, fadiga e dormência das mãos e pés.

B6 (Piridoxina)

Carnes, laticínios, cereais integrais e levedo de cerveja.

Participa da síntese de aminoácidos, do metabolismo de proteínas, quebra da glicose, síntese de hemoglobina e é importante para o funcionamento do sistema nervoso.

Alterações neurológicas, dermatite, déficit de crescimento, anemia, convulsões e espasmos.

B8 (Biotina)

Legumes, verduras folhosas e carnes.

Atua na síntese de queratina, como coenzima em processos energéticos, na síntese de ácidos graxos e bases nitrogenadas.

Inflamações na pele e distúrbios neurais e musculares.

B9 (Ácido fólico)

Vegetais verdes, frutas, nozes, carnes, leveduras e cereais integrais e carnes vermelhas e vísceras. Também é sintetizado no nosso corpo por bactérias da microbiota intestinal.

Atua no desenvolvimento do tubo neural, multiplicação celular, construção de moléculas de DNA e proteínas.

Anemia megaloblástica ou pernociosa e esterilidade masculina. Em gestantes, o feto pode nascer com malformação do tubo neural conhecida como espinha bífida.

B12 (Cianocobalamina)

Carne vermelha e vísceras, ovos, laticínios e também é sintetizado no nosso corpo por bactérias da microbiota intestinal.

Participa do metabolismo dos ácidos nucléicos e aminoácidos e produção das hemácias.

Anemia perniciosa e distúrbios no sistema nervoso.

Frutas cítricas, tomate, vegetais folhosos e pimentão.

Importante para a integridade dos vasos sanguíneos, dentes e ação antioxidante e formação de colágeno e hormônios. Aumenta a absorção de ferro no intestino. Potencializa a produção de anticorpos pelo sistema imunológico.

Escorbuto, fadiga e nervosismo e enfraquecimento do sistema imunológico.

B1 (Tiamina)

B2 (Riboflavina)

C (Ácido ascórbico)

A06  Vitaminas

Vitaminas hidrossolúveis

Biologia

Principais avitaminoses A avitaminose de vitamina C pode causar escorbuto. Seus sintomas são sangramento, inflamação e inchaço com acúmulo de pus gengival com consequente perda dos dentes, inflamação e dor nas articulações, queda de cabelos, e pode desencadear quadro de anemia, devido a pequenas hemorragias e redução na absorção intestinal de ferro. Essa doença foi comum na Idade Média, principalmente na Europa, nos invernos intensos quando as pessoas deixavam de consumir alimentos ricos em vitamina C. O escorbuto, hoje se sabe, também foi bastante comum nas longas viagens marítimas que traficavam escravos africanos entre os séculos XVI e XIX. Os africanos escravizados chegavam à América do Sul, em péssimas condições de saúde. Durante quase dois meses de viagem, a nutrição desses escravos era deficiente e não havia fonte de vitamina C. O comércio de escravos africanos, no Brasil, acontecia em feiras em que o comprador avaliava, principalmente, as condições da boca e dentição dos homens. Os escravos portadores de escorbuto eram desqualificados para o trabalho braçal que, inicialmente, atendia aos engenhos de açúcar. Entre os marinheiros, no século XVIII, o fato se repetiu, pois estes passavam meses em alto mar sem ingerir frutas e verduras frescas, uma vez que este tipo de alimento estraga muito rápido, e seu estoque não era viável. Os marinheiros ficavam sem fonte de vitamina C e acabavam sendo afetados pela doença e muitos deles não resistiam e acabavam morrendo. Foi um médico inglês que identificou a relação entre o escorbuto e a má alimentação. Ele percebeu que a ingestão de laranjas e limões ajudava no controle da patologia. A carência de vitamina B1 causa beribéri. Os sintomas característicos dessa patologia são: insônia, falta de apetite, cansaço, fraqueza nos músculos, mal-estar, problemas respiratórios, dificuldade na memória, retenção de líquidos levando a inchaços, em alguns casos, taquicardia, e até insuficiência cardíaca. A vitamina A é indispensável para garantir a acuidade visual. A carência dessa vitamina pode provocar a xeroftalmia, também conhecida como olho seco ou ceratoconjuntivite seca, uma enfermidade que se caracteriza por diminuição na produção de lágrimas, secura da pele, da córnea, das conjuntivas e o aparecimento de pequenas manchas brancas na esclerótica. Nos casos mais graves de xeroftalmia, podem ocorrer ulceração e necrose da córnea.

Opirus/Arte

A ingestão deficiente de vitamina B3 pode causar um quadro patológico conhecido como pelagra. Os sintomas dessa doença são: dermatites diversas (problemas de pele), complicações no trato intestinal (náuseas, mal-estar, enjoos, perda de apetite e diarreia), marcas na pele (como sinais de queimaduras e costumam descascar), inflamação na boca e língua, e em estágios mais avançados, que alterações neurológicas.

A06  Vitaminas

Vitamina C (mg por 100g)

Acerolas 1677 mg

Rosa Mosqueta 426 mg

Goiabas 228 mg

Groselha negra 184 mg

Salsa 133 mg

Kiwi 92 mg

Longan 84 mg

Ervilhas 60 mg

Morango 58 mg

Amoras 36 mg

Espinafre 28 mg

Len lhas 16 mg

Ciências da Natureza e suas Tecnologias Gabarito questão 07 Vitaminas hidrossolúveis são solúveis em água, são mais facilmente excretadas e por isso, devem ser consumidas com maior frequência. Fazem parte desse grupo: B1 (Tiamina) B2 (Riboflavina) B3 (Niacina, ácido nicotínico ou PP) B5 (Ácido pantotênico) B6 (Piridoxina) B8 (Biotina) B9 (Ácido fólico) B12 (Cianocobalamina) C (Ácido ascórbico). Vitaminas lipossolúveis são solúveis em lipídeos, de difícil excreção e devem ser consumidas em menor quantidade. São exemplos: A, D, E e K.

Exercícios de Fixação 01. (Fafi BH) Afecção bucal, com irritação das gengivas, que se

b) A vitamina D, encontrada principalmente nas frutas cí-

tornam vermelhas e facilmente sangrantes, enfraquecimen-

tricas, age no metabolismo das gorduras e sua carência

to dos dentes, quadros hemorrágicos generalizados e princi-

pode determinar o beribéri.

de vitamina:

c) A vitamina B12 pode ser sintetizada por bactérias intestinais e sua carência pode determinar a anemia perniciosa.

a) A.

d) A vitamina C, encontrada em vegetais, mantém normal o

b) B.

tecido conjuntivo e sua carência pode determinar o es-

c) C. d) D. e) E.

corbuto. e) A vitamina K atua como um dos fatores indispensáveis à coagulação sanguínea.

02. (Puc RS) Existe uma vitamina muito importante para o bom

06. (Puc SP) No homem, a carência da vitamina ________ pro-

funcionamento do nosso organismo, visto ser necessária à

voca a chamada cegueira noturna, um problema visual ca-

formação de uma série de substâncias indispensáveis à coa-

racterizado por dificuldade para enxergar em situações de

gulação do sangue. Por isso, quando se verifica sua deficiên-

luz fraca. Essa vitamina é necessária, pois se associa a prote-

cia, a coagulação sanguínea fica prejudicada. O texto acima

ínas dos bastonetes, os quais são células fotorreceptoras da

se refere à vitamina:

_________ que permitem a visão da luminosidade.

a) A. b) D. c) K. d) C. e) E. 03. (Uea AM) A carência das vitaminas C, D e B12 produz, respectivamente: a) o raquitismo, o beribéri e o escorbuto. b) o beribéri, o raquitismo e a anemia. c) o escorbuto, o beribéri e o raquitismo. d) o beribéri, o escorbuto e o raquitismo e) o escorbuto, o raquitismo e a anemia. 04. (UFPI) “Vitamina que pode ser fabricada na pele, por esti-

Preenchem de forma correta as lacunas do texto, os termos contidos na alternativa: a) A / córnea. b) A / retina. c) C / córnea. d) E / íris. e) E / retina. 07. Diferencie as vitaminas lipossolúveis das hidrossolúveis e nomeie quais as vitaminas fazem parte de cada grupo. 08. As vitaminas são classificadas em dois grandes grupos: hidrossolúveis e lipossolúveis. As primeiras são aquelas que se dissolvem em água, enquanto as lipossolúveis dissolvem-se

mulação da radiação ultravioleta e relacionada à fixação do

em lipídeos e outros solventes. Dentre as vitaminas hidros-

cálcio nos ossos. Sua falta em crianças provoca o raquitis-

solúveis, podemos citar:

mo.” O texto refere-se à vitamina:

a) a vitamina C.

a) A.

b) a vitamina A.

b) B.

c) a vitamina D.

c) C.

d) a vitamina E.

d) D.

e) a vitamina K.

e) E. 05. (UFMG MG) Quanto às vitaminas, todas as afirmativas abaixo são corretas, exceto: a) A vitamina A, encontrada principalmente em ovos e leite, é protetora do epitélio e sua carência pode determinar a cegueira noturna.

09. Qual a diferença entre macro e micronutrientes? 10. O que são vitaminas? A maioria das vitaminas atua como coenzimas (substâncias fundamentais para o funcionamento das enzimas) e não são produzidas pelo organismo, precisando serem obtidas através da alimentação.

Gabarito questão 09 O critério de classificação dos nutrientes em macro e micronutrientes não tem nenhuma relação com o tamanho das moléculas. Macronutrientes são aquelas substâncias que o organismo necessita em grande quantidade, por exemplo, proteínas e carboidratos. Os micronutrientes são nutrientes no qual o organismo precisa em baixas quantidades, como no caso das vitaminas.

A06  Vitaminas

palmente articulares e digestivos são consequências da falta

Biologia Gabarito questão 05 As vitaminas do complexo B são: tiamina (B1), riboflavina (B2), niacina (B3). Essas três vitaminas são importantes na constituição das moléculas aceptoras de hidrogênio (FAD, NAD e NADP) envolvidas no metabolismo energético. Além delas ainda fazem parte do complexo B a piridoxina (B6) e a cianocobalamina (B12).

Exercícios Complementares 01. (UGF RJ) O escorbuto, uma doença comum nas longas viagens marítimas nos séculos passados, caracteriza-se por he-

07. Por que as lipossolúveis podem causar problemas se consumidas em excesso?

morragias nas mucosas, sob a pele e nas articulações. Seu aparecimento é decorrente da falta de vitamina:

08. (Puc MG) As vitaminas são compostos orgânicos que fun-

a) C.

cionam como coenzimas, ou seja, atuam juntamente com

b) A.

as enzimas envolvidas no metabolismo celular. A deficiên-

c) D.

cia de vitaminas provoca enfermidades chamadas de do-

d) K.

enças de carências.

e) B6. 02. O raquitismo é causado pela carência de vitamina: a) C. b) B12.

Sejam dados os seguintes sintomas de carências: 1. córnea ressecada. 2. raquitismo na infância. 3. deficiência na coagulação sanguínea.

c) A.

4. anemia perniciosa.

d) D.

Os sintomas carenciais enumerados acima estão relacio-

e) B6. 03. (Cesgranrio RJ) Suponha que um determinado pernilongo esteja com deficiência de vitamina A e que procure uma fonte rica nessa vitamina. Tem que optar por picar indivíduos entre um grupo de pessoas sofrendo de doenças carenciais. Dentre pacientes acometidos das doenças a seguir, deve ser PRETERIDO o que se apresenta:

nados, respectivamente, com a deficiência das seguintes vitaminas: a) K, E, B2 e B12. b) B1, D, C e E. c) A, D, K e B12. d) A, E, K e C. 09. Qual é a relação entre a vitamina D e o banho de sol?

a) beribéri. b) cegueira noturna.

10. (Unirio RJ) Tomando uma grande dose de vitamina A,

c) escorbuto.

uma pessoa pode suprir suas necessidades por vários

d) raquitismo.

dias; porém, se fizer o mesmo em relação à vitamina C,

e) queilose.

não terá o mesmo efeito, necessitando de reposições di-

04. Em sua opinião, se um indivíduo faz uso de suplementos vitamínicos sem o acompanhamento médico, ele pode ter algum tipo de problema devido ao uso dessas vitaminas?

Sim, pois o uso indiscriminado de vitaminas ou o excesso delas no corpo pode causar um quadro de hipervitaminose levando a quadros patológicos dependendo do tipo de vitamina em excesso.

05. Quais são as vitaminas que formam o complexo B?

árias dessa vitamina. Essa diferença na forma de administração se deve ao fato de a vitamina: a) A ser necessária em menor quantidade. b) A ser sintetizada no próprio organismo. c) A ser lipossolúvel e ficar armazenada no fígado.

06. (Cesupa PA) As vitaminas são substâncias orgânicas essenciais ao metabolismo humano e precisam ser obtidas a partir dos alimentos ingeridos. A vitamina D, obtida do óleo de fígado, fígado e gema de ovo, atua no(a) a) coagulação do sangue, evitando hemorragias. b) metabolismo do cálcio e do fósforo, prevenindo o raA06  Vitaminas

quitismo. c) respiração celular, garantindo a tonalidade saudável da pele. d) sistema nervoso involuntário, evitando o escorbuto.

d) C ser mais importante para o organismo. e) C fornece energia para as reações metabólicas Gabarito questão 07 O fato das vitaminas lipossolúveis não serem solúveis em água, faz com que o organismo tenha dificuldade em excretá-las. Exatamente por isso, a tendência dessas vitaminas é acumular-se nos tecidos, produzindo efeitos tóxicos quando são ingeridas em quantidades superiores às necessárias. Gabarito questão 09 A vitamina D, ou calciferol, inicia seu processo de síntese na pele devido à ação dos raios ultravioletas do sol sobre moléculas precursoras. Depois ela é transformada na forma ativa no fígado e nos rins.

FRENTE

BIOLOGIA

MÓDULO A07

ÁCIDOS NUCLEICOS O intenso trabalho experimental realizado por vários biólogos na primeira metade do século XX culminou no desenvolvimento de uma nova disciplina, a Biologia Molecular. Etapa crucial dessa investigação ocorreu em 1953, quando Watson, biólogo molecular americano, e Crick, biofísico britânico, propuseram a estrutura espacial de dupla hélice para a molécula de DNA (ácido desoxirribonucleico). Essa descoberta esclareceu o mecanismo responsável pela duplicação do DNA e, automaticamente, sua transferência para células-filhas. A hereditariedade, ou seja, a transmissão de uma característica de geração em geração ocorria por meio do DNA. Essas moléculas são responsáveis por determinar quais proteínas as células irão produzir e, por essa razão, os ácidos nucleicos controlam os processos metabólicos celulares.

ASSUNTOS ABORDADOS nn Ácidos nucleicos nn Estrutura química nn Ácido ribonucleico (ARN ou RNA) nn Ácido desoxirribonucleico (ADN ou DNA)

Estrutura química Os ácidos nucleicos foram descobertos em 1869 pelo químico suíço Friedrich Miescher, enquanto analisava células produtoras de pus (piócitos). O termo “ácidos nucleicos” advém do caráter ácido das moléculas e de terem sido identificados pela primeira vez no núcleo das células. Existem dois tipos de ácido nucleico: o ácido desoxirribonucleico (do inglês, desoxirribonucleic acid, DNA) e o ácido ribonucleico (do inglês, ribonucleic acid, RNA).

Fonte: Jose Luis Calvo / Shutterstock.com

Figura 01 - Células do fígado coradas com os corantes Hematoxilina e Eosina, evidenciando o núcleo da célula com o material genético e o citoplasma ao redor. A hematoxilina é um corante básico, cor azul-violeta, que cora estruturas ácidas, por isso, o núcleo fica fortemente corado, uma vez que lá é onde há a maior concentração de ácidos nucleicos.

Biologia

Ácidos nucleicos são compostos orgânicos macromoleculares formados por unidades menores denominadas nucleotídeos. Os nucleotídeos, por sua vez, são formados por uma base nitrogenada, uma pentose (glicídeo) e grupo fosfato. A molécula de nucleotídeo sem grupo fosfato é denominada nucleosídeo. NH2 N H O –

N O

CH2

O Grupo fosfato

Base nitrogenada

–

H OH

Pentose Nucleosídeo

Figura 05 - Pentoses que compõem os nucleotídeos dos ácidos nucleicos. A ribose está presente somente nas moléculas de RNA enquanto que a desoxirribose apenas no DNA.

O RNA é estruturado em uma cadeia simples, ou fita única, composta pelos nucleotídeos. Nas células é possível observar três tipos de RNA: o RNA transportador (tRNA), o mensageiro (mRNA) e o ribossômico (rRNA), e os três exercem funções essenciais no processo de tradução (produção de proteína). Apesar de apresentar fita simples, os ribonucleotídeos podem formar interações intracadeia, o que faz com que eles possam ter uma infinidade de arranjos tridimensionais, importantes em sua função.

Citosina NucleotÍdeo

NH2

Figura 02 - Esquema representando um nucleotídeo e seus componentes.

Existem cinco tipos diferentes de bases nitrogenadas e elas são divididas em dois grupos: bases púricas – adenina e guanina; bases pirimídicas – citosina, timina e uracila. As bases púricas possuem um duplo anel de carbono, enquanto que as pirimídicas possuem apenas um anel de carbono.

N H Guanina O

G NH NH2

N N H Adenina

N H2 N

A N

Figura 03 - Bases púricas

Nucleo deos

N H

Uracila O

U NH

A07  Ácidos nucleicos

Figura 04 - Bases pirimídicas

Ácido ribonucleico (ARN ou RNA)

Crucial na síntese de proteínas, a molécula de RNA é formada por nucleotídeos nos quais a pentose é uma ribose e as bases nitrogenadas podem ser: uracila, citosina, adenina e guanina, sendo que a uracila é uma base nitrogenada exclusiva do RNA. Essa molécula é formada a partir do DNA, mas esse é outro processo que vamos estudar mais a frente. 22

Cadeia polinucleo dica

RNA

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N O H Bases nitrogenadas RNA

Figura 06 - Representação da fita única de RNA mostrando as bases nitrogenadas que compõem os nucleotídeos.

Na cadeia de RNA os nucleotídeos são ligados covalentemente por ligações fosfodiéster que conectam o carbono 3’ de uma ribose ao fosfato ligado ao carbono 5’ da ribose do nucleotídeo seguinte. Dessa forma, o RNA assume uma polaridade 5’-3’: em uma extremidade está a hidroxila do carbono-5’ da primeira pentose e na outra, a hidroxila do carbono-3’ da última pentose.

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

Ácido desoxirribonucleico (ADN ou DNA) O principal papel do DNA é armazenar as informações necessárias para a construção das proteínas. A estrutura da molécula de DNA foi descoberta pelo norte-americano James Watson e pelo britânico Francis Crick em 1953, o que lhes rendeu o Prêmio Nobel de Medicina em 1962. O DNA recebe esse nome por apresentar, como pentose, apenas a desoxirribose em seus nucleotídeos. As bases nitrogenadas que os compõem podem ser timina, citosina, guanina e adenina, sendo que a timina é exclusiva do DNA.

Figura 07 - Representação de uma fita única de RNA evidenciando as ligações fosfodiéster entre os nucleotídeos o que gera a polaridade 5’-3’ da fita.

As ribozimas são moléculas de RNA com capacidade de acelerar reações químicas, assim como as enzimas de origem proteica. Essas moléculas já foram encontradas em vírus, células eucariontes e procariontes. As ribozimas são capazes de acelerar determinadas reações biológicas pela diminuição da energia de ativação. Mas onde atuam as ribozimas? Elas participam do corte de moléculas de RNA mensageiro fazendo a remoção de regiões que não são traduzidas e também auxiliam na formação da ligação peptídica na síntese de proteínas. Uma importante propriedade dessas enzimas é que elas têm capacidade autorreplicativa, produzindo uma nova molécula sem o auxílio de outros componentes moleculares.

Figura 08 - Representação do DNA mostrando nitrogenadas que compõem os nucleotídeos.

bases

O DNA é formado por duas cadeias nucleotídicas pareadas de maneira complementar, sendo que a adenina sempre se pareia com a timina (por meio de duas ligações de hidrogênio) e citosina sempre se pareia com a guanina (por meio de três ligações de hidrogênio). As bases só podem interagir dessa forma se as duas fitas complementares estiverem em posição antiparalela (orientadas em polaridade oposta). Os dois filamentos polinucleotídicos formam uma estrutura denominada dupla hélice, que é composta por dois filamentos de nucleotídeos que são torcidos e mantidos unidos por ligações de hidrogênio entre as bases nitrogenadas que estão no interior da hélice (formando uma estrutura como uma escada em espiral). 23

A07  Ácidos nucleicos

RNA PODE EXERCER ATIVIDADE ENZIMÁTICA?

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SAIBA MAIS

Biologia

Pontes de hidrogênio

NUCLEOTÍDEO P G

RNA

DNA

Pentose é a ribose

Pentose é a desoxirribose

Bases nitrogenadas: A, U, C e G

Bases nitrogenadas: A, T, C e G

Geralmente fita simples

Geralmente fita dupla

Participam da síntese proteica

Formam os genes

P D

Bases nitrogenadas

P T

Diferenças entre os ácidos nucléicos

D P

P D

Cadeia polinucleotídica

Tabela 01 - Principais diferenças entre os ácidos nucleicos.

P D

Relação Adenina – Timina e Guanina – Citosina

D P

P D

D P

Além das ligações de hidrogênio, os nucleotídeos estão unidos por meio de uma ligação fosfodiéster: o grupo hidroxila do carbono 3' da pentose do primeiro nucleotídeo se une ao grupo fosfato ligado à hidroxila do carbono 5' da pentose do segundo nucleotídeo. Desse modo, cada ligação açúcar-fosfato é dita como sendo de polaridade 5’ para 3’.

O pesquisador Erwin Chargaff, em estudos realizados entre 1949 e 1953 verificou que, em quase toda molécula de DNA estudada, a quantidade de timina é equivalente à de adenina e a quantidade de citosina é igual à de guanina. No entanto, a quantidade de A + T não é necessariamente igual à C + G. Dessa maneira, a Regra de Chargaff diz que: A+G =1 T +C

DNA (cadeia dupla)

O ,

3 H2 C

T NH N A O

N C

Biografia

O O

CH2

O P

NH T A N

O CH2 O

C N NH G O

O O

H2 C

A07  Ácidos nucleicos

O O P O O

Figura 10 - Combinação de bases

H2 C

O O O P O

NH G NH

H2 C

3, O

O O P O O

O 5, CH 2

O O

Desoxirrobose

P O

Ligação fosfodiéster

O O

CH2 CH ,

Figura 09 - Representação de uma molécula de DNA evidenciando as ligações fosfodiéster entre os nucleotídeos, o que gera a polaridade 5’-3’ da fita e as pontes de hidrogênio entre as bases complementares.

Erwin Chargaff (1905 – 2002) foi um bioquímico austro-húngaro que emigrou para os Estados Unidos durante o período nazista. Foi professor de bioquímica na faculdade de Medicina na Universidade de Columbia. Por meio de cuidadosa experimentação, Chargaff descobriu duas regras que ajudaram a levar à elucidação da estrutura de dupla hélice do DNA. A primeira regra é a de que no DNA, o número de unidades de guanina é sempre igual ao número de unidades de citosina; e o número de unidades de adenina é sempre igual ao número de unidades de timina. A segunda regra foi a de que as quantidades relativas das bases guanina, citosina, adenina e timina variam de uma espécie para outra.

Fonte: wikimedia.commons

Ligações de hidrogênio

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

Exercícios de Fixação 01. (UFPA PA) Fazendo-se uma análise, por hidrólise, de moléculas de ácidos nucleicos, verifica-se o aparecimento de a) açúcar, fosfato e bases nitrogenadas. b) proteínas, fosfato e bases nitrogenadas. c) aminoácidos, açúcar e fosfato. d) pentoses, bases nitrogenadas e aminoácidos. e) pentoses, aminoácidos e fosfato. 02. (Uem PR) A diferença entre DNA e RNA, com relação às bases, é: a) DNA tem uracila e citosina. b) RNA tem timina e adenina. c) DNA tem guanina e uracila. d) DNA tem uracila e timina. e) RNA tem adenina e uracila.

Assinale a alternativa correta. a) Somente as afirmativas I, III e V são verdadeiras. b) Somente as afirmativas I, II e IV são verdadeiras. c) Somente as afirmativas II, III e IV são verdadeiras. d) Somente as afirmativas I, II, III e V são verdadeiras. e) Todas as afirmativas são verdadeiras. 05. (Fuvest SP) Observe a figura abaixo, que representa o emparelhamento de duas bases nitrogenadas. H N

N C

CH3 C

N N

C AÇÚCAR

CH O

03. (Unioeste PR) Em uma das fitas de DNA de uma espécie de vírus encontram-se 90 Adeninas e 130 Citosinas. Sabendo-se ainda que nessa fita ocorre um total de 200 bases púricas e 200 bases pirimídicas, assinale a alternativa correta. a) Na dupla fita de DNA ocorrem 180 Adeninas. b) Na dupla fita de DNA ocorrem 140 Guaninas. c) Na fita complementar ocorrem 300 bases púricas e 100 bases pirimídicas. d) Na fita complementar ocorrem 70 Adeninas e 110 Citosinas. e) Não é possível determinar a composição de bases nitrogenadas da fita complementar. 04. (Udesc SC) A figura representa, esquematicamente, um nucleotídeo. Esta molécula é de extrema importância para todos os seres vivos em razão dos diferentes papéis que desempenha no interior das células. Um dos papéis está relacionado à sua capacidade de formar diferentes polímeros no interior das células.

AÇÚCAR Adenina

Timina

Indique a alternativa que relaciona corretamente a(s) molécula(s) que se encontra(m) parcialmente representada(s) e o tipo de ligação química apontada pela seta. Molécula(s)

Tipo de ligação química

Exclusivamente DNA

Ligação de hidrogênio

Exclusivamente RNA

Ligação covalente apolar

DNA e RNA

Ligação de hidrogênio

Exclusivamente DNA

Ligação covalente apolar

Exclusivamente RNA

Ligação iônica

06. (IF GO) O desenho a seguir refere-se à estrutura de uma molécula orgânica muito conhecida e característica dos seres vivos.

Fosfato Base Açúcar

A07  Ácidos nucleicos

Analise as proposições em relação ao nucleotídeo. I. Essa estrutura molecular é encontrada nas células de todos os seres vivos. II. Existem cinco tipos de bases nitrogenadas que podem se ligar ao açúcar. III. O açúcar, que se une ao fosfato e à base nitrogenada, tem em sua estrutura cinco carbonos. IV. Os nucleotídeos são as unidades que formam os ácidos nucleicos. V. Nucleotídeos se ligam por meio de suas bases nitrogenadas, e também estabelecem ligações entre o açúcar de um e com o fosfato do outro.

Biologia

07. (Puc RS) Adenina, guanina e citosina são bases presentes tanto na estrutura de DNA como na de RNA. Qual das moléculas abaixo também está presente em ambas? a) Uracila. b) Timina. c) Ribose. d) Fosfato. e) Desoxirribose.

A07  Ácidos nucleicos

08. (OBB) O DNA e RNA, são moléculas orgânicas relacionadas com as informação genéticas dentro das células. Essas moléculas apresentam um caráter ácido devido à presença de um grupamento fosfato em sua estrutura, daí o nome ácido nucleico. Ácidos nucléicos são estruturas formadas pelo encadeamento de unidades que se repetem, chamadas nucleotídeos. Dessa forma, as cadeias de DNA e RNA são cadeias de polinucleotideos. Com base em seus conhecimentos sobre o assunto assinale a alternativa correta. a) Os nucleotídeos podem ser compostos por um açúcar, que é uma pentose, um grupo fosfato e uma uracila, tanto no caso do RNA como no do DNA. b) Os nucleotídeos são compostos por uma base nitrogenada e um açúcar, sendo a ribose presente no RNA. c) Os nucleotídeos podem ser formados por uma desoxirribose, um grupo fosfato e uma timina, no caso do DNA. d) A principal diferença entre os nucleotídeos de DNA e RNA é o açúcar. Sendo uma pentose no RNA e uma hexose no DNA. e) A ligação que ocorre entre as bases nitrogenadas das duas fitas de DNA é chamada de ligação glicosídica. 09. (OBB) Nucleosídeos diferem dos nucleotídeos por não apresentarem: a) base nitrogenada. b) pentose. c) fosfato. d) uracila. e) timina. 10. (IF GO) Com relação às moléculas de DNA e RNA, indique a alternativa correta. a) Tanto o DNA quanto o RNA possuem como bases nitrogenadas adenina, guanina, citosina, uracila e timina. 26

b) Na molécula de DNA, a quantidade de adenina é obrigatoriamente igual à de citosina. c) Uma das diferenças entre as moléculas de DNA e RNA está relacionada ao fato de o DNA normalmente ser formado por uma dupla fita helicoidal e o RNA uma fita única. d) Na molécula de ribose, a ligação entre os átomos de carbono é feita por pontes de hidrogênio. e) Na molécula de DNA, o açúcar presente é a ribose enquanto que, no RNA, é a desoxirribose. 11. (Univag MT) A figura ilustra dois pares de bases nitrogenadas, representando a relação descoberta pelo bioquímico Erwin Chargaff. (http://chemistry.tutorvista.com. Adaptado.)

A respeito dessa molécula, é correto afirmar que ela é a) encontrada somente nos animais, não estando presente nas plantas. b) responsável por armazenar as informações genéticas dos organismos. c) consumida pela célula e usada como fonte de energia. d) uma molécula muito simples, por isso não é essencial para a sobrevivência das células em geral. e) importante somente para células jovens, perdendo sua função a medida que as células envelhecem.

Tendo em vista as moléculas ilustradas pela figura, é correto afirmar que: a) no DNA, para cada par citosina–guanina existe um par adenina–timina. b) são integrantes tanto do DNA como do RNA. c) são integrantes da molécula de DNA. d) no RNA, para cada guanina existe uma citosina. e) são responsáveis pela estrutura helicoidal tanto no DNA como no RNA. 12. (FCM PB) Os cânceres cutâneos não melanoma são as neoplasias malignas mais comuns em humanos, o carcinoma basocelular e o carcinoma espinocelular representam cerca de 95% dos cânceres cutâneos não melanoma, o que os torna um crescente problema para a saúde pública mundial devido a suas prevalências cada vez maiores. As alterações genéticas que ocorrem no desenvolvimento dessas malignidades cutâneas são apenas parcialmente compreendidas, havendo muito interesse no conhecimento e determinação das bases genéticas dos cânceres cutâneos não melanoma que expliquem seus fenótipos, comportamentos biológicos e potenciais metastáticos distintos (Bras Dermatol. 2006). A base genética para o desenvolvimento do câncer se encontra nas mutações que ocorrem no nível da molécula de DNA. Em relação à molécula de DNA, marque a alternativa CORRETA. a) A dupla hélice contém dois polinucleotídeos, com as bases nitrogenadas empilhadas no interior da molécula. b) As bases nitrogenadas da única cadeia de polinucleotídeo na molécula de DNA interagem por meio de ligações fosfodiésteres. c) As duas cadeias de polinucleotídeos são exatamente iguais, apresentando polaridade inversa. d) A dupla hélice de DNA contém fosfato e açúcar no interior da molécula. e) Na dupla hélice de DNA os nucleotídeos estão ligados por pontes de hidrogênio.

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

Exercícios Complementares 01. (Upe PE) Nos ácidos nucleicos, encontram-se bases nitrogenadas formando pares de relativas especificidades. Ao se analisar o DNA de uma determinada bactéria, encontram-se 38% de bases Citosina (C). Que percentuais de bases Adenina (A), Guanina (G) e Timina (T) são esperados, respectivamente? a) 62%, 38%, 62%. b) 24%, 38%, 24%. c) 38%, 12%, 12%. d) 62%, 12%, 12%. e) 12%, 38%, 12%. 02. (Fac. Engenharia de Sorocaba) Considerando-se o total de bases nitrogenadas do DNA de um mamífero qualquer, igual a 100, se nela existirem 20% de adenina, a porcentagem de guanina será: a) 20 %. b) 60 %. c) 40 %. d) 10 %. e) 30 %. 03. (Famerp SP) A figura mostra um cromossomo duplicado com dois pequenos segmentos de DNA, em que suas respectivas sequências de bases nitrogenadas estão apontadas.

por pontes de hidrogênio entre uma base nitrogenada do tipo purina e outra do tipo pirimidina. Na replicação semiconservativa do DNA, cada uma das suas moléculas recém-formadas conserva uma das fitas da molécula que a originou e forma uma cadeia nova, complementar ao seu molde. Embora as duas cadeias moldes sejam antiparalelas, as duas cadeias novas são sintetizadas pela enzima DNA polimerase, que só catalisa o crescimento da fita no sentido 5´→3´. Na extremidade 5’ de uma cadeia de DNA é encontrado um grupamento a) fosfato ligado ao carbono 5' da desoxirribose. b) carboxila ligado ao carbono 5' da desoxirribose. c) hidroxila ligado ao carbono 5' da ribose. d) carboxila ligado ao carbono 5' da ribose. e) fosfato ligado ao carbono 5' da base nitrogenada. 05. (Uerj RJ) Diversos mecanismos importantes para a manutenção da vida na Terra estão relacionados com interações químicas. A interação química envolvida tanto no pareamento correto de bases nitrogenadas no DNA quanto no controle de variações extremas de temperatura na água é uma ligação do seguinte tipo: a) iônica. b) covalente. c) de hidrogênio. d) de van der Waals. 06. (OBB)

04. (OBB) A molécula de DNA é formada por duas cadeias (ou fitas) de nucleotídeos, que se mantém unidas em dupla hélice

A07  Ácidos nucleicos

Considerando que não houve permutação e nem mutação, é correto afirmar que: a) no segmento 1, a sequência de bases é CCAC e sua sequência complementar é GGTG. b) no segmento 1, a sequência de bases é TATG e sua sequência complementar é ATAC. c) no segmento 2, a sequência de bases é CCAC e sua sequência complementar é GGUG. d) no segmento 2, a sequência de bases é AUAC e sua sequência complementar é UAUG. e) no segmento 2, a sequência de bases é TATG e sua sequência complementar é GGTG.

Descoberta da estrutura do DNA completa 60 anos “A revista científica “Nature” divulgou no dia 25 de abril de 1953 o artigo “Estrutura do ácido desoxirribonucleico”, assinado pelo britânico Francis Crick e o americano James Watson, que receberam o Prêmio Nobel de Fisiologia e Medicina em 1962 junto com o também britânico Maurice Wilkins, que anos antes havia iniciado uma pesquisa sobre o DNA. O trabalho desses cientistas revelou o mistério da molécula que contém a informação necessária para que qualquer organismo vivo nasça e se desenvolva, desde as bactérias até os seres humanos. Mais concretamente, a dupla hélice é onde se conservam, em forma de sequência, os genes que contêm as instruções para sintetizar moléculas maiores, que por sua vez constroem células com funções específicas. Graças à descoberta de Crick e Watson, em pouco mais de uma década foi possível entender o funcionamento do código genético e, a partir daí, teve início uma era de avanços sem precedentes na biologia. Desde que o naturalista austríaco Gregor Mendel apontou as leis da herança genética em 1865, começou

Biologia

uma corrida de quase um século que chegou a seu ponto culminante quando Crick e Watson compreenderam que o DNA é ordenado em forma de uma dupla hélice.”. (Fonte: http://exame.abril.com.br.)

Considere as assertivas abaixo acerca da estrutura, composição e organização do ácido desoxirribonucleico. I. Sua dupla hélice, composta por nucleotídeos que se repetem ao longo de cada uma de suas cadeias, interage com proteínas nucleares e eventualmente formará, ao final de um complexo processo de condensação, os cromossomos. II. Um nucleotídeo é composto de um grupamento fosfato, de uma ribose e de uma base nitrogenada. III. Há cinco tipos diferentes de bases nitrogenadas comumente encontradas no ácido desoxirribonucleico, sendo que o pareamento das bases é altamente específico: bases púricas ligam-se a bases pirimídicas e bases pirimídicas ligam-se a bases púricas por meio de pontes de hidrogênio. Quais são corretas? a) Apenas I. b) Apenas II. c) Apenas III. d) Apenas I e II. e) I, II e III. 07. (Escs DF) A figura I, abaixo, apresenta a estrutura do polinucleotídeo encontrado no ácido desoxirribonucleico (ADN). Essa estrutura é formada por sequências de um grupo fosfato, de um açúcar de cinco membros (desoxirribose) e uma base orgânica nitrogenada, que pode ser a adenina (A), a guanina (G), a timina (T) ou a citosina (C). Ao formar o ADN, duas cadeias (fitas) de polinucleotídeos se enrolam na forma de dupla hélice (figura II). Os grupos açúcar e fosfato formam a espinha dorsal de cada fita, e as bases são responsáveis pelo estabelecimento das interações que mantêm as fitas juntas, conforme representado na figura III.

Figura I: Internet: <http://dc93.4shared.com>. Figura II: Internet: <http://pequenosbiologos.files.wordpress.com>. Figura III: Internet: <http://pt.wikipedia.org>.

As principais responsáveis por manter as fitas do ADN juntas, indicadas por linhas tracejadas na figura III, são as interações do tipo a) ligação covalente. b) ligação de hidrogênio. c) dipolo induzido–dipolo induzido. d) dipolo permanente–dipolo permanente. e) forças de London. 08. (UEG GO) Em 1962, Watson e Francis Crick receberam o Prêmio Nobel em Fisiologia e em Medicina por terem descoberto o modelo acurado da estrutura do DNA. Acerca da molécula do DNA e suas características, é CORRETO afirmar que: a) A cadeia de nucleotídeos na constituição do DNA é mantida unida por ligações de nitrogênio e fosfato que se formam entre as bases nitrogenadas. b) A extremidade da cadeia de DNA, que contém fosfato, é chamada 3’, e a que contém açúcar é chamada 5’. c) O DNA é um polímero de duas cadeias de desoxirribonucleotídeos unidos por ligações fosfodiéster. d) O DNA possui uma fita simples polinucleotídica paralela em torno de um eixo comum, formando uma hélice. 09. (UnB DF) A análise de um composto orgânico mostrou a presença de adenina e ribose. Esse composto pode ser: E-C-C-E-E

A07  Ácidos nucleicos

00. Aminoácido. 01. Ácido desoxirribonucleico. 02. Ácido ribonucleico. 03. Lipídeo. 04. Glicídeo.

FRENTE

BIOLOGIA

MÓDULO A08

MEMBRANA PLASMÁTICA E SUAS ESPECIALIZAÇÕES

ASSUNTOS ABORDADOS nn Membrana plasmática e suas

A membrana plasmática (plasmalema ou membrana celular) é um envoltório delgado presente em todos os tipos de células. É uma estrutura dinâmica que define os meios intra e extracelulares, conferindo a individualidade de cada célula. Ela impede que o conteúdo celular escape e seleciona substâncias que entram ou não no interior da célula. Permite a comunicação da célula com ambiente extracelular, pela troca de nutrientes, oxigênio, proteínas, lipídeos, mantendo o meio interno celular adequado e ainda, confere identidade a cada tipo celular.

especializações

nn Estrutura da membrana plasmática nn Especializações da membrana

Estrutura da membrana plasmática

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A membrana plasmática mede cerca de 7 nm de espessura e somente é visível ao microscópio eletrônico. É formada por uma bicamada fluída de fosfolipídeos, em que estão inseridas moléculas de proteínas e glicídeos. O fosfolipídeo é o lipídeo mais comum da membrana, e ele apresenta uma região polar, com afinidade pela água e outra apolar, que não tem afinidade pela água. Nas células animais, as membranas possuem colesterol, enquanto que nas vegetais estão presentes os fitosteróis, molécula análoga ao colesterol e que exerce função semelhante na estrutura da membrana plasmática das células vegetais.

Figura 01 - Uma bicamada fosfolipídica (representada em corte transversal) separa dois ambientes aquosos.

Modelo do mosaico fluido

Opirus/Arte

Nas membranas celulares, as moléculas de fosfolipídeos formam uma bicamada lipídica, com suas porções hidrofóbicas, voltadas para dentro, e as porções hidrofílicas, voltadas para fora. Essa bicamada é fluída, pois os fosfolipídeos se deslocam constantemente, mas sem perder o contato uns com os outros. Além disso, as proteínas distribuídas em mosaico transitam na bicamada e, por essa razão, o modelo da estrutura da membrana plasmática é chamado de modelo de mosaico fluido.

Figura 02 - Estrutura da membrana, modelo do mosaico fluido. Note a posição das proteínas e dos lipídeos.

SAIBA MAIS COLESTEROL O colesterol é um importante componente da membrana celular (pode representar até 25% do seu conteúdo). De modo geral, quando presente, o colesterol contribui para a integridade da membrana; em temperaturas moderadas (temperatura corporal) ele reduz a sua fluidez e, em baixas temperaturas, impede a solidificação da membrana.

Biologia

As proteínas da membrana As proteínas nas membranas são de suma importância, uma vez que são elas que permitem a entrada de moléculas importantes para a sobrevivência da célula, como açúcares, aminoácidos, íons, hormônios, entre outros. Entretanto, não é qualquer tipo de substância que consegue atravessar a membrana, pois as proteínas selecionam as que podem passar, e por essa razão, dizemos que a membrana plasmática tem permeabilidade seletiva. O tipo de proteína presente na membrana plasmática varia de acordo com o tipo de célula. Algumas delas reconhecem moléculas sinalizadoras, como é o caso das células com receptores hormonais. Outras proteínas formam poros na membrana que permitem a passagem de água, enquanto outras capturam substâncias do meio externo para o meio interno e vice-versa. Algumas servem de pontes de adesão entre células vizinhas e funcionam como pontos de fixação dos filamentos do citoesqueleto.

As proteínas das membranas têm como principal função o reconhecimento e transporte de substâncias. Elas são divididas em dois grupos: as integrais e as periféricas. As proteínas integrais estão inseridas entre os lipídeos da bicamada. Algumas dessas proteínas atravessam toda a camada lipídica e são chamadas de proteínas transmembrana. As proteínas periféricas não atravessam a bicamada lipídica, elas ocorrem em apenas uma das faces (externa ou interna), da membrana plasmática. Na face interna, podem estar associadas a estruturas proteicas (microtúbulos e microfilamentos) que dão forma à célula e distribuem organelas no citoplasma (citoesqueleto).

SAIBA MAIS COMO AS PROTEÍNAS DA MEMBRANA INTERFEREM NO DIABETES MELITOS TIPO II? A insulina é um hormônio produzido pelo pâncreas e auxilia na entrada da glicose nas células. O indivíduo portador de diabetes tipo II produz a insulina em níveis normais, mas as suas células não reconhecem a insulina e, por essa razão, consequentemente, não absorvem a glicose. Isso ocorre porque, nessa patologia, os indivíduos perdem os receptores para insulina na membrana plasmática de suas células. Na falta da insulina, a quantidade de glicose no sangue fica alta (hiperglicemia), provocando problemas visuais, cardíacos, circulatórios, renais, cicatrizantes, entre outros.

Proteína receptora Permite a ligação com certas moléculas sinalizadoras, que desencadeiam processos celulares.

Proteína de reconhecimento Permite que uma célula reconheça outra e interaja com ela.

Figura 03 - Algumas das funções que as proteínas da membrana plasmática podem exercer.

Proteína receptora insulina Proteína de Permite a ligação reconhecimento glicose receptores com certas moléculas Permite que uma de insulina sinalizadoras, que célula reconheça desencadeiam outra e interaja com processos celulares. ela.

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ra mente as ando-os na

EXTERIOR DA CÉLULA

Proteína carregadora Interage especificamente com certas moléculas e certos íons carregando-os através da membrana plasmá ca.

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A08  Membrana plasmática e suas especializações

Canal de proteína Permite que certas moléculas e íons atravessem a membrana plasmá ca livremente.

INTERIOR DA CÉLULA

Quando a insulina se liga ao seu receptor na membrana plasmática, esse hormônio estimula a ação das proteínas transportadoras de glicose na membrana as quais captam a glicose extracelular para dentro da célula.

Figura 04 - Artigo científico: Síndrome metabólica e exercício físico: fatores relacionados à resistência à insulina. Autor: Joaquim Maria Ferreira Antunes Neto.

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Ciências da Natureza e suas Tecnologias

Os glicídeos das membrana Os glicídeos são importantes para o reconhecimento de uma célula a outra, facilitando o processo de adesão delas no tecido, no combate a células invasoras, entre outros processos. Geralmente são monossacarídeos pequenos, localizados na face externa da membrana. Se esses glicídeos estiverem ligados a lipídeos, são denominados glicolipídeos, e se estiverem unidos a uma proteína, glicoproteínas.

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Figura 05 - Representação da membrana com as proteínas que a compõem. Representação em cores fantasia.

Figura 07 - Representação esquemática das microvilosidades. Cores Fantasia.

Interdigitações As interdigitações têm como propósito ampliar a superfície de contato entre as células que as realizam, ocorrendo, predominante, na superfície lateral das células favorecendo a adesão entre elas.

Glicocálice

Especializações da membrana Microvilosidades As células que exercem absorção, como as células do intestino delgado e dos túbulos contorcidos proximais dos rins, possuem várias microvilosidades, que têm como principal função aumentar a superfície de absorção de substâncias. Essas estruturas consistem em dobramentos da membrana plasmática contendo internamente numerosos filamentos de actina, dando forma aos microvilos.

Figura 08 - Representação esquemática das interdigitações. Cores Fantasia.

Desmossomos A junção desmossômica pode ser comparada a um botão de pressão constituído por duas metades que se encaixam, estando uma metade localizada na membrana de uma das células e a outra na célula vizinha. Em cada célula existe uma placa circular de proteína, situada bem junto à membrana. Das placas partem substâncias colantes que atravessam as membranas e grudam as células na região de contato, o que confere às células vizinhas maior adesão e uma consequente estabilidade entre uma camada de células.

A08  Membrana plasmática e suas especializações

Figura 06 - Micrografia de uma célula do epitélio do intestino evidenciando (setas) o glicocálice.

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Fonte: The Cell: A Molecular Approach, Sixth Edition (Looseleaf): Geoffrey M. Cooper, Robert E. Hausmann.

A camada de glicoproteínas e glicolípideos que reveste externamente a membrana plasmática é denominada glicocálice. O glicocálice participa do reconhecimento entre as células e da união das células.

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Biologia

O objetivo dessa especialização é a sinalização celular por meio de íons ou por meio de pequenos peptídeos sinalizadores que atravessam do citoplasma de uma célula diretamente para o citoplasma da célula vizinha, sem passar pelo meio extracelular. A passagem da molécula sinalizadora se dá pelo interior do poro formado pela união das extremidades de duas conexinas, cada uma na membrana de uma das células em junção. Esse trânsito é muito rápido, fazendo com que essa especialização juncional seja uma das mais eficientes formas de comunicação entre as células animais.

Figura 09 - Diferenciações da membrana plasmática. Os desmossomos permitem coesão entre células vizinhas e as microvilosidades aumentam as superfícies de absorção.

Trata-se o tipo de junção mais frequente entre as células. A junção comunicante possui forma e tamanho variados, pois pode ser construída e desfeita pela concentração ou dispersão de proteínas conexinas em qualquer ponto de aproximação entre as membranas de células vizinhas, formando conexons.

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Junções comunicantes

Figura 10 - Junção comunicante. Cada canal é composto por um par de conexons.

Exercícios de Fixação

A08  Membrana plasmática e suas especializações

01. (UECE) Toda célula procariótica ou eucariótica possui uma membrana que a isola do meio exterior denominada membrana plasmática. As proteínas presentes na membrana plasmática são fundamentais para a estrutura das células, pois a) são moléculas hidrofóbicas que impedem a saída de água do citoplasma, evitando a desidratação celular. b) atuam preferencialmente nos mecanismos de transporte, organizando verdadeiros túneis que permitem a passagem de substâncias para dentro e para fora da célula. c) são responsáveis pela regulação das trocas de substâncias entre a célula e o meio, permitindo apenas a passagem de moléculas do meio externo para o meio interno à célula. d) podem funcionar como catalisadores biológicos, diminuindo a velocidade das reações químicas da célula, por meio da captação de substâncias do meio externo. 02. (FPS PE) Segundo a figura, assinale a alternativa onde se encontram corretamente nomeadas as estruturas da membrana celular.

a) (1) glicídeos; (2) proteína de membrana; (3) glicoproteína. b) (1) Fosfolipídeo; (2) glicocálix; (3) proteína transmembrana. c) (1) região hidrofóbica; (2) aminoácidos; (3) proteína periférica. d) (1) proteína de membrana; (2) fosfolipídeos; (3) glicídeo. e) (1) colesterol; (2) aminoácidos; (3) proteína transmembrana. 03. (UECE) Sobre o modelo mosaico fluido das membranas celulares, é correto afirmar-se que: a) Os componentes mais abundantes da membrana são fosfolipídeos, proteínas e aminoácidos livres. b) A membrana tem constituição glicoproteica. c) Lipídeos formam uma camada única e contínua, no meio da qual se encaixam moléculas de proteína. d) A dupla camada de fosfolipídeos é fluida, possui consistência oleosa, e as proteínas mudam de posição continuamente, como se fossem peças de um mosaico. 04. (UECE) As células apresentam um envoltório, que as separa do meio exterior, denominado membrana plasmática, extremamente fina. A disposição das moléculas na membrana plasmática foi proposta por Singer e Nicholson, e recebeu o nome de Modelo Mosaico Fluido, que pode ser definido como a) dupla camada lipídica com extremidades hidrofóbicas voltadas para o interior da célula e extremidades hidrofílicas voltadas para proteínas globulares, presente apenas em eucariontes.

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

b) uma camada lipídica com extremidades hidrofílicas voltadas para dentro e extremidades hidrofóbicas voltadas para proteínas globulares, em que as proteínas encontram-se estendidas sobre a membrana e ocupam espaços vazios entre lipídeos. c) uma camada monomolecular composta apenas por lipídeos, presente em todas as células, sejam elas procariontes ou eucariontes. d) dupla camada lipídica com extremidades hidrofóbicas voltadas para o interior e as hidrofílicas voltadas para o exterior, composta por proteínas (integrais ou esféricas) e glicídeos ligados às proteínas (glicoproteínas) ou lipídeos (glicolipídeos). 05. A membrana plasmática apresenta uma propriedade típica: a permeabilidade seletiva. No que consiste essa propriedade?

Consiste em regular a entrada e saída de substâncias na célula, mantendo uma composição química específica.

06. (Udesc SC) Assinale a alternativa incorreta em relação às membranas plasmáticas. a) As mitocôndrias, os lisossomos e o complexo golgiense são organelas citoplasmáticas revestidas por membrana plasmática. b) A estrutura básica de uma membrana plasmática consiste em uma bicamada de fosfolipídeos associada a proteínas, carboidratos e esteróis. c) A membrana plasmática é uma estrutura típica das células animais, sendo substituída pela parede celular nas células vegetais. d) As proteínas de membrana têm como uma de suas funções permitir o transporte de substâncias de dentro para fora da célula e vice-versa. e) As membranas plasmáticas exercem a importante função de reconhecimento celular, participando da integridade de tecidos biológicos. 07. (UEPB) Singer e Nicholson, em 1972, propuseram o modelo de estrutura da membrana plasmática aceito atualmente, denominado “modelo do mosaico fluido”. Observe o esquema representativo desse modelo e em seguida analise as proposições abaixo:

III.

Em 2 está representada a bicamada lipídica, que, devido à polaridade das moléculas que a constituem, forma sempre compartimentos fechados e, quando por qualquer motivo essas membranas são separadas, elas tendem a se unir novamente. IV. Em 1 estão representadas as proteínas globulares, que podem exercer várias funções, como, por exemplo, transporte de certas substâncias através da bicamada lipídica; captam sinais químicos do meio extracelular e os transmitem para o meio intracelular; atuam como enzimas, catalisando reações específicas. V. A permeabilidade seletiva da membrana plasmática é uma consequência das características estruturais e funcionais das camadas de fosfolipídeos e das proteínas de transporte nelas imersas. Está(ão) correta(s) apenas a(s) proposição(ões): a) II, III e V. b) II, III, IV e V. c) III, IV e V. d) I e III. e) II. 08. (UFPA) Durante o processo de origem da vida, moléculas inorgânicas, antes abundantes na atmosfera da Terra, combinaram-se para formar moléculas orgânicas fundamentais à estruturação da célula que conhecemos hoje. Uma dessas estruturas permitiu a delimitação da célula em relação ao meio ambiente, possibilitando trocas entre os dois sistemas. Sua composição é basicamente a) lipídeos. b) lipídeos e proteínas. c) ácidos nucleicos e água. d) ácidos nucleicos e proteínas. e) glicoproteínas. 09. Em relação às especialidades da membrana, conhecidas como microvilosidades, responda:

I. II.

Em 1 estão indicadas moléculas proteicas fixas, que atuam como elementos estruturais, compondo o citoesqueleto. Em 3 está representado um fosfolipídeo, molécula que apresenta uma cauda hidrofóbica e uma cabeça hidrofílica. A cauda é representada por um fosfato unido a um pequeno grupo polar e a cabeça por um lipídeo – glicerol + ácido graxo.

10. (Puc RJ) A membrana plasmática de seres pluricelulares é capaz de apresentar modificações para atender a necessidades da célula e do organismo. Um exemplo de uma dessas adaptações são os chamados desmossomos. Essa especialização da membrana tem como principal função: a) Garantir a passagem de estímulos de natureza elétrica entre duas células vizinhas. b) Permitir o trânsito de substâncias hidrossolúveis entre células do mesmo tecido. c) Controlar a passagem de macromoléculas entre células de diferentes tecidos. d) Manter a adesão entre células, de um mesmo tecido, submetido a pressões. e) Estabelecer ligações entre células com diferentes funções em tecidos diferentes. 33

A08  Membrana plasmática e suas especializações

a) No que consistem? a) Evaginações da membrana plasmática. b) Para que servem? b) Aumentar a superfície de absorção. c) Onde aparecem? c) Células do epitélio intestinal.

Biologia

Exercícios Complementares 01. (Mackenzie SP) A respeito do esquema acima, que repre-

a) J possui uma região apolar e polar.

senta um fragmento de membrana plasmática, são feitas as

b) P é formada exclusivamente por aminoácidos.

seguintes afirmações.

c) L pode permitir a passagem de algumas substâncias. d) K permite a identificação de moléculas. e) R é formada por monossacarídeos. 03. (Unioeste PR) Considerando que a existência e a integridade da membrana plasmática são fundamentais para a célula, é correto afirmar que esta estrutura a) contém moléculas de lipídeos que são incapazes de se deslocarem, não permitindo a passagem de substâncias entre os meios extracelular e intracelular. b) permite, pelo processo de osmose, a passagem de solu-

A seta A indica o glicocálix, responsável por proteger a membrana.

II.

As moléculas indicadas em B são líquidas, o que permite a movimentação de substâncias pela membrana.

III.

As diferenças de afinidade com a água, apresentadas pelos componentes da molécula, apontada em B, permitem a formação de uma película que regula a passagem de substâncias.

IV.

As moléculas, indicadas em C, podem servir como transportadoras de substâncias por meio da membrana.

São corretas a) apenas as afirmativas II, III e IV. b) apenas as afirmativas II e IV.

tos em direção a maior concentração de suas moléculas. c) possibilita à célula manter a composição intracelular igual à do meio extracelular, em relação à água, sais minerais e macromoléculas. d) para a realização do transporte ativo, proteínas de membrana atuam como bombas de íons, capturando ininterruptamente íons de sódio (Na+) e mantendo igual concentração entre os meios extracelular e intracelular. e) permite o movimento de fosfolipídeos que lhes confere um grande dinamismo, pois se deslocam continuamente sem perder o contato uns com os outros. 04. (UFRN) Observe a seguinte micrografia eletrônica da superfície de uma célula.

c) as afirmativas I, II, III e IV. d) apenas as afirmativas I, II e III. e) apenas as afirmativas I, III e IV. 02. (Centro Universitário São Camilo SP) A figura mostra um

A08  Membrana plasmática e suas especializações

esquema da membrana plasmática.

Disponível em:<http://www.vetmed.vt.edu/Curriculum/VM8054/ Labs/Lab3/Examples/>. Acesso em: 04 ago. 2008.

Sobre a estrutura indicada pela seta 1, é correto afirmar que: (http://images.nigms.nih.gov)

Em relação às moléculas que integram a membrana, é correto afirmar que a letra indicada por.

a) Participa da adesão entre as células e é de natureza glicolipídica ou glicoproteica. b) Protege a superfície celular de lesões mecânicas e é característica de procariontes.

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

c) É constituída por plasmodesmos e contribui para reduzir o atrito entre as células e o meio. d) Apresenta suberina em sua composição e participa do reconhecimento célula a célula. 05. (Ufam AM) A organização molecular da membrana celular é essencialmente baseada na presença de uma bicamada lipídica. Identifique nas alternativas abaixo, as moléculas que fazem parte da organização da membrana: a) ptialina, glicolipídeos e colesterol. b) ácidos nucléico, fosfolipídeos e insulina. c) fosfolipídeos, glicolipídeos e colesterol. d) adenina, fosfolipídeos e aminoácido. e) citosina, colesterol e glicolipídeos. 06. (UFPB) Os dois exemplos abaixo referem-se a anomalias orgânicas que ocorrem em seres humanos e que estão relacionadas à constituição das membranas citoplasmáticas. Exemplo I: “Os indivíduos com diabetes tipo II possuem, nas membranas citoplasmáticas de suas células, poucos receptores para o hormônio insulina, o que acarreta um acúmulo de glicose no sangue”. Exemplo II: “A fibrose cística é uma doença caracterizada pela secreção de muco muito viscoso e de difícil fluxo pelos ductos glandulares. Esse problema é desencadeado pela alteração molecular que inativa os elementos bombeadores do cloro através das mem-

08. (Mackenzie SP) A membrana plasmática, presente em todas as células, exerce todas as funções abaixo, EXCETO: a) o controle de entrada e saída de substâncias. b) a adesão entre células contíguas. c) a formação de organelas internas. d) a produção de energia para realização de transporte ativo. e) a manutenção da forma da célula. 09. A membrana plasmática tem como principal função selecionar as substâncias e partículas que entram e saem das células. Para sua proteção, a maioria das células apresenta algum tipo de envoltório. Nos animais esse envoltório é denominado glicocálix e nos vegetais é denominado parede celulósica. Em relação às células animais, é correto afirmar-se que o glicocálix: a) Compreende o conjunto de fibras e microvilosidades que revestem as células das mucosas. b) É representado pelo arranjo de estruturas como interdigitações e desmossomos fundamentais à dinâmica celular. c) É composto exclusivamente pelos lipídeos e proteínas presentes nas membranas dessas células. d) Pode ser comparado a uma manta, formada principalmente por carboidratos, que protege a célula contra agressões químicas do ambiente externo. e) Cobertura de vitaminas oriundas do núcleo. 10. A figura abaixo mostra a ultramicroscopia de células sanguíneas. A única molécula não encontrada na membrana plasmática dessas células é a(o):

branas citoplasmáticas das células”. Nos exemplos I e II, os constituintes das membranas destacados em negrito correspondem a a) carboidratos, no exemplo I, e a proteínas, no exemplo II. b) proteínas, no exemplo I, e a lipídeos, no exemplo II. c) proteínas, no exemplo I, e a carboidratos, no exemplo II. d) proteínas, nos dois exemplos.

07. (Uel PR) Hemácias humanas possuem em sua membrana plasmática proteínas e glicídeos que atuam no processo de reconhecimento celular dos diferentes tipos de sangue pertencentes ao sistema A-B-O. Fonte: Enciclopédia Microsoft Encarta

Tais moléculas vão ajudar a compor uma região denominada: a) Glicocálix. b) Citoesqueleto. c) Desmossomo. d) Microvilosidade. e) Parede celular.

a) Proteína. b) Colesterol. c) Fosfolipídeo. d) Glicoproteína. e) Ácido nucleico.

A08  Membrana plasmática e suas especializações

e) carboidratos, nos dois exemplos.

FRENTE

BIOLOGIA

Exercícios de Aprofundamento 01. (Uerj RJ) A invertase é a enzima que hidrolisa a sacarose em glicose e frutose. Incubou-se, em condições adequadas, essa enzima com sacarose, de tal forma que a concentração inicial, em milimoles por litro, do dissacarídeo fosse de 10 mM. Observe os gráficos abaixo:

um trabalho de monitoramento, quatro gaiolas contendo, cada uma, peixes da mesma espécie e tamanho foram colocadas em pontos diferentes no fundo do mar, próximos ao local de um derramamento de petróleo. Uma semana depois, foi medida a atividade média de uma enzima oxidase mista nos fígados dos peixes de cada gaiola. Observe os resultados encontrados na tabela abaixo:

Número da Gaiola

Atividade média da oxidase mista unidades     grama de figado  

1,0 × 10-2

2,5 × 10-3

4,3 × 10-3

3,3 × 10-2

A gaiola colocada no local mais próximo do derramamento de petróleo é a de número: a) 1. b) 2. c) 3. d) 4. 03. (Efoa MG) O gráfico abaixo representa o perfil básico da reação bioquímica de uma catálise enzimática.

Aquele que melhor representa a variação das concentrações, em função do tempo de incubação, da sacarose e da glicose, é o de número: a) 4. b) 3. c) 2. d) 1. 02. (Uerj RJ) O petróleo contém hidrocarbonetos policíclicos aromáticos que, absorvidos por partículas em suspensão na água do mar, podem acumular-se no sedimento marinho. Quando são absorvidos por peixes, esses hidrocarbonetos são metabolizados por enzimas oxidases mistas encontradas em seus fígados, formando produtos altamente mutagênicos e carcinogênicos. A concentração dessas enzimas no fígado aumenta em função da dose de hidrocarboneto absorvida pelo animal. Em 36

Observe o gráfico e assinale a afirmativa INCORRETA: a) III representa a energia de ativação para desencadear a reação. b) II representa o estado de transição, com o máximo de energia. c) V pode ser um produto final da reação enzimática. d) I pode ser representado pelos substratos da catálise. e) IV representa a diferença de energia entre a enzima e o produto.

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

a) c(t)

d) c(t)

e) c(t)

c(t)

05. (OBB) O gráfico a seguir corresponde à atividade da enzima b-galactosidase em função da temperatura.

(Fonte: http://www.scielo.br/)

Às temperaturas de 30 °C, 45 °C e 60 °C, observa-se, respectivamente, que a enzima se encontra a) com atividade aumentada – no ponto ótimo - desnaturada. b) no ponto ótimo - desnaturada – com atividade aumentada. c) desnaturada - com atividade aumentada - no ponto ótimo. d) no ponto ótimo - com atividade aumentada – desnaturada. e) com atividade aumentada – desnaturada - no ponto ótimo

06. (Uespi PI) A deficiência de vitamina K pode causar tendência hemorrágica porque: a) diminui a síntese hepática de protrombina. b) aumenta a fragilidade das hemácias. c) aumenta a fragilidade capilar. d) diminui o número de plaquetas. e) diminui a síntese de fibrinogênio. 07. (Unipac MG) Em nossa dieta, a ingestão de alimentos ricos em minerais e vitaminas deve ser uma preocupação constante, uma vez que tais nutrientes participam de uma série de processos metabólicos indispensáveis à sobrevivência celular. Na coluna 1, listamos alguns minerais e vitaminas, enquanto na coluna 2 listamos algumas importantes atividades celulares dependentes desses nutrientes. Relacione-as. Coluna 1 1. Ferro. 2. Enxofre. 3. Iodo. 4. Vitamina D. 5. Vitamina B3. 6. Vitamina K. Coluna 2 ( ) Auxilia a absorção de sais de cálcio no intestino. ( ) Entra na composição da hemoglobina, importante no transporte do gás O2. ( ) Integrante da composição de certos aminoácidos como a metionina e a cisteína. ( ) Integrante de coenzimas relacionadas à respiração celular e auxilia na manutenção do tônus muscular. ( ) Participa do mecanismo de coagulação sanguínea. ( ) Integrante do hormônio tiroxina, relacionado com o controle do metabolismo celular. A sequência correta de cima para baixo é: a) 4 1 5 2 6 3. b) 5 6 1 2 4 3. c) 6 3 1 5 2 4. d) 4 1 2 5 6 3. e) 5 2 1 4 3 6. 08. (UFRN) A hemorragia decorrente da ingestão de trevo doce por bovinos e ovinos se deve ao dicumarol, substância presente nesse vegetal e que exerce ação antagonista à vitamina: a) E. b) B12. c) B1. d) K. 09. (UFCE) Os requerimentos nutricionais variam muito dentre os diferentes grupos de organismos e isso é consequência da diferente capacidade de síntese dos mesmos. Diferentes subgrupos de protistas flagelados apresentam diferentes requerimentos de tiamina (vitamina B1) na dieta. O subgrupo 1 deve ser suprido com tiamina na dieta. O subgrupo 2 requer somente 37

FRENTE A  Exercícios de Aprofundamento

04. (UCS RS) Uma pessoa que desenvolveu certa doença do fígado começa a exibir concentrações cada vez maiores de determinadas enzimas existentes no sangue. Com o progresso da doença, a concentração dessas enzimas cai primeiro ao nível anterior à doença e, após, se aproxima de zero (quando quase todas as células do fígado já morreram). O monitoramento dos níveis dessas enzimas permite aos médicos acompanharem o quadro de saúde do paciente com essa doença. Se c(t) é a concentração das enzimas no sangue de um paciente como função do tempo decorrido a partir do início da doença, conforme descrito acima, o gráfico que pode representar essa função é

Biologia

tiazol. O subgrupo 3 necessite apenas que lhe sejam fornecidos aminoácidos simples. O subgrupo 4 necessita de pirimidina e tiazol. Com base nessas informações e observando a estrutura da tiamina a seguir, responda:

12. (UCS RS) Alguns anos atrás, o Brasil foi notificado por exportar alimentos processados que não continham no rótulo a informação do tipo de carne componente do alimento. A análise realizada foi obtida por testes de DNA que identificaram os diferentes tipos de amostras. Amostras

a) O subgrupo 3 possui a maior capacidade de síntese, uma vez que consegue sintetizar a vitamina B1 a partir de simples aminoácidos, podendo sobreviver com uma dieta pobre em tiamina.

a) Qual subgrupo apresenta a maior capacidade de sobrevivência com uma dieta pobre em tiamina? b) Qual subgrupo não sobreviveria com uma dieta livre de tiaO subgrupo 1 é o de menor capacidamina? Justifique sua resposta. b) de de síntese, uma vez que precisa ter a

10. (UFRGS) Observe a tira abaixo.

tiamina na dieta. Não consegue sintetizar nenhum precursor. Portanto, não sobreviveria com uma dieta livre de tiamina.

Fonte: lotti. Zero Hora. 11 abr. 2014.

Se o filho do Radicci tornar-se vegetariano do tipo que não utiliza produtos derivados de animais, ficará impossibilitado de obter, em sua dieta, a vitamina a) B12, que atua na formação de células vermelhas do sangue. b) B12, que é encontrada nos pigmentos visuais. c) D, que auxilia na formação do tecido conjuntivo. d) E, que é responsável pela absorção de cálcio. e) E, que participa da formação de nucleotídeos.

FRENTE A  Exercícios de Aprofundamento

11. (Fuvest SP) A tabela mostra a composição das bases nitrogenadas púricas, adenina e guanina, nos DNAs do homem e do boi. Adenina

Guanina

Homem

30,4%

Boi

21,0%

As porcentagens que estão faltando para o homem e para o boi são, respectivamente: a) 19,6 e 29,0. b) 21,0 e 30,4. c) 29,0 e 30,4. d) 19,6 e 21,0. e) 30,4 e 21,0. 38

Relações molares

Bases nitrogenadas % A

A/T

G/C

28,9

17,9

17,8

27,4

1,05

1,00

12,4

1,00

45,8

2,9

43,6

1,05

1,00

Fonte: Elaborada pela Banca

Com base nas informações da Tabela 1, pode-se afirmar que: a) Todas as amostras são provenientes de diferentes espécies. b) A amostra 3 possui o mais alto conteúdo de pares A e T. c) A amostra 2 apresenta DNA de fita simples. d) As amostras 2 e 3 apresentam alta homologia entre seus DNAs. e) A amostra 4 apresenta diferenças em suas bases, pois há presença de Uracila (U). 13. (Fatec SP) Mapas conceituais são diagramas que organizam informações sobre um determinado assunto por meio da interligação de conceitos através de frases de ligação. Os conceitos geralmente são destacados por molduras e são utilizadas setas para indicar o sentido das proposições. O mapa conceitual a seguir refere-se à relação entre cromossomos e proteínas, e nele quatro conceitos foram omitidos.

Os conceitos I, II, III e IV podem ser substituídos, correta e respectivamente, por a) RNA, DNA, aminoácidos e nucleotídeos. b) RNA, DNA, nucleotídeos e aminoácidos. c) DNA, RNA, nucleotídeos e aminoácidos. d) DNA, RNA, monossacarídeos e aminoácidos. e) DNA, RNA, monossacarídeos e nucleotídeos. 14. (Puc MG) Em 1950, o bioquímico Erwin Chargaff determinou a composição relativa de bases nitrogenadas (A – Adenina; G – Guanina; T – Timina e C – Citosina) do DNA de diversas espécies. A tabela apresenta resultados obtidos para algumas espécies. Variações apresentadas na tabela, menores que 0,5%, devem ser desconsideradas por representarem erros normais no processo de quantificação das bases nitrogenadas.Os resultados obtidos, mesmo aqueles não aqui apresentados, revelaram que as composições relativas das bases nitrogenadas do DNA variam de espécie para espécie, mas são constantes para a mesma espécie.

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

Espécie

Bases Púricas

Grupo

Bases Pirimídicas

Homo sapiens

Humano

31,0

19,1

31,1

18,8

Drosophila melanogaster

Mosca

27,3

22,5

27,6

22,6

Zea mays

Milho

25,6

24,4

25,2

24,8

Neurospora crassa

Fungo

23,0

27,1

23,1

26,8

Bacillus subtilis

Bactéria

28,7

21,2

29,0

21,1

Fonte: extraído de Sylvia, S. BIOLOGY, 6 ed., MacGraw-Hill, 1998.

Esses resultados contribuíram para desvendar uma importante característica relativa à molécula de DNA. Marque a opção que revela que característica é essa. a) Quanto mais evoluída for uma espécie, maior o conteúdo de bases púricas no seu DNA. b) Quantidades semelhantes de A/T e C/G entre duas espécies indicam forte parentesco evolutivo. c) O código genético é determinado pela quantidade relativa das bases nitrogenadas presentes no DNA de cada espécie. d) As duas fitas de DNA pareiam através das bases A com T e C com G e, por isso, as quantidades de A+G/T+C = 1. 15. (Uem PR) A molécula de DNA é, provavelmente, a mais identificada com a vida, merecendo, talvez, o título de “molécula viva”. Sobre essa molécula, é correto afirmar que: 24 01. É um ácido nucleico constituído por derivados de glicídios da classe das hexoses, do ácido fosfórico e das bases nitrogenadas, sendo esses compostos orgânicos. 02. É constituída por duas cadeias polinucleotídicas unidas por ligações fosfodiéster. 04. Sua duplicação ocorre durante a interfase, originando pares de cromossomos homólogos ligados pelo quiasma. 08. Possui monossacarídeos de cinco carbonos, a desoxirribose. 16. Contém a timina, formada por um anel que contém átomos de carbono e de nitrogênio. 16. (Mackenzie SP) A respeito da membrana plasmática, é correto afirmar que: a) As moléculas de fosfolipídeos são completamente apolares. b) A fluidez da membrana permite a movimentação das proteínas que fazem parte dessa membrana. c) Os canais de transporte permanecem abertos o tempo todo. d) A difusão facilitada é um processo que independe da participação de proteínas. e) A organização da membrana plasmática é diferente da membrana que forma as organelas celulares.

17. (Uncisal AL) A membrana plasmática apresenta uma estrutura fluida que circunda a célula, define os seus limites e mantém as diferenças essenciais entre o citosol e o ambiente extracelular. Para realizar essas funções, a fluidez das membranas tem que ser precisamente regulada. Alguns organismos – como bactérias e leveduras – ajustam a composição de ácidos graxos das suas membranas lipídicas para manter uma fluidez relativamente constante. Quando a temperatura baixa, por exemplo, como resposta compensatória, as células desses organismos passam a sintetizar fosfolipídeos com qual característica química? a) Com cadeias de hidrocarbonetos longas. b) Com cadeias de hidrocarbonetos saturadas. c) Com cadeias de hidrocarbonetos insaturadas. d) Com 3 ou mais cadeias de ácidos graxos. e) Com baixa mobilidade. 18. (Ufal AL) Certas pessoas são diabéticas porque possuem células que, em suas membranas plasmáticas, apresentam proteínas que dificultam a passagem de insulina em quantidade suficiente. Outro caso que evidencia a importância de certas proteínas de membrana plasmática está relacionado à rejeição de órgãos: células do sangue do receptor atacam o órgão implantado, uma vez que as proteínas das membranas celulares do doador são estranhas ao organismo do receptor. O diabetes e a rejeição de órgãos apresentadas por essas pessoas devem estar relacionadas com duas das proteínas de membrana, ilustradas na figura abaixo, a saber:

a) Proteínas carregadoras, tanto para o diabetes quanto para a rejeição de órgãos. b) Proteínas de reconhecimento, tanto para o diabetes quanto para a rejeição de órgãos. c) Proteínas carregadoras, para o diabetes, e proteínas receptoras para a rejeição de órgãos. d) Proteínas receptoras, para o diabetes, e proteínas de reconhecimento para a rejeição de órgãos. e) Proteína de reconhecimento, para o diabetes, e proteínas carregadoras para a rejeição de órgãos. 19. (UFG GO) As membranas celulares são estruturas que delimitam todas as células vivas, estabelecendo uma interface entre os meios intra e extracelulares. No caso de pessoas portadoras de diabetes tardio, ou tipo II, as membranas de algumas células possuem poucos receptores para a insulina, diminuindo o transporte de glicose. Esses receptores têm característica de a) fosfolipídeos. d) esteroides. b) glicoproteínas. e) carboidratos. c) glicolipídeos. 39

FRENTE A  Exercícios de Aprofundamento

Composição relativa* (%) de Bases Nitrogenadas do DNA de diferentes espécies

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FRENTE

BIOLOGIA Por falar nisso Morte é uma coisa que a água-viva, Turritopsis dohrnii, não conhece. A vida dessa espécie só acaba se ela for ferida gravemente. Do contrário, a Turritopsis vai vivendo, sem prazo de validade. Suas células se mantêm em um ciclo de renovação indefinidamente, como se voltassem à infância. Uma água-viva pode aprender qualquer função de que o corpo necessite. É uma verdadeira (e útil) mágica evolutiva. Outros organismos que compartilham dessa adaptação evolutiva são: o Sebates aleutianus, um peixe do Pacífico conhecido como rockfish, e duas espécies de tartaruga, a Emydoidea blandingii e a Chrysemys picta (ambas da América do Norte). Essas tartarugas têm o que a ciência chama de “envelhecimento desprezível”. Suas células ficam sempre jovens, por motivos que a ciência ainda quer descobrir. Os cientistas, para entenderem os mecanismos exclusivos que esses seres vivos “imortais” possuem, precisam compreender como funciona o ciclo celular desses organismos. Esse processo determina o período de vida de uma célula e, consequentemente, de um indivíduo. Nas próximas aulas, estudaremos os seguintes temas

B05 B06 B07 B08

Núcleo celular interfásico..............................................................42 Ciclo celular....................................................................................47 Mitose: divisão equacional............................................................52 Meiose: divisão reducional............................................................60

FRENTE

BIOLOGIA

MÓDULO B05

ASSUNTOS ABORDADOS

NÚCLEO CELULAR INTERFÁSICO

nn Núcleo celular interfásico

Componentes do núcleo

nn Componentes do núcleo

O pesquisador escocês Robert Brown (1773-1858) é considerado o descobridor do núcleo celular. Embora muitos citologistas anteriores a ele já tivessem observado núcleos, não haviam compreendido a enorme importância dessas estruturas para a vida das células. O grande mérito de Brown foi justamente reconhecer o núcleo como componente fundamental das células. O nome que ele escolheu expressa essa convicção: a palavra “núcleo” vem do grego nux, que significa semente. Brown imaginou que o núcleo fosse a semente da célula, por analogia aos frutos. Os principais componentes nucleares são: nn Envoltório nuclear; nn Nucleoplasma; nn Cromatina; nn Nucléolo. O núcleo celular, principal característica diferencial das células denominadas eucarióticas, durante a intérfase (período em que a célula não está se dividindo), confina o material genético entre duas membranas lipoproteicas constituintes da carioteca. O envoltório nuclear ou carioteca possui poros que permitem sua comunicação com o citoplasma, e em seu interior, encontramos, dispersos no nucleoplasma, o material genético, nomeado cromatina, diversas proteínas e tipos de RNA. Na região nuclear, estão presentes as informações genéticas que coordenam e comandam as funções celulares e nucléolos, locais de grande produção de RNA ribossômico.

Envelope nuclear Croma na

Embora exista apenas um núcleo por célula na maioria dos eucariotas, a quantidade dessas estruturas é variável. Existem casos em que as células não possuem núcleo algum, como as hemácias. Essa multiplicidade nuclear das células também pode ser ilustrada com as fibras musculares, que são polinucleadas (vários núcleos), e com as células do fígado, que são binucleados (dois núcleos). Com relação à forma dos núcleos, é comum acreditar que eles são redondos, entretanto, isso não é bem verdade. O que acontece é que a forma dos núcleos, geralmente, acompanha a forma da célula. Assim, é bastante frequente encontrá-los arredondados, entretanto, eles também podem se apresentar alongados e, até mesmo, com formato irregular. Função do núcleo

Re culo Nucléolo endoplasmá co

Uma vez que o núcleo é uma estrutura complexa em que está localizado o material genético, é possível destacar algumas funções: nn O envoltório nuclear desempenha função de proteção, impedindo

que moléculas que poderiam causar efeitos deletérios entrem em contato com o DNA.

Opirus/Arte

nn É

Poro Ribossomos

Figura 01 - Visão geral da estrutura do núcleo.

responsável pela coordenação da expressão gênica, por meio da transcrição de RNA mensageiro (que depois é traduzido em proteínas).

nn Coordena

a replicação do DNA garantindo os mecanismos de hereditariedade na célula.

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

Nucleoplasma O nucleoplasma (ou cariolinfa) consiste na solução aquosa presente no interior do envoltório nuclear. Comparado ao citosol, com o qual mantém comunicação direta através dos poros da carioteca, o nucleoplasma possui maior concentração de proteínas, RNA e nucleotídeos livres. Carioteca O envoltório nuclear, chamado de carioteca, é composto por duas membranas, cada uma constituída por uma bicamada de fosfolipídeos associadas a diversas proteínas, portanto, são lipoproteicas. A membrana nuclear externa geralmente se apresenta contínua ao retículo endoplasmático rugoso, tendo o espaço perinuclear (entre as duas membranas) comunicante com a cavidade do retículo. A membrana nuclear interna tem constituição química ligeiramente diferente da membrana externa. Em sua face voltada para o nucleoplasma, a membrana está associada à lâmina nuclear, que é uma rede de fibras de proteína que confere sustentação, e participa da reconstituição (ao final da divisão celular) da carioteca. Membrana externa

cromossomo. O termo “cromo” significa cor, e por isso a cromatina recebe esse nome, pois fica corada fortemente ao aplicarmos alguns corantes nas células. Os filamentos de cromatina apresentam regiões mais claras, onde a cromatina está menos condensada, e são chamadas de eucromatina. Já as regiões onde há uma coloração mais forte, há maior condensação da cromatina, chamam-se de heterocromatina. A eucromatina é a região em que há genes ativos, pois para que o DNA possa ser “lido”, ele precisa estar desenrolado, por isso, fixa menos corante. Já a heterocromatina corresponde às partes do DNA que não estão sendo utilizadas pelas células naquele momento, por isso podem estar condensadas (enroladas). O grau de compactação depende das regiões de DNA ativadas no momento para a síntese de proteínas. Portanto, a heterocromatina pode ser facultativa, ou seja, em outra célula do mesmo organismo, se apresenta como eucromatina. A cromatina pode ainda estar constantemente condensada e estável, não sendo conversível em eucromatina, como as regiões de constrição dos cromossomos. Nucléolo

Poros nucleares

O nucléolo é uma região mais densa onde se concentram os genes de RNA ribossomal, o próprio RNA ribossomal recém-sintetizado, onde acontece a montagem das subunidades dos ribossomos. É uma estrutura formada apenas pelo agregado dessas macromoléculas, não sendo delimitada, portanto, por membrana. O nucléolo possui um tamanho variável e dinâmico, dependendo da quantidade de ribossomos que está sendo produzido e do volume de síntese proteica da célula.

Membrana interna

Opirus/Arte

Nucleoplasma

Opirus/Arte

Os poros são canais circundados por proteínas específicas denominadas nucleoporinas que comunicam o nucleoplasma ao citoplasma. Por meio deles, ocorre a passagem de compostos químicos, sendo o transporte de íons e moléculas pequenas geralmente realizado de forma passiva, sem gasto de energia e o transporte de macromoléculas, como proteínas e RNA, demandando sinalizadores químicos e gasto de energia. Cromatina O conjunto de moléculas de DNA, associadas às proteínas chamadas histonas, presentes no núcleo celular, durante a intérfase, é chamada de cromatina. No período de divisão celular, a cromatina se condensa e é denominada

Figura 03 - Micrografia eletrônica de célula do fígado (hepatócito) de rato. A seta preta indica a delimitação da carioteca enquanto a seta vermelha indica o nucléolo. O núcleo se encontra preenchido pelo nucleoplasma.

B05  Núcleo celular interfásico

Figura 02 - Representação esquemática de um núcleo celular evidenciando a membrana externa e interna, os poros nucleares e o nucleoplasma. Imagem fora de escala e em cores fantasia.

Biologia Gabarito questão 01 A membrana nuclear externa se encontra associada de forma contínua ao retículo endoplasmático rugoso e seus ribossomos. A membrana nuclear interna está sustentada por filamentos laminares entrecruzadas formando a lâmina nuclear, concedendo forma e suporte ao núcleo.

Exercícios de Fixação 01. Quais as diferenças entre as membranas externa e interna da carioteca? A que elas se encontram associadas? 02. O que é o nucléolo? Como podemos identificá-lo em uma microfotografia de uma célula? 03. (Ufop MG) Assinale a alternativa incorreta: a) Núcleo com predominância de eucromatina é característico de células que apresentam alta atividade metabólica. b) O envoltório nuclear possui membrana dupla, interrompida por poros que permitem o intercâmbio de substâncias entre o núcleo e o citoplasma. c) As moléculas de DNA presentes no núcleo com função enzimática. d) Nucléolo é um corpúsculo denso, não delimitado por membrana, responsável pela formação de subunidades ribossômicas. e) Cromossomo é uma estrutura formada por filamento de cromatina que se compacta extraordinariamente durante a divisão celular. 04. (UFF RJ) Ao se pesquisar a função dos nucléolos, realizaram-se experiências com uma linhagem mutante de um anfíbio. Verificou-se que cruzamentos de indivíduos dessa linhagem produziam prole com alta incidência de morte – os embriões se desenvolviam normalmente e pouco depois da eclosão, os girinos morriam. Estudos citológicos mostraram que os núcleos dos embriões ou não apresentavam nucléolos, ou apresentavam nucléolos anormais. Conclui-se que a primeira atividade celular afetada nesses embriões foi: a) o processamento do RNA mensageiro. b) a produção de RNA mensageiro. c) a produção de histonas. d) a produção de ribossomos. e) a produção de RNA polimerase.

B05  Núcleo celular interfásico

05. (UFSC) O núcleo é uma estrutura que coordena e comanda todas as funções celulares. Assinale a(s) proposição(ões) que apresenta(m) relações CORRETAS entre as estruturas nucleares, sua ocorrência e características químicas ou funcionais. 26 01. Ao observarmos o núcleo interfásico em microscópio óptico, verificamos a total compactação da cromatina, que passa a chamar-se cromossomo. 02. A membrana nuclear apresenta “poros” ou annuli, por meio dos quais ocorrem importantes trocas de macromoléculas entre núcleo e citoplasma. 04. A carioteca corresponde ao fluido onde estão mergulhados os cromossomos e as estruturas que formam o nucléolo.

08. O nucléolo, mergulhado no nucleoplasma, está sempre presente nas células eucarióticas, podendo haver mais de um por núcleo. 16. O nucléolo é uma região de intensa síntese de RNA ribossômico (RNAr). 32. A cromatina é formada por uma única e longa molécula de RNA, associada a várias moléculas de glicoproteínas. 06. (Ufu MG) Com relação aos componentes do núcleo interfásico das células dos eucariontes, é correto afirmar que: I.

A carioteca é constituída por duas membranas lipoprotéicas separadas por um espaço perinuclear. Apresenta muitos poros, denominados de annulli, através dos quais ocorre troca de macromoléculas entre o núcleo e o citoplasma. A carioteca é considerada como uma diferenciação do retículo endoplasmático.

II.

A cromatina é uma massa densa, formada pelas cromátides que constituem os cromossomos interfásicos. Existem dois tipos de cromatina: eucromatina (mais densa), característica dos eucariontes, e a heterocromatina (menos densa), característica dos procariontes.

III.

O nucléolo é formado por proteínas, mas também por lipídeos, polissacarídeos, água, DNA e, principalmente, possui em sua constituição RNA ribossômico.

a) II e III. b) I e II. c) I e III. d) apenas III. 07. (Unifor CE) Os nucléolos são estruturas nucleares responsáveis pela formação de: a) complexo de Golgi. b) centríolos. c) ribossomos. d) cromatina. e) centrômeros. 08. As células animais, diferentemente das bacterianas, apresentam o material genético delimitado por uma membrana, o que caracteriza o núcleo. A membrana que separa o material genético do citoplasma é denominada de: a) tonoplasto. b) carioteca. c) pia-máter. d) plasmalema. e) glicolálix.

Gabarito questão 02 O nucléolo é uma região de concentração dos genes do RNA ribossomal e da montagem das subunidades dos ribossomos. Em uma microfotografia de uma célula, ele se apresenta como uma região mais densa e escura no interior do núcleo.

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

Exercícios Complementares

mações sobre o núcleo celular: I.

Ele só entra em atividade durante os processos de divi-

II.

A intensa atividade metabólica que ocorre nas células

são, quando os cromossomos estão individualizados. em interfase depende dos genes existentes no núcleo. III.

A composição química da membrana nuclear é igual à da membrana plasmática.

Está correto o que o estudante afirmou SOMENTE em: a) I. b) II. c) III. d) I e III. e) II e III. 02. (Ibmec RJ) O núcleo celular foi descoberto pelo pesquisador escocês Robert Brown, que o reconheceu como componente fundamental das células. O nome escolhido para essa organela expressa bem essa ideia: a palavra “núcleo”, de acordo com o dicionário brasileiro, significa centro ou parte central. A respeito da constituição e função do núcleo celular, julgue as afirmativas, como FALSAS ou VERDADEIRAS: I.

O núcleo só é encontrado em células eucariontes,

II.

Existem células eucariontes com um único núcleo, cé-

portanto as bactérias não apresentam essa organela. lulas com vários núcleos e outras células anucleadas. III.

O núcleo abriga o código genético das células, uma vez que dentro dele se encontram os cromossomos que contém a informação genética.

IV.

A carioteca é o envoltório nuclear, que impede a troca de qualquer tipo de material entre o núcleo e o restante da célula.

a) V – V – F – F. b) F – F – F – V. c) V – F – V – F. d) V – V – V – F. e) V – F – V – V. 03. (UFCE) Analise as afirmativas abaixo, acerca dos elementos constituintes do núcleo celular eucariótico. I.

Cada cromossomo possui uma única molécula de DNA.

II.

Histonas são proteínas relativamente pequenas que se ligam fortemente ao RNA.

III.

Os nucléolos podem atuar na síntese de carboidratos que migram do núcleo para o citoplasma.

Pode-se afirmar, de modo correto, que:

a) somente I é verdadeira. b) somente II é verdadeira. c) somente I e II são verdadeiras. d) somente I e III são verdadeiras. e) somente II e III são verdadeiras. 04. (UEPG PR) O núcleo delimitado por membrana é uma estrutura de células eucarióticas e responsável pelo controle das funções celulares. Com relação à organização, estrutura e função do núcleo, assinale o que for correto. 07 01. A hemácia humana é uma célula anucleada, ou seja, durante a sua diferenciação, perdeu o núcleo. 02. O nucléolo é uma região do núcleo mais densa, não delimitada por membrana, que se cora mais intensamente com corantes básicos. Esse local é de intensa transcrição do ácido ribonucleico ribossômico (RNAr). Nos cromossomos, essas regiões são denominadas de regiões organizadoras de nucléolo. 04. A cromatina presente no núcleo consiste em DNA associado a proteínas histônicas e é o material que forma cada um dos cromossomos. 08. Todas as trocas entre núcleo e citoplasma ocorrem na forma de transporte ativo realizado por proteínas transmembranas presentes na carioteca. 05. (Puc RJ) A diferença entre células eucariontes e procariontes está no núcleo. Os indivíduos procariontes possuem a molécula de DNA espalhada no citoplasma, enquanto, nos indivíduos eucariontes, ela se encontra no núcleo da célula. Quanto a esse núcleo, é correto afirmar que: a) Um núcleo saudável de uma célula possui sempre uma forma redonda e se encontra em seu centro, pois assim controla igualmente toda a célula. b) No núcleo se encontra a cromatina, que é a associação das moléculas de DNA e proteínas, imersa no citoplasma e envolvida pela membrana nuclear. c) O núcleo é a região da célula que controla toda a expressão gênica, já que contém a molécula do DNA. d) Além da molécula do DNA, o núcleo da célula contém outros organoides, como os ribossomos e o retículo. e) É o núcleo que caracteriza as bactérias e algas azuis, já que são seres unicelulares.

B05  Núcleo celular interfásico

01. (Unifor CE) Um estudante de Citologia fez as seguintes afir-

06. (Fuvest SP) Quando afirmamos que o metabolismo da célula é controlado pelo núcleo celular, isso significa que a) todas as reações metabólicas são catalisadas por moléculas e componentes nucleares.

Biologia Questão 11. A organela indicada por A é o núcleo. O núcleo contém a maioria do material genético da célula (DNA). Ele determina a expressão desse material, em razão do funcionamento celular, ou seja, controla as funções celulares e a sua duplicação quando a célula se divide. A organela indicada por B é o vacúolo. Quando a célula aumenta, o incremento do volume celular é devido à absorção de água que é destinada principalmente ao vacúolo, que auxilia na expansão celular, aumentando a pressão de turgor dentro da célula. Além disso, o vacúolo tem função de acúmulo de substâncias, tais como, íons, taninos, cristais, pigmentos etc. O vacúolo também pode assumir a função de digestão celular e de controle osmótico. A estrutura indicada pelas setas é a parede celular. Um aspecto característico das células vegetais é que elas são delimitadas por uma parede celulósica.

b) o núcleo produz moléculas que, no citoplasma, promovem a

09. (UFPI) Analisando o desenho esquemático que representa o

síntese de enzimas catalisadoras das reações metabólicas.

núcleo de uma célula animal qualquer, podemos identificar que

c) o núcleo produz e envia, para todas as partes da célula, mo-

o componente responsável pela síntese de RNA que forma o

léculas que catalisam as reações metabólicas.

ribossomo é assinalado pelo número:

d) dentro do núcleo, moléculas sintetizam enzimas catalisado-

ras das reações metabólicas.

e) o conteúdo do núcleo passa para o citoplasma e atua di-

retamente nas funções celulares, catalisando as reações metabólicas. 07. (Unimontes MG) O cromossomo pode ser definido como uma estrutura autoduplicadora, formada de DNA e proteínas. A figura abaixo representa, de forma esquemática, uma região do

cromossomo. Analise-a. 5 DNA

a) 1. b) 2. Histonas

c) 3. d) 4. e) 5. 10. Podemos dizer que o núcleo de uma célula eucariótica possui quatro componentes básicos. São eles: a) carioteca, RNA, RNA ribossômico e nucleossomo.

Considerando a figura e o assunto relacionado com ela, analise

b) carioteca, nucleossomo, histonas e nucleoplasma.

as afirmativas abaixo e assinale a alternativa CORRETA.

c) carioteca, cromatina, nucléolo e nucleoplasma.

a) As histonas presentes nos cromossomos humanos são espe-

d) carioteca, RNA, nucléolo e nucleossomo

cíficas para cada tipo de cromossomo. b) Durante a interfase, a cromatina apresenta-se com maior grau de enovelamento e é denominada de eucromatina.

11. (UFCE) A figura abaixo mostra a imagem de porções de células, observadas em microscópio eletrônico de transmissão.

c) Quanto menor o grau de enovelamento do DNA, melhor a visualização do cromossomo. d) Existe uma relação direta entre o grau de enovelamento e a atividade transcricional do DNA. 08. Sabemos que o núcleo das células eucariontes é delimitado por uma membrana chamada carioteca. A respeito dessa estrutura, marque a alternativa incorreta. B05  Núcleo celular interfásico

a) A carioteca é formada por uma única membrana que apresenta diversos poros.

b) Os poros da carioteca selecionam o que entra e o que sai do núcleo. c) A carioteca permite que o núcleo e o citoplasma sejam diferentes quimicamente. d) A carioteca comunica-se com o retículo endoplasmático.

Pergunta-se: I.

Qual a organela indicada por A e qual a sua função?

II.

Qual a organela indicada por B e qual a sua função?

III.

Qual a estrutura indicada pelas setas?

FRENTE

BIOLOGIA

MÓDULO B06

CICLO CELULAR

ASSUNTOS ABORDADOS

A maioria das células segue o processo convencional de existência dos seres vivos: nascem, crescem, reproduzem e morrem (apesar de algumas células não mais sofrerem divisão depois de especializarem). O processo de divisão de cada célula é parte integrante do ciclo celular – tempo compreendido entre a formação de uma célula pela divisão da célula parental até a sua divisão em novas células-filhas. O ciclo celular apresenta dois períodos fundamentais: a intérfase - momento em que a célula passa a maior parte do seu tempo de vida, executa suas funções individuais de sobrevivência e exerce o papel para o qual foi destinada e a divisão celular - responsável pela distribuição adequada de todo o complemento cromossômico entre as células-filhas.

nn Ciclo celular nn Intérfase nn Regulação do ciclo celular

Intérfase

FASE G2: as estruturas necessárias para a divisão celular começam a ser produzidas; os cromossomos começam a se condensar.

Opirus/Arte

Por muitos anos os cientistas pensaram que na intérfase (período entre o fim da divisão celular e o início da seguinte) a célula apresenta-se em repouso, pois ao microscópio o núcleo não apresentava modificações significativas, como as visualizadas na mitose. Posteriormente, entretanto, foi demonstrado que nessa fase a célula está em intensa atividade, duplicando seu material genético, aumentando o número de organelas e, consequentemente, o volume celular. A intérfase é didaticamente dividida em três períodos: G1, S e G2. Na fase G1 (do inglês gap: intervalo), existe uma intensa atividade de síntese de proteínas, enzimas e RNA e observa-se um visível aumento de massa celular. Na fase S (do inglês synthesis: síntese), é o momento em que ocorre a replicação das moléculas do DNA. Cada cromossomo passa a ser constituído por duas cromátides ligadas por um centrômero. A fase G2 (do inglês gap: intervalo) é marcada pelo término da duplicação dos componentes do citoplasma e a célula prepara-se para a divisão. Finalizando o período de G2, a célula passa para a etapa de divisão, a fase M. Em caso de divisão para formação de células somáticas (não reprodutivas) ocorrerá o processo de mitose, mas em caso de formação de células germinativas (reprodutoras – espermatozoide ou óvulo) teremos o processo de meiose. Na fase M, ocorrem: prófase, metáfase, anáfase, telófase e citocinese, mas de maneira distinta na meiose e mitose, como veremos nos próximos módulos. Quando uma célula permanece em atividade metabólica constante, não se dividindo ou ficando sem se dividir por longos períodos de tempo, diz-se que ela está em período denominado G0 (G zero). DIVI SÃO CELU LA

S FASE S: replicação do DNA e as proteínas associadas são sintetizadas.

INTÉRFASE

G1 FASE G1: a célula duplica seu tamanho; aumenta o número de organelas, enzimas e outras moléculas.

Figura 01 - Modelo esquemático evidenciando as fases do ciclo celular.

SAIBA MAIS TEMPO DE VIDA DA CÉLULA A duração do ciclo celular varia de acordo com a função desempenhada pela célula. Algumas células de moscas, por exemplo, podem se dividir em minutos, enquanto que a divisão das células do fígado se estende por meses. De acordo com a longevidade, as células podem ser dividas em: Lábeis: tempo de vida curto (dias ou poucos meses), são células que não se reproduzem e são originadas a partir de diferenciação das células embrionárias (indiferenciadas). Os gametas e as hemácias são os exemplos típicos. Estáveis: tempo de vida relativamente longo (meses ou anos). Constituem a maioria das células dos pluricelulares. São formadas durante a diferenciação no período embrionário e estão em constante divisão celular (acompanham o crescimento do indivíduo). Células epiteliais, musculares lisas e células vegetais fazem parte desse grupo. Permanentes: englobam as células que acompanham o indivíduo desde o desenvolvimento embrionário até a morte. Apresentam alto grau de especialização e não costumam ser renovadas. São exemplos de células permanentes, os neurônios e as células musculares esqueléticas.

Biologia

Conforme mencionado, é durante a intérfase que o material genético será duplicado. Nessa etapa do ciclo celular, cada cromossomo pode ser encontrado na forma de um longo e fino filamento de cromatina descondensado que recebe o nome de cromonema. Durante fase S da intérfase, é produzida uma cópia idêntica de cada cromonema e ambos permanecem aderidos um ao outro pela região dos centrômeros. Os cromossomos mitóticos são derivados da condensação da cromatina em função da preparação para divisão celular, podendo ser visualizados ao microscópio óptico. Cada cromossomo duplicado possui duas cromátides-irmãs que serão separadas durante a mitose (cada célula-filha irá receber uma das cromátides). O processo de condensação da cromatina em cromossomos é importante para facilitar o movimento do material genético durante a divisão celular.

Centrômero Croma na interfásica

Croma na interfásica duplicada

Cromossomo mitó co duplicado e condensado

Figura 02 - Esquema ilustrando os diferentes estágios condensação da cromatina ao longo do ciclo celular.

B06  Ciclo celular

Regulação do ciclo celular Existem mecanismos responsáveis por coordenar a progressão das células durante o processo de divisão, bem como determinar o início e término das fases do ciclo celular. Os fatores de crescimento são substâncias que estimulam as células a se dividirem, sendo essenciais para a diferenciação dos diversos tipos celulares. Os fatores de crescimento costumam ser secretados por células vizinhas à célula-alvo e ao se ligarem a receptores específicos induzem o início da proliferação das células. A mudança que essas substâncias indutoras provoca nos receptores da célula-alvo culmina com a ativação das moléculas responsáveis pela replicação do DNA. Para que cada etapa do ciclo celular aconteça de forma adequada, é necessário o correto funcionamento dos pontos de checagem, momentos específicos do ciclo celular em que ocorre a verifi48

Um segundo ponto de checagem pode ser verificado ao final da fase G2, quando as células que apresentam DNA danificado ou parcialmente replicado interrompem a progressão do ciclo celular, ocorrendo então o reparo do DNA ou a morte celular programada da célula por apoptose. Nas células de mamíferos a proteína p53 age como supressora de tumores, pois ao ser constatada a presença de erros no DNA que não podem ser reparados, a proteína induz a célula à apoptose. Por último, no ponto de checagem da metáfase, a célula checa a disposição dos cromossomos e retarda o início da segregação cromossômica até que todos os cromossomos tenham se ligado adequadamente ao fuso mitótico. Os cromossomos devem estar alinhados no equador da célula para evitar a separação desigual das cromátides-irmãs. Checagem por danos do DNA danificado ou não duplicado

Checagem da ligação dos cromossomos ao fuso mitótico

Checagem por centrossomos não duplicados P A R E

FASE G2: as estruturas necessárias para a divisão celular começam a ser produzidas; G2 os cromossomos começam a se condensar.

DIVIS ÃO C ELUL AR

P A R E

INTÉRFASE

S FASE S: replicação do DNA e as proteínas associadas são sintetizadas. Checagem por danos do DNA

P A R E

GG1 1

FASE G1: a célula Ponto de restrição duplica seu tamanho; aumenta o número de checagem do organelas, enzimas e tamanho celular e outras moléculas. condições favoráveis do ambiente

Figura 03 - Modelo esquemático evidenciando as etapas do ciclo celular com alguns pontos de checagem.

Opirus/Arte

Fase S

cação do andamento do processo de divisão. Os pontos de checagem são regulados por mecanismos bioquímicos e controlam a transição entre os diferentes estágios do ciclo celular. Existem alguns pontos de checagem particularmente bem caracterizados. O mais importante deles é o ponto de restrição da fase G1. É quando a célula toma a decisão de replicar o seu DNA. Esse procedimento garante que a célula possua dimensão suficiente para se dividir, que existam nutrientes em quantidade suficiente para as células-filhas resultantes e que não haja danos nos cromossomos. Algumas restrições ambientais como a falta de nutrientes, por exemplo, podem impedir que a célula se divida. Possíveis alterações no material genético podem, também, interromper a progressão do ciclo celular a fim de se evitar a formação de células defeituosas.

Ciências da Natureza e suas Tecnologias Gabarito questão 02 O ciclo de divisão celular é responsável pela distribuição adequada de todo o complemento cromossômico entre as células filhas e compreende dois períodos fundamentais: interfase e a divisão celular. Esta última ocorre por mitose ou por meiose.

Exercícios de Fixação Em relação ao ciclo celular, assinale a alternativa correta. a) M é a fase mais longa na maioria das células. b) Em M ocorre a duplicação dos cromossomos. c) Em G2 ocorre a verificação do processo de duplicação do DNA. d) Em S os cromossomos se apresentam altamente compactados. e) Em G1 inicia-se a compactação dos cromossomos. 08. (Uespi PI) O desenho esquemático a seguir ilustra o tempo de duração relativo das fases do ciclo celular eucariótico. Sobre esse processo é correto afirmar o seguinte:

02. Como são designadas as duas principais fases do ciclo celular?

03. Quantas e quais são as etapas da interfase? Descreva os principais eventos de cada uma dessas subfases.

04. Explique o que são os chamados pontos de checagem do Os pontos de checagem são momentos específicos ciclo celular. do ciclo celular em que ocorre a verificação da integridade do andamento do processo de divisão.

05. (UFPA) O período que precede a mitose é denominado de intérfase. Nessa fase, ocorre a duplicação do DNA, evento que garante a transmissão das informações existentes na célula original para cada uma das células-filhas. A duplicação do DNA origina a formação de pares de a) cromátides-irmãs presas uma à outra pelo centrômero. b) cromossomos homólogos ligados pelos quiasmas. c) nucléolos portadores de genes alelos. d) cromossomos duplos, cada um com uma cromátide. e) cromatinas diploides dispersas no nucléolo. 06. (Unioeste PR) Relativo ao ciclo celular é correto afirmar que durante a interfase o DNA é sintetizado Gabarito questão 09 a) contínua e ativamente. Existem alguns pontos de checagem particularmente bem caracterizados. O mais importante b) no período S. deles é o ponto de restrição da fase G1, que é quando a célula toma a decisão de replicar o c) no período G1. seu DNA. Esse procedimento garante que a céd) no período G2. lula possua dimensão suficiente para se dividir, existam nutrientes em quantidade sufie) nos períodos G1 e G2. que ciente para as células-filhas resultantes e que não haja danos nos cromossomos.

07. (Udesc SC)A figura 2 representa, de maneira resumida, as fases da Intérfase (G1; S e G2) e de Divisão (M) do ciclo de vida de uma célula, o chamado ciclo celular INTÉRFASE

DIVISÃO

a) a intérfase e a mitose propriamente ditas, estão respectivamente representadas em 1 e 2. b) na fase G1, ocorre a síntese de estruturas necessárias à divisão celular, como os centríolos. c) na fase S, ocorre a autoduplicação do RNA celular. d) na fase G2, ocorre a síntese de proteínas, enzimas e DNA. e) na fase M, ocorrem: prófase, metáfase, anáfase, telófase e citocinese. 09. Explique a importância da regulação celular no principal ponto de checagem do ciclo de divisão da célula. 10. Durante o ciclo celular, todas as células são submetidas a “pontos de checagem”, de forma a impedir que células anormais concluam sua divisão. Por exemplo, células cujo DNA encontra-se lesado, se não forem estimuladas com fatores de crescimento celular ao fim da Fase G1, poderão: a) multiplicar-se continuamente. b) sofrer citocinese. c) entrar em Fase S. d) entrar em Fase G2. e) entrar em Fase G0.

Gabarito questão 03 Na intérfase, período entre o fim da divisão celular e o início da seguinte, os cromossomos não são visíveis ao microscópio óptico. Na fase G1 existe uma intensa atividade de síntese de proteínas, enzimas e RNA e observa-se um visível aumento de massa celular. O período S é o momento em que ocorre a replicação das moléculas do DNA. Cada cromossomo passa a ser constituído por duas cromátides ligadas por um centrômero. Na fase G2 a célula prepara-se para a divisão.

B06  Ciclo celular

01. (Mackenzie SP) Assinale a alternativa INCORRETA a respeito do ciclo celular. a) A intérfase pode ser definida como o período em que a célula exerce suas funções normais e se prepara para a divisão. b) O período G1 pode ter duração variável, dependendo do tipo de célula considerado. c) A duplicação do DNA e a interrupção de parte das funções celulares ocorrem durante o período S da intérfase. d) A duração da divisão celular pode variar para cada tipo de célula. e) Uma vez que o processo de divisão é iniciado, não poderá mais ser interrompido.

Biologia

Exercícios Complementares 01. (Puc RS) Os biólogos costumam dividir o ciclo celular em intérfase (G1, S e G2) e divisão. Uma célula tem ciclo de 20 horas e leva 1 hora para realizar a divisão completa, 8 horas para realizar a fase G1 e 3 horas para realizar G2. Portanto, essa célula leva a) 3 horas para duplicar seu DNA. b) 1 hora para duplicar seu DNA. c) 8 horas para condensar seus cromossomos. d) 1 hora para descondensar seus cromossomos. e) 8 horas para duplicar seus cromossomos. 02. (Unisc RS) Durante a vida de uma célula, diversas reações químicas e diversos processos metabólicos ocorrem no seu núcleo. Por exemplo: I. síntese de RNA mensageiro. II. formação dos ribossomos. III. duplicação do DNA. No núcleo interfásico, ocorre a) Somente I. b) Somente II. c) Somente I e II. d) Somente II e III. e) I, II e III. 03. (Puc RS) 2

A figura que ilustra corretamente um par de cromossomos metafásicos é a) 1. b) 2. c) 3. d) 4. e) 5. 04. (UEPG PR) Sobre a intérfase, que é o período que precede a divisão celular, assinale o que for correto. 31 01. Na intérfase a célula produz proteínas, aumenta de tamanho e gera a duplicação do DNA presente na cromatina. 02. A intérfase é muito mais longa do que a divisão celular propriamente dita. O aspecto do núcleo nessa fase é muito diferente daquele observado durante a divisão celular. 04. Durante a divisão celular a cromatina se organiza e transforma-se em vários bastonetes individuais, os cromossomos. 08. Nucléolos e carioteca, presentes durante toda a intérfase, desaparecem durante a divisão celular. 16. Se observada na intérfase, a cromatina parece um conjunto embaralhado de filamentos finos. Durante a divisão celular, cada um desses filamentos espirala-se, enrolando-se sobre si mesmo. Dessa forma, o filamento fica mais curto e mais espesso, condensando-se. 05. (OBB) Quinase G1 Inativa

Cromossomo paterno

Cromossomo materno

Cromossomo paterno

Cromossomo materno

Síntese da Ciclina P

S Quinase G2 Inativa

Ciclina 3

Cromossomo paterno

Cromossomo materno

Cromossomo paterno

Ciclina

Cromossomo materno

B06  Ciclo celular

Ciclina

Histona H1

Fosforilação Quinase de Inativa Proteínas

Tubulina

Ciclina Degradação

Laminina

da Ciclina

Quinase Inativa

Cromossomo paterno

Quinase Inativa

Cromossomo materno

A afidicolina é uma substância tetracíclica diterpênica que inibe a replicação do DNA eucariótico. Seu uso altera de forma direta a seguinte etapa do ciclo celular: a) G0. b) G1. c) G2. d) S. e) M.

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

06. (UFRR) O período S (na interfase) e a Mitose são importantes processos biológicos do ciclo celular, pois permitem que o número de cromossomos de uma célula permaneça igual e com a mesma informação após o processo de divisão celular. Com relação aos eventos destes dois períodos, é INCORRETO afirmar que: a) Uma mutação que ocorra no período S será transmitida às células filhas, através da divisão mitótica. b) No período S se duplica o conteúdo de DNA, porém com a mesma sequência de bases nitrogenadas. c) Nos dois processos ocorre a compactação da cromatina, fenômeno esse que, além de facilitar a divisão correta dos cromossomos, facilita a cópia do material genético. d) A principal característica da mitose é que no final desse processo ocorre a formação de duas células filhas com a mesma informação genética da célula mãe. e) O processo que acontece no período S é semiconservativo, ou seja, a nova dupla fita de DNA tem uma fita velha e uma nova.

b) A segunda, denominada citocinese, apresenta etapas sucessivas: prófase, metáfase, anáfase e telófase. c) A primeira fase é mais longa em células embrionárias e mais curta em células somáticas adultas. d) Células gaméticas se encontram em telófase até o momento da fecundação. e) Microtúbulos e centríolos são componentes do citoesqueleto, importantes para os eventos que ocorrem na segunda fase. 09. (Uesb BA)

Mitose

(G2)

(G1)

07. (UEA AM) A figura traz cromossomos humanos fotografados em células durante o processo de divisão celular. (G0) Intérfase

(S)

(http://cienciahoje.uol.com.br)

O cromossomo indicado na figura é formado por a) duas fitas duplas de DNA condensadas na intérfase. b) duas fitas simples de DNA condensadas na intérfase. c) uma fita dupla de DNA condensada na prófase. d) duas fitas duplas de DNA condensadas na prófase. e) duas fitas simples de DNA condensadas na prófase. 08. (UFPA) Células somáticas adultas, embrionárias e gaméticas apresentam ciclo celular dividido em duas fases: na primeira, as células realizam diversas atividades que podem levá-las a um nível de especialização fisiológico ou simplesmente prepará-las para a fase seguinte; na segunda fase, as células realizam atividades específicas que culminam em sua divisão em duas outras células. Em relação a essas duas fases, é correto afirmar que: a) A primeira, denominada intérfase, subdivide-se didaticamente nos estágios G0, S, G2 e cariocinese.

A imagem representa, de forma simplificada, o ciclo celular de um determinado organismo. Em relação às características associadas a esse tipo de ciclo, é possível afirmar: 01 01. Células especializadas, como os neurônios, se posicionam à margem do ciclo — em G0 —, o que permite a manutenção de uma intensa atividade metabólica em detrimento de uma capacidade proliferativa. 02. Esse ciclo é próprio de seres procariontes devido à presença de apenas três subetapas de uma interfase alternada por divisões de mitose. 03. Durante a interfase, ocorre a duplicação do material genético na etapa G1, o que faz dobrar a quantidade de cromossomos em relação à etapa G2. 04. Células lábeis apresentam limitada capacidade de sofrer divisão por mitose como consequência de sua pouca ou nenhuma especialização celular. 10. (UFRJ) Indique quantas moléculas de DNA existem no núcleo de uma célula somática humana que se encontra no estágio G1 da intérfase. Justifique sua resposta. 46. Cada cromátide de um cromossomo possui uma molécula de DNA. A espécie humana possui 23 pares de cromossomos. No estágio G1 da interface cada cromossomo possui apenas uma cromátide.

B06  Ciclo celular

PURVES, W. K. et. al. Vida: a ciência da Biologia. 6.ed. Porto Alegre: Artmed, 2002.

FRENTE

BIOLOGIA

MÓDULO B07

ASSUNTOS ABORDADOS nn Mitose: divisão equacional nn Fases da mitose nn Citocinese nn Variações da quantidade de DNA durante a mitose nn Diferenças entre mitose animal e vegetal

MITOSE: DIVISÃO EQUACIONAL A divisão celular mitótica compreende a mitose e a citocinese. Na mitose, cada célula duplica seu núcleo e, na citocinese, ocorre a divisão do citoplasma resultando, ao final do processo, em duas células-filhas. Estas, caso não ocorra mutações, são geneticamente iguais à célula que lhes deu origem, mantendo-se inalterado o número de cromossomos. Se a célula progenitora for haploide, haverá a formação de duas células haploides idênticas, nos casos em que a célula em divisão é diploide, as células descendentes também serão. Por isso, diz-se que a mitose é um processo equacional (E!). Mitose n

Divisão equacional (E!) n

Figura 01 - Esquema simplificado da mitose mostrando somente a célula progenitora e as resultantes da divisão mitótica.

A partir da mitose é possível: nn Regenerar

tecidos lesados, atuando na renovação celular.

nn Promover

o crescimento do organismo. A partir de uma única célula-ovo, forma-se por mitose, um organismo inteiro, durante o desenvolvimento embrionário. À medida que ocorrem mitoses no embrião, ocorrem, simultaneamente, diferenciações celulares que geram tecidos específicos.

nn Garantir

a reprodução assexuada de organismos unicelulares, como bactérias, alguns protozoários, fungos, animais e certas algas.

nn Produzir

gametas nos vegetais, esporos em certos grupos de fungos e o brotamento de animais e vegetais. É um processo rápido, porém não gera variabilidade genética, já que as células produzidas são iguais às originais.

Fonte: Wikimedia Commons

Figura 02 - A. Reprodução assexuada por brotamento de um celenterado do gênero Hydra. Os pequenos brotos que são formados por mitose crescem e posteriormente se soltam, originando indivíduos independentes. B. Estrela-do-mar regenerando, por mitose, um braço lacerado.

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

Fases da mitose A mitose é caracterizada por um conjunto de eventos biológicos tais como, alterações morfológicas do material genético, alterações na organização celular até a divisão da célula propriamente dita. Esses fenômenos se desenvolvem sucessivamente ao longo do processo. Da mesma maneira que um relógio trabalha apenas quando todas as suas partes funcionam adequadamente, a célula só progride nas etapas da divisão quando todos os eventos precedentes ocorreram com sucesso. Para facilitar o estudo, podemos dividir o processo mitótico em quatro fases: prófase, metáfase, anáfase e telófase. Ciclo celular Replicação do DNA

A célula não entra em divisão

Núcleo Celular

G2 Aumento da massa celular

Divisão Celular Mitose

Prófase Metáfase

Anáfase

Telófase

Opirus/Arte

Intérfase

Figura 03 - Da esquerda para direita, sequência das fases da mitose.

Prófase A prófase (do grego protos = primeiro) representa a primeira fase da mitose. Nessa etapa, a cromatina inicia o seu processo de espiralização sobre as proteínas histonas. A intenção desse processo é transformar a cromatina em cromossomo para facilitar o movimento do material genético durante a divisão da célula. Na prófase, os centríolos já duplicados iniciam a sua migração para os polos da célula, inicia-se a formação do fuso mitótico e as moléculas de tubulina se organizam ao redor dos centríolos formando as fibras do áster. O conjunto formado por centríolos, fibras do áster e fusos mitóticos recebe o nome de aparelho mitótico. O desaparecimento do envoltório nuclear (carioteca) e do nucléolo determina o final da prófase e início da metáfase.

Centrômero

B07  Mitose: divisão equacional

Cromossomo formado por duas cromá des-irmãs

Par de centriolos

Fonte: Wikimedia Commons

Fuso mitó co prematuro

Figura 04 - Representação esquemática de uma célula em prófase (esquerda). Fotomicrografia de célula em prófase (direita), aumento (750X).

Biologia

Metáfase

Anáfase Na anáfase (do grego, ana = separar) as fibras do fuso mitótico tracionam os centrômeros provocando a separação das cromátides-irmãs, que migram em direção às extremidades opostas da célula.

Na metáfase (do grego, meta = meio) os cromossomos se reúnem no meio da célula (região chamada de plano equatorial). Nessa fase, os cromossomos atingem a sua condensação máxima, sendo facilmente vistos ao microscópio óptico.

Cromá des-irmãs

Placa metafásica

Opirus/Arte

Centrossomos localizados nos polos da célula Figura 05 - Representação esquemática de uma célula em metáfase.

Figura 06 - Representação esquemática de uma célula em anáfase.

Ao se observar uma célula em metáfase, percebe-se que os centríolos já estão dispostos nos polos opostos da célula. As fibras de proteína do fuso mitótico, situadas entre os centríolos, ligam-se aos cromossomos (por meio dos cinetócoros) e os organizam de forma que estes assumem a posição equatorial da célula, arranjo denominado placa equatorial. Os cromossomos duplicados são enfileirados no equador da célula. As fibras mitóticas encurtam-se, o que provoca separação do centrômero das cromátides-irmãs, dando início à próxima fase, a anáfase.

Ao final da anáfase, os dois polos opostos da célula possuem coleções completas e equivalentes de cromossomos. Telófase Na telófase (do grego, telos = fim) a célula precisa se reorganizar para que o citoplasma se divida formando duas células-filhas. Os cromossomos se desespiralizam e o envoltório nuclear (carioteca) começa a ser reestruturado, o nucléolo reaparece e as fibras do fuso mitótico desaparecem. Os núcleos assumem um aspecto interfásico.

SAIBA MAIS CROMOSSOMOS METAFÁSICOS E DIAGNÓSTICOS DE ANOMALIAS CROMOSSÔMICAS Os geneticistas utilizam os cromossomos metafásicos para estudar o cariótipo, que é o conjunto de todos os cromossomos presentes no núcleo de uma célula. Eles são corados, fotografados ao microscópio e ampliados. Na sequência, são ordenados em pares homólogos e podem ser cuidadosamente visualizados. Por meio desse tipo de análise é possível detectar anomalias cromossômicas como, por exemplo, a Síndrome de Down. Os portadores dessa diferença cromossômica apresentam um cromossomo 21 extranumerário em seu cariótipo.

B07  Mitose: divisão equacional

Figura 07 - Cariograma de um indivíduo com Síndrome de Down.

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

No passo seguinte do ciclo celular, a célula entra em divisão mitótica. Na anáfase, ocorrerá a separação das cromátides-irmãs, fato responsável pela redução da quantidade de DNA na célula, de 4n para 2n novamente. Assim, cada célula-filha formada apresenta a mesma quantidade de DNA da célula-mãe.

Formação do nucléolo Sulco de clivagem

Quan dade de DNA por célula

4n 2n

Figura 08 - Representação esquemática de uma célula em telófase.

G2 S

P Intérfase Prófase

Citocinese A citocinese não é uma fase da mitose, é um evento comum ao final da anáfase e progride durante a telófase. O termo refere-se à divisão do citoplasma de modo que as duas células-filhas aparecem logo depois do final da mitose. A citocinese ocorre de maneiras distintas nas células animais e vegetais. Citocinese centrípeta Nas células animais, a citocinese ocorre com o auxílio das proteínas actina e miosina que formam um anel contrátil. Como o estrangulamento ocorre de fora para dentro, chamamos este evento de citocinese centrípeta. O primeiro sinal da clivagem é o aparecimento do sulco de clivagem, que aparece em consequência da atuação dos filamentos de actina associados à miosina que se organizam sob a membrana plasmática. A contração dos filamentos de actina faz com que o sulco de clivagem se aprofunde até que ocorra a completa separação das células-filhas. Centrossomos Citoplasma

Envoltório nuclear (carioteca) Anel contrá l

Opirus/Arte

Sulco de clivagem

Figura 09 - Representação esquemática da citocinese em uma célula animal.

Variações da quantidade de DNA durante a mitose A célula que inicia o ciclo celular na fase G1 da intérfase com uma quantidade 2n de DNA, após ter seu material genético duplicado na fase S, passará a dispor de uma quantidade 4n de DNA. Nesse estágio do ciclo celular, a quantidade de DNA é suficiente para formar cromossomos duplicados, ou seja, constituídos por duas cromátides-irmãs. Conforme mencionado anteriormente, na fase G2 ocorrerá o término da duplicação dos componentes do citoplasma como, por exemplo, produção de um novo par de centríolos, não havendo, portanto, mudanças na quantidade de material genético.

Metáfase

Mitose Anáfase

Fases do ciclo celular Intérfase Telófase

Figura 10 - Representação gráfica da variação da quantidade de DNA durante o ciclo celular mitótico.

Diferenças entre mitose animal e vegetal Apesar do processo de divisão celular ser basicamente o mesmo em todos os organismos que possuem um núcleo envolvido por membrana, a mitose nas células vegetais apresenta algumas diferenças quando comparada às células animais. A diferenciação ocorre, sobretudo, devido ao fato de as células dos vegetais superiores – como as angiospermas e a maioria das gimnospermas – não possuírem centríolos. Os centríolos são estruturas de formato cilíndrico que, dentre outras funções, são responsáveis por orientar a formação das fibras do fuso que atuam na divisão celular, movendo os cromossomos para as extremidades da célula durante a anáfase. A mitose nas células vegetais Devido ao fato de a célula vegetal ser desprovida de centríolos, diz-se que as plantas apresentam mitoses acêntricas. Na ausência dos centríolos, não há formação das fibras do áster, mas, há formação das fibras do fuso. Por esse motivo, a divisão das células vegetais é também denominada mitose anastral. Citocinese centrífuga Nos vegetais, a divisão da célula mitótica em duas células-filhas ocorre do centro para a periferia, e, por isso, é denominada citocinese centrífuga. Durante esse processo, pequenas vesículas (ricas em pectina e polissacarídeos) originadas a partir do complexo golgiense fundem-se para originar o fragmoplasto, estrutura que se distribui do centro à periferia da célula, provocando a divisão do citoplasma. O fragmoplasto começa a formar-se na metade da anáfase e por meio da agregação de microtúbulos e vesículas cresce se estendendo por todo o plano equatorial. Em seguida, as vesículas golgienses se fundem para formar a placa celular e suas membranas contribuem para revesti-la, dando origem às membranas plasmáticas das células-filhas. Após a formação da parede celular, os citoplasmas das duas células se manterão interligados pelos plasmodesmos. O fato das células vegetais não possuírem centríolos e sofrerem mitose e meiose coloca em dúvida, ao ponto de vista de alguns biólogos, a necessidade da existência dos centríolos para a movimentação dos cromossomos durante a divisão celular. 55

B07  Mitose: divisão equacional

Opirus/Arte

Formação do envoltório nuclear (carioteca)

Opirus/Arte

Biologia

B07  Mitose: divisão equacional

Opirus/Arte

Figura 11 - Representação esquemática da citocinese de uma célula vegetal.

Figura 12 - Fases da mitose em uma célula vegetal. Observe a falta de centríolos e de fibras do áster.

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

Exercícios de Fixação 01. (UEPG PR) Sobre as fases da mitose, assinale o que for correto. 07 01. A prófase se caracteriza pela condensação dos cromossomos. 02. O final da prófase é marcado pela desintegração da carioteca. 04. Na metáfase, os cromossomos se dispõem na região equatorial da célula. 08. Na anáfase, ocorre a união das cromátides irmãs no centro da célula. 16. Na telófase, ocorre a condensação dos cromossomos e o desaparecimento dos nucléolos. 02. Do ponto de vista genético, qual é a principal consequência O processo de divisão mitótico tem, como principal conda mitose? sequência, a distribuição equitativa dos cromossomos

Para completá-la corretamente, I e II devem ser substituídos, respectivamente, por: a) metáfase − anáfase. b) metáfase − telófase. c) anáfase − metáfase. Gabarito questão 08 Na anáfase, as fibras do fuso mitótico traciod) anáfase − telófase. nam os centrômeros provocando a separae) telófase − anáfase. ção das cromátides-irmãs, que migram em direção às extremidades opostas da célula.

08. Descreva os principais eventos que ocorrem durante a anáfase da mitose. 09. (Unipac MG) O desenho abaixo representa uma fase da divisão celular - Mitose.

duplicados da célula progenitora para as células-filhas, configurando o que se denomina por divisão equacional.

04. Descreva os principais eventos que ocorrem durante a prófase da mitose. 05. (Puc RS) Para fazer o estudo de um cariótipo, qual a fase da mitose que seria mais adequada usar, tendo em vista a necessidade de se obter a maior nitidez dos cromossomos, em função do seu maior grau de espiralização? Gabarito questão 04 a) Prófase. A prófase representa a primeira fase da mitose. Nessa etab) Interfase. pa, a cromatina inicia o seu processo de condensação, os c) Anáfase. centríolos duplicados iniciam a migração para os polos da célula, entre eles inicia-se a formação do fuso mitótico, as d) Telófase. moléculas de tubulina se organizam ao redor dos centríformando as fibras do áster. O desaparecimento do e) Metáfase. olos envoltório nuclear (carioteca) e do nucléolo determina o final da prófase e início da metáfase.

06. Descreva os principais eventos observados durante a metáfase da mitose. 07. (Unifor CE) Considere a frase abaixo. “A I inicia-se no momento em que o centrômero de cada cromossomo duplicado divide-se longitudinalmente e as cromátides-irmãs são puxadas para os polos opostos da célula. A seguir ocorre a II .”

Nesta fase está ocorrendo: a) Alinhamento dos cromossomos na placa equatorial. b) Início da espiralização dos cromossomos. c) Separação da cromátides em cromossomos filhos. d) Deslocamento dos centríolos para os polos. 10. O ciclo celular está dividido em dois eventos principais que mantêm a integridade qualitativa e quantitativa das células de um organismo. Assim é correto afirmar que: a) em células vegetais, os centríolos duplicados e polares auxiliam na separação das cromátides-irmãs. b) a intérfase é um período curto no qual não ocorre aumento de tamanho e de conteúdo celular ou replicação do material genético. c) o ciclo celular inicia na prófase e termina na intérfase, quando os cromossomos duplicados se encontram no máximo de condensação. d) a mitose resulta na geração de quatro células filhas haplóides a partir de uma célula diplóide original. e) a mitose é um evento curto em que ocorre a divisão do material genético duplicado e do citoplasma equitativamente entre as duas células-filhas resultantes.

B07  Mitose: divisão equacional

03. (Ufla MG) Analise as proposições referentes à mitose e assinale a alternativa CORRETA: I. A mitose é um processo de divisão equacional que ocorre para formação de gametas. II. Na metáfase mitótica, os cromossomos apresentam alto grau de condensação e ocupam a região equatorial da célula. III. A citocinese é a fase final da mitose e se caracteriza pela reorganização da carioteca e nucléolo e descondensação dos cromossomos. a) Apenas a proposição II está correta. b) Apenas a proposição III está correta. c) Apenas as proposições I e II estão corretas. d) Apenas as proposições I e III estão corretas. e) Apenas as proposições II e III estão corretas.

11. Descreva os principais eventos que ocorrem durante a telófase da mitose. Na telófase, a célula precisa se reorganizar para que o citoplasma se divida formando duas células-filhas. Os cromossomos se desespiralizam e o envoltório nuclear (carioteca) começa a ser reestruturado, o nucléolo reaparece e as fibras do fuso mitótico desaparecem. Os núcleos assumem um aspecto interfásico.

Gabarito questão 06 Na metáfase, os cromossomos atingem a sua condensação máxima e se reúnem no plano equatorial da célula, sendo facilmente vistos ao microscópio óptico. Ao se observar uma célula em metáfase, percebe-se que os centríolos já estão dispostos nos polos da célula. Os fusos mitóticos situados entre os centríolos ligam-se aos cromossomos (por meio dos cinetócoros) e os organizam de forma que estes assumem a posição equatorial da célula.

Biologia

Exercícios Complementares 01. (Fuvest SP) Num mamífero adulto, grande quantidade de células em divisão ocorre normalmente: a) no músculo cardíaco. b) na medula espinhal. c) no cérebro. d) na medula óssea. e) nos músculos esqueléticos. 02. (Unirio RJ) Quanto ao comportamento dos cromossomos nas divisões celulares podemos afirmar que: a) Na telófase I, os cromossomos homólogos migram para polos opostos da célula. b) O centrômero fica sempre localizado em uma das extremidades do cromossomo na telófase II da meiose. c) Na prófase da mitose, cada cromossomo é constituído por duas cromátides. d) No período G1 da interfase, cada cromossomo é constituído por duas cromátides. e) O nucléolo é a região do cromossomo pela qual ele se une às fibras do fuso na metáfase da mitose.

04. (Fuvest SP) Analise os eventos mitóticos relacionados abaixo: I.

Desaparecimento da membrana nuclear.

II.

Divisão dos centrômeros.

III.

Migração dos cromossomos para os polos do fuso.

IV.

Posicionamento dos cromossomos na região mediana do fuso.

Qual das alternativas indica corretamente sua ordem temporal? a) IV – I – II – III. b) I – IV – III – II. c) I – II – IV – III. d) I – IV – II – III. e) IV – I – III – II. 05. (UnB DF) Com o auxílio do diagrama e do gráfico abaixo, relativos ao ciclo celular, julgue os itens a seguir. V-V-V-V

II I

03. (Fuvest SP) A figura abaixo representa várias células em diferentes estágios do ciclo de vida. A duplicação do material genético e o rompimento dos centrômeros ocorrem, respectivamente, em

III

Quantidade de DNA por célula

III

V Fases do ciclo celular I

00. O gráfico representa um processo importante para o aumento da variabilidade genética.

B07  Mitose: divisão equacional

01. Na fase I, ocorre síntese de RNA. 02. Na fase III, a célula tem o dobro dos cromossomos que tem na fase I. a) I e V. b) I e III. c) II e V. d) II e III. e) III e IV.

03. Nas células em A, está ausente o envoltório nuclear. 06. (Puc PR) As figuras apresentam algumas fases de uma divisão celular, contudo não estão na ordem sequencial. Analisando as figuras, conclui-se que:

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

09. (FFFCMPA RS) O ciclo de divisão celular é um processo compleI

xo constituído de fases caracterizadas em função de uma série de eventos que têm por objetivo viabilizar a divisão celular. Cada fase apresenta um determinado tempo de duração que

III

varia de um tipo celular para outro. A tabela abaixo apresenta a duração, em horas, de cada fase do ciclo celular de uma célula vegetal e de uma célula animal hipotéticas.

a) se trata de uma mitose vegetal devido à presença dos cen-

c) se trata de uma mitose, que precede a formação do grão de pólen. d) na ilustração I, temos a citocinese. e) são fases da formação de um óvulo animal e II indica a pró-

Intérfase

trômeros e do tipo de citocinese. b) a sequência correta é II, IV, I e III.

      

fase I da meiose. 07. (UFG GO) Este gráfico representa a quantidade de DNA em uma célula animal, durante seu ciclo celular.

Célula vegetal

Célula animal

Fases do ciclo celular

Tempo (h)

4,9

6,3

7,5

7,0

4,9

2,0

0,7

Tempo total do ciclo (h)

19,3

16,0

Tendo em vista os eventos específicos de cada fase do ciclo celular

e os tempos para cada célula considerada, pode-se afirmar que: a) A célula animal precisa de mais tempo em G1 do que a célula

DNA

vegetal porque a primeira é mais evoluída do que a segunda. A

b) A fase S é a mais longa em ambas porque é nela que ocorre

a replicação do DNA. c) No final da intérfase, ocorrem a formação do fragmoplasto na célula vegetal e o estrangulamento do citoplasma na cé-

Em relação ao teor DNA nesse ciclo, E-E-E-E 01. na fase A, ocorre a duplicação do DNA . 02. na fase B, ocorre separação das cromátides irmãs. 03. na fase C, ocorre intensa síntese de DNA. 04. na fase D, ocorre a divisão dos centrômeros. 08. (Fuvest SP) 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:

lula animal. d) Em G2, a célula vegetal precisa dobrar de tamanho, o que explicaria o dobro do tempo gasto, comparativamente à célula animal. e) A célula animal não apresenta vacúolos; a presença deles na célula vegetal faz com que M seja mais longa. 10. (UEPG PR) Sobre mitose, assinale o que for correto. 07 01. Em cada divisão do núcleo, ocorre apenas uma duplicação de cromossomos. 02. Na fase metáfase, ocorre a condensação dos cromossomos, com a duplicação dos centrômeros.

a) condensação dos cromossomos.

04. É uma divisão celular relacionada com a reprodução.

b) descondensação dos cromossomos. c) duplicação dos cromossomos.

08. É o único tipo de divisão celular em que ocorre permuta ou recombinação.

d) migração dos cromossomos.

16. Todas as células-filhas são haploides.

e) reorganização dos nucléolos.

B07  Mitose: divisão equacional

tempo

FRENTE

BIOLOGIA

MÓDULO B08

ASSUNTOS ABORDADOS nn Meiose: divisão reducional nn Fases da meiose nn Diferenças entre a mitose e a meiose

MEIOSE: DIVISÃO REDUCIONAL A meiose é um dos tipo de divisão celular que ocorre nas células germinativas dos organismos que se reproduzem sexuadamente e que dá origem a células-filhas haploides (n). Na meiose, cada célula duplica seu material genético uma vez e passa por duas divisões consecutivas, dando origem a quatro células. Assim, a partir de uma célula progenitora diploide haverá a formação de quatro células-filhas haploides e, por isso, dizemos que a meiose é um processo reducional (R!). Meiose 2n

Divisão reducional (R!)

Figura 01 - Esquema simplificado da meiose mostrando somente a célula progenitora e as resultantes da divisão meiótica.

S 2N

N Tempo Prófase

SAIBA MAIS VOCÊ SABIA QUE... A produção de quatro células-filhas ocorre somente na formação do gameta masculino? A gametogênese feminina resulta na produção de uma única célula. O óvulo e as outras células formadas degeneram.

Anáfase II

Anáfase I

Quan dade de DNA

O processo meiótico contribui para a diversidade dos seres vivos, seja gerando gametas ou esporos geneticamente variados, como também pela função de manter a estabilidade e continuidade, ao longo das gerações, da ploidia característica de cada espécie. Isso porque os organismos que se reproduzem sexuadamente produzem em determinada época, durante o ciclo de suas vidas, células sexuais (gametas), que se unem em pares para formar uma única célula, denominada zigoto. Nesse processo, é importante reconhecer a necessidade dos gametas serem haploides para que, após a fertilização, o novo indivíduo que irá se desenvolver seja diploide, como seus progenitores.

Metáfase

Meiose I Meiose II Anáfase Telófase

Figura 02 - Representação gráfica da variação da quantidade de DNA durante o ciclo celular meiótico.

As células somáticas dos seres humanos apresentam 46 cromossomos. Se admitíssemos que a formação dos gametas acontecesse por mitose (e não por meiose, como realmente acontece), os espermatozoides e óvulos humanos conteriam, cada um, 46 cromossomos e o zigoto, formado pela união dos mesmos, 92 cromossomos. Caso não houvesse a meiose para a formação dos gametas, os zigotos resultantes da fecundação iriam apresentar o dobro do número cromossômico a cada geração. No ciclo de vida das plantas, encontramos duas gerações, sendo uma delas produtora de gametas e a outra produtora, por meiose, de esporos.

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

Fases da meiose Na primeira divisão meiótica ou meiose I ocorre a separação dos cromossomos homólogos, reduzindo à metade o número de cromossomos de cada célula. Na segunda divisão meiótica ou meiose II ocorre a separação das cromátides-irmãs das células haploides. MEIOSE I

MEIOSE II

Separação dos cromossomos homólogos

Separação das cromá des-irmãs

Zigóteno

Par de cromossomos homólogos duplicados

Opirus/Arte

Par de cromossomos homólogos na célula diploide progenitora

(processo ainda não visível ao microscópio devido à alta proximidade dos cromossomos). A espiralização cromossômica prossegue até a metáfase I.

Opirus/Arte

Duplicação dos cromossomos

Figura 03 - Representação esquemática simplificada das fases da meiose.

A primeira divisão da meiose: Meiose I Prófase I Fase mais extensa da meiose, constituída por cinco subfases. Lembre-se que os cromossomos já se apresentam duplicados, ou seja, cada cromossomo possui duas cromátides irmãs unidas pelo centrômero. nn Leptóteno

Do grego leptos = fino, delgado. Os cromossomos apresentam-se extremamente finos e iniciam o seu processo de espiralização, que ocorre de forma irregular, iniciando por alguns pontos denominados cromômeros.

Figura 05 - Representação esquemática do zigóteno na prófase I. nn Paquíteno

Do grego pachys = espesso, grosso. Neste estágio, os cromossomos apresentam uma condensação homogênea. O conjunto das cromátides de cada par de homólogos, quando estão fisicamente em contato, é conhecido como tétrade ou bivalente. Esse contato entre os dois cromossomos de um par é essencial para que possa ocorrer o crossing-over ou permutação, que é o processo responsável pela troca de fragmentos entre cromátides homólogas, gerando variabilidade genética. Portanto, o paquíteno é considerado a subfase mais importante da meiose I. Paquíteno

Leptóteno

Opirus/Arte

Nucléolo

Figura 04 - Representação leptóteno na prófase I.

esquemática

nn Zigóteno

Do grego zygon = emparelhamento, união. Ocorre emparelhamento dos cromossomos homólogos, processo denominado sinapse cromossômica. Os cromômeros dos cromossomos homólogos ficarão totalmente emparelhados

É importante lembrar que em cada cromossomo do par homólogo, um deles tem origem materna e o outro tem origem paterna. Quando ocorre o crossing over ou permutação, genes paternos e maternos se embaralham, gerando novos cromossomos, diferentes daqueles que iniciaram o processo de divisão meiótica. Essa é uma das razões para a formação de células filhas com variabilidade genética pelo processo da meiose. Cabe ressaltar que nem sempre ocorre permutação no processo de meiose. 61

B08  Meiose: divisão reducional

Cromômero

Opirus/Arte

Figura 06 - Representação esquemática do paquíteno na prófase I.

Biologia

Ao final da Prófase I, os pares de centríolos estão próximos aos polos da célula e os fusos acromáticos estão se desenvolvendo entre eles. A carioteca e nucléolo estão praticamente desintegrados, possibilitando a dispersão dos cromossomos pelo citosol.

Cromossomos Homólogos

Bivalente ou tétrade

Cromá des homólogas recombinantes

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Quiasma

nn Diplóteno Do grego diplos = duplo, dois. Agora as cromátides estão visíveis ao microscópio óptico devido à alta condensação cromossômica e distanciamento das tétrades. Caso tenha ocorrido o crossing-over no paquíteno, o mesmo pode ser evidenciado apenas em diplóteno, pois com os cromossomos já distanciados podemos identificar o ponto de encontro das cromátides que trocaram fragmentos. Esses pontos são chamados de quiasmas.

Diplóteno

Opirus/Arte

Figura 07 - Esquema de um par de cromossomos homólogos emparelhados, com representação de um quiasma (do grego, khiasmos = cruzados em forma de X). Os quiasmas são evidências visuais da ocorrência da permutação.

Figura 10 - Prófase I. Emparelhamento dos cromossomos homólogos e permuta de segmentos entre as cromátides dos cromossomos homólogos (crossing over).

Metáfase I

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A metáfase I caracteriza-se pelo alinhamento dos bivalentes através das fibras do fuso em um plano mediano da célula, constituindo uma estrutura denominada placa equatorial. Nessa fase, os cromossomos homólogos atingem o seu estado de máxima condensação e apresentam-se emparelhados e unidos pelo quiasma. Fibras do fuso

Placa equatorial

Figura 08 - Representação esquemática do diplóteno na prófase I. nn Diacinese Do grego dia = através de, kinesis = movimento. Os quiasmas deslizam para a posição terminal do cromossomo (terminalização dos quiasmas) devido ao afastamento dos cromossomos homólogos.

Centrômero

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B08  Meiose: divisão reducional

Diacinese

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Figura 11 - Metáfase I. Disposição aleatória dos cromossomos homólogos da cada bivalente na placa equatorial. Pontos de quiasma localizados no plano equatorial.

Figura 09 - Representação esquemática do diacinese na prófase I.

As fibras do fuso se ligam aos cromossomos por meio do cinetócoro (uma região do centrômero). Cada cromossomo do par de homólogos está voltado para um polo da célula.

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

Anáfase I Nessa fase, ocorre a separação dos cromossomos homólogos. Fato que decorre do encurtamento das fibras dos fusos em direção aos polos da célula. Esse é, garantidamente, o fenômeno gerador de variabilidade genética na meiose. Na separação dos homólogos, cada polo da célula pode receber alguns cromossomos de origem materna e outros de origem paterna. Esse embaralhamento entre cromossomos maternos e paternos é conhecido como segregação independente de cromossomos homólogos. Vale reforçar que, enquanto na anáfase mitótica ocorre a separação das cromátides-irmãs, na anáfase I da meiose ocorre separação dos cromossomos homólogos, desfazendo-se o pareamento.

gram. São formados dois núcleos na célula, cada um contendo um lote cromossômico, ou seja, núcleos haploides. Por citocinese haverá a divisão do citoplasma formando duas células-filhas haploides com cromossomos duplicados (apresentam duas cromátides-irmãs). Lembre-se que a citocinese na célula animal é centrípeta, e na célula vegetal, citocinese centrífuga. Envoltório nuclear (carioteca) em recons tuição

Cromossomo com duas cromá des- irmãs

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Cromá des - irmãs

Figura 12 - Anáfase I. Separação dos cromossomos homólogos. Cada cromossomo formado por duas cromátides migra para um dos polos da célula.

Telófase I

A segunda divisão da meiose segue, essencialmente, as mesmas fases de uma divisão mitótica típica, a não ser pelo fato de que as células-filhas formadas possuirão metade da ploidia da célula progenitora. A meiose II é convencionalmente dividida em cinco fases: Prófase II, Metáfase II, Anáfase II e Telófase II.

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Na telófase I, a carioteca e o nucléolo se refazem. Os cromossomos se descondensam e as fibras do fuso se desinte-

A segunda divisão da meiose: Meiose II

B08  Meiose: divisão reducional

Cromossomos homólogos separados

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Figura 13 - Telófase I. Descondensação dos cromossomos e reconstituição dos núcleos. A meiose I resulta na produção de dois núcleos haploides, tendo cada cromossomo, duas cromátides.

Figura 14 - Representação esquemática das fases da segunda divisão meiótica.

Biologia

Prófase II Fase muito breve, caracterizada pela condensação cromossômica progressiva sem, entretanto, haver formação de cromômeros, como observado na prófase I. A carioteca e nucléolo desaparecem e as fibras do fuso voltam a se formar com a migração dos pares de centríolos para os polos opostos da célula. Metáfase II Máxima espiralização cromossômica enquanto os mesmos apresentam-se alinhados no plano médio da célula, constituindo a placa equatorial. As fibras do fuso ligam-se aos cromossomos através do cinetócoro na região do centrômero. Cada cromátide fica voltada para um polo da célula. Anáfase II Os fusos acromáticos se encurtam provocando a divisão do centrômero. As cromátides irmãs separadas se deslocam para os polos opostos da célula. Telófase II Carioteca e nucléolo reaparecem e ocorre a divisão do citoplasma. As cromátidesirmãs separadas assumem a condição de cromossomos simples e se desespiralizam, passando a compor o material genético dos núcleos formados. Cada uma das duas células haploides que iniciou a meiose II originou, ao final da citocinese, duas células haploides. Ao final da divisão meiótica, portanto, foram formadas quatro células-filhas haploides a partir de uma célula progenitora diploide.

Diferenças entre a mitose e a meiose Muitos dos eventos estudados da mitose também ocorrem na meiose. Por exemplo, a sequência de alterações no núcleo e citoplasma, bem como as fases de prófase, metáfase, anáfase e telófase. No entanto, além do fato da mitose ocorrer nas células somáticas e a meiose em células da linhagem germinativa, observa-se outras distinções importantes. Na mitose, cada replicação do DNA é seguida por uma divisão celular. Em consequência, as células-filhas apresentam a mesma ploidia que a genitora – divisão equacional (E!). Por outro lado, na meiose, cada replicação do DNA é seguida por duas divisões, e disto resultam quatro células que possuem a metade da quantidade de DNA que a genitora - divisão reducional (R!).

SAIBA MAIS CROMOSSOMOS HOMÓLOGOS Os cromossomos homólogos (do grego, homos = igual) são cromossomos que apresentam mesmo tamanho e posição do centrômero, e guardam a mesma sequência de genes alelos, que são variações do gene para o mesmo tipo de característica. Cada cromossomo homólogo apresenta um alelo que fica situado em uma região chamada de locus gênico.

B08  Meiose: divisão reducional

Genes alelos: ocupam o mesmo locus em cromossomos homólogos Locus: local definido ocupado pelo gene no cromossomo.

CROMOSSOMOS HOMÓLOGOS

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

Meiose

Mitose

Divisão I Prófase I Bivalente ou tétrade

Prófase Cromá des- irmãs 2n

As cromá desirmãs separam-se na anáfase

Anáfase Telófase

Células-filhas

Cromossomos duplicados

2n=4

Os cromossomos alinham-se no plano equatorial da célula

Metáfase

Opirus/Arte

Cromossomos duplicados

Os cromossomos homólogos alinham-se no plano equatorial da célula

Metáfase I

Os cromossomos homólogos separam-se na anáfase I

Anáfase I Telófase I Célulasfilhas da divisão I

As cromá des-irmãs con nuam unidas As cromá desirmãs separam-se na anáfase I

Haploide n=2 Divisão II

n n Células-filhas da divisão II

Figura 15 - Quadro comparativo entre dos fenômenos estudados na mitose e na meiose.

SAIBA MAIS TIPOS DE MEIOSE E CICLOS REPRODUTIVOS

B08  Meiose: divisão reducional

No ciclo de vida dos organismos que se reproduzem sexuadamente ocorre, em algum momento, meiose. A meiose pode ser classificada em gamética, espórica ou zigótica, de acordo com a fase em que ocorre no ciclo de vida dos eucariontes. A meiose gamética ocorre no ciclo diplonte, observado nos animais e algumas algas. Neste tipo de reprodução, os organismos adultos são diploides e realizam meiose para a produção de seus gametas, sendo este o único estágio haploide durante os seus ciclos de vida. Os gametas devem se fusionar para formar um zigoto e restabelecer sua ploidia original, se dividindo por mitoses, resultando em um organismo multicelular diploide. A meiose espórica é encontrada em todos os vegetais e em algumas algas. Este tipo de reprodução sexuada ocorre no ciclo haplodiplobionte ou ciclo de alternância de gerações, caracterizado por apresentar duas fases adultas reprodutoras, uma haploide e outra diploide. A fase haploide é produtora de gametas, o gametófito, e a fase diploide é produtora de esporos, o esporófito. A meiose ocorre para a produção de esporos, células haploides que se dividem por mitoses e criam o gametófito multicelular. Em determinada fase da vida, o gametófito dá origem aos seus gametas por mitose, que se fundem e origina o zigoto diploide. O zigoto sofre mitoses e se desenvolve em um esporófito multicelular, reiniciando o ciclo. A meiose zigótica ocorre no ciclo haplonte na maioria dos fungos, protozoários e em algumas algas. Esse ciclo é caracterizado por apresentar apenas uma fase adulta reprodutora, sendo esta haploide. Células gaméticas haploides, originadas por mitose, unem-se por fecundação e originam o zigoto (2n). A meiose então ocorre no zigoto e origina células haploides, os esporos, que após sucessivas mitoses originam um novo organismo (n).

Biologia

Exercícios de Fixação 01. (Uniube MG) Qual o evento que não ocorre na prófase I da meiose? a) Formação de sinapses. b) Redução do número de cromossomos. c) Condensação dos cromossomos. d) Pareamento dos cromossomos homólogos.

09. (UFRGS) Os diagramas abaixo se referem a células em diferentes fases da meiose de um determinado animal. 1

02. Porque uma célula progenitora que sofre meiose produz, ao final do processo, quatro células haploides? 03. (UEPB) A permutação gênica visa aumentar a variabilidade genética, o que permite a maior diferenciação entre os seres de uma mesma espécie. Entre as subfases da meiose, o evento citado ocorre no(a): a) zigóteno. b) paquíteno. c) diacinese. d) diplóteno. e) leptóteno.

Gabarito questão 02 A meiose é um tipo especial de divisão celular que ocorre nas células germinativas dos organismos que se reproduzem sexuadamente e que dá origem a células-filhas haploides (n). Na meiose, cada célula duplica seu núcleo uma vez e passa por duas divisões consecutivas, dando origem a quatro células. Assim, a partir de uma célula progenitora diploide haverá a formação de quatro células-filhas haploides idênticas. A meiose é um processo reducional (R!).

04. Explique de que maneira o processo meiótico favorece a vaDurante a fase do paquíteno (prófase riabilidade genética. I) pode ocorrer o crossing-over ou permutação, processo de troca de fragmentos entre cromátides homólogas, gerando variabilidade genética.

05. (Ufop MG) Crossing-over é: a) a troca de partes entre cromossomos homólogos. b) a ligação de genes que ficam no mesmo cromossomo. c) a mistura de material genético de duas espécies. d) a formação de poliploides. e) o cruzamento entre espécies diferentes. 06. Descreva resumidamente a prófase I da meiose. 07. (UFF RJ) A respeito da meiose pode-se afirmar que: a) sua primeira divisão é reducional. b) dá origem a quatro células diploides. c) na metáfase II ocorre o pareamento dos homólogos. d) é o processo de divisão das células somáticas. e) os cromossomos estão sempre desespiralizados.

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08. (Ufam MA) O estágio seguinte em que podemos observar cromossomos bivalentes que também ainda poderão ser observados até depois da Prófase I, durante a metáfase I, corresponde ao: a) zigóteno. b) paquíteno. c) leptóteno. d) diplóteno. e) diacinese.

Os diagramas 1, 2 e 3 correspondem, respectivamente, a a) prófase I, metáfase I e telófase II. b) prófase II, anáfase I e telófase I. c) prófase I, metáfase II e anáfase II. d) prófase II, anáfase II e telófase I. e) prófase I, anáfase I e metáfase II. 10. (Unifor CE) Entusiasmado com as pesquisas no laboratório de genética humana, José estudava a gametogênese feminina e analisou dois tipos de óvulos: o primeiro deles obtido antes do nascimento e o segundo obtido após a ovulação. Ao observar a divisão celular no microscópio, José constatou que o primeiro apresentava formação de quiasmas, enquanto no segundo as cromátides encontravam-se no plano equatorial da célula. Sendo assim, as imagens que José observou foram respectivamente de: a) Prófase I, Metáfase II. b) Anáfase I, Telófase II. c) Intérfase, Anáfase I. d) Anáfase, Metáfase. e) Prometáfase, Citocinese. 11. (Uem PR) Sobre o núcleo e a divisão celular de células eucarióticas, assinale a(s) alternativa(s) correta(s). 19 01. A telófase é a fase da mitose em que o material nuclear se encontra em processo oposto ao da prófase. 02. Nos organismos unicelulares e multicelulares, a divisão celular corresponde à própria reprodução do organismo e ao aumento do número de células do corpo, respectivamente. 04. Os nucléolos são massas ricas em proteína, em que se formam os cromossomos. 08. No final do processo de meiose de uma célula eucariótica animal, serão originadas duas células com a metade da quantidade de DNA da célula-mãe. 16. Pelo fato de ocorrer do centro para a periferia, a divisão da célula vegetal recebe o nome de citocinese centrífuga.

Gabarito questão 06 No leptóteno, inicia-se o processo de espiralização dos cromossomos. No zigóteno, os pares dos cromossomos homólogos irão se emparelhar, na etapa seguinte, o paquíteno, os pares de cromossomos ficam emparelhados e enrolados sobre si. Na fase de diplóteno os cromossomos homólogos começam a se separar e por último, na diacinese, a carioteca se desintegra e os cromossomos homólogos unidos pelos quiasmas ficam dispersos no citoplasma.

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

Exercícios Complementares 01. (IF GO) A Meiose é o processo de divisão celular na formação dos gametas, e ocorre em duas etapas: Meiose I e Meiose II. Na prófase da meiose I ocorre a permutação ou crossing over entre as cromátides dos cromossomos homólogos. Esse processo favorece a) a mutação dos genes. b) a variabilidade genética da espécie. c) a mutação dos cromossomos. d) a interação gênica entre espécies. e) a união dos gametas. 02. (Puc SP) Nos esquemas abaixo temos a representação de um cromossomo em duas fases sequenciais (A e B) da divisão celular:

Todas as afirmativas abaixo confirmam o fato de o esquema acima tratar-se da primeira divisão da meiose, EXCETO: a) Presença de Tétrades. b) Formação da Placa Equatorial. c) Não separação das Cromátides Irmãs. d) Pareamento dos Cromossomos homólogos. 04. (UCB DF) Em uma divisão celular, uma célula diploide com 4 cromossomos (2n = 4) terá, durante a fase da metáfase I da meiose, quatro cromossomos a) distintos, cada um com uma cromátide. b) distintos, cada um com duas cromátides. c) pareados, cada um com uma cromátide. d) pareados, cada um com quatro cromátides. e) pareados, cada um com duas cromátides. 05. (Puc MG) As figuras representam três diferentes fases ou etapas (A, B e C) de possíveis divisões celulares.

As fases A e B em questão são observadas a) exclusivamente na mitose. b) exclusivamente na meiose. c) na mitose e na primeira divisão da meiose. d) na mitose e na segunda divisão da meiose.

03. (FCM MG) É INCORRETO afirmar que: a) C, A e B não podem ocorrer como fases da mesma meiose. b) A célula inicial da divisão meiótica possui 2n = 4. c) As figuras A e B podem ocorrer tanto na mitose como na meiose. d) A permutação gênica pode ocorrer em C. 06. (UCB DF) Entre as diferentes formas de reprodução, ocorre a formação de células haploides a partir de células diploides femininas e masculinas. Acerca da divisão celular especial, julgue os itens a seguir. V-V-V-F-F 00. Essa divisão é conhecida como meiose ou divisão reducional e ocasiona formação de esporos no ciclo reprodutivo das plantas. 01. Durante essa divisão, uma célula diploide dá origem a quatro células haploides. 02. Nos animais, essa divisão dá origem aos gametas. 03. Nesse tipo de reprodução, não há ocorrência de permutação. 04. A meiose é responsável pela constância do número de cromossomos, porém não garante variação cromossômica em razão da ausência de recombinações.

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DIVISÃO CELULAR - MEIOSE I

FRENTE

BIOLOGIA Gabarito questão 01 a) Tipo de molécula: ácido ribonucleico (RNA). Justificativa: a uridina se incorpora ao ácido ribonucleico. Esse ácido é principalmente sintetizado no nucléolo, deslocando-se posteriormente para o citoplasma. b) Compartimento: núcleo. Justificativa: a timidina é exclusiva do DNA, encontrado principalmente no núcleo.

Exercícios de Aprofundamento 01. (Uerj RJ) Em células eucariotas mantidas em cultura, adicionou-se o nucleosídeo uridina marcado radioativamente com H3 ao meio de cultura. Após algum tempo, as células foram transferidas para um novo meio que não continha o isótopo. Amostras destas células foram retiradas 3, 15 e 90 minutos após a transferência, sendo, então, colocadas em lâmina de vidro, fixadas e submetidas à autorradiografia. Esse processo marca a posição aproximada do isótopo dentro da célula, como representado no esquema abaixo.

3 minutos

15 minutos

90 minutos

a) Cite o tipo de molécula à qual a uridina se incorporou. Justifique sua resposta. b) Nomeie o compartimento celular que seria marcado, se o nucleosídeo radioativo usado fosse a timidina e justifique sua resposta. 02. (UFF RJ) Um aluno em sua casa, estudando eletromicrografias de diferentes células, recortou o núcleo de duas células para posterior montagem em seu colégio. O núcleo de uma destas células apresentava muita eucromatina e nucléolo bem desenvolvido e, o da outra, muita heterocromatina. No dia seguinte, em sala de aula, o aluno percebeu que os citoplasmas dessas duas células também eram diferentes: um apresentava grande quantidade de organelas e, o outro, poucas. O aluno, então, sentiu dificuldade em executar a montagem porque não foi capaz de associar, com precisão, cada núcleo ao respectivo citoplasma. Tendo em vista as informações dadas, explique como devem ser montadas estas duas células. Justifique sua resposta, levando em consideração a atividade metabólica dessas células. 03. (Uem PR) O núcleo é considerado portador dos fatores hereditários e controlador das atividades metabólicas da célula animal. Sobre esse assunto, assinale a(s) alternativa(s) correta(s). 22 01. Os nucléolos representam o material genético contido no núcleo, sendo resultantes da associação entre proteínas e moléculas de DNA. 02. Cromossomos homólogos são os dois representantes de cada par cromossômico presente em células diploides, provenientes originalmente do par de gametas. 68

04. Um trecho da molécula de DNA cromossômico que contém informações para sintetizar a cadeia de aminoácidos de uma proteína é definido como gene. 08. A principal função da carioteca é manter o conteúdo nuclear separado do meio citoplasmático, impedindo o intercâmbio de substâncias entre o núcleo e o citoplasma. 16. A análise do cariótipo de um feto revela a forma, o número e o tamanho dos cromossomos, possibilitando detectar alterações cromossômicas antes do nascimento da criança. 04. (Ufersa RN) Indique qual das sentenças apresenta a definição correta para nucléolo. a) Uma região dentro do núcleo onde se dá o início da montagem dos ribossomos a partir de proteínas específicas e de RNA ribossomal. b) Uma organela citoplasmática constituída de DNA responsável pela codificação de genes. c) Uma organela nuclear rica em heterocromatina fundamental para que ocorra a divisão celular. d) Uma estrutura complexa envolvida pelo envelope nuclear e responsável pela replicação do DNA durante a fase S do ciclo celular. 05. (Mackenzie SP) Recentemente, alguns cientistas têm sugerido que será possível, no futuro, clonar órgãos isolados com finalidade de transplante. A respeito dessa técnica, considere as seguintes afirmações: I. Qualquer célula somática nucleada poderia fornecer o núcleo porque possui todos os genes presentes em uma determinada espécie. II. Parte dos genes está sob a forma de DNA inativo, ou seja, heterocromatina. III. Um dos grandes desafios é conseguir que os genes necessários à formação de um órgão se transformem em eucromatina. Assinale: a) se todas as afirmativas forem incorretas. b) se somente as afirmativas I e II forem corretas. c) se somente a afirmativa I for correta. d) se todas as afirmativas forem corretas. e) se somente as afirmativas II e III forem corretas. 06. (UFF RJ) Células eucarióticas que possuem um ciclo de divisão em torno de 24 horas estão sendo cultivadas em meio adequado. Em um determinado momento, coletam-se, aleatoriamente, 100 células dessa cultura e determina-se a quantidade de DNA em cada uma delas. Os resultados estão mostrados

Gabarito questão 02 Uma das células será montada, utilizando-se o núcleo com nucléolo bem desenvolvido e o citoplasma com grande quantidade de organelas. Essa célula tem uma intensa atividade metabólica com elevada síntese de proteínas, uma vez que o nucléolo desenvolve-se quando sintetiza grande quantidade de ribossomos. A outra célula será montada, utilizando-se o núcleo com muita heterocromatina e o citoplasma com poucas organelas. Nesse caso, a célula tem baixa atividade metabólica devido ao fato de a heterocromatina ser inativa no que diz respeito à expressão gênica.

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

abaixo, no gráfico I. O restante da cultura foi, então, dividido em duas porções. Em uma delas, adicionou-se afidicolina e, na

07. (Ufes ES) Os gráficos representam a interfase de células diferenciadas de dois tipos, respectivamente:

outra, colchicina. Após algumas horas, foram retiradas, da mes-

Quan dade de DNA por Núcleo

ma forma, 100 células de cada porção, sendo também determinada a quantidade de DNA por célula. Esses resultados estão

G2 2C

mostrados nos dois outros gráficos abaixo.

Gráfico I

24 células

10 células

4 células

5 células

7 células

10 células

40 células

Número de células

100

2,0

80 células

Número de células

80 60 40 20 1,5 0,5 1,0 Quantidade de DNA / célula (unidades arbitrárias)

2,0

75 células

100 80 60 40 20

1,5 0,5 1,0 Quantidade de DNA / célula (unidades arbitrárias)

2,0

Sabendo-se que: - a afidicolina inibe a enzima DNA polimerase.

Gráfico III

Número de células

Quan dade de DNA por Núcleo

100

Tempo em horas

G2 1,5 0,5 1,0 Quantidade de DNA / célula (unidades arbitrárias)

Gráfico II

10 12 14 16 Tempo em horas

a) estáveis e lábeis. b) estáveis e perenes. c) lábeis e estáveis. d) lábeis e perenes. e) perenes e lábeis. 08. (Puc SP) Considere uma dada espécie de mamífero que apresenta 40 cromossomos (2n=40) em suas células somáticas. Em um indivíduo dessa espécie, NÃO se espera encontrar a) 40 fios de cromatina no núcleo de células que estejam no período G1 da intérfase. b) 40 fios de cromatina duplicados no núcleo de células que estejam no período G2 da intérfase. c) 40 cromossomos duplicados e condensados em células que estejam na metáfase da mitose. d) 20 fios de cromatina no núcleo de cada célula resultante de uma divisão mitótica. e) 20 cromossomos duplicados e condensados em células que estejam na metáfase da segunda divisão da meiose. 09. (Ufop MG) O ciclo celular pode ser dividido nas seguintes fases:

mam os microtúbulos. a) Analise o resultado do experimento mostrado no gráfico I

FRENTE B  Exercícios de Aprofundamento

- a colchicina inibe a polimerização das subunidades que forM (G2)

e calcule a porcentagem das células que se encontram nas fases do ciclo celular G1, S e G2 + M. b) Identifique os gráficos que representam, respectivamen-

(G1)

te, os resultados dos experimentos onde houve adição de

(G0)

afidicolina e de colchicina ao meio de cultura. Justifique sua resposta.

(S)

Gabarito questão 06 a) 40% na fase G1; 36% na fase S e 24% nas fases G2 + M. b) O gráfico III representa o experimento em presença de afidicolina. Essa substância, inibindo a DNA polimerase, bloqueia a síntese do DNA. Em conseqüência, as células se acumulam na fase G1. O gráfico II representa os resultados após a adição de colchicina. Essa substância, impedindo a formação de microtúbulos, paralisa a divisão celular nas etapas iniciais da fase M (mitose). Dessa forma, as células tendem a se acumular nessa fase, contendo o dobro de DNA em relação à fase G1 do ciclo celular.

Biologia Gabarito questão 09 a) Na fase G1, é observada uma molécula (2n = 46) de DNA. Já na fase G2 são observadas duas moléculas de DNA. b) A interfase é composta por 3 fases que são: G1, S e G2. c) Facilitar a separação das fitas de DNA pelas fibras do fuso. d) A maioria das células especializadas se encontram na fase G0. Essa fase seria o local onde o processo de mitose e meiose é congelado não seguindo para a fase S.

Sobre as fases, resolva as questões: a) Em uma célula com 2N = 46, quantas moléculas de DNA são observadas em G1 e G2? b) A intérfase é composta por quais fases? c) Qual a importância de o DNA estar altamente compactado formando os cromossomos na fase M? d) A maioria das células especializadas se encontra em qual fase deste ciclo? Justifique sua resposta.

10. (Fei SP) O gráfico abaixo apresenta o tempo de duração da: mitose, do período G1, do período S e do período G2 de quatro tipos celulares hipotéticos (A, B, C e D).

13. (UECE) Na figura abaixo, identificamos o processo de mitose em cebola. D F I

E A

HORAS

10 8 6 4 2 0

MITOSE A

G1 B

S D

Nessa figura, podemos reconhecer a fase de anáfase, pelas seguintes letras: a) D e G. b) A e F. c) C e H. d) A e C.

Assinale a alternativa que apresente o tempo gasto, pelos tipos celulares A e C respectivamente, desde o início da duplicação do DNA até o término da interfase: a) 10 e 8. c) 2 e 2. e) 10 e 10. b) 6 e 4. d) 12 e 8.

14. (UFTM MG) Observe o desenho:

11. (UFF RJ) Células somáticas em metáfase, de um organismo que se reproduz sexualmente, apresentam o seguinte cariótipo:

FRENTE B  Exercícios de Aprofundamento

Analisando-se esse cariótipo, é possível concluir que se trata de um organismo: a) Diploide, com n = 5 e que na prófase I da meiose apresenta cinco tétrades. b) Haploide, com n = 5 e que na prófase I da meiose apresenta cinco tétrades. c) Diploide, com n = 10 e que na prófase I da meiose apresenta cinco tétrades. d) Diploide, com n = 10 e que na profáse I da meiose apresenta dez tétrades. e) Diploide, com n = 5 e que na profáse I da meiose apresenta dez tétrades. 12. (UFPA) Qual dos eventos mitóticos está relacionado à interrupção da síntese de RNA ribossômico das células e em que fase da mitose ele ocorre? a) Condensação dos cromossomos no início da prófase. b) Fragmentação da carioteca que marca o fim da prófase e o início da metáfase. c) Desaparecimento dos nucléolos na prófase. d) Reaparecimento dos nucléolos na telófase. e) Descondensação dos cromossomos na telófase. 70

A divisão celular representada poderá ser observada durante a: a) produção de gametas a partir de uma célula 2n = 6 em uma espécie animal. b) regeneração do tecido epitelial de uma espécie animal 2n = 6. c) regeneração de tecido vegetal em uma espécie 2n = 12. d) produção de gametas de uma célula-mãe n = 3. e) regeneração de tecido animal onde 2n = 12. 15. (Ufscar SP) Células eucarióticas diploides em interfase foram colocadas para se dividir em um tubo de ensaio contendo meio de cultura, no qual os nucleotídeos estavam marcados radiativamente. Essas células completaram todo um ciclo mitótico, ou seja, cada uma delas originou duas células filhas. As células filhas foram transferidas para um novo meio de cultura, no qual os nucleotídeos não apresentavam marcação radiativa, porém o meio de cultura continha colchicina, que interrompe as divisões celulares na fase de metáfase. Desconsiderando eventuais

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

trocas entre segmentos de cromátides de um mesmo cromossomo ou de cromossomos homólogos, a marcação radiativa nessas células poderia ser encontrada a) em apenas uma das cromátides de apenas um cromossomo de cada par de homólogos. b) em apenas uma das cromátides de ambos cromossomos de cada par de homólogos. c) em ambas as cromátides de apenas um cromossomo de cada par de homólogos. d) em ambas as cromátides de ambos cromossomos de cada par de homólogos. e) em ambas as cromátides de ambos cromossomos de cada par de homólogos, porém em apenas 50% das células em metáfase. 16. (Unicastelo SP) A meiose é um tipo de divisão celular que se caracteriza pela formação de células haploides a partir de células diploides. A figura representa a meiose. A

quan dade de DNA

2C C 0

7 tempo

Com base no gráfico, pode-se afirmar que: a) A meiose II se inicia no tempo 3. b) A replicação do DNA na fase S da intérfase tem início no tempo zero. c) Entre os tempos 5 e 6, ocorre a separação dos cromossomos homólogos. d) No tempo 5, a célula apresenta uma quantidade duplicada de cromossomos. e) No tempo 2 e antes do tempo 3, ocorre permuta ou crossingover entre os cromossomos homólogos. 18. (UFRGS) Observe o desenho abaixo, que representa uma célula em divisão.

a A

17. (Unioeste PR) Analise o gráfico abaixo, que representa a meiose.

a b

(www.sobiologia.com.br)

Com relação ao processo da meiose, é correto afirmar que: a) A segregação dos cromossomos homólogos ocorre na etapa equacional. b) A divisão do centrômero ocorre na etapa equacional. c) A duplicação do DNA ocorre na prófase I, logo no início da meiose. d) A separação das cromátides irmãs ocorre na etapa reducional. e) Os cromossomos homólogos formam as tétrades na etapa equacional.

O desenho refere-se a uma célula a) germinativa em metáfase I. b) somática em prófase. c) germinativa em prófase II. d) somática em metáfase. e) germinativa em anáfase II. 19. (Unipac MG) Considerando o valor diploide das espermatogônias, de um homem, igual a 46 cromossomos. Durante a sua metáfase II da meiose, existem: a) 46 cromossomos duplos. b) 46 cromossomos simples. c) 23 cromossomos cada um com duas cromátides. d) 23 pares de cromossomos homólogos.

FRENTE B  Exercícios de Aprofundamento

B b

FRENTE

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Características convergentes dos seres vivos: material genético, celularidade e metabolismo.

BIOLOGIA Por falar nisso A vida apresenta-se essencialmente como um conjunto de sequências metabólicas que são desencadeadas dentro do ambiente celular com regulação e com mecanismo de perpetuação. Todos os seres vivos celulares apresentam características comuns, que serão aqui discutidas. Nas próximas aulas, estudaremos os seguintes temas

C05 C06 C07 C08

Características gerais dos seres vivos e níveis de organização.....74 Taxonomia e sistemática................................................................80 Classificação geral dos seres vivos.................................................88 Vírus...............................................................................................96

FRENTE

BIOLOGIA

MÓDULO C05

ASSUNTOS ABORDADOS nn Características gerais dos seres

vivos e níveis de organização

CARACTERÍSTICAS GERAIS DOS SERES VIVOS E NÍVEIS DE ORGANIZAÇÃO

nn Características gerais dos seres vivos

Características gerais dos seres vivos

nn Níveis de organização

Os seres vivos apresentam padrões estruturais, químicos e fisiológicos comuns. Os principais são: nn Celularidade

– Todos os seres vivos são constituídos por células.

nn Composição

Química – Os seres vivos apresentam em sua composição molecular predominantemente os elementos químicos: carbono (C), oxigênio (O), hidrogênio (H), nitrogênio (N) e, em menor proporção, fósforo (P) e enxofre (S). Esses elementos formam água, que é a substância de maior valor quantitativo nos seres vivos, sais minerais e compostos orgânicos, como proteínas, carboidratos, lipídeos e ácidos nucleicos. Estes últimos ocorrem particularmente nos seres vivos celulares, faz-se exceção a essa condição as partículas virais que não têm estrutura celular, mas são constituídas por moléculas orgânicas. Nitrogênio (2,5%)

Fósforo e enxofre (0,5%) Carbono (12%)

Oxigênio (25%)

Opirus/Arte

Hidrogênio (60%)

Figura 01 - Composição atômica dos seres vivos.

metabolismo corresponde ao conjunto de reações químicas que ocorrem nos seres vivos, tanto no ambiente intracelular quanto no meio extracelular, no caso dos organismos mais complexos, nomeados pluricelulares. Essas reações são sempre intermediadas por proteínas catalisadoras, as enzimas.

nn O

nn Hereditariedade

e Reprodução – Os seres vivos se perpetuam de processos reprodutivos. Nesses processos, sempre há transferência de material genético, seja da célula-mãe para as células-filhas, por meio da reprodução assexuada; ou, no caso de organismo pluricelular, deste para seus descendentes, por meio de células reprodutivas parentais que se unem na fecundação (reprodução sexuada). Esse material genético hereditário é constituído principalmente por DNA, ácido desoxirribonucleico, e contém um banco de dados, o genoma, que é formando por informações genéticas específicas e precisas (genes) que são mantidas nas diversas espécies por meio da reprodução.

nn Evolução – Os seres vivos sofrem mudanças aleatórias no material genético, são as

mutações, e elas geram variabilidade genética. Essas transformações, ao longo do tempo, podem inovar o organismo com características vantajosas sobre os demais

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

indivíduos, permitindo melhor adaptação dos mutantes ao meio. O evolucionista Charles Darwin, embora não conhecesse a natureza do material genético e a hereditariedade, nem as causas da variabilidade genética nas populações, propôs a ideia básica de que o meio ambiente é o agente selecionador de organismos portadores de características vantajosas. Esses organismos têm mais chance de sobreviver, portanto, têm mais chance de reproduzir e deixar descendentes com as mesmas características. É o processo de evolução. Hoje, a Teoria Sintética da Evolução tem como um dos seus princípios a ideia da Seleção Natural proposta por Darwin, em 1859, em sua obra “A Origem das Espécies”. nn Crescimento – Os seres vivos crescem por aumento de volume, processo relacio-

nado às reações de metabolismo, como ocorre nos organismos unicelulares e por aumento do número de células, comum nos organismos pluricelulares. Nos dois casos, depois que as células atingem um tamanho máximo, elas perdem a razão viável entre superfície e volume, o que garante as trocas de substâncias com o meio externo, segue-se, então, a reprodução celular, mais comumente a mitose.

nn Reação – A maioria dos seres vivos reage a algum tipo de estímulo. Micro-orga-

nismos, animais e vegetais podem reconhecer, de formas diferentes, condições físicas e químicas do meio e responder por meio de movimentos, deslocamentos ou alterações metabólicas. Por exemplo, a euglena, alga flagelada unicelular, desloca-se em direção à luz, esse deslocamento orientado é denominado tactismo. Nos animais, existem os sistemas nervoso e sensorial que estabelecem uma interatividade precisa com os estímulos do meio. Os vegetais também reconhecem estímulos externos e respondem por meio de tropismo, produção de crescimento e/ou curvatura orientados no sentido dos estímulos específicos ou ainda respondem por meio de nastismo, que corresponde a alterações da turgência celular, gerando movimentos desorientados.

Níveis de organização

C05  Características gerais dos seres vivos e níveis de organização

Nos sistemas biológicos, existem diversos planos de organização, alguns anteriores à organização da unidade célula. Esses planos são destituídos de metabolismo próprio. O vírus, por exemplo, possui o nível de organização meramente molecular, ou seja, nível anterior à célula é, pois, acelular. Outros planos de organização são superiores à célula e expressam uma complexidade que evidencia o investimento evolutivo na pluricelularidade, promovendo a divisão de trabalho e otimização de tarefas biológicas que resultam em ganhos para os seres vivos.

Figura 02 - Nível de organização molecular: DNA.

Figura 03 - Nível de organização molecular: Vírus.

Fonte: Wikimedia Commons

Biologia

Os átomos se organizam em moléculas, que podem vir a formar moléculas complexas que constroem membranas biológicas e organelas em geral. Essas membranas, organelas e várias moléculas se organizam em uma unidade biológica funcional, a célula. Bactérias e protozoários são exemplos de seres vivos com o nível de organização celular. Células que desempenham a mesma função de forma interativa e têm a mesma morfologia formam um tecido. A epiderme, que reveste externamente e protege o corpo das plantas e animais é um exemplo de tecido. Os tecidos se associam e formam um órgão. O fígado dos animais assim como uma folha de um vegetal são exemplos de órgãos.

Fígado

Vesícula biliar

Duodeno

Opirus/Arte

Pâncreas

Fonte: Wikimedia Commons

C05  Características gerais dos seres vivos e níveis de organização

Figura 04 - Órgãos: fígado, vesícula biliar e pâncreas humanos.

Figura 05 - Nível de organização celular: Bactérias.

Figura 06 - Tecido Epitelial de Revestimento (Legenda: E= epiderme humana).

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

Órgãos que trabalham na execução de uma função prioritária compõem um sistema ou aparelho. O sistema circulatório dos animais e o sistema vascular das plantas são exemplos desse nível de organização.

ÁtomosMoléculasOrganelasCélulasTecidosÓrgãosSistemasOrganismosPopulaçõesComunidadesEcossistemasBiosfera.

Biosfera

Ecossistema Comunidade

Figura 07 - Sistema circulatório humano.

Todos os sistemas integrados formam um organismo. Organismos semelhantes, potencialmente intercruzantes, ou seja, da mesma espécie, definem uma população. As diferentes populações formam uma comunidade biológica ou biocenose. Quando uma comunidade biológica interage com o meio físico, retirando dele recursos e devolvendo matéria, tem-se um ecossistema. Todos os ecossistemas do planeta formam a biosfera.

População

Organismo

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Fonte: Wikimedia Commons

SISTEMA ECOLÓGICO

Figura 08 - Níveis de Organização.

Exercícios de Fixação

não viva é a presença de elementos químicos (C, H, O, N) que juntos com outros, formam as substâncias orgânicas. Os seres vivos são formandos a partir de níveis bem simples e específicos até os complexos e gerais. Numa ordem crescente de complexidade, esses níveis têm a seguinte sequência: a) biosfera, ecossistema, comunidade, população, organismo, sistema, órgão, tecido, célula, molécula. b) molécula, célula, tecido, organismo, órgão, população, comunidade, ecossistema, biosfera. c) molécula, célula, tecido, órgão, organismo, população, comunidade, sistema, ecossistema, biosfera. d) molécula, célula, tecido, órgão, sistema, organismo, população, comunidade, ecossistema, biosfera. e) biosfera, comunidade, população, ecossistema, sistema, órgão, organismo, tecido, célula, molécula. 02. Muitas pessoas não sabem diferenciar corretamente o que é

diferenciação. Uma dessas características é a capacidade de responder a estímulos, uma capacidade denominada de: a) irritabilidade. b) flexibilidade. c) complexidade.

C05  Características gerais dos seres vivos e níveis de organização

01. (UFPB) Em nosso planeta, o que distingue a matéria viva da

d) reação. e) metabolismo. 03. É comum dizer que todos os organismos são formados por células, estruturas conhecidas como a unidade funcional e estrutural dos seres vivos. Alguns organismos, no entanto, são acelulares e, por isso, alguns autores não os consideram vivos. Entre os seres listados abaixo, qual é o único que não possui células em sua constituição? a) Bactérias b) Fungos c) Protozoários

um ser vivo de um ser não vivo, entretanto, os organismos vi-

d) Vírus

vos apresentam características marcantes que permitem essa

e) Animais

Biologia

04. Para um organismo ser considerado vivo, algumas características devem estar presentes. Analise as alternativas a seguir e marque o único atributo que não é encontrado em todos os seres vivos.

09. (UFF RJ) Os seres vivos possuem composição química diferente da composição do meio onde vivem (gráficos abaixo). Os elementos presentes nos seres vivos se organizam, desde níveis mais simples e específicos até os níveis mais complexos e gerais.

a) Hereditariedade. b) Capacidade de responder a estímulos. c) Corpo formado por várias células. d) Capacidade de evoluir. e) Metabolismo. 05. Todos os organismos vivos estão sujeitos a processos evolutivos. Algumas características, por exemplo, surgem e são passadas para os descendentes e outras são eliminadas da população por meio de um processo denominado de: a) Recombinação gênica. b) Seleção natural. c) Mimetismo. d) Mutação. e) Migração.

I. II. III. IV.

Relacionam-se e modificam o meio. Reproduzem-se sexualmente. Respondem aos estímulos do meio. Usam gás carbônico na produção de matéria orgânica.

C05  Características gerais dos seres vivos e níveis de organização

São características comuns a todos os seres vivos: a) I e II, apenas. b) I, II e III, apenas. c) I e III, apenas. d) II e IV, apenas. e) I, II, III e IV. 07. Os organismos vivos são assim denominados por apresentarem, entre outras propriedades, metabolismo próprio. Considerando essa informação, das seguintes alternativas, qual NÃO é uma característica dos organismos vivos? a) Podem ser celulares ou acelulares. b) São estruturados por proteínas. c) São baseados em soluções aquosas. d) São mantidos por reações enzimáticas. e) Possuem genoma composto por bases nucleotídicas. 08. Existem vírus que a) se reproduzem independentemente de células. b) têm genoma constituído de DNA e RNA. c) possuem capacidade de sofrer modificações nas suas características hereditárias. d) realizam respiração aeróbica no interior da cápsula proteica. e) possuem citoplasma, que não contém organelas. 78

Opirus/Arte

06. (Fuvest SP) Analise as afirmações abaixo referentes aos seres vivos.

Assinale a opção que identifica o gráfico que representa a composição química média e a ordem crescente dos níveis de organização dos seres vivos. a) Gráfico 1, molécula, célula, tecido, órgão, organismo, população e comunidade. b) Gráfico 1, molécula, célula, órgão, tecido, organismo, população e comunidade. c) Gráfico 2, molécula, célula, órgão, tecido, organismo, população e comunidade. d) Gráfico 2, molécula, célula, tecido, órgão, organismo, comunidade e população. e) Gráfico 2, molécula, célula, tecido, órgão, organismo, população e comunidade. 10. (UFC CE) Embora a continuidade da vida na Terra dependa substancialmente de todo o elenco de características que definem os sistemas viventes, duas dessas características assumem maior importância para a preservação da vida no planeta. São elas: a) composição química complexa e estado coloidal. b) elevado grau de organização celular e execução das funções vitais. c) consumo de energia e renovação contínua da matéria. d) realização da homeostase e alto nível de individualidade. e) capacidade de reprodução e adaptação ao meio.

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

Exercícios Complementares

01. Nos seres vivos, além das substâncias orgânicas, existem as inorgânicas, representadas principalmente por água e sais minerais. 02. A célula, unidade morfológica e funcional dos seres vivos, possui quatro componentes básicos: membrana plasmática, citoplasma, ribossomos e material genético (DNA), podendo ser classificada como procariótica ou eucariótica. 04. Outra característica dos seres vivos é o metabolismo, conjunto de reações químicas que ocorrem nos seres vivos e que são responsáveis pela transformação e utilização da matéria e da energia. 08. O processo de crescimento dos seres vivos pode ocorrer por aumento em peso de sua única célula, nos organismos unicelulares, e por aumento de volume e peso das células, nos multicelulares. 16. Todos os seres vivos têm capacidade de percepção de estímulos do meio, mas não têm capacidade de reagir a eles. 01 + 02 + 04 = 07

02. (Fuvest SP) Considere as seguintes características atribuídas aos seres vivos: I. Os seres vivos são constituídos por uma ou mais células. II. Os seres vivos têm material genético interpretado por um código universal. III. Quando considerados como populações, os seres vivos se modificam ao longo do tempo. Admitindo que possuir todas essas características seja requisito obrigatório para ser classificado como “ser vivo”, é correto afirmar que: a) os vírus e as bactérias são seres vivos, porque ambos preenchem os requisitos I, II e III. b) os vírus e as bactérias não são seres vivos, porque ambos não preenchem o requisito I. c) os vírus não são seres vivos, porque preenchem os requisitos II e III, mas não o requisito I. d) os vírus não são seres vivos, porque preenchem o requisito III, mas não os requisitos I e II. e) os vírus não são seres vivos, porque não preenchem os requisitos I, II e III. 03. (UFL MG) Várias características dos seres vivos podem ser compartilhadas com formas inanimadas de organização molecular. Contudo, pode-se afirmar que a característica exclusiva dos seres vivos é: a) a capacidade de dar respostas a estímulos físicos ou químicos do ambiente.

b) uma organização celular com núcleo envolvido por membrana. c) a capacidade de produção de descendência. d) a capacidade de sofrer modificações como resposta a estímulos. e) apresentar aumento de tamanho ao longo da existência. 04. (UFJF MG) Há um fenômeno de caráter geral entre ao seres vivos que justifica os mecanismos de evolução e da biodiversidade. Assinale-o: a) Reprodução. b) Metabolismo. c) Mutação. d) Nutrição. e) Ciclo vital. 05. (UFS SP) Qual dos termos abaixo engloba os fatores físicos e os fatores biológicos que operam em determinada área? a) Ecossistema b) Comunidade c) População d) Hábitat e) Nicho ecológico 06. Apresentam o mesmo nível de organização: a) Uma bactéria e um vírus. b) Um neurônio e uma bactéria. c) Um fígado animal e uma mitocôndria. d) Uma hemácia e o sangue. e) epiderme dos insetos e a pele do homem. 07. (Uel PR) Considere as frases a seguir. I. Atualmente, Rattus norvegicus ocorre em todos os continentes. II. As ratazanas de uma cidade vivem principalmente na rede de esgotos e nos depósitos de lixo. III. Um rato branco é submetido a um experimento de fisiologia em laboratório.

C05  Características gerais dos seres vivos e níveis de organização

01. Considerando as características gerais dos seres vivos, faça a somatória do que for correto.

As frases nas quais se mencionam, respectivamente, um indivíduo, uma espécie e uma população são: a) I, II e III. b) I, III e II. c) II, III e I. d) III, I e II. e) III, II e I. 08. Qual o nível de organização de uma Euglena e um neutrófilo humano? Celular. A Euglena é uma alga unicelular; o neutrófilo é uma célula sanguínea.

FRENTE

BIOLOGIA

MÓDULO C06

ASSUNTOS ABORDADOS nn Taxonomia e Sistemática nn Taxonomia nn A classificação de Lineu nn Conceito de espécie nn Sistemática filogenética ou cladística

TAXONOMIA E SISTEMÁTICA A taxonomia é a parte da Biologia que classifica, descreve e nomeia os seres vivos. Esse trabalho é uma prática muito antiga, já que sempre foi necessária para, por exemplo, se prevenir dos perigos e conhecer as propriedades dos alimentos e das plantas medicinais, alguns registros de classificação de seres vivos datam de 3 000 a.C. anos na China, e alguns desenhos de plantas são encontrados a partir de 1 500 a.C. no Egito. O objetivo da classificação dos seres vivos foi inicialmente o de organizar as plantas e animais conhecidos em categorias que pudessem ser referidas. Posteriormente, a classificação passou a respeitar as relações evolutivas entre organismos (Sistemática filogenética), que é uma organização mais natural do que a baseada apenas em características externas.

Taxonomia A classificação antiga, elaborada por Aristóteles, perdurou por quase 2 000 anos. Em seguida, a classificação proposta por Lineu, ainda nos moldes aristotélicos, resiste até os dias atuais. O advento do evolucionismo no século XIX e mesmo os avanços tecnológicos na capacidade de investigar micro-organismos, no século XX, não abalaram a estrutura estabelecida por Lineu no século XVIII e detalhada por Lamarck no início do século XIX. Essa estrutura só ruiu ante o acúmulo de incoerências evidenciadas pela Sistemática Filogenética.

A classificação de Lineu SÉCULO XVIII

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Taxonomia - Classificação de Linné

Figura 01 - Carl von Linné (1707-1778).

O médico Carl von Linné (Lineu) (1707-1778) elaborou um sistema de classificação dos seres vivos baseado em categorias taxonômicas (táxons), da mais abrangente até a mais específica. Lineu propôs que os seres vivos fossem agrupados nas seguintes categorias: reino, classe, ordem, gênero e espécie. Esta última é a categoria ou táxon que abriga os indivíduos com maior grau de semelhança e que se reproduzem com sucesso, gerando descendentes férteis. Uma espécie estava, portanto, reprodutivamente isolada de outra espécie. Diferentes espécies formavam um gênero, diferentes gêneros se agrupavam em uma ordem. Várias ordens se organizavam em uma classe e a várias classes formavam o reino. O reino era o grupo que abrigava seres com as maiores di80

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

ferenças, anatômicas, reprodutivas, embrionárias, fisiológicas e ecológicas. Hoje, filo e família foram acrescentados abaixo de reino e ordem, respectivamente, formando sete categorias taxonômicas principais.

REINO

De acordo com a necessidade, o pesquisador pode acrescentar ainda categorias taxonômicas intermediárias, usando o prefixo super ou sub.

FILO

Frequentemente, o termo raça equivale à subespécie. Regras internacionais de nomenclatura foram estabelecidas, em que o nome da espécie é dado por dois termos (binomial), os quais devem ser latinizados. O primeiro termo corresponde ao gênero, escrito com letra inicial maiúscula, e o segundo termo é chamado de epíteto específico, e é escrito com letra inicial minúscula. Os dois termos juntos nomeiam a espécie e devem, obrigatoriamente, ser escritos em itálico ou sublinhados. No caso da subespécie, são necessários três termos, nesse caso, o último termo é o epíteto subespecífico.

ORDEM

FAMÍLIA

GÊNERO

ESPÉCIE

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O termo que define a família deve ter a terminação “idae” para as espécies animais e “aceae” para as vegetais. Dessa forma, a comunicação no meio científico se tornou universalizada. O nome científico de uma determinada espécie é o mesmo em qualquer local do planeta. Além disso, o sistema de classificação de Lineu revelou, sutilmente, uma classificação baseada em parentesco evolutivo, o que se ajustava a uma linha evolucionista darwinista.

CLASSE

Figura 02 - Categorias taxonômicas principais.

Quando olhamos um ser vivo muito semelhante a outro, logo pensamos que são da mesma espécie. Entretanto, a semelhança física entre os organismos não é um critério confiável para dizer que um ser é da mesma espécie que outro. Algumas espécies são muito parecidas com outras fisicamente e, em alguns casos, indivíduos são tão diferentes que nem acreditamos quando nos dizem que se trata da mesma espécie. Sendo assim, a aparência não define uma espécie. Definir espécie biológica é um problema que ainda confunde muitos cientistas. Até o momento, o conceito mais amplamente utilizado é aquele proposto por Ernst Mayr.

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Conceito de espécie

C06  Taxonomia e Sistemática

Em 1942, o biólogo Ernst Mayr (1904 – 2005) propôs o conceito de espécie como “agrupamentos de populações naturais intercruzantes, reprodutivamente isoladas de outros grupos semelhantes.” Apesar de o ponto que afirma que essas populações devem ser reprodutivamente isoladas parecer simples, ele gera muitos problemas. Alguns organismos, tais como as bactérias, reproduzem-se por meio da reprodução assexuada e, por isso, não se enquadram nesse conceito, uma vez que não possuem isolamento reprodutivo. Figura 03 - Classificação e nomenclatura da espécie Homo sapiens, o homem.

Biologia

Corvo encapuzado

Sistemática filogenética ou cladística

Répteis

Peixes

Aves primi vas

Dinossauros

mí

Figura 04 - Espécie: conceito controverso.

fer os

Reforçando a ideia de que a melhor metáfora para a evolução é uma árvore da vida, ramificada, e não uma fila indiana progressiva que vai de organismos mais “simples” até os mais “complexos”, o entomólogo alemão Willi Hennig (1913-1976), por volta de 1966, foi o primeiro a propor um método para se estabelecer as relações de parentesco entre os seres vivos fundamentado na teoria da evolução de Darwin e Wallace.

An bios

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Híbridos

Ave s

Corvo camiça

Outro problema do conceito proposto por Mayr diz respeito à formação de híbridos. Jumentos e éguas, por exemplo, são seres bastante distintos, porém podem reproduzir-se, dando origem à mula, que é um organismo estéril. Diante de tal conceito, que apresenta certas falhas, vários pesquisadores têm tentado criar uma definição de espécie que solucione esses problemas.

–150

Mamíferos primi vos –300

Répteis primi vos 3

–300 2

–350

–420 Peixes mandibulados 1 –500

Peixe primi vos (sem mandíbulas)

M.a Figura 05 - Evolução expressa por uma árvore da vida (sistemática filogenética).

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C06  Taxonomia e Sistemática

An bios primi vos

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

Com o lançamento de “A Origem das Espécies”, 1859, a classificação do mundo vivo ganhou um novo significado que despertou novamente o interesse dos taxonomistas, que agora tinham a missão não só de identificar, de descrever e de classificar novas espécies, mas fazê-lo de modo a remontar sua história natural a partir da elaboração de uma Árvore da Vida que usasse um critério objetivo e talvez o único que fosse natural: a origem das espécies e a relação entre elas. Esse novo componente amplia o esforço da pesquisa, que passa a se chamar sistemática filogenética ou cladística. A representação gráfica da cladística é o cladograma, ou seja, um diagrama onde se representa as relações evolutivas entre os seres vivos. Nos cladogramas, a base de onde partem os ramos é chamada raiz e os pontos de onde partem os ramos são chamados nós. Estes representam ancestrais comuns hipotéticos para todos os grupos que estão acima do nó. Os grupos que descendem evolutivamente desse ancestral são colocados no ápice dos ramos, compondo os ramos terminais. Os nós correspondem a pontos de provável ocorrência de eventos de especiação, ou seja, naquele momento, um grupo ancestral se dividiu e originou novas espécies, nomeadas grupos terminais. A condição presente no ancestral é chamada primitiva, e a novidade evolutiva presente nos descendentes é chamada condição derivada. Presente A

Ramos terminais: A, B, C, D e E C D

Tempo evolu vo

Caracterís ca derivada do grupo D

Ramos

Ancestral comum exclusivo dos Caracterís ca primi va grupos D e E

Cada nó representa um evento evolu vo, a par r de um ancestral, que resultou nos ramos terminais.

Passado

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do grupo ancestral

Figura 06 - Cladograma.

Figura 07 - Cladogramas: Grupos monofiléticos e não monofiléticos.

C06  Taxonomia e Sistemática

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Segundo os fundamentos da sistemática filogenética, formulados em grande parte pelo Willi Hennig, uma classificação deve sempre expressar a relação de parentesco entre as espécies, não importando se elas são semelhantes ou se diferem drasticamente. Segundo essa escala, em uma classificação, cada grupo deve ser obrigatoriamente monofilético, ou seja, conter o ancestral comum mais recente e todos os desnão-monofilé co cendentes desse ancestral, e podem Polifilé cos Monofilé cos Parafilé cos ser identificados por compartilharem características exclusivas (sinapomorA B C D A B C D A B D C fias) resultantes do processo evolutivo. De modo que grupos parafiléticos (grupos formados por uma espécie ancestral, mas que não incluem todas as A B C D A B C D A B D C espécies descendentes, ou seja, apresentam ancestral comum, mas não exclusivo) e polifiléticos (formados por A B C D A B C D organismos que apresentam dois ou mais ancestrais diferentes não apresentando um ancestral comum) não são permitidos na classificação.

Biologia

Exercícios de Fixação 01. Ao andar por uma área de Cerrado, um rapaz avistou algumas árvores típicas da região. Dentre elas, o pequi (Caryocar brasiliense), árvore muito conhecida em virtude da utilização do seu fruto na culinária; uma linda palmeira chamada de buriti (Mauritia flexuosa) e um florido ipê roxo (Handroanthus impetiginosus). A respeito dessas três espécies, é possível concluir que: a) Essas árvores possuem o mesmo gênero. b) Essas árvores são da mesma espécie. c) Essas árvores apresentam o mesmo epíteto específico. d) Essas árvores não pertencem ao mesmo gênero e, consequentemente, à mesma espécie. e) Essas árvores não pertencem ao mesmo reino.

tos do domínio Archaea compartilham, com os eucariotos, sequências de bases nitrogenadas, que não estão presentes nos procariotos do domínio Bacteria. Esses resultados apoiam as relações evolutivas representadas na árvore Archaea

Bacteria Eukarya Bacteria

Archaea

02. (Udesc SC) O cão doméstico (Canis familiaris), o lobo (Canis lupus) e o coiote (Canis latrans) pertencem a uma mesma categoria taxonômica. Esses animais fazem parte de um(a) mesmo(a): a) gênero b) espécie c) subespécie d) raça e) variedade 03. (Udesc SC) Em 1942, Ernst Mayr (1904 – 2005), biólogo alemão e um dos maiores evolucionistas de nossa época, propôs a seguinte definição: “um grupo de populações cujos indivíduos são capazes de se cruzar e produzir descendentes férteis, em condições naturais, estando reprodutivamente isolados de indivíduos de outras espécies”.

Eukarya Eukarya

Bacteria Archaea Archaea

Bacteria Archaea Eukarya Eukarya

Archaea Bacteria

C06  Taxonomia e Sistemática

A definição proposta por Mayr se refere ao conceito de: a) espécie d) bioma b) comunidade e) população c) ecossistema 04. (Fuvest SP) Atualmente, os seres vivos são classificados em três domínios: Bacteria, Archaea e Eukarya. Todos os eucariotos estão incluídos no domínio Eukarya, e os procariotos estão distribuídos entre os domínios Bacteria e Archaea. Estudos do DNA ribossômico mostraram que os procario-

05. (Puc RJ) Os três domínios da vida são conhecidos como Bacteria, Archaea e Eukarya. O domínio Eukarya inclui três reinos de eucariontes multicelulares: Plantae, Fungi e Animalia. Evidências recentes sugerem que os reinos Fungi e Animalia apresentam parentesco mais íntimo entre si do que o apresentado com o reino Plantae. I)

II)

Plantae

III)

Animalia

Fungi

Animalia

Plantae

Fungi

IV)

Animalia

Plantae

Animalia

Fungi

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

De acordo com a figura acima, a relação de parentesco entre os reinos Fungi e Animalia é melhor representada pelo(s) cladograma(s). a) I b) III c) I e II d) II e IV e) I e III 06. (UFRGS RS) Considere as seguintes afirmações em relação à classificação dos seres vivos. I. Semelhanças morfológicas entre diferentes grupos de seres vivos implicam uma mesma origem evolutiva. II. A família, hierarquicamente, é uma categoria taxonômica que engloba uma ou mais classes. III. A nomenclatura binária, utilizada para designar os seres vivos, indica seu gênero e sua espécie. Quais estão corretas? a) Apenas I b) Apenas III c) Apenas I e II d) Apenas II e III e) I, II e III

c) Os grupos A e B isolados constituem um grupo monofilético. d) Os grupos D e E isolados não são monofiléticos. e) O grupo C é mais próximo evolutivamente de D do que o grupo E. 09. (Uem PR) Com base na sistemática e na classificação biológica, é correto afirmar que: 01. O leão (Panthera leo) e o tigre (Panthera tigris) pertencem à mesma ordem. 02. Na natureza, ocorre cruzamento com produção de descendentes férteis entre membros de duas populações pertencentes a gêneros diferentes de uma mesma família. 04. O sistema de nomenclatura dos seres vivos, originalmente proposto por Lineu, é chamado de categoria taxonômica. 08. A cladística é uma regra de nomenclatura biológica que tem como foco a evolução. 16. A divisão do seres vivos em grupos, de acordo com suas semelhanças, é chamada taxonomia. 01 + 16 = 17.

10. (IF SC) A figura abaixo representa um sistema de conjuntos. Cada um dos conjuntos (A, B, C, D, E e F) representa uma categoria taxonômica, de acordo com a classificação utilizada atualmente e proposta por Carl von Linné em 1735. A

07. (UFG GO) Analise o cladograma a seguir. gorila

chimpanzé homem

D E Gorila gorilla

Pelo cladograma, o a) chimpanzé pertence à família do homem. b) gorila evoluiu a partir do orangotango. c) gibão convergiu evolutivamente com o gorila. d) homem compartilha o mesmo ancestral do gibão. e) orangotango é ancestral do chimpanzé. 08. (FGV SP) Os cladogramas a seguir ilustram os conceitos de grupos parafiléticos e monofiléticos. A

E A

Grupo Parafilé co

Grupo Monofilé co

É correto afirmar que: a) Grupos parafiléticos incluem todos os descendentes de um mesmo ancestral. b) Grupos monofiléticos são aqueles que apresentam um ancestral comum.

F Gorilla Beringei

Sobre conceitos de Sistemática e Taxonomia, assinale a soma da(s) proposição(ões) CORRETA(S). 02 + 04 + 08 + 16 = 30. 01. Os conjuntos E e F correspondem à mesma espécie, pois ambas são conhecidas popularmente como Gorilas. 02. De acordo com a figura, o conjunto A corresponde à categoria taxonômica Ordem. 04. Os conjuntos E e F correspondem ao grupo taxonômico espécie. Cada espécie é representada por um binômio formado pelo gênero ou epíteto genérico e pelo epíteto específico. 08. Os grupos C e D pertencem à mesma família (B) e correspondem a gêneros. 16. A utilização da nomenclatura científica auxilia a comunicação correta de informações, pois não existem duas espécies diferentes com o mesmo binômio específico. 32. A nomenclatura popular é a mais adequada para identificar e transmitir informações sobre um organismo, pois apesar de sofrer variações de acordo com a localização geográfica, é a única compreensível.

C06  Taxonomia e Sistemática

gibão orangotango

Biologia

Exercícios Complementares

Tempo (milhões de anos atrás)

mamíferos

aves

répteis

an bios

peixes ósseos

peixes car laginosos

peixes sem mandíbulas

01. (Enem Mec) A classificação dos seres vivos permite a compreensão das relações evolutivas entre eles. O esquema representa a história evolutiva de um grupo.

100 200 300 400 500

placodermos (ex ntos)

répteis primi vos (ex ntos) an bios primi vos (ex ntos) acantodianos (ex ntos) ostracodermos (ex ntos)

03. (Enem Mec) Em 1861 foi anunciada a existência de um fóssil denominado Arqueopterix, que revolucionou o debate acerca da evolução dos animais. Tratava-se de um dinossauro que possuía penas em seu corpo. A partir dessa descoberta, a árvore filogenética dos animais acabou sofrendo transformações quanto ao ancestral direto das aves. Nessa nova árvore filogenética, de qual grupo as aves se originaram? a) Peixes ósseos. b) Répteis. c) Mamíferos. d) Peixes cartilaginosos. e) Anfíbios. 04. (Puc Campinas SP) Por suas características, a taxonomia zoológica classifica o homem entre os primatas. Considere o esquema abaixo, que representa uma das hipóteses sobre a filogenia desse grupo durante os últimos 60 milhões de anos.

ancestral dos cordados

Os animais representados nesse esquema pertencem ao filo dos cordados, porque a) possuem ancestrais que já foram extintos. b) surgiram há mais de 500 milhões de anos. c) evoluíram a partir de um ancestral comum. d) deram origem aos grupos de mamíferos atuais. e) vivem no ambiente aquático em alguma fase da vida. 02. (Uema MA) A maioria dos protozoários são unicelulares, podendo ou não apresentar coloração, mas existem também os coloniais e os multicelulares. Algumas espécies são capazes de viver em simbiose; outras são parasitas. Sua reprodução pode ser tanto assexuada quanto sexuada; são encontradas em água doce e água salgada; são autótrofas e heterótrofas e, ainda, há aquelas que obtêm alimentos das duas formas. Fonte: SANTOS, F. S. dos; AGUILAR. J. B. V.; OLIVEIRA, M. M. A. de. Ser protagonista, Biologia Ensino Médio, 2º ano. São Paulo: Edições SM, 2010. (adaptado).

C06  Taxonomia e Sistemática

O texto acima mostra a diversidade de características dos organismos que compõem o reino protista. Diferentemente dos demais reinos em que os organismos são originados de uma mesma espécie ancestral, os protistas englobam seres de distintas linhas evolutivas. Por isso, são considerados a) monofiléticos. b) monogaméticos. c) paragaméticos. d) poligaméticos. e) polifiléticos.

Analisando-se esse esquema, é correto afirmar que: a) O chimpanzé e o homem têm um ancestral comum. b) O homem surgiu aproximadamente há 50 milhões de anos. c) O gibão e o orangotango são parentes próximos dos prossímios atuais. d) Os macacos do Novo Mundo são mais evoluídos do que os do Velho Mundo. e) O gorila é o parente mais próximo do homem. 05. (Mackenzie SP) FLORESTAS ARTIFICIAIS AMEAÇAM A BIODIVERSIDADE DO PAMPA. AGÊNCIA FAPESP – 26/3/13.

Em estados como Mato Grosso e Pará, a Floresta Amazônica está sendo transformada em pasto. No Rio Grande do Sul, ocorre o problema inverso: a vegetação campestre dos pampas – que há séculos convive em harmonia com a pecuária – está sendo dizimada para dar lugar a florestas plantadas pelo homem. (...)Segundo levantamento coordenado pela Profa. Ilsi Bol-

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

Metazoa

Chordata

Mammalia

Carnivora

Procyonidae

Canidae

Potos flavus

Chrysocyon brachyurus

Canis latrans

Canis lupus

Analise as afirmativas abaixo, baseando-se nas informações apresentadas nas fichas. I. Independente do hábito alimentar de cada um dos animais e embora nem todos possam ser considerados carnívoros, todos pertencem à ordem Carnivora. II. Os indivíduos 2 ,3 e 4 pertencem ao mesmo gênero, embora sejam de famílias distintas. III. Os indivíduos 3 e 4 pertencem ao mesmo gênero. Esses animais pertencem à mesma família do indivíduo 2. IV. Todos os indivíduos apresentam a mesma ordem e à mesma família, variando apenas as subfamílias. Com base nessa análise, estão CORRETAS apenas as afirmativas a) I e III. b) I e II. c) II e III. d) II e IV. 07. (UFSM RS) Considerando-se que as classificações atuais dos seres vivos procuram refletir seu relacionamento evolutivo (“parentesco”) e considerando-se que nem toda semelhança se deve à herança por meio de um ancestral comum (há semelhanças devido à pressões ambientais e adaptações a ambientes similares), avalie a correção dos itens a seguir.

08. (Ufu MG) Observe a árvore filogenética adiante.

Espera-se encontrar maior semelhança entre os genes de: a) baleia e pássaro. b) bactéria e protozoário. c) estrela-do-mar e ostra. d) ostra e coral. 09. (Puc RJ) Observe os cladogramas abaixo e assinale a afirmativa correta. Considere A, B e C como sendo três espécies distintas. A

a) Os dois cladogramas mostram relações evolutivas distintas. b) As espécies A e B fazem parte, obrigatoriamente, de um gênero distinto de C. c) A, B e C formam um grupo monofilético. d) A, B e C não compartilham um ancestral comum. e) A, B e C formam um grupo polifilético. 87

C06  Taxonomia e Sistemática

Metazoa

Coral

Metazoa

Ostra

Metazoa

Estrela do mar

Pássaro

Baleia

Peixe

Organismos pertencentes à mesma classe, como o urso-polar e o golfinho (Mammalia), são mais próximos evolutivamente do que organismos de diferentes classes do mesmo filo, mesmo que esses sejam superficialmente mais semelhantes. Esse é o caso do tubarão (Chondrichthyes), que tem o formato hidrodinâmico semelhante ao do golfinho, porém apresenta parentesco mais distante. II. Organismos pertencentes à mesma família, tais como o lobo-guará e o cão (Canidae), são menos aparentados entre si do que organismos pertencentes à famílias diferentes, porém da mesma ordem, como a lontra (Mustelidae). III. Plantas de diferentes famílias são mais aparentadas entre si do que plantas do mesmo gênero, sendo o ambiente ao qual estão adaptadas, imprescindível para estabelecer seu parentesco. Esse é o caso das plantas suculentas de regiões desérticas, consideradas mais aparentadas por apresentarem adaptações similares diante da falta d’água. Está(ão) correta(s) a) apenas I. d) apenas III. b) apenas II. e) I, II e III. c) apenas I e II.

Protozoário

06. (UFSJ MG) Considere as fichas taxonômicas abaixo apresentando os táxons, sendo que sempre a linha superior refere-se a uma categoria mais abrangente que a linha inferior.

Bactéria

drin da UFRGS, os campos sulinos concentram uma diversidade três vezes maior que a da floresta, quando se leva em conta a proporção da área ocupada por cada bioma. Segundo a Profa. Boldrin, “a paisagem campestre pode parecer homogênea e pobre para quem não a conhece, mas nesse remanescente do bioma mapeamos 2 169 __________ pertencentes a 502 ______________ e 89 _____________”. Os espaços devem ser preenchidos corretamente e respectivamente por a) táxons, famílias e gêneros. b) táxons, gêneros e famílias. c) gêneros, táxons e famílias. d) gêneros, famílias e táxons. e) famílias, gêneros e táxons.

FRENTE

BIOLOGIA

MÓDULO C07

ASSUNTOS ABORDADOS nn Classificação geral dos seres vivos

CLASSIFICAÇÃO GERAL DOS SERES VIVOS O estabelecimento dos cinco reinos seguiu um processo gradativo relacionado ao acúmulo de conhecimentos e investimentos em pesquisas. Inicialmente dois grandes grupos foram definidos, animais e vegetais. Atualmente, podem-se classificar os seres vivos a partir de cada espécie, que é agrupada em um gênero, e reunidos com suas características em comum formando uma família. As famílias são agrupadas em uma ordem, que reunidas formam uma classe. Dessa classe surgem os filos e, finalmente, os filos compõem algum dos cinco reinos hoje reconhecidos: animalia, fungi, protoctista, plantae e monera. Novas propostas de classificação em reinos têm movimentado a comunidade científica, principalmente, diante das novas ferramentas moleculares que estabelecem evidências de relações de parentesco que propõem classificações mais naturais. ANIMALIA

TIS TOC O R P

PRO TOC TIS TA

FUNGI

PLANTAE

EUCARIONTES

BACTÉRIA (MONERA)

Opirus/Arte

PROCARIONTES

Figura 01 - Os cinco reinos da natureza.

Aristóteles (400-300 a.C.), pelo que se sabe, foi o primeiro a classificar os seres vivos. Ele dividiu-os em dois grupos: animais e plantas, que teriam subgrupos organizados de acordo com o ambiente em que viviam, sendo caracterizados como aéreos, terrestres ou aquáticos. Mais tarde, vários cientistas criaram sistemas, baseados no que Aristóteles havia feito.

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

CLASSIFICAÇÃO DE ARISTÓTELES EM DOIS REINOS:

COM SANGUE

ANIMAIS

SEM SANGUE ERVAS

Filósofo grego, Aristóteles nasce no ano de 384 antes de Cristo.

ARBUSTOS

ÁRVORES

Opirus/Arte

PLANTAS

Figura 02 - Aristóteles: classificação baseada em dois grupos (reinos).

Um dos parâmetros utilizados na antiguidade, por exemplo, era o de movimento: se o organismo não se move, é planta; se o organismo se move, é animal. Nesse tipo de classificação, as plantas eram todos os organismos fixos e sem uma forma claramente definida, capazes de fabricar matéria orgânica a partir de fontes inorgânicas – autotrofia. Por outro lado, os animais eram todos os restantes organismos, de vida livre, com forma definida e dependente da matéria orgânica (plantas ou outros animais) para a sua nutrição – heterotrofia. Evidentemente, nesse sistema de classificação, não se considerava a evolução. As classificações biológicas baseavam-se na observação direta dos indivíduos. Os pesquisadores estavam preocupados com a forma. Uma lagarta é totalmente diferente de uma borboleta na sua forma, entretanto são duas fases da vida de um mesmo ser. Portanto, era conflituosa e controversa a classificação baseada unicamente na morfologia. O naturalista sueco Carl von Linnée (1707-1778), mais conhecido como Lineu, definiu como critério de classificação as características estruturais e anatômicas. Lineu era criacionista e acreditava que o número de espécies era fixo e imutável, tendo sido tais espécies definidas por Deus no momento da criação. Assim, os animais eram agrupados apenas de acordo com as semelhanças corporais e as plantas segundo a estrutura das suas flores e frutos. Lineu manteve os seres vivos em dois grupos: plantas e animais. Os fungos e algas eram considerados vegetais inferiores. Os protozoários eram classificados como animais unicelulares. Lineu também desenvolveu um método para nomear as espécies, a nomenclatura binomial, publicada no seu livro Systema Naturae, que é utilizada até hoje. C07  Classificação geral dos seres vivos

Após a invenção do microscópio por Van Leeuwenhoek (1632-1723), a sua utilização na investigação revelou uma infinidade de organismos microscópicos, não visíveis a olho nu. Rapidamente ficou claro que a distinção entre animais e plantas não podia ser facilmente aplicada a esse nível. Com o desenvolvimento da microscopia, a solução foi proposta pelo cientista alemão Ernst Haeckel (1834-1919), que realizou estudos microscópicos da enorme variedade de organismos unicelulares, tendo visualizado formas de vida muito simples (bactérias e cianobactérias), sem a complexidade estrutural que já observava nos unicelulares com núcleo (protozoários). Para acomodar esses seres, Haeckel criou, em 1866, um terceiro reino a que chamou Protista. Nesse reino, colocaram-se todos os seres que não apresentavam tecidos diferenciados, incluindo seres unicelulares e coloniais. 89

Biologia

PLANTAE

Cordados

Plantas vasculares Musgos e líquenes

Musgos

Fungos

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cos s lus inte Mo telm s ma nte Ne mi tel Pla os elad Flag

Fungos

Eq uin o

Anelideos

Algas

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Bolores

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Cordados podes AnArtró elí de os s do s ra te ário n i le ng Ce po Es

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Artrópodes

Algas

Bactérias

ANIMALIA

Plantas vasculares

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ANIMALIA

Eq u

PLANTAE

Sarcodinas

Bactérias

PROTISTA Opirus/Arte

Ciliados

Figura 03 - Transição de dois reinos para três reinos.

Em 1938, Hebert Copeland (1902-1968) criou um sistema de classificação mais natural, representando, da forma mais aproximada possível, a organização do mundo vivo, que se baseia em dados de estrutura celular e constituintes químicos. Nessa classificação, o reino Protista de Haeckel é dividido em Monera e Protoctista. O reino Monera inclui todos os organismos procariontes e o reino Protoctista inclui todos os eucariontes que não são animais ou plantas, ou seja, protozoários, algas unicelulares e fungos. Essa ambiguidade em relação à diversidade dentro do reino Protoctista sugeria que o mesmo deveria receber todo e qualquer organismo que não fosse animal, planta ou procariontes. Na tentativa de resolver essa imprecisão, Robert H. Whittaker (1924-1980) propôs, em 1969, a criação do quinto reino, Fungi. Nesse reino se enquadraria os organismos heterotróficos, unicelulares ou pluricelulares, sem tecidos verdadeiros e que obtinham nutrientes por absorção. No reino Plantae, foram mantidos as algas pluricelulares e os vegetais. O Reino Protoctista abrigava, a partir de então, eucariontes unicelulares heterotróficos (protozoários) e autotróficos (algas unicelulares). Ao mesmo tempo, Whittaker propõe a alteração do nome do reino de Protoctista para Protista, já que o reino volta a ter somente organismos unicelulares, porém esse termo já tinha sido utilizado anteriormente, abrigando unicelulares e pluricelulares. Essa nomeação não está de acordo com a lei da prioridade (o primeiro pesquisador que utiliza o termo o define; o mesmo termo não pode ser usado com nova definição), mas tem sido seguida por alguns autores, como forma de distinguir entre o reino com e sem organismos multicelulares.

Myx om Zygomycota Ac ycota Labyrasiomy rinth cota ulom y cora Zo CoidSocroz om os oa as opr cin ida Mesoz oa a Platyhelminthes Co Aschelminthes Po elent era rif Tentaculata ta er a Ch aet M An oll og na us tha nelid Ar ca a thr op Ech C ho od ino der rd a ma ata ta

Ascomycota Basidiomycota

Oomycota

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Chytridiomycota

a hyt dop a Rho rophyt Chlo phyta ro a h C ta ophy e a h P

Chordata Annelida Mo Arthropoda lus ca

Pla Te tyh N As nta ozoa elmi eme chelmculat nth rte a a inthe es s

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ANIMALIA

Cil

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Tracheophyta

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Bryophyta

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FUNGI

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PLANTAE C07  Classificação geral dos seres vivos

PLANTAE

ata oderm Enhin oatha g Chaeto

ANIMALIA

PROTISTA

PROTISTA Bac

Figura 04 - Transição de três reinos para quatro reinos.

teria

MONERA

Opirus/Arte

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Archezoa

MONERA

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

Essencialmente, com base nas técnicas de biologia molecular, o microbiologista Carl R. Woese (1928-2012), e seus colegas, em 1970, concluíram que os procariontes não eram um grupo coeso do ponto de vista evolutivo. Ele distinguiu entre os procariontes dois grupos, as bactérias e as arqueas. Pela análise de sequências coincidentes de nucleotídeos de RNA ribossômico e constituição química das paredes celulares, as arqueas revelaram uma proximidade evolutiva maior com os eucariontes do que com as bactérias (eubactérias). Assim sendo, as arqueas teriam um ancestral comum mais próximo com os eucariontes do que com as bactérias.

BACTERIA

DOMÍNIOS: BACTERIA

ARCHAEA

REINOS:

EUKARYA Animalia

Archaebacteria Plantae Pro sta

SERES EUCARIÓTICOS

ARCHAEA

Fungi

Eubacteria

EUKARYA

Opirus/Arte

SERES PROCARIÓTICOS

e arqueas estariam em domínios diferentes. Portanto, a biodiversidade do planeta estaria dividida em três domínios: Bacteria (bactérias e cianobactérias), Archaea (arqueas) e Eukarya. No domínio Eukarya incluiriam todos os reinos de organismos eucariontes: Plantae, Animalia, Fungi e Protoctistas.

Opirus/Arte

Ancestral comum Figura 06 - Domínios: Eukarya, Archaea e Bactéria. Figura 05 - Cladograma: Hipótese da origem evolutiva dos procariontes e eucariontes.

Em 1982, Lynn Margulis e Karlene Schwartz modificaram o sistema de cinco reinos propostos por Whittaker. Essas pesquisadoras reformularam o reino Protoctista, restituindo para o mesmo as algas pluricelulares.

Diante dessas provas moleculares, Woese propôs a criação de uma categoria superior a reino: o domínio. Assim, bactérias

Fungi Animalia Arthropoda

Plantae Basidiomycota Spermatophyta Ascomycota

Moluscos Vertebrate

Nematoda Protochordata Echinodermata Chactognatha

C07  Classificação geral dos seres vivos

Celenterado Porifera

a hyt riop

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Bac

Charophyta Oomycete Cha Phaeophyta rop hyt a Rhodophyta

Platyhelminthes

Bryophyta

Zyg om yco as g ta op M y x D o m ho ictyo steliid ycete ra ae

Annelida

Pteridophyta

Ciliophora Rhizopoda Pro sta Bacteria Monera

Opirus/Arte

Cyanophyta

Figura 07 - Os cinco grandes reinos: Monera, Protoctista, Fungi , Plantae e Animalia.

Biologia

#Curiosidades

Os cinco grandes reinos da natureza são: nn Monera:

Seres humanos, bactérias e plantas: há uma diversidade imensa de seres vivos na superfície da Terra, mas tente traçar a origem de todos eles e você provavelmente chegará a um ancestral em comum. Cientistas desenvolveram uma árvore da vida que une a todos nós. A figura abaixo ilustra o que é essa “árvore da vida” desenvolvida pelos pesquisadores. Obviamente, a árvore real, que foi publicada em um artigo científico, é mais complexa e menos ilustrativa do que esta. Mas esta figura serve para ilustrar a organização dos seres vivos de acordo com as classificações que utilizamos. ANIMALIA

FUNGI

PLANTAE

Angiosperma Vertebrados Cogumelos Gimnosperma Liquens Artrópodes Moluscos Pteridófitas Mofos Leveduras Equinoderma Vermes Briófitas Algas Anelídeos Cnidário

MONERA

Ancestral comum

nn Fungi:

eucariontes, unicelulares e pluricelulares, heterotróficos, se nutrem por absorção de material orgânico do meio externo, possuem parede celular, em geral, de quitina e glicogênio como carboidrato de reserva energética. Exemplos: bolores, leveduras, trufas, cogumelos.

nn Plantae: eucariontes, autotróficos fotossintetizantes, Opirus/Arte

Bacterias

eucariontes, unicelulares e pluricelulares, heterotróficos e autotróficos fotossintetizantes. Exemplos: protozoários e algas.

obtêm nutrientes, em geral, por ingestão, não possuem parede celular e a substância de reserva energética é o glicogênio. Exemplos: água viva, vermes, insetos, estrela do mar, peixes, anfíbios, répteis, mamíferos e aves.

Protozoários PROTISTA

Cianobactérias

nn Protoctista:

nn Animalia: eucariontes, pluricelulares, heterotróficos e

Porífera Algas Unicelulares

procariontes, unicelulares, constituem as menores células do planeta. Não possuem núcleo individualizado nem organelas membranosas. Exemplos: bactérias, cianobactérias e arqueobactérias.

Figura 08 - Árvore da vida: forma evolutiva de organizar toda a vida, extinta ou não, conhecida pela Ciência.

possuem parede celular de celulose e reserva energética em moléculas de amido. O embrião se desenvolve dependente da planta mãe. Exemplos: musgos, samambaias, pinheiros, palmeiras, ipês, abacateiros.

Exercícios de Fixação 01. (UERN) Analise o cladograma, que representa o estudo filogenético dos três grandes domínios ou super-reinos denominados Bactéria, Archaea e Eukarya. BACTERIA (Eubactérias)

ARCHAEA (Arqueobactérias)

EUKARIA (Eucariotos)

C07  Classificação geral dos seres vivos

Com base no diagrama, pode-se concluir que a) as bactérias atuais são mais evoluídas em relação às arqueobactérias. b) a partir do organismo 2, todos são eucarióticos. c) as arqueobactérias são mais evoluídas em relação às bactérias atuais. d) o super-reino Archaea é mais aparentado evolutivamente com o super-reino Eukarya. 02. (UFMG) Assinale a associação correta: a) Bactéria: clorofilada – autótrofa – eucariótica. b) Vírus: aclorofilado – heterótrofo – eucariótico. c) Fungo: aclorofilado – heterótrofo – eucariótico. d) Protozoário: aclorofilado – autótrofo – procariótico. e) Alga: clorofilada – heterótrofa – procariótica. 92

03. (IF SP) Relacione os exemplos de seres vivos da primeira coluna com o grau de complexidade de sua estrutura celular da segunda coluna. 1. (

) bactérias

A. acelular

2. (

) vírus

B. procarionte

3. (

) fermentos biológicos

C. eucarionte

4. (

) mamíferos

5. (

) aves

A alternativa contendo a associação correta está em: a) 1B, 2B, 3A, 4A, 5C. d) 1A, 2B, 3C, 4B, 5B. b) 1C, 2C, 3B, 4A, 5C. e) 1B, 2A, 3C, 4C, 5C. c) 1A, 2A, 3A, 4C, 5B. 04. (Unicamp SP) Considere os seguintes componentes celulares: I. parede celular II. membrana nuclear III. membrana plasmática IV. DNA É correto afirmar que as células de a) fungos e protozoários possuem II e IV. b) bactérias e animais possuem I e II. c) bactérias e protozoários possuem II e IV. d) animais e fungos possuem I e III.

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

Bacteria

Eukarya

Archaea

( ) Os cogumelos pertencem a Eukarya. ( ) Os organismos incluídos em Bacteria e Archaea são destituídos de núcleo. ( ) O Homo sapiens, por ser uma espécie antiga, pertence a Archaea. ( ) Eukarya somente inclui organismos pluricelulares. O correto preenchimento dos parênteses, de cima para baixo, é a) V – F – F – F. d) V – V – V – F. b) V – V – F – F. e) F – V – V – V. c) F – F – F – V. 08. (Fatec SP) A figura a seguir representa uma árvore filogenética, referente à classificação dos seres vivos em cinco reinos, bem como alguns seres vivos pertencentes a cada um desses reinos.

PLANTAE

PRO TOC TIS TA BACTÉRIA (MONERA)

Pensando nas características de alguns seres representados na árvore filogenética, é correto afirmar que o reino a) Animalia agrupa os seres vivos unicelulares e pluricelulares, organizados em vertebrados e invertebrados. b) Fungi é formado por seres vivos autótrofos, como os cogumelos e os bolores. c) Protoctista reúne as algas e os protozoários exclusivamente pluricelulares. d) Monera inclui as bactérias que não têm núcleo e nem material genético. e) Plantae agrupa seres vivos pluricelulares, clorofilados e eucariontes. 09. (Unisinos RS) Um aluno, ao observar os seres vivos microscópicos de um charco, verifica a grande quantidade de seres eucariontes unicelulares, coloniais ou não, e, com a ajuda da bibliografia, consegue identificar um microrganismo do gênero Euglena, que apresenta características tanto animais como vegetais, sendo autotróficos ou heterotróficos dependendo da presença ou ausência de luz e deslocando-se através do movimento de um flagelo. Considerando o sistema de Classificação de Whittaker (1969), o aluno concluirá, pelas características observadas, que tal organismo pertence ao Reino: a) Animalia. d) Monera. b) Metaphyta. e) dos vírus. c) Protista. 10. (Puc RJ) Protistas e bactérias são seres vivos que podem ser classificados em diferentes domínios, pois: a) protistas se alimentam de bactérias. b) bactérias não são constituídas de células. c) protistas têm um núcleo envolto por membranas, do qual as células bacterianas carecem. d) bactérias decompõem protistas. e) protistas são fotossintéticos.

C07  Classificação geral dos seres vivos

07. (Puc RS) Para responder à questão, analise a figura que representa a concepção atual da biodiversidade no planeta, denominada “Os três domínios da vida”, e considere as afirmações a seguir, preenchendo os parênteses com V (verdadeiro) ou F (falso).

TA TIS TOC O PR

06. (UFC CE) O reino protista inclui as algas e os protozoários. Esses organismos, nas classificações mais antigas, eram considerados como pertencentes aos reinos vegetal e animal, respectivamente. Assinale a alternativa que apresenta a justificativa correta para a inclusão desses diferentes protistas no mesmo reino. a) Ambos são simples, unicelulares, apresentam células eucarióticas e nutrição heterotrófica. b) Ambos são simples na organização morfológica em comparação com plantas e animais, sendo as algas autotróficas e os protozoários heterotróficos. c) Ambos apresentam parede celular, nutrição heterotrófica e compõem-se de células eucarióticas. d) Ambos apresentam parede celular, nutrição heterotrófica e compõem-se de células procarióticas. e) Ambos são pluricelulares, sendo as algas autotróficas e os protozoários heterotróficos.

ANIMALIA

FUNGI

05. (UCS RS) Analisando um organismo em laboratório, um biólogo constatou nele as seguintes características: — organismo multicelular com tecidos verdadeiros; — ausência de clorofila; — obtenção de alimento por ingestão; — organismo heterotrófico. O organismo analisado pertence a qual dos seguintes reinos? a) Protista d) Plantae b) Fungi e) Monera c) Animalia

Biologia

Exercícios Complementares 01. (IF CE) Para facilitar o estudo dos seres vivos, os cientistas subdividem os reinos em grupos menores: filo, classe, ordem, família, gênero e espécie. Os organismos pertencentes a um mesmo grupo possuem características que contemplam determinados critérios, devendo descender de um único ancestral comum. Sobre isso, é correto afirmar-se que: a) Á medida que os subgrupos se aproximam da espécie, os critérios tornam-se cada vez mais gerais. b) As aves que pertencem à mesma ordem apresentam características comuns, como fecundação externa e plumagem brilhante. c) O gênero é uma subdivisão da família e compreende todos os animais que possuem coluna vertebral. d) Os fungos são seres procariontes unicelulares ou pluricelulares. Os cogumelos, as leveduras e os bolores são representantes do reino dos fungos. e) Os indivíduos que pertencem a uma mesma espécie possuem várias características em comum. Por exemplo, são capazes de se reproduzir entre si, gerando descendentes férteis. 02. No século XVIII, o naturalista sueco Lineu acreditava que existiam cerca de 10 mil espécies de seres vivos. Atualmente, já são mais de 2 milhões de espécies identificadas e nomeadas. Essa incrível variedade torna necessário um sistema eficiente para organizar a enorme diversidade biológica. Os cientistas dividem os seres vivos em categorias ou grupos taxonômicos, de acordo com suas características comuns. O gráfico a seguir representa as frações de certos grupos taxonômicos. Pro stas Procariontes

Fungos Todas as outras plantas Angiospermas

Insetos

Todos os outros animais Moluscos Cordados Todos os outros artrópodes

C07  Classificação geral dos seres vivos

A análise do gráfico permite afirmar que: a) A soma das frações que incluem bactérias e amebas é maior do que a soma das frações que incluem a levedura e a samambaia. b) A fração que inclui sardinha, pardal, cascavel e baleia é muito maior do que a fração que inclui água-viva, planária e minhoca. c) A fração que inclui rosa, tulipa e margarida é maior do que a fração que incluiaranha. d) A soma das frações dos eucariontes não vegetais corresponde, aproximadamente, a 25% do total. e) Os escorpiões estão incluídos na fração que representa quase a metade do total.

03. (Uespi PI) A reorganização taxonômica dos seres vivos baseada em aspectos evolutivos e filogenéticos, proposta por Karl Woese em 1978, demonstrou a existência de três linhagens celulares conhecidas como “Domínios”. Sobre este assunto, é correto afirmar que: a) Os Domínios são categorias taxonômicas acima de Reino. b) O Domínio Archea inclui bactérias que podem causar doenças ao homem. c) O Domínio Eukaria inclui fungos, algas azuis, protistas e vegetais. d) O Domínio Eubacteria inclui organismos encontrados em ambientes ácidos ou hipersalinos. e) A existência dos Domínios não alterou o sistema de classificação dos cinco Reinos proposta por Robert Wittaker em 1969. 04. (Puc PR) Um estudante de Biologia, ao realizar uma pesquisa científica, chegou à conclusão de que um determinado ser vivo apresenta as seguintes características: – Tem como substância de reserva o glicogênio. – Apresenta quitina como um dos componentes da membrana celular. – É pluricelular, muito embora suas células não constituam tecidos diferenciados. – É eucarionte, porém não sintetiza pigmento fotossintetizante. Pelas características expostas, conclui-se que o ser vivo pesquisado pertence ao reino: a) Protista. b) Fungi. c) Monera. d) Plantae. e) Animalia. 05. (Unirio RJ) Na classificação dos seres vivos, as diferenças entre os grupos de Monera e Protista são bem maiores do que aquelas existentes, por exemplo, entre Briófitas e Pteridófitas. Baseados nessa afirmação, podemos então assegurar que as diferenças entre uma ave e um homem, quando comparadas às que existem entre um inseto e um peixe, são: a) Menores, porque ave e homem são classificados como cordados. b) Menores, porque insetos e peixes podem viver em ambientes diferentes. c) Menores, porque insetos e peixes apresentam sistemas respiratórios diferentes. d) Maiores, porque as aves surgiram a mais tempo do que os homens. e) Maiores, porque aves e homens vivem em ambientes completamente diferentes.

Ciências da Natureza e suas Tecnologias Questão 10. Com exceção do reino Monera, formado por organismos exclusivamente unicelulares, qualquer um dos reinos mencionados no enunciado pode ser escolhido, desde que se responda coerentemente o item b). Por exemplo, se: a) Reino Plantae. b) O organismo pertencerá ao Reino Plantae se apresentar as seguintes características: (1) autótrofo fotossintetizante e (2) formar embrião protegido pelo organismo materno. Se:a) Reino Animalia. b) O organismo pertencerá ao Reino Animalia se apresentar as seguintes características: (1) heterótrofos e (2) formar embrião protegido pelo organismo materno.

06. (Mackenzie SP) Ancestral procarió co comum de todos os seres vivos

Eubactérias Arqueobactérias Eucariontes

3 2 Bilhões de anos atrás

O esquema acima mostra, de maneira simplificada, a árvore filogenética dos grandes grupos de seres vivos. A respeito dessa árvore, são feitas as seguintes afirmações: I.

As arqueobactérias são mais antigas do que as eubactérias.

II.

As arqueobactérias são parentes mais próximas dos ani-

III.

As arqueobactérias e eubactérias apareceram na mesma

mais e vegetais do que as eubactérias.

09. (Uesc SC) SERES PROCARIÓTICOS BACTERIA

época geológica. IV.

Considerando-se a sequência dessas representações e outros conhecimentos sobre o assunto, é INCORRETO afirmar que, na classificação de a) Aristóteles, são desconsiderados os grupos de organismos microscópicos. b) Copeland, são separados os grupos de organismos microscópicos com e sem núcleo. c) Haeckel, são incluídos os grupos de organismos microscópicos produtores e consumidores. d) Whitaker, são separados os grupos de organismos unicelulares produtores.

ARCHAEA

SERES EUCARIÓTICOS EUKARYA

Arqueobactérias, eubactérias e eucariontes tiveram o mesmo ancestral comum.

Estão corretas, apenas, a) I e II. b) I e III. d) II e III. e) II e IV. 07. (Cefet MG) Trabalhos comparativos de sequências de DNA de diversos organismos classificaram em apenas três grandes grupos (ou domínios) todos os organismos conhecidos até então: Bacteria, Archaea e Eukarya. Contrapondo-se ao que se acreditava há 40 anos, as arqueobactérias não originaram as bactérias atuais, mas derivaram do mesmo ancestral comum que elas. Disponível em: <http://www.infoescola.com/biologia/archaea/>. Acesso em 21 abr. 2015. (Adaptado).

Apesar dessa semelhança evolutiva, as arqueobactérias diferem-se das bactérias porque as primeiras a) apresentam célula procariótica. b) contêm tanto DNA quanto RNA. c) possuem organização unicelular. d) habitam ambientes com condições extremas. e) são capazes de produzir seu próprio alimento. 08. (UFMG) Observe essas figuras, em que estão representadas, de acordo com alguns estudiosos da Biologia, modificações na classificação dos seres vivos: Animalia PlantaeFungi Plantae Animalia Animalia Plantae Animalia Plantae

Pro sta Aristóteles

Haeckel

Pro sta Pro sta Monera Monera Copeland Whitaker

O cladograma ilustra a evolução dos seres vivos a partir da classificação em Domínios proposta por Carl Woese. A partir da análise da ilustração e do conhecimento atual a respeito desse modelo de classificação biológica, pode-se afirmar que: a) A comparação bioquímica do RNA ribossômico dos seres analisados foi o principal critério utilizado pelo pesquisador para dividir os seres vivos em três Domínios. b) Essa classificação contradiz conceitos darwinistas ao considerar uma origem independente entre os grupos representados. c) O Domínio Bacteria se modificou intensamente ao longo da evolução, o que o aproxima filogeneticamente dos seres mais complexos do Domínio Eukarya. d) Relações de endossimbiose que favoreceram reações bioenergéticas ocorreram entre seres do Domínio Archaea e Eukarya. e) A proximidade filogenética é considerada equivalente entre os três grupos representados devido à presença de um ancestral comum a todos os organismos na base do cladograma. 10. (UFPR) Um pesquisador encontrou, num levantamento de biodiversidade feito num lago africano, um novo organismo. Ele precisa decidir em qual Reino de seres vivos incluí-lo, utilizando a classificação de cinco Reinos proposta por Whittaker (Monera, Protista, Fungi, Plantae e Animalia). A primeira informação que tem é que o organismo é multicelular. Sua função é ajudá-lo a decidir a qual Reino pode pertencer o organismo. a) Escolha um Reino no qual encaixar o organismo. b) Apresente duas características que permitam, em conjunto, identificá-lo como exclusivamente pertencente a esse Reino.

C07  Classificação geral dos seres vivos

c) I e IV.

FRENTE

BIOLOGIA

MÓDULO C08

ASSUNTOS ABORDADOS nn Vírus nn Estrutura viral nn Replicação viral nn Ciclos intracelulares dos bacteriófagos nn Tipos de vírus quanto ao material genético

VÍRUS A primeira suspeita da existência de um vírus data do final do século XIX. O cientista russo Dmitri Ivanovski, em 1892, e o holandês Martinus Beijerinck, em 1898, descobriram em estudos diferentes que um novo agente infeccioso era causador de uma doença conhecida por mosaico, que ataca plantas. Mas demorou quase meio século para que os cientistas vissem, de fato, um vírus. Contudo, na década de 1940, com a invenção do microscópio eletrônico, é que esses minúsculos agentes infecciosos foram observados. Os vírus formam um grupo de seres completamente diferentes dos demais seres vivos, pois não possuem células, não têm membrana plasmática, nem citosol, nem organelas, não possuem metabolismo próprio e não geram ATP. São, portanto, acelulares (não apresentam organização celular) e se reproduzem somente no interior de células hospedeiras. Essa última característica permite enquadrá-los como parasitas intracelulares obrigatórios e, por consequência, como agentes patogênicos (causadores de doenças). O material genético viral é constituído por uma molécula de DNA ou RNA, que contém genes para a produção de todas as proteínas virais. No ano 2000, cientistas descreveram em um citomegalovírus que, além do DNA genômico, há algumas poucas moléculas de RNA mensageiro, que tinham sido sintetizadas por um vírus ainda em processo de formação.

Fonte: AuntSpray / Shutterstock.com

Estrutura viral

Figura 01 - Partícula viral: Zika vírus.

Os vírus são partículas infecciosas, cujo material genético se apresenta envolto por um capsídeo proteico, em que receptores químicos (moléculas especiais) respondem pela especificidade e reconhecimento da célula alvo, auxiliando na fixação do vírus nessa estrutura. Essa ancoragem da cápsula é necessária para que ocorra a transferência do seu material genético para a célula hospedeira. Os capsídeos podem ter as mais variadas formas, porém, destituídos de material genético, não têm poder de invadir células, ou seja, não é infeccioso.

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

Cada subunidade proteica que se une para formar o capsídeo é denominada capsômero. O conjunto formado pelo capsídeo mais o ácido nucleico é o nucleocapsídeo, que também recebe o nome de partícula viral ou vírion. Os vírus só podem ser visualizados por microscópio eletrônico e possuem com frequência um genoma pequeno constituído por 3 a 9 genes. São, em geral, bem menores do que as menores células do planeta, as células bacterianas. Alguns tipos de vírus apresentam um envelope membranoso externo ao nucleocapsídeo, constituído por uma dupla camada de lipídeos associados a proteínas, e por isso, são chamados vírus envelopados. Os lipídeos do envelope são derivados da membrana plasmática da célula em que o vírus se multiplicou. As proteínas inseridas nessa membrana lipídica são virais, e são fundamentais na conexão com receptores químicos, da membrana da próxima célula hospedeira a ser parasitada. Geralmente, o envelope se funde à membrana plasmática e o nucleocapsídeo adentra a célula-alvo.

O vírus que parasita bactérias é chamado bacteriófago e possui uma estrutura bem simples, cápsula proteica e material genético (DNA). Bacteriófago T4

Capsídeo

Vírus influenza (gripe)

DNA

Fibras da cauda

Glicoproteína Envelope membranoso

Opirus/Arte

RNA

Figura 02 - O Bacteriófago T4 (esquerda) apresenta capsídeo complexo formado por uma cabeça icosaédrica e cauda. O Vírus influenza (direita) apresenta envelope membranoso externo.

Replicação viral O processo de multiplicação viral ou replicação viral ocorre somente no interior de uma célula e consiste em várias etapas. Ligação ou adsorção Proteínas da superfície do vírus ligam-se a proteínas receptoras específicas na superfície celular. Esse processo é influenciado por vários fatores como pH e temperatura. Penetração Uma vez que ocorreu a ligação do vírus na superfície da célula, ele irá adentrar essa célula. A penetração do vírus ocorre em três formas: injeção do DNA (por exemplo, o bacteriófago), por endocitose (por exemplo, o vírus da gripe) ou fusão do envelope viral (por exemplo, o HIV) com a entrada do nucleocapsídeo na célula hospedeira. Nestes dois últimos casos, no interior da célula, as cápsulas são degradadas e o ácido nucleico é liberado.

SAIBA MAIS Ao especularmos sobre a origem dos vírus, poderíamos imaginar que eles, sendo formas tão simples de vida, teriam sido os primeiros seres a surgir na Terra. Contudo, sabemos que os vírus são totalmente dependentes de uma célula, já que são parasitas intracelulares obrigatórios. Portanto, os vírus, necessariamente, têm um longo histórico de coevolução com os seres vivos que remonta, muito provavelmente, aos primeiros sistemas celulares. Dessa forma, fica difícil supor que os vírus teriam surgido antes das células hospedeiras. O principal problema é que não há fósseis de vírus. Assim, as origens exatas são difíceis de especular. Essas partículas são muito pequenas e muito frágeis para o processo de fossilização. Uma das hipóteses sobre a origem dos vírus propõe que seu material genético seja derivado de pequenos fragmentos do material genético de células. Os vírus seriam restos de organismos celulares que podem representar elementos genéticos que se movem entre células. Outra hipótese sugere que organismos que eram previamente de vida livre se tornaram parasitas. O fato é que não existe uma explicação clara para a(s) origem(ns) dos vírus, existem apenas hipóteses. Elas podem ser verdadeiras e concomitantes ou excludentes.

C08  Vírus

Todos os vírus são parasitas de algum tipo de célula. Bactérias, protozoários, fungos, vegetais e animais são hospedeiros de vírus específicos. Quando dentro das respectivas células hospedeiras, os vírus assumem o controle dessas células, duplicam o próprio material genético e sintetizam o RNA, que, em seguida, é traduzido em proteína. Utilizando aminoácidos, RNA transportador e ribossomos da célula que ele infectou, os vírus traduzem suas informações genéticas em proteínas virais, o que permite a montagem de novos vírus. A célula hospedeira, quase sempre, se converte em uma “fábrica” de novos vírus.

Biologia

Replicação do genoma e expressão gênica Após a penetração do vírus, seu material genético deve ser processado para a produção de novos vírus. Para isso, o ácido nucleico viral duplica-se por várias vezes e seus genes se expressam (transcrição e tradução), determinando a síntese de proteínas virais. Nesses processos, os vírus utilizam organelas e substâncias (aminoácidos, enzimas, etc.) da célula hospedeira. Montagem Seguida a síntese de proteínas, novos capsídeos proteicos são formados envolvendo moléculas de ácido nucleico viral. O resultado é a formação de um grande número de partículas virais. Liberação Após a montagem, ocorre a liberação de novos vírus. Os vírus envelopados geralmente são liberados por evaginações da membrana plasmática. HIV

Célula RNA DNA

Provírus = DNA do vírus

DNA DNA Núcleo DNA da célula

RNA

Proteína Ribossomo

Latência (a AIDS não se manifesta)

Reprodução controlada (a AIDS manifesta-se de modo mais lento)

Lise celular (a AIDS manifesta-se rapidamente)

Opirus/Arte

RNAm

Figura 03 - Vírus HIV: penetração por fusão do envelope à membrana celular, entrada da cápsula na célula hospedeira e liberação de novas partículas virais por evaginações.

Ciclos intracelulares dos bacteriófagos

C08  Vírus

Algumas bactérias possuem uma estratégia de defesa contra a ação do vírus bacteriófago por meio de um grupo de enzimas bacterianas, chamadas enzima de restrição. Elas atuam picotando o DNA do bacteriófago, evitando que o DNA viral assuma o controle da célula hospedeira. Entretanto, caso a célula não consiga se defender do vírus, uma vez que ele infectou a célula, ele pode se comportar de duas maneiras no meio intracelular: por meio do ciclo lítico ou lisogênico. 98

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

Ciclo lítico Os bacteriófagos produzem a destruição da célula hospedeira. As proteínas virais degradam o material genético bacteriano e o metabolismo celular passa a ser comandando pelo genoma viral. O DNA viral se replica, é transcrito e traduzido, gerando proteínas virais para construção de cápsulas. Novos vírus são montados no interior da célula até que, a mesma sofra lise e libere inúmeras partículas virais. Ciclo lisogênico Ocorre quando o DNA viral integra-se ao DNA celular e permanece inativo sem alterar o metabolismo celular durante algum tempo. Aos vírus que realizam esse tipo de ciclo, é dado o nome de provírus ou vírus temperado. Caso ocorra duplicação da célula, o DNA viral também passa para as células filhas. O DNA viral incorporado poderá ocasionar mutações e alterações celulares após algum tempo. O ciclo lisogênico pode ser interrompido e o ciclo lítico se inicia levando a célula hospedeira à morte. 7 Novos bacteriófagos

1 O bacteriófago

são liberados para o ciclo iniciar novamente.

INÍCIO

liga-se à bactéria.

5 Em raros casos, o profago sai do Bactéria. cromossomo hospedeiro e a célula entra no ciclo lítico.

6 A montagem de um novo bacteriófago está completa. Uma enzima codificada por um bacteriófago causa a lise da célula.

2 O DNA do fago entra na célula hospedeira

4 O cromossomo com seu

CICLO LÍTICO

CICLO LISOGÊNICO

profago integrado replica. Isso pode continuar por muitas divisões celulares.

3 O3DNA do hospedeiro é digerido.

transcreve o DNA do bacteriófago e traduz o RNA viral, produzindo proteínas de bacteriófago.

Profago

3 O DNA do bacteriófago integra-se

4 Novos DNA de bacteriófagos se formam,

no cromossomo bacteriano e se torna um profago não-infectivo.

utilizando nucleotídeos do DNA molde do hospedeiro.

Opirus/Arte

5 A célula hospedeira

Figura 04 - Representação esquemática dos ciclos lítico e lisogênico em bacteriófagos. Ilustração produzida com base em: Sadava.D.et.al. Vida - A Ciência da Biologia. B. ed. Porto Alegre: Artmed.

Tipos de vírus quanto ao material genético DNA vírus São os vírus que têm como material genético a molécula de DNA, que pode ser de cadeia simples ou dupla e atua no interior da célula hospedeira de forma semelhante ao que ocorre normalmente nas células, ou seja, o DNA se duplica e é transcrito em moléculas de RNA mensageiro (RNAm) que serão traduzidas em proteínas nos ribossomos. O vírus da hepatite B, da herpes, da catapora, da varíola e o HPV são vírus de DNA. DNA

ção Replica Transc rição

DNA RNAm Tradução

Proteínas

C08  Vírus

RNA vírus São vírus que têm como material genético a molécula de RNA, que pode ser de fita dupla, como, por exemplo, o rotavírus causador de diarreia na população humana (rotavirose), com grande ocorrência em áreas destituídas de saneamento básico. 99

Biologia

Envelope

Capsídio

O RNA vírus pode também ser de fita simples e atuar de três formas distintas dependendo do tipo do vírus. Umas das formas é: o RNA viral é duplicado e transcrito em moléculas de RNA mensageiro que serão traduzidas em proteínas. Esse é o vírus de polaridade negativa, como exemplo o Receptores H1N1, vírus causador da influenza A, da caxumba e da raiva. químicos Opirus/Arte

RNA de polaridade nega vo

Receptores químicos

Figura 05 - Vírus da influenza A: RNA de polaridade negativa.

O segundo tipo de forma de atuar do vírus de RNA de fita simples: ele possui um RNA genômico que atua diretamente como RNA mensageiro ao entrar na célula hospedeira. Esse é o vírus de polaridade positiva, como por exemplo, o vírus da dengue e da Chikungunya.

No terceiro tipo de atuação do vírus, o RNA viral é usado para a síntese de DNA pela ação de uma enzima especial, a transcriptase reversa (TR). Por meio da ação dessa enzima, o DNA formado é transcrito para formar novas moléculas de RNA viral e moléculas de RNA mensageiro que serão traduzidas.

RNA

DNA DNA RNAM

proteínas

Esse processo define os chamados retrovírus, como é o caso do vírus HIV causador da AIDS (Acquired Immunodeficience Syndrome). Exercícios de Fixação 01. Os vírus são ou não são seres vivos? Essa questão tem estimulado grandes debates e desafiado as diferentes correntes da Biologia. Dentre as alternativas abaixo, qual apresenta as características que sustentam a inclusão dos vírus no mundo vivo? a) presença de material genético e de organização celular. b) ausência de material genético e metabolismo próprio. c) presença de material genético e ausência de organização celular. d) ausência de material genético e de organização celular. e) presença de material genético e capacidade de evolução. 02. (IF PE) Os números de casos de dengue no Brasil em 2015 são 240% maiores em relação ao mesmo período do ano passado. Em média, 251 brasileiros contraem dengue por dia. O número de mortes por casos graves também aumentou. Foram 132 mortes em decorrência de dengue este ano, 29% a mais que em 2014.

03. A dengue, a AIDS e a gripe causada pelo H1N1 são viroses atualmente monitoradas pelos órgãos de saúde pública. Uma semelhança entre esses vírus está no fato de apresentarem RNA como material genético. Entretanto, o HIV, causador da AIDS, é considerado um retrovírus, pois a) utiliza seu RNA diretamente como mensageiro, ribossômico e transportador durante a infecção. b) converte seu RNA em DNA antes da contaminação. c) contém uma enzima, a transcriptase reversa, para síntese de DNA a partir do RNA. d) modifica o genoma humano, convertendo o DNA em RNA. e) não depende dos processos celulares de transcrição do RNA e tradução de proteínas. 04. (Puc RJ) Os seres vivos são descendentes de um ancestral unicelular que surgiu há, aproximadamente, 4 bilhões de anos. Devido a sua ancestralidade comum, compartilham

A dengue é uma doença causada por vírus. Com relação aos vírus, é correto afirmar que: a) Não possuem material genético. b) Causam doenças apenas em humanos. c) Não possuem organização celular. d) Reproduzem-se dentro e fora das células vivas. e) São parasitas intracelulares facultativos.

mado. No entanto, algumas exceções levam os cientistas a

C08  Vírus

Disponível em: <http://veja.abril.com.br/noticia/saude/casos-de-dengue-aumentam-240-em-2015-saiba-as-razoes.Acesso em: 21 set. 2015.

100

algumas características não encontradas no mundo inaniterem dúvidas se os vírus são ou não seres vivos. A respeito dos vírus, considere as afirmativas: I.

São formados por uma ou mais células.

II.

Apresentam material genético e evoluem.

III.

Apresentam capacidade de converter moléculas obtidas a partir do seu ambiente em novas moléculas orgânicas.

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

Sobre os vírus, NÃO é correto o que se afirma em:

( ) possuem sistemas de produção de energia altamente eficientes. ( ) possuem estrutura geralmente simples, sendo formados estruturalmente por proteínas e ácidos nucleicos. ( ) os capsídeos são as estruturas proteicas que contêm os ácidos nucleicos virais. ( ) podem possuir RNA ou DNA como ácido nucleico. ( ) dependem do metabolismo das células que infectam para se reproduzir.

a) Apenas I. b) Apenas II. c) Apenas I e III. d) Apenas II e III. e) I, II e III. 05. (UFSM RS) Observe a figura: 1

08. (Udesc SC) Assinale a alternativa correta em relação aos vírus. 4'

Um dos grandes empecilhos no desenvolvimento de drogas para o combate às doenças virais é a variedade de mecanismos de infecção, integração e replicação dos vírus. Os vírus são adaptados a tipos celulares e a hospedeiros específicos. A figura representa dois tipos de ciclos de vida de vírus (ciclos A e B). A partir da figura, é correto afirmar que: a) No ciclo apresentado em “A” ocorre, após a produção de unidades virais na célula hospedeira (3’) a lise dessa célula , (4’) e a liberação de novos vírions. b) No ciclo apresentado em “A”, o DNA viral não é liberado para o ambiente após a replicação. c) No ciclo apresentado em “B”, o material genético do vírus é injetado na célula (2), integra-se ao DNA do hospedeiro (3), porém é replicado separadamente, originando vírions. d) No ciclo apresentado em “B”, o material genético do vírus integra-se ao DNA do hospedeiro (3), porém não ocorre a replicação dos seus genes, sendo o vírus inofensivo. e) No ciclo “A”, os vírions produzidos 4 são incapazes de infectar novas células e, no ciclo B os vírus são incapazes de replicar seu material genético. 06. (Fuvest SP) Existem vírus que a) se reproduzem independentemente de células. b) têm genoma constituído de DNA e RNA. c) sintetizam DNA a partir de RNA. d) realizam respiração aeróbica no interior da cápsula proteica. e) possuem citoplasma, que não contém organelas. 07. (UFPE) Os vírus são responsáveis por inúmeras doenças que afetam vegetais e animais, incluindo seres humanos. As doenças virais provocam prejuízos econômicos por afetar a produção de alimentos e por gerar custos na área da saúde. Sobre esses agentes, podemos fazer as seguintes afirmações: F-V-V-V-V

a) Os vírus não têm estrutura celular, são menores que as bactérias, possuem uma cápsula de proteína chamada capsídeo e ácido nucleico em seu interior. b) Os vírus possuem organelas celulares, por isso são classificados dentro dos cinco reinos. c) O bacteriófago é uma estrutura bacteriana e não faz parte da organização viral. d) Algumas doenças são causadas por vírus, como Aids, cólera e sífilis. e) Para combater todos os vírus, o ser humano deve tomar doses de antibióticos e anti-helmínticos. 09. (UECE) Com relação aos vírus, assinale a alternativa correta. a) São seres que possuem membrana plasmática, envoltório fundamental à proteção do seu material genético interno. b) São autossuficientes, uma vez que sintetizam ácidos nucleicos e proteínas indispensáveis à sua reprodução. c) Por apresentarem metabolismo próprio, são microrganismos bastante patogênicos, capazes de causar epidemias que afetam diretamente à espécie humana. d) Apresentam apenas um tipo de ácido nucleico que, dependendo do vírus, pode ser o DNA ou o RNA. 10. (Cefet SC) Os vírus são altamente específicos em relação ao hospedeiro; em geral, um tipo de vírus só é capaz de atacar um ou uns poucos tipos de célula. A explicação para essa especificidade é que, para penetrar na célula ou injetar seu material genético, o vírus precisa aderir a certas substâncias da membrana celular. Assim, apenas células portadoras das substâncias em sua membrana podem ser invadidas por determinada espécie de vírus. FONTE: AMABIS, J.M.; MARTHO, G. R. Fundamentos da biologia moderna. Volume único. São Paulo. Moderna, 2002. p. 178.

Assinale a alternativa correta: a) Os vírus que atacam bactérias são conhecidos como bacteriófagos. b) Os vírus são constituídos de células eucariontes. c) O vírus da tuberculose é altamente perigoso. d) No ciclo lítico e lisogênico a célula hospedeira é destruída. e) Os vírus são sempre constituídos de capsídeo, DNA e RNA.

101

C08  Vírus

Biologia

Exercícios Complementares 01. (IF CE) São características comuns aos vírus e aos seres vivos: a) presença de membrana plasmática e núcleo individualizado. b) presença de material genético (DNA ou RNA) e síntese de proteínas. c) capacidade de multiplicação e modificações nas suas características hereditárias. d) capacidade de sofrer modificações nas suas características hereditárias e presença de DNA e RNA ao mesmo tempo. e) capacidade de realizar síntese de proteínas e de autoduplicação, utilizando sua própria maquinaria celular. 02. (Unesp SP) Os vírus são organismos obrigatoriamente parasitas, uma vez que só se reproduzem quando no interior de seus hospedeiros. Sobre os vírus, é correto afirmar que: a) apresentam características fundamentais dos seres vivos: estrutura celular, reprodução e mutação. b) são seres maiores que as bactérias, pois não atravessam filtros que permitem a passagem de bactérias. c) são formados por uma carapaça proteica envolvendo o retículo rugoso com ribossomos utilizados na síntese de sua carapaça. d) são todos parasitas animais, pois não atacam células vegetais. e) podem desempenhar funções semelhantes aos antibióticos, ocasionando “o lise bacteriano”, e impedir a reprodução das bactérias. 03. (Unirio RJ) Pesquisadores têm procurado isolar o vírus da gripe espanhola que, em 1918, matou mais de 20 milhões de pessoas. O trabalho está sendo realizado em um cemitério de Spitzberg, numa ilha da Noruega, a pouco mais de um quilômetro do Polo Norte. O conhecimento desse vírus é um caminho importante para o desenvolvimento de métodos de prevenção para novos casos de epidemias viróticas. Assinale a opção que apresenta uma característica dos vírus que permite sua existência após tantas décadas transcorridas. a) Esses organismos apresentam DNA ou RNA como material genético. b) Fora de uma célula viva os vírus podem ser cristalizados.

C08  Vírus

c) Os vírus apresentam um capsídeo proteico envolvendo o material genético. d) Os vírus têm capacidade de reduzir seu metabolismo. e) Os vírus promovem a decomposição lenta dos cadáveres em solos gelados

102

04. (UFPB) O texto abaixo refere-se a etapas do ciclo reprodutivo dos vírus A e B O vírion A adere à célula hospedeira e injeta nessa célula o seu DNA. Os genes virais são transcritos em moléculas de RNA posteriormente traduzidas em proteínas virais. Essas proteínas induzirão a multiplicação do DNA viral. Em seguida, já com a célula hospedeira totalmente controlada pelo vírus, são produzidas proteínas para a construção de cabeças e caudas virais, que se agregarão ao DNA formando vírus completos. Cerca de 30 minutos após a adesão do vírion à célula, ocorre o lise celular, com a liberação de centenas de vírions maduros, aptos a reiniciar novo ciclo. O vírion B adere à célula hospedeira e penetra inteiramente em seu citoplasma. O capsídeo do vírus é então digerido, enzimaticamente, liberando sua molécula de RNA. O RNA passa a se auto reproduzir e, quando traduzido em proteínas, origina os componentes proteicos do capsídeo. Da união de ácidos nucléicos e capsídeos originam-se novos vírions maduros que se libertam da célula infectada. De acordo com o texto, é correto afirmar que: a) A é um retrovírus e B é um bacteriófago. b) A pode causar gripe e B é um bacteriófago. c) A e B podem causar gripe. d) A é um bacteriófago e B pode causar gripe. e) A e B são bacteriófagos. 05. (UECE) Atente ao seguinte excerto: “[...] Sabe-se que as malformações congênitas, dentre elas a microcefalia, têm etiologia complexa e multifatorial, podendo ocorrer em decorrência de processos infecciosos durante a gestação. As evidências disponíveis até o momento indicam fortemente que o vírus Zika está relacionado à ocorrência de microcefalias. No entanto, não há como afirmar que a presença do vírus Zika durante a gestação leva, inevitavelmente, ao desenvolvimento de microcefalia no feto. A exemplo de outras infecções congênitas, o desenvolvimento dessas anomalias depende de diferentes fatores que podem estar relacionados à carga viral, fatores do hospedeiro, momento da infecção ou presença de outros fatores e condições desconhecidos até o momento. Por isso, é fundamental continuar os estudos para descrever melhor a história natural dessa doença”. (Ministério da Saúde – Protocolo de vigilância e resposta à ocorrência de microcefalia relacionada à infecção pelo vírus zika, 2015).

Ciências da Natureza e suas Tecnologias Questão 10. a) Vírus é uma partícula (nucleocapsídeo) constituída de uma cápsula proteica (capsídeo) que envolve o ácido nucleico; ou seja, seu corpo não é formado por célula(s), como o dos demais organismos vivos. b) Os vírus de RNA parasitam células de outros organismos e utilizam energia, aminoácidos, nucleotídeos e ribossomos dessas células para multiplicar o material genético viral e sintetizar o capsídeo. c) O motivo é o fato de os vírus não terem capacidade de autoduplicar seu material genético, ou seja, para duplicar seu material genético eles usam as estruturas celulares.

08. (Fuvest SP) Considere as seguintes características atribuídas

a) O genoma viral é de DNA ou de RNA.

aos seres vivos:

b) Na célula hospedeira, o genoma viral direciona a síntese dos

Os seres vivos são constituídos por uma ou mais células.

componentes necessários para a produção de novos vírions,

II.

Os seres vivos têm material genético interpretado por um código universal.

que são veículos para transmissão do genoma viral para a próxima célula hospedeira ou organismo. c) Todos os genomas virais são parasitas moleculares obrigató-

III.

Quando considerados como populações, os seres vivos se modificam ao longo do tempo.

rios que somente se tornam funcionais após se replicarem

Admitindo que possuir todas essas características seja requisi-

em uma célula.

to obrigatório para ser classificado como “ser vivo”, é correto

d) Todos os vírus devem transcrever o RNAt que será traduzido pelos ribossomos do hospedeiro: então, os vírus são parasitas da maquinaria de síntese proteica da célula. 06. (UEG GO) Os vírus são parasitas submicroscópicos e possuem genomas que se replicam dentro de um hospedeiro vivo, direcionando o mecanismo genético da célula para a síntese de ácidos nucleicos e proteínas virais. Estas características os fazem responsáveis por gerar doenças em grande parte da diversidade biológica. HAVEN, P.H.; EVERT, R. F.; EICHHORN, S. E. Biologia vegetal. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2007.

Sobre os vírus, é correto afirmar: a) possuem RNA ou DNA em fita simples ou dupla, respectivamente, envolto por uma capa proteica denominada capsídeo, com subunidades que são os capsômeros. b) são conhecidos também como viroides por serem agentes infecciosos e por interferirem na regulação gênica da célula hospedeira. c) o bacteriófago é um vírus que possui estrutura genômica de retrovírus e libera príons quando está no interior da célula hospedeira. d) causam doenças tais como febre amarela, coqueluche, rubéola, cólera e caxumba. 07. (Udesc SC) Assinale a alternativa incorreta a respeito das carac-

afirmar que: a) Os vírus e as bactérias são seres vivos, porque ambos preenchem os requisitos I, II e III. b) Os vírus e as bactérias não são seres vivos, porque ambos não preenchem o requisito I. c) Os vírus não são seres vivos, porque preenchem os requisitos II e III, mas não o requisito I. d) Os vírus não são seres vivos, porque preenchem o requisito III, mas não os requisitos I e II. e) Os vírus não são seres vivos, porque não preenchem os requisitos I, II e III. 09. (Udesc SC) Assinale a alternativa correta, a respeito dos retrovírus. a) São vírus que possuem DNA e RNA, isso explica sua maior virulência; são os causadores da Gripe A. b) São vírus de RNA. Apresentam a enzima transcriptase reversa que catalisa a produção de moléculas de DNA a partir do RNA da célula parasitada. c) São vírus de DNA. Apresentam a enzima transcriptase reversa que catalisa a produção de moléculas de RNA a partir do DNA viral. d) São vírus de RNA. Apresentam a enzima transcriptase reversa que catalisa a produção de moléculas de DNA a partir do RNA viral. e) São vírus de DNA. Apresentam a enzima transferase inversa

terísticas gerais dos vírus.

que catalisa a produção de cadeias de DNA a partir do RNA

a) Muitos vírus são específicos em relação ao hospedeiro; ata-

da célula parasitada.

cam apenas um tipo de célula ou poucos tipos. b) Os vírus são considerados parasitos intracelulares obrigatórios, pois são capazes de se multiplicar apenas no interior de células hospedeiras. c) Um vírus é um organismo acelular, constituído basicamente por um capsídeo proteico e por moléculas de DNA e RNA. d) Infecção viral consiste na penetração do vírus no interior da célula hospedeira. e) Após a adesão do vírus à membrana plasmática da célula hospedeira, pode haver a entrada de todo o vírus no interior celular ou apenas do seu material genético.

10. (UFES) Em 2014, a imprensa noticiou exaustivamente o surto de febre hemorrágica provocada pelo vírus ebola. Os vírus são organismos bastante peculiares em relação à sua estrutura corporal e à sua reprodução e, muitas vezes, não são considerados seres vivos. No que se refere aos vírus, explique a) o que diferencia o corpo de um vírus do corpo dos demais organismos vivos; b) como se reproduzem os vírus de RNA; c) o motivo pelo qual parte da comunidade científica não considera vírus como ser vivo.

103

C08  Vírus

Sobre a replicação viral, é INCORRETO afirmar que:

FRENTE

BIOLOGIA

Exercícios de Aprofundamento 01. Analise, cuidadosamente, as figuras a seguir:

c) Uma lagoa poluída, contendo apenas vermes comedores de detritos e bactérias decompositoras, não pode ser considerada um ecossistema. d) Um rio, pertencente à bacia do Rio Grande, em Minas Gerais, é um ecossistema. 04. (UFPR) O diagrama a seguir contém caixas numeradas que representam conceitos de ecologia interligados por setas com legendas que indicam a relação entre eles. Assinale a alternativa que apresenta a associação correta da caixa numerada com o respectivo conceito

1 2

(1) 3

Sobre os representantes 1, 2 e 3 acima ilustrados é correto afirmar. a) São organismos celulares podendo ser parasitas ou de vida livre. b) Apareceram no planeta Terra exatamente na sequência proposta na figura: 1º organismo 1, depois o organismo 2 e por último o organismo 3. c) São organismos que podem sofrer mutação. d) Dois deles são procariontes. e) Um deles é eucarionte. 02. (Enem MEC) As mudanças evolutivas dos organismos resultam de alguns processos comuns à maioria dos seres vivos. É um processo evolutivo comum à planta e aos animais vertebrados. a) Movimento de indivíduos ou de material genético entre populações, o que reduz a diversidade de genes e cromossomos. b) Sobrevivência de indivíduos portadores de determinadas características genéticas em ambientes específicos. c) Aparecimento, por geração espontânea, de novos indivíduos adaptados ao ambiente. d) Aquisição de características genéticas transmitidas aos descendentes em respostas a mudanças ambientais. e) Recombinação de genes presentes em cromossomos do mesmo tipo durante a fase de esporulação. 03. (UFSJ MG) Quanto aos níveis de organização biológica, assinale a alternativa CORRETA: a) Em um lago, peixes carnívoros se alimentam de filhotes de outros peixes carnívoros, que comem pequenos microcrustáceos aquáticos, que dependem de microalgas produtoras de alimento. O lago citado constitui um ecossistema e os seres vivos citados, os componentes de sua população. b) Peixes de diferentes espécies de um aquário constituem a população do aquário. 104

...compõe-se por milhões de... (2) ...que, convivendo em uma mesma região, formam... (3)

(4)

...formam... (5)

a) (1) ecossistema; (2) comunidades; (3) população biológica; (4) biótopo; (5) biosfera. b) (1) ecossistema; (2) biótopos; (3) população biológica; (4) comunidade; (5) biosfera. c) (1) biosfera; (2) populações biológicas; (3) comunidade; (4) biótopo; (5) ecossistema. d) (1) biosfera; (2) biótopos; (3) população biológica; (4) comunidade; (5) ecossistema. e) (1) ecossistema; (2) populações biológicas; (3) biótopo; (4) comunidade; (5) biosfera. 05. (UFPB) A descoberta dos microscópios de luz (óptico) e eletrônico permitiu muitos avanços nas diversas áreas da Biologia. Um microscópio de luz pode apresentar um poder de resolução 1200 vezes maior que o do olho humano e o eletrônico, 250 mil vezes. Utilizando-se um microscópio de luz, é correto afirmar que é possível observar os seguintes níveis de organização da vida: a) Populações, tecidos e átomos. b) Populações, moléculas e órgãos. c) Moléculas, átomos e órgãos. d) Moléculas, organismos e células. e) Células, tecidos e organismos.

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

06. (Unicamp SP) O cladograma abaixo representa relações evolutivas entre membros da superfamília Hominoidea, onde se observa que Hominoidea

Homo

Pan

Ponginae

Gorilla

Subfamília

Pongo

Gênero

Hylobates

b) A

e) A

c) A

d) A

b) A

e) A

Z C

D C

d) A

07. (Fatec SP) A história evolutiva dos seres vivos está diretamente relacionada às transformações que ocorrem no ambiente no qual eles se encontram. Na figura, estão representadas as modificações que teriam B C D c) A ocorrido ao longo de um período de tempo t0 a t4 em um conjunto de continentes hipotéticos, representados em preto e que estão ligados ao surgimento das espécies A, B, C, D e E a partir de espécies ancestrais W, X, Y e Z. As áreas que cada uma das espécies ocupa em cada um dos períodos estão indicadas pelas letras que as representam. O período de tempo t4 corresponde à época mais recente. No período de t0 a t1 houve uma divisão do continente inicial, originando dois novos continentes. Cada um desses dois continentes sofreu, entre t1 e t2 uma nova divisão, dando origem a quatro novos continentes. Entre t2 e t3 ocorreu um soerguimento de cadeias montanhosas em um dos continentes e, finalmente, entre t3 e t4 ocorreu uma junção de dois continentes, de modo que, em t4, são encontrados apenas três continentes.

a) A

c) homens, gibões e chimpanzés (Pan) possuem um ancestral comum. d) homens, orangotangos (Pongo) e gibões (Hylobatidae) são primatas pertencentes à mesma família.

Tribo

a) homens e gibões (Hylobatidae) não possuem ancestral comum. b) homens, gorilas (Gorilla) e orangotangos (Pongo) pertencem a famílias diferentes.

Família

Gorillini

Hominini

a) A

E C

08. (Enem MEC) Algumas raças de cães domésticos não conseguem copular entre si devido à grande diferença em seus tamanhos corporais. Ainda assim, tal dificuldade reprodutiva não ocasiona a formação de novas espécies (especiação). Essa especiação não ocorre devido ao(a) a) oscilação genética das raças. b) convergência adaptativa entre raças. c) isolamento geográfico entre as raças. d) seleção natural que ocorre entre as raças. e) manutenção do fluxo gênico entre as raças. 09. (UECE) Filogenia é a história genealógica de um grupo de organismos. A cladística é uma representação hipotética das relações ancestral/descendente e filogenética (Hennig, 1966). Desde o estabelecimento dos princípios fundamentais da teoria da evolução por Darwin, um dos maiores objetivos das ciências biológicas é a determinação da história de vida dos descendentes (Radford, 1986); um cladograma determinado pode ser utilizado como base para um sistema de classificação, assim como para traçar a biogeografia histórica de um grupo (Nelson & Platinik, 1981). Sobre Filogenia e Cladística, marque a afirmação correta. a) Uma população troca de genes periodicamente e mantém a semelhança morfológica, mas, a partir do momento em que uma população é dividida em duas e estas são isoladas, as mudanças gênicas produzidas naturalmente pelas mutações estabelecerão duas novas linhagens. b) Homologia é estritamente definida como uma hipótese de origem evolucionária não comum. 105

FRENTE C  Exercícios de Aprofundamento

Homininae

Superfamília

Hyloba dae

Homibidae

Com base nas informações dadas, assinale a alternativa que contém o cladograma que representa corretamente o relacionamento evolutivo de A, B, C, D e E.

Biologia

c) O cladograma é a representação da história genealógica de um organismo individual. d) Os táxons, ou Unidades Taxonômicas Operacionais, são alocados em um cladograma, independentes do tempo.

Av es

ur ia Cr oc od yli a

Le pi do sa

Ch el on ia

ali a m am M

ph ib ia

10. (Cefet MG) Analise o cladograma de evolução dos Tetrapoda.

Archosauria Diapsida

Amniota Tetrapoda

Sauropsida Rep lia

A irradiação adaptativa das aves ocorreu a partir do grupo dos a) Amniota. b) Diapsida. c) Archosauria. d) Crocodylia. e) Lepidosauria. 11. (UFTM MG) Considerando os reinos representados na figura, alguns alunos fizeram as seguintes afirmações:

D C

FRENTE C  Exercícios de Aprofundamento

A I.

Algumas espécies de A e C possuem os plasmídeos, fundamentais para a realização da engenharia genética. II. Proporcionalmente aos demais reinos, os principais parasitas causadores de doenças no homem estão em C e E. III. Em A estão organismos que funcionam como bons biorremediadores, justificando sua importância ecológica. 106

IV. A obtenção de energia na fermentação ocorre apenas nos seres de A e C, e não nos seres dos outros reinos. V. A manutenção de O2 na atmosfera é realizada de modo mais significativo por alguns representantes do reino A e B, do que por representantes do reino D. É correto apenas o que se afirma em a) I, III e IV. b) II e IV. c) I, IV e V. d) II, IV e V. e) III e V. 12. (FGV SP) A taxonomia fornece meios para esclarecer a evolução dos organismos, assim como suas inter-relações. Novos organismos são descobertos com frequência e a função dos taxonomistas é classificá-los de forma que reflitam as relações filogenéticas. A principal missão do taxonomista é conhecer a variabilidade e separá-la em intra e interpopulacional. Sabendo-se que as características morfológicas têm auxiliado os taxonomistas na classificação dos seres vivos, pode-se afirmar que: a) A morfologia de uma célula é suficiente para esclarecer suas relações filogenéticas. b) As características morfológicas são úteis na identificação de organismos como bactérias, por exemplo, diferenciando estruturas como endósporos ou flagelos. c) Os organismos macro ou microscópicos são morfologicamente diversificados, portanto, os critérios morfológicos não criam dúvidas na separação dos mesmos. d) Desde os tempos de Aristóteles, a classificação dos organismos vivos é baseada apenas em características morfológicas evidentes. e) A morfologia é, ainda, a melhor ferramenta disponível visando a classificação, uma vez que a biologia molecular e a genética têm se mostrado inconclusivas, devido à grande variabilidade genética das espécies. 13. (Uerj RJ) A enorme diversidade das formas de vida sempre encanta aqueles que tentam descrever e classificar as espécies. A taxonomia moderna não leva em consideração apenas as características do animal, mas procura correlacioná-las a outros organismos, baseando-se em estruturas hereditárias. Desse modo, à medida que se analisam as variações na passagem do nível de espécie para o nível do reino, é possível observa que: a) Diminui a diversidade biológica. b) Diminui o grau de parentesco. c) Aumenta a semelhança histofisiológica. d) Aumenta o número de estruturas comuns. 14. (UFRGS RS) Os cinco cladogramas das alternativas ilustram relações filogenéticas entre os táxons hipotéticos 1, 2, 3, 4 e 5. Quatro desses cladogramas apresentam uma mesma hipótese filogenética. Assinale a alternativa que contém o cladograma que apresenta hipótese filogenética diferente das demais.

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

b) 3

c) 3

d) 2

e) 3

5 1

4 2

15. (Puc MG) Alguns seres vivos só puderam ser vistos e ter sua estrutura desvendada após a invenção e aperfeiçoamento de microscópios cada vez mais poderosos. Alguns desses micro-organismos estão representados a seguir.

Vírus

Bactéria

Protozoário

Levedura

São características apresentadas por todos os seres vivos indicados, EXCETO: a) Hereditariedade e possibilidade de evolução. b) Necessidade de síntese proteica para a sua reprodução. c) Capacidade de nutrir-se para crescer e reproduzir. d) Relação com o meio por meio de sua superfície. 16. (FGV SP) O vírus ebola, descoberto por microbiologistas em 1976, causa em seres humanos grave febre hemorrágica. De acordo com o sistema de classificação de Baltimore, trata-se de um vírus pertencente ao grupo V, cujos integrantes apresentam RNA de fita simples, com polaridade negativa, como material genético. Essa fita necessita ser convertida pela enzima RNA polimerase, em uma fita de RNA com polaridade positiva, a qual pode então ser traduzida para a manifestação dos genes virais. Com relação aos processos que envolvem o material genético do vírus ebola, é correto afirmar que: a) O material genético original do vírus atua diretamente como RNAm na célula hospedeira. b) A enzima RNA polimerase é responsável pela tradução do RNA com polaridade negativo.

c) A fita de RNA com polaridade positiva atua como RNAm na célula hospedeira. d) A enzima RNA polimerase é responsável pela transcrição reversa do RNA com polaridade negativa. e) A tradução do RNA com polaridade positiva é realizada pelos ribossomos e RNAt virais. 17. (Unirio RJ) Pesquisadores têm procurado isolar o vírus da gripe espanhola que, em 1918, matou mais de 20 milhões de pessoas. O trabalho está sendo realizado em um cemitério de Spitzberg, numa ilha da Noruega, a pouco mais de um quilômetro do Polo Norte. O conhecimento desse vírus é um caminho importante para o desenvolvimento de métodos de prevenção para novos casos de epidemias viróticas. Assinale a opção que apresenta uma característica dos vírus que permite sua existência após tantas décadas transcorridas. a) Esses organismos apresentam DNA ou RNA como material genético. b) Fora de uma célula viva os vírus podem ser cristalizados. c) Os vírus apresentam um capsídeo proteico envolvendo o material genético. d) Os vírus têm capacidade de reduzir seu metabolismo. e) Os vírus promovem a decomposição lenta dos cadáveres em solos gelados. 18. (Puc PR) A febre chikungunya é uma doença viral transmitida aos seres humanos por mosquitos, como o Aedes aegypti e A. albopictus, os mesmos que transmitem a dengue. Em razão da alta incidência desses mosquitos no país, os pesquisadores estimaram o risco de transmissão do vírus chikungunya por outras regiões do Brasil. Para isso, submeteram dados sobre a presença das duas espécies de mosquitos transmissores da doença a modelos matemáticos capazes de predizer possíveis padrões geográficos de disseminação do vírus. O vírus chikungunya (CHIKV) possui genoma de RNA positivo de fita simples, pertencente ao gênero Alphavirus da família Togaviridae. Fonte: Adaptado de: <http://revistapesquisa.fapesp.br/2015/05/20/ pesquisadores-identificam-linhagem-do-virus-chikungunya-no-brasil/>.

As características do agente etiológico e da doença permitem inferir que: a) o risco de transmissão é maior, uma vez que o agente etiológico é específico a um único vetor. b) o genoma viral apresenta pareamento de bases nitrogenadas. c) o RNA do vírion é de mesmo sentido que o RNA mensageiro e, portanto, funciona como RNA mensageiro, sendo totalmente ou parcialmente traduzido em proteínas na primeira etapa da replicação viral. d) a utilização de modelos matemáticos capazes de predizer possíveis padrões geográficos de disseminação do vírus será útil na imunização passiva de pessoas não afetadas pela febre chikungunya. e) Aedes aegypti e Aedes albopictus são espécies pertencentes ao mesmo gênero, mas de famílias diferentes. 107

FRENTE C  Exercícios de Aprofundamento

a) 1

Biologia

Os níveis de organização da vida que se podem depreender do texto são: a) Célula, órgão, população, ecossistema. b) Célula, órgão, sistema, organismo. c) Tecido, sistema, organismo, biosfera. d) Tecido, órgão, sistema, comunidade. e) Órgão, sistema, organismo, população. 23. (Fatec SP) Na filogenia estão representadas, de acordo com as propostas mais aceitas atualmente para a evolução dos Vertebrados, as relações evolutivas entre alguns grupos de animais.

FRENTE C  Exercícios de Aprofundamento

Os termos em negrito no texto correspondem, respectivamente, aos seguintes níveis de organização em Biologia: a) sistema, molécula, tecido, célula, orgânulo. b) órgão, molécula, tecido, orgânulo, orgânulo. c) órgão, orgânulo, sistema, molécula, tecido. d) orgânulo, molécula, sistema, órgão, órgão. e) tecido, molécula, sistema, célula, orgânulo. 22. (UFPB) Podemos afirmar que uma borboleta, um cajueiro, um cogumelo e um humano são seres vivos, enquanto uma rocha, o vento e água não são. Fazemos isso porque os seres vivos compartilham características que os distinguem de seres não vivos. Essas características incluem determinados tipos de organização e a presença de uma variedade de reações químicas que os capacitam a manter o ambiente interno estável, mesmo

108

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“As pessoas diabéticas têm um problema de funcionamento do pâncreas, que produz pouca ou nenhuma insulina, hormônio relacionado ao metabolismo dos açúcares. No diabético, a glicose presente no sangue atravessa a membrana plasmática com dificuldade; dessa forma, as mitocôndrias ficam privadas do açúcar necessário ao seu funcionamento e acabam por queimar outras substancias celulares para a obtenção de energia.”

Pe ixe

21. Leia com atenção o texto abaixo:

ilo s

Répteis

Cr oc

20. (Mackenzie SP) O ser humano tem travado batalhas constantes contra os vírus. A mais recente é contra o vírus H1N1, que causa a “gripe suína”. A respeito dos vírus, assinale a alternativa correta. a) São todos endoparasitas celulares. b) Os antibióticos só são eficazes contra alguns tipos. c) Todos eles possuem o DNA e o RNA como material genético. d) Atualmente existem vacinas contra todos os tipos. e) Alguns deles possuem reprodução sexuada.

quando o ambiente externo varia, permitindo-lhes obter energia, deslocar-se no ambiente, responder a estímulos provindos dele e perpetuar a vida. Para realizar tais funções, os seres vivos são compostos por unidades básicas que constituem a totalidade do seu corpo, ou estas unidades estão agregadas, formando estruturas complexas que realizam determinadas funções, como impulsionar o sangue. Essas formas vivas podem produzir outras idênticas ou muito similares a si próprias, um processo realizado por uma série de estruturas que agem em conjunto. No início de suas vidas, essas formas vivas podem ser idênticas aos organismos que as formam ou sofrem mudanças que as tornam similares a esses organismos num estágio posterior, além de aumentarem o tamanho dos seus corpos durante esse processo.

Av es

19. (Unesp SP) O dogma central da biologia, segundo o qual o DNA transcreve RNA e este orienta a síntese de proteínas, precisou ser revisto quando se descobriu que alguns tipos de vírus têm RNA por material genético. Nesses organismos, esse RNA orienta a transcrição de DNA, num processo denominado transcrição reversa. A mesma só é possível quando a) a célula hospedeira do vírus tem em seu DNA nuclear genes para a enzima transcriptase reversa. b) a célula hospedeira do vírus incorpora ao seu DNA o RNA viral, que codifica a proteína transcriptase reversa. c) a célula hospedeira do vírus apresenta no interior de seu núcleo proteínas que promovem a transcrição de RNA para DNA. d) o vírus de RNA incorpora o material genético de um vírus de DNA, que contém genes para a enzima transcriptase reversa. e) o vírus apresenta no interior de sua cápsula proteínas que promovem na célula hospedeira a transcrição de RNA para DNA.

De acordo com as informações contidas na filogenia, é correto afirmar que: a) Os répteis possuem um ancestral exclusivo não compartilhado com nenhum outro grupo de animal. b) Os lagartos são tão próximos evolutivamente dos crocodilos quanto são das tartarugas. c) As tartarugas são mais próximas evolutivamente dos mamíferos do que das aves. d) Os peixes e os anfíbios compartilham um ancestral único e exclusivo. e) As aves são o grupo mais próximo evolutivamente dos crocodilos.

Coleção 10 V - Livro 2 - Biologia- Aluno

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