Coleção 10 V - Livro 6 - Biologia - Professor by Editora Elabore

Ana Clara Oliveira Líliam Faleiro

FRENTE

Shuttnerstock.comn/nKaterynanKon

BIOLOGIA Por falar nisso Vocên sabian quen on materialn genétincon bacterianon sofren frequentesn mutações?n Essen fenômenon genétincon én responsáveln pelon aparecimenton den novosn genes.n Entren eles,n genesn quen conferemn àsn bactériasn an capacidaden den resistinrn àn açãon den antinbiótincosn -n medicamentosn específincosn paran combatern essen tinpon den microorganismo.n On uson indiscriminadon en abusivon den antinbiótincosn temn aceleradon an seleçãon den bactériasn quen possuemn essan novan característincan genétinca.n On antinbiótincon eliminan asn bactériasn sensíveis,nmasnasnbactériasnresistentesnpermanecemnvivasnenansuan populaçãoncresce.nnDessanmaneira,ndesdenquenosnantinbiótincosnforamn introduzidosn nosn tratamentosn contran bacterioses,n on númeron den bactériasn resistentesn temn aumentado.n Hojen podemosn identinfincar,n emn uman únican bactéria,n diferentesn genesn den resistêncian-n sãon asn chamadasn superbactérias.n An bactérian Klebisiella Pneumoniae, conhecidan pelan siglan KPC,n én umn exemplon den superbactérian quen én capazn den resistinrn àn maiorn parten dosn antinbiótincosn existentes,n provocandonsintomasncomonfebrenalta,ndifinculdadenparanrespirarnen infecçõesnrecorrentes,nsendonpotencialmentenfatal.n Nas próximas aulas, estudaremos os seguintes temas

A01 A02 A03 A04

ReinonMoneran.................................................................................8 Principaisnbacteriosesnhumanasn...................................................20 ReinonProtoctinstan...........................................................................28 Principaisnprotozoosesnhumanasn..................................................38

FRENTE

BIOLOGIA

MÓDULO A01

ASSUNTOS ABORDADOS nn Reino monera nn Estrutura da célula bacteriana nn Estruturas facultativas da célula bacteriana nn Classificação nn Reprodução nn Formas de obtenção de variabilidade genética nn Importância das bactérias nn Cianobactérias nn Arqueobactérias

REINO MONERA O reino Monera abrange os seres procariontes que, na classificação atual, englobam dois grupos: Eubactérias (bactérias e cianobactérias) e Archaeas (arqueobactérias). Trata-se de seres simples, estruturalmente, unicelulares nos quais o material genético haploide encontra-se disperso no único compartimento celular - o citoplasma. Constituem as menores células do Planeta e estão entre os seres de maior representatividade e abundância na natureza. São os mais antigos micro-organismos da Terra: alguns registros fósseis datam de, aproximadamente, 3,5 bilhões de anos. Os procariontes são formas de vida bem-sucedidas devido à grande diversidade metabólica e rápida taxa de divisão celular. Algumas bactérias podem se duplicar a cada vinte minutos quando as condições são ideais. As arqueas, por exemplo, habitam ambientes extremos, conseguindo reproduzir em locais que não permitem a sobrevivência de nenhuma outra forma de vida. No corpo humano, estima-se que exista um número dez vezes maior de células bacterianas do que das próprias células humanas.

Estrutura da célula bacteriana

Figura 01 - Representação esquemática, em cores fantasia, de uma célula bacteriana.

Parede celular É uma estrutura complexa e fundamental para a manutenção da integridade e da forma da bactéria já que, geralmente, no interior da célula bacteriana a pressão osmótica é maior do que no meio externo. Além disso, essa parede é constituída por polímeros complexos denominados mureína ou peptideoglicanos (aminoácidos associados a polissacarídeos) que se localizam externamente à membrana plasmática. A parede celular de parte das bactérias retém o corante violeta de cristal (corante de Gram) e por isso tais bactérias são denominadas Gram-positivas. Outro grupo de bactérias possui, externamente à parede celular, uma camada composta de lipoproteínas. Esse grupo não retém o corante violeta de cristal e essas bactérias são denominadas Gram-negativas. Dessa ma-

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neira, testes laboratoriais, usando o corante de Gram, permitem identificar bactérias Gram-positivas e Gram-negativas. Essa informação é justamente o que auxilia o médico na escolha do antibiótico mais eficaz para combater bactérias patogênicas. Antibióticos denominados penicilinas são mais eficientes contra as bactérias Gram-positivas, mas não impedem o crescimento das Gram-negativas. Esse tipo de antibiótico impede a produção dos peptideoglicanos que formam a parede celular. No entanto, algumas bactérias não possuem parede celular como, por exemplo, as micoplasmas, causadoras de doenças respiratórias no homem. Membrana plasmática Membrana lipoproteica formada por dupla camada fosfolipídica (sem ocorrência de colesterol) e proteínas. Nas bactérias aeróbias, a face interna da membrana é o local de ocorrência da cadeia respiratória. Mesossomo O mesossomo é a invaginação da membrana plasmática que é considerada uma estrutura análoga às cristas mitocondriais da célula eucariota. Nesse local, concentram-se enzimas importantes do metabolismo respiratório. É também no mesossomo que se liga o DNA bacteriano duplicado, facilitando a separação do material genético na divisão celular.

Figura 02 - Diferenças entre as estruturas das paredes celulares que compõem as bactérias gram-positivas e gram-negativas.

Citoplasma O citoplasma apresenta uma aparência granular fina devido à presença de grande quantidade de ribossomos (aproximadamente 10 000 em cada célula) que são menores do que os ribossomos dos organismos eucariontes. A solução coloidal, denominada hialoplasma ou citosol, de alguns grupos, contém inclusões (grânulos que consistem em material de reserva) e não tem citoesqueleto nem organelas membranosas. Nucleoide As bactérias não apresentam núcleo organizado, mas sim um equivalente nuclear denominado nucleoide. Ele é constituído por uma única molécula circular de DNA que corresponde ao “cromossomo bacteriano”, embora não apresente o nível de condensação típico para a denominação de cromossomo como nos eucariontes.

Estruturas facultativas da célula bacteriana Cápsula

A01  Reino monera

Estrutura externa à parede celular presente em parte das bactérias. É composta por polipeptídeos, polissacarídeos, glicoproteínas e outras substâncias. A cápsula aumenta a capacidade invasiva de bactérias patogênicas - as bactérias encapsuladas escapam à ação das células de defesa fagocitária. Por exemplo, somente a linhagem capsulada de bactérias pneumococos causam pneumonia; linhagens sem cápsula, devido a uma mutação no material genético, não causam a doença e são facilmente fagocitadas pelas células de defesa do corpo. 9

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Plasmídeos Corte do plamídeo por enzima de restrição

Ligase

Corte do DNA a ser clonado com a mesma enzima de restrição

União do plamídeo com o DNA a ser clonado

Ligase

DNA recombinante (plamídeo + DNA a ser clonado)

São pequenos anéis de DNA presentes no citoplasma da bactéria. Essas moléculas de DNA podem ser ativas ou inativas. Genes de resistência a antibióticos, em geral, localizam-se nos plasmídeos. Na tecnologia do DNA recombinante o plasmídeo é retirado da célula bacteriana e aberto por ação de enzimas de restrição e genes de outra espécie. Por exemplo, um gene humano é adicionado às extremidades adesivas do plasmídeo aberto. Devolvido à bactéria, esse plasmídeo recombinante será transcrito e traduzido, gerando proteínas de interesse humano. A insulina utilizada pelos diabéticos é assim atualmente, produzida. As bactérias são verdadeiras biofábricas de substâncias de interesse humano. Flagelos e fímbrias (“pilli”)

Introdução do DNA recombinante na bactéria hospedeira Nucleoide Mul plicação dos plasmídeos recombinantes e divisão da bactérias

Bactéria hospedeira com DNA recombinante

Figura 03 - Biofábricas: bactérias submetidas à tecnologia do DNA recombinante.

Os flagelos são estruturas que promovem deslocamento bacteriano, constituídas por uma proteína denominada flagelina. As fímbrias também têm natureza proteica, mas são mais curtas e numerosas. Não exercem função de mobilidade, contudo auxiliam na troca de material genético durante a conjugação. Elas também promovem aderência das bactérias, por exemplo, aos tecidos que possuem recursos nutricionais para as mesmas.

Esporos

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São formas de resistência que algumas bactérias desenvolvem para escapar das condições adversas do meio. Calor, ausência de água, radiação e substâncias químicas tóxicas são fatores que podem ser superados pelas bactérias que estejam na forma de esporos. Basicamente, na célula bacteriana, ocorre redução do hialoplasma, manutenção de ribossomos, algumas enzimas e o espessamento da parede celular. Assim, o nível de metabolismo sofre drástica redução quando a forma vegetativa é substituída pelo endósporo. Um grupo bem conhecido de bactérias com capacidade de se converter em esporo é o gênero Clostridium, onde encontra-se o bacilo causador do tétano e o do botulismo.

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Classificação Quanto à forma

cocos isolados

Cocos Apresentam forma esférica e podem formar colônias diversas. Os diplococos são formados por dois cocos. Os estreptococos são formados por vários cocos dispostos em fileira. Já os estafilococos são formados por vários cocos unidos de forma semelhante a um cacho de uvas.

diplococos

Bacilos Apresentam forma cilíndrica ou de um bastão reto. Também podem formar colônias. Vibriões Apresentam forma de um bastão recurvado e pode se ligar uns aos outros, formando a letra “S”.

sarcina

Espirilos Apresentam forma espiralada, com longos filamentos, que se deslocam por meio de movimentos ondulatórios do corpo. estafilococos

Quanto à nutrição Heterótrofas A grande maioria das bactérias não consegue produzir sua própria glicose vivendo como parasitas, comensais, saprófitas ou mutualisticamente. Autótrofas Bactérias que produzem sua própria glicose, por meio da fotorredução (fotossíntese bacteriana) ou quimiossíntese (litoautotrófica). A fotossíntese bacteriana é diferente da realizada por seres eucariontes autótrofos porque não utiliza, no processo, a água como reagente doador de hidrogênios. Além disso, o pigmento sensível à luz é a bacterioclorofila e a luz captada é o infravermelho, diferentemente da captação de luz branca feita pelas clorofilas dos eucariontes. Um importante exemplo é a bactéria que utiliza o gás sulfídrico (H2S). Observe a equação:

estreptococos

espirilos

infravermelho 6 CO2 + 12 H2S  → C6H12O6 + 6 H2O + 12 S bacterioclorofila

As bactérias quimiossintetizantes utilizam a energia liberada em reações de oxidação e redução para a síntese da matéria orgânica. Aquelas nitrificantes do ciclo do nitrogênio constituem um importante exemplo.

bacilos

Observe a equação: oxidação NO2−  → NO3− nnnn + nnEnergian

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vibriões Energia 6 CO2 + 6 H2O  → C6H12O6 + 6 O2

Figura 04 - Formas e tipos de colônias de bactérias.

Biologia

Quanto à respiração As bactérias podem ser: Aeróbias restritas Dependem do oxigênio para a respiração. Observe a equação: C6H12O6 + 6 O2 + ADP + Pi → 6 CO2 + 6 H2O + ATP Fermentadoras Podem ser anaeróbias facultativas ou obrigatórias. Nesse último caso, o oxigênio é letal para as bactérias. São exemplos de bactérias anaeróbias obrigatórias o Clostridium tetani, agente etiológico do tétano e o Clostridium botulinum, agente etiológico do botulismo. Outro exemplo de bactéria fermentadora é o lactobacilo (anaeróbia facultativa). A seguir, temos a equação química da fermentação lática: C6H12O6 + 2 ADP + 2 Pi → 2 C3H6O3 + 2 ATP Os Lactobacillus estão presentes na flora intestinal humana, no canal vaginal da mulher, no leite e realizam a fermentação láctica.

Figura 05 - Principais tipos de fermentação das bactérias.

Anaeróbias Fazem respiração anaeróbia. Nesse processo, utilizam outra substância inorgânica em substituição ao oxigênio, como aceptor final de elétrons na cadeia respiratória. Como exemplo, tem-se o fato de que esse tipo de respiração é realizado por bactéria do ciclo do nitrogênio, que devolve N2 para o meio ao utilizar o nitrato no lugar do O2 (bactérias desnitrificantes). A01  Reino monera

Observe na equação química a seguir: C6H12O6 + 4 NO3− + ADP + Pi → 6 CO2 + 2 N2 + 6 H2O + ATP

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Reprodução Bipartição As bactérias se reproduzem principalmente de forma assexuada por bipartição (divisão binária). Nesse processo ocorre duplicação do DNA bacteriano seguido da divisão da célula, originando duas células-filhas geneticamente idênticas à célula inicial. Esse método não forma fuso como na mitose dos eucariontes como também não apresenta condensação extrema do material genético ao estado de cromossomo. Por meio da bipartição – em condições ideais de disponibilidade de nutrientes, temperatura e pH – a população bacteriana apresenta uma fase de crescimento com ritmo exponencial (fase log). Observe o gráfico que segue. CURVA DE CRESCIMENTO BACTERIANO

Replicação do DNA Parede celular

Fase Log

Fase Estacionária

Fase de morte

Número de células bacterianas

Fase de latência

Formação do septo Tempo

Figura 06 - Representação esquemática do processo de bipartição de uma célula bacteriana.

Formas de obtenção de variabilidade genética Conjugação Processo em que ocorre transferência de material genético de uma bactéria para outra por meio de pilli sexual (pontes citoplasmáticas). O segmento de DNA que a bactéria recebe, geralmente, é o plasmídeo. Assim, uma bactéria doadora duplica o plasmídeo e transfere um deles para a bactéria receptora. Esse plasmídeo doado pode incorporar-se ao DNA principal da bactéria receptora ou manter-se independente no citoplasma da célula. E a bactéria recombinada multiplica-se por bipartição, originando uma população portadora de uma nova característica. Um exemplo comum é a aquisição de resistência a antibióticos. O gene de resistência transferido, em geral, confere à bactéria nova capacidade de produzir uma enzima que degrada um determinado antibiótico. Essa tem sido a forma mais comum de transferir genes de resistência a antibióticos entre bactérias, produzindo micro-organismos multirresistentes.

Processo em que uma bactéria assimila um pedaço de DNA livre, presente no meio ambiente. Esse DNA geralmente origina-se de outro micro-organismo que morreu. Transdução

Célula doadora

Plasmídeo DNA bacteriano

Ponte citoplasmática

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Transformação

Separação das células

Célula receptora

Processo por meio do qual o DNA bacteriano é transferido de Figura 07 - Representação esquemática da reprodução por conjugação uma bactéria para outra, tendo como vetor um vírus bacteriófago. entre bactérias. 13

Biologia

Importância das bactérias nn Sãondecompositoresndanmatérianorgânicanjuntamentencomnosnfungos,npromovendonanciclagemndosnátomosnnosnecos-

sistemas. nn Participamndonciclondonnitrogênio.nAlgumas,njuntamentencomnasncianobactérias,nsãonfixadorasndonnitrogênionatmosférico.nOutrasnsãonnitrificantesnhavendo,nainda,nasndesnitrificantesn(bactériasnanaeróbias). nn Sãonutilizadasn(lactobacilos)nnanproduçãondenalimentosnfermentadosncomoniogurtes,ncoalhadas,nqueijosnenoutros. nn Sãonempregadasnnanbiorremediação parandegradarnsubstânciasnnaturaisntóxicasnensubstânciasnsintéticasncomonpetróleo,npesticidas,ncorantesnenoutras,nauxiliandonnanlimpezandonmeionambiente. nn Podemn comprometern an saúden humanan causandon inúmerasn doençasn comon tétano,n coqueluche,n meningite,n sífilis,n tuberculosenenoutras. nn Sãonutilizadasncomonbiofábricas,nquandongeneticamentenmodificadas,nenpodemnproduzirnmedicamentosncomonaninsulinanenonhormôniondoncrescimento. nn Podemnsernempregadasnnanproduçãondenbiocombustível:nonbiogásn(metano),npornmeiondenbiodigestores. nn Sãonutilizadas,nnanindústrianfarmacêutica,nparanproduçãondenantibióticosnensubstânciasnterapêuticasncomononbotox. nn Sãonaplicadasnemncontrolenbiológicondenpragasn(insetos)nnanagriculturanorgânica. nn Podemnsernempregadasncomonarmas biológicasncomo,npornexemplo,no Bacillus anthracis,nemn2001,nnosnEstadosnUnidos.

SAIBA MAIS ARMAS BIOLÓGICAS Asnarmasnbiológicasnsãonasnmaisntemidasnnanatualidade,npoisnsãoncapazesndendevastarnsociedadesncontaminandonanágua,nonar,nanterran enosnalimentos.nEssasnarmasnsãonfeitasnanpartinrndentoxinas,nbactérias,nvírus,nfungosnounoutrosnmicro-organismosnquensãoncultinvadosnemn laboratório.nUmanarmanbiológicanefincientendevenconternumnpatógenondentransmissãondireta,ncomnumnperíodondenincubaçãonouncontágion longononsufincientenparangarantinrnandisseminação,nalémndenincapacitarnounmatarnsuasnvítinmas.nTalncomonosnpatógenosnquenmatamnpessoas,n osnquenacometemnrebanhosnenplantaçõesnpodemnternefeitosnigualmentendevastadores.n Essanestratégiandenguerranénutinlizadanhánséculos.nExistemnregistrosndencontaminaçõesnquandonosnexércitosnusavamncadáveresnemndeterioramentonparancontaminarnonabastecimentondenáguanounquandonlançavamncorposndenvítinmasndenvaríolanparanonterritórioninimigo.nOsn acontecimentosnmaisnrecentesnsãonosndosnatosnterroristasnutinlizandonanbactérianBacillus anthracis apósnosnatentadosnden11ndensetembron den2001,nnosnEUA.nAnpartinrndenumancaixanpostalnpúblicanemnNewnJersey,ncartasnquencontinnhamnesporosndenantraznforamnenviadasnparan senadoresnenandiversosnveículosndencomunicação.nOnataquenmatouncinconpessoasneninfectounmaisn18.nAntransmissãondessanbactériansendán quandonesporosnpenetramnemnalgumnferimentoncutâneo,nounquandonelesnsãoninaladosnouningeridos.

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Equipamento de segurança para situações de guerras biológicas.

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Cianobactérias

Denominadas cianofíceas ou algas azuis, as cianobactérias possuem grande importância ecológica pela sua participação nos ciclos do carbono e do nitrob gênio. Compõem o fitoplâncton e, por meio da fotossíntese, sequestram CO2 a e renovam o O2 atmosférico. A capacidade de fixar o nitrogênio atmosférico em células especiais, chamadas heterocistos, e de realizar fotossíntese, faz com que sejam pioneiras no mecanismo das sucessões ecológicas em ambiente aquático. b Além disso, são unicelulares e podem formar colônias filamentosas. Nas colônias é comum a diferenciação de algumas células em acinetos, uma forma de resistência semelhante aos esporos bacterianos. Outro ponto importante é que Figura 08 - Cianobactérias filamentosas, (a) heterocisto; as cianobactérias possuem parede celular de peptideoglicanos e reproduzem-se (b) acineto. assexuadamente por bipartição. Também pode ocorrer fragmentação das colônias em segmentos denominados hormogônios que se dispersam, por exemplo, por meio do vento, formando uma nova colônia filamentosa. A única forma de obtenção de variabilidade genética entre as cianobactérias é por mutação. Esse tipo de bactéria apresenta clorofila a, carotenoides e ficobilinas (ficocianina e ficoeritrina), podendo apresentar diferentes colorações. Em nível intracelular, possui dobramentos de membrana (endomembranas), onde localizam-se os pigmentos fotossintetizantes. Sua principal substância de reserva é o amido. As cianobactérias podem viver em todos os tipos de ambientes, ocorrendo nos mares, nos rios, em locais úmidos, em troncos de árvores e em regiões em que as condições são totalmente adversas. Quando crescem de forma descontrolada, podem concentrar a água com toxinas, afetando as cadeias alimentares provocando a mortalidade de animais.

Arqueobactérias Recentemente, a Biologia Molecular revelou que o RNA ribossomal das arqueobactérias tem maior semelhança com o RNA ribossomal dos eucariontes. Além disso, a parede celular desses seres é diferente da parede celular das eubactérias. Ela é constituída por proteínas e polissacarídeos complexos e nunca por peptoglicanos. Dessa forma, a sistemática cladística (baseada no princípio filogenético) concluiu que os procariontes, na terra primitiva, podem ter originado dois grupos. Um deles teria evoluído para as bactérias e o outro, em um segundo momento, teria diversificado em dois ramos: arqueobactérias e eucariontes. Assim, as arqueobactérias apresentam uma proximidade maior, em termos filogenéticos, com os organismos eucariontes. Seres procarió cos Archaea

Eukarya

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Bactéria

Seres eucarió cos

Figura 09 - Cladograma: filogenia das arqueobactérias.

Biologia

As arqueobactérias são divididas em três grupos: Metanogênicas São bactérias heterotróficas e anaeróbias estritas, produzindo ATP e gás metano por fermentação. Vivem nos pântanos e aterros sanitários, mas também estão presentes no trato digestório de ruminantes e outros mamíferos. Além disso, elas podem ser utilizadas em equipamentos denominados biodigestores para a produção de biogás (metano), por meio de fermentação metanogênica. Assim, consumiriam matéria orgânica, por exemplo, do esgoto sanitário, gerando uma alternativa de combustível renovável. Alimentação

Matéria orgânica

Saída Válvula

Campânula

Nível terreno Entrada

Bio fer lizante

Biogás (Metano) Câmara de fermentação

Saída

D e s c a r g a

Meio anaeróbico, bactérias metanogênicas e matéria orgânica

Figura 10 - Modelo de Biodigestor

Halófilas São bactérias que vivem em águas com alta salinidade, sendo que as colônias crescem nas salinas onde a água do mar é represada. Apresentam um pigmento (bacteriorrodopsina) que absorve luz, permitindo a síntese direta de ATP. Acidotermófilas

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São as arqueobactérias que vivem em ecossistemas aquáticos com altas temperaturas (entre 60 °C e 150 °C). A maioria é quimiossintetizante e vive, principalmente, em fontes termais submarinas, localizadas nas profundezas oceânicas, sustentando comunidades ricas em espécies.

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Exercícios de Fixação

Bactérias são encontradas nos grupos: a) 1, 2 e 3 apenas. b) 1, 2 e 4 apenas. c) 1, 3 e 4 apenas. d) 2, 3 e 4 apenas. e) 1, 2, 3 e 4. 02. (UPF RS) Bactérias são organismos unicelulares e procariotos, que podem ser diferentes quanto ao metabolismo, ao habitat, à forma da célula e ao tipo de associação. Dada sua expressiva importância como agentes patogênicos, é fundamental saber reconhecê-las. Assim, associe as colunas abaixo, relacionando o tipo à aparência das bactérias.

TIPO

APARÊNCIA

1. Coco

( ) em forma de vírgula

2. Bacilo

( ) bastonete

3. Vibrião

( ) esférica

4. Sarcina

( ) cocos alinhados formando cadeias

5. Estreptococos

( ) cocos agrupados formando um cacho

6. Estafilococos

( ) oito cocos agrupados formando um cubo

A sequência correta de preenchimento dos parênteses, de cima para baixo, é: a) 2 – 6 – 1 – 4 – 5 – 3. b) 4 – 3 – 2 – 6 – 5 – 1. c) 3 – 2 – 1 – 5 – 6 – 4. d) 4 – 6 – 1 – 3 – 2 – 5. e) 3 – 2 – 1 – 5 – 4 – 6. 03. O esgoto doméstico é um ambiente favorável para o crescimento de bactérias decompositoras aeróbias e anaeróbias.

Assinale a opção que indica a relação correta entre o tipo de bactéria decompositora e as características do ambiente que favorecem sua proliferação. a) Aeróbias, quando o ambiente for rico em matéria orgânica e em gás oxigênio. b) Anaeróbias, quando o ambiente for pobre em matéria orgânica e em gás oxigênio. c) Anaeróbias, quando o ambiente for pobre em matéria orgânica e rico em oxigênio. d) Aeróbias, quando o ambiente for rico em matéria orgânica e pobre em gás oxigênio. 04. (Puc RS) Pesticidas do tipo bactericidas destroem procariotos por meio de diversos mecanismos: afetando a estrutura de _________, o agente inibe a formação da parede celular; destruindo _________, a toxina impede diretamente a síntese proteica; e, alterando enzimas transcricionais, a droga bloqueia a formação imediata de _________. a) desmossomos – introns – RNA. b) desmossomos – ribossomas – ATP. c) glicocálix – fosfolipídeos – dupla hélice. d) peptideoglicanos – ribossomas – RNA. e) peptideoglicanos – fosfolipídeos – dupla hélice. 05. (Cefet MG) Em 2001, após ataque terrorista que causou a queda do World Trade Center, foram enviadas pelo correio cartas contendo a bactéria Bacillus anthracis. As cartas contaminadas só foram identificadas quando um funcionário do endereço destinatário morreu por inalação do pó branco. A sobrevivência do micro-organismo citado, durante o envio da carta, foi possível pela(o) a) presença de células vegetativas, com alto potencial de proliferação. b) formação de esporos, forma de resistência a ambientes desfavoráveis. c) isolamento térmico, para evitar oscilações de temperatura e o choque térmico. d) adição de material nutritivo, necessário às atividades vitais do micro-organismo. e) proximidade do endereço remetente e destinatário, para garantir viabilidade celular. 06. (Unicid SP) Responda: a) As bactérias podem realizar um ou mais tipos de reações químicas, tais como fermentação, quimiossíntese, respiração celular ou fotossíntese. De acordo com a reação realizada, as bactérias podem ser divididas em dois grupos, conforme o tipo de nutrição: autotróficas e heterotróficas. Dentre as reações citadas, quais delas relacionam-se exclusivamente com o tipo de nutrição autotrófica? b) Dentre as bactérias aeróbicas, anaeróbicas facultativas e anaeróbicas obrigatórias, qual teria maior chance de sobrevivência no meio ambiente? Justifique sua resposta. a) As reações relacionadas à nutrição autotrófica de bactérias são quimiossíntese e fotossíntese. b) As bactérias anaeróbicas facultativas teriam maior chance de sobrevivência, pois sobrevivem tanto em ambientes aeróbicos quanto anaeróbicos, aumentando a amplitude de locais.

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01. (UFPR) A figura abaixo apresenta uma classificação dos seres vivos baseada em sua fonte primária de energia.

Biologia

Exercícios Complementares 01. No período que antecedeu a Olimpíada do Rio de Janeiro, a mídia nacional e internacional publicou matérias abordando o problema da poluição na Baía de Guanabara, local das provas de vela, como o trecho apresentado a seguir. “... segundo estudos recentes, foram encontrados níveis muito altos de vírus e bactérias provenientes do esgoto, lançados sem tratamento no mar, níveis estes considerados insalubres em qualquer praia do mundo. A descontaminação da Baía de Guanabara, que recebe diariamente os dejetos de nove milhões de pessoas que não têm acesso à rede de esgoto além dos resíduos da indústria petroleira local, foi uma das ambiciosas promessas para que o Rio fosse escolhido como sede da Olimpíada.” Fonte: http://brasil.elpais.com/brasil/2016/07/28/deportes/1469730197_101846.html. Adaptado. Acesso em 14/09/2016.

A presença de altas taxas da bactéria Escherichia coli no ambiente aquático pode ser utilizada como um indicador de água contaminada por esgoto doméstico. Esse organismo habita o corpo humano e, em condições normais, não causa problemas à saúde.

Fonte: http://portugalmundial.com/wp-content/uploads/2012/11/e_coli.jpg. Acesso em 01/10/2016.

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Em relação à Escherichia coli, marque a opção que indica como podemos classificá-la em termos de estrutura celular e que órgão do corpo humano é seu ambiente natural. a) Eucarionte e estômago. b) Eucarionte e intestino. c) Procarionte e estômago. d) Procarionte e intestino. 02. (Enem MEC) Para o consumidor, é praticamente impossível identificar a diferença entre a sacola biodegradável e a comum, feita de polietileno – derivado do petróleo. Alguns go-

vernos municipais já exigem que os supermercados ofereçam sacolas biodegradáveis em substituição às sacolas comuns. Disponível em: http://epocanegocios.globo.com. Acesso em: 1 ago. 2012.

A atitude tomada pelos governos municipais deve-se ao(à) a) maior resistência que os materiais biodegradáveis apresentam em relação aos comuns. b) escassez das matérias-primas derivadas do petróleo para produção das sacolas comuns. c) custo consideravelmente menor das sacolas biodegradáveis em relação ao das sacolas comuns. d) maior capacidade de produção das sacolas biodegradáveis, já que as fontes podem ser renováveis. e) rápida decomposição das sacolas biodegradáveis pela ação de bactérias, em comparação às sacolas comuns. 03. Leia o texto a seguir, publicado na revista Superinteressante O que arde nem sempre cura A água oxigenada prejudica a cicatrização de um corte? Sim. No geral, o melhor é deixar o corpo cuidar sozinho do fechamento do talho. “Basta limpar bem o local com água ou soro fisiológico”, receita a cirurgiã plástica Lydia Massako Ferreira, da Universidade Federal de São Paulo. A ideia, muito difundida, de que substâncias que fazem a pele arder são boas para a cicatrização é errada. “Elas agridem quimicamente a ferida e só devem ser usadas se há risco de infecção”, aconselha Lydia. Assim, um corte com lâmina ou um joelho ralado no cimento não precisam mais do que uma boa lavada. “A água oxigenada atrapalha a formação das fibras de colágeno que vão preencher o corte”, avisa a dermatologista Núbia Rossetti. Ferimentos feitos com objetos enferrujados pedem cuidado maior. Nesses casos, a água oxigenada e outros antissépticos ajudam, mas deve ser avaliada a necessidade também de uma vacina antitetânica. Todas essas substâncias devem ser usadas, com certeza, quando já existe infecção, pois matam os microrganismos. Disponível em: <http://super.abril.com.br/comportamento/o-que-arde-nem-sempre-cura>. Acesso em: 06/05/2016.

O texto relata que o uso de água oxigenada (peróxido de hidrogênio) em ferimentos não é interessante, pois sua oxidação poderia roubar elétrons das moléculas de colágeno produzidas pelos fibroblastos, atrapalhando a cicatrização do ferimento. Ainda assim, muitas pessoas utilizam a água oxigenada em ferimentos, buscando seu poder antisséptico. A água oxigenada possui essa ação porque a) a reação química promovida pela catalase decompõe o peróxido de hidrogênio e isso afeta as bactérias anaeróbias.

Ciências da Natureza e suas Tecnologias Questão 07. As bactérias gram-positivas possuem externamente uma parede constituída por peptideoglicanos e, internamente, a membrana plasmática. As bactérias gram-negativas apresentam uma membrana lipoproteica externa e uma interna. Entre as duas membranas aparecem a parede de peptideoglicanos e o espaço periplásmico. Com a técnica de coloração Gram, as positivas e negativas adquirem, respectivamente, as colorações azul-violeta e vermelho ou róseo escuro.

04. (UEPA) Artefato bélico desenvolvido para espalhar agentes vivos, capazes de infectar um grande número de pessoas, é chamado de arma biológica, contendo vírus e bactérias modificados geneticamente em laboratórios, para se tornarem resistentes, matando ou incapacitando humanos, animais e plantas de uma nação adversária. Potencialmente, para este fim, destacam-se os bacilos Bacillus anthracis e Clostridium botulinum, os vírus da varíola e o ebola. A respeito dos micro-organismos destacados, afirma-se que: a) pertencem ao mesmo reino por não apresentar material genético envolvido pela carioteca. b) as bactérias pertencem ao mesmo gênero porque possuem forma esférica. c) são autótrofos e só se reproduzem no interior de outras células. d) formam esporos que são as estruturas de resistência no ambiente externo. e) as bactérias possuem mesma forma e pertencem a gêneros e espécies diferentes. 05. (UECE) As bactérias são seres unicelulares, procariotos, que têm formas de vida do tipo isolada ou em agrupamentos variados do tipo coloniais. Embora esses seres celulares sejam considerados pelo senso comum como “micróbios perigosos”, há muitas espécies importantes para o equilíbrio dinâmico dos seres vivos e destes com o meio ambiente. Assim sendo, muitos estudos e pesquisas são desenvolvidos na área da microbiologia, para melhor conhecer a maquinaria biológica das bactérias. Sobre a citologia bacteriana, é correto afirmar que a) moléculas de DNA que ficam ligadas ao cromossomo bacteriano e costumam conter genes para resistência a antibióticos são denominadas de plasmídeos. b) o capsídeo bacteriano, também conhecido como membrana celular, é constituído por substância química, exclusiva das bactérias, conhecida como mureína. c) os pneumococos, bactérias causadoras de pneumonia, são espécies de bactérias que possuem, externamente à membrana esquelética, outro envoltório, mucilaginoso, denominado de cápsula. d) externamente à membrana plasmática existe uma parede celular ou membrana esquelética, de composição química específica de bactérias – o ácido glicol.

06. (Puc PR) Em outubro de 2010, a Anvisa, após alguns hospitais brasileiros sofrerem com um surto da bactéria “KPC”, resolveu proibir a venda de antibióticos sem receita médica pelas farmácias. Com a nova regra, a receita médica para antibióticos ficará retida na farmácia junto com os dados do comprador. A validade da receita é de 10 dias, o que obriga o paciente a procurar novamente o médico em casos de persistência da doença. Um dos objetivos da regra é mudar o hábito do brasileiro de se automedicar, uma vez que o uso indiscriminado de antibióticos pode provocar a) a resistência microbiana, a qual pode tornar a bactéria resistente ao medicamento, uma vez que o uso indiscriminado de antibióticos pode induzir novas formas de bactérias. b) a aquisição de resistência por indução de componentes antimicrobianos; com isso, as bactérias geram cepas capazes de suportar os antibióticos. c) a resistência microbiana desencadeada pela indução de formas genéticas modificadas pela troca de pequenos plasmídeos (plasmídeo R) encarregados de levarem consigo genes que permitem a resistência antimicrobiana. d) a necessidade de mudança por parte da população bacteriana, que se torna resistente por alterações genéticas impostas pelo uso dos antibióticos. e) a redução da eficácia dos antibióticos devido à seleção de organismos resistentes. 07. (Uema MA) As bactérias são seres vivos minúsculos, extremamente resistentes, com uma incrível capacidade de reprodução e que apresentam uma grande variedade de formas e de metabolismo. Com base na sua coloração específica, pode-se classificá-las em gram-positivas e gram-negativas, fato importante que auxilia no diagnóstico de doenças causadas por esses microrganismos. Quais as características específicas apresentadas pelas bactérias gram-positivas que as diferenciam das gram-negativas? 08. (UEPG PR) Inúmeras espécies de bactérias diferem quanto ao metabolismo, ao habitat e à forma das células. Assinale o que for correto no que diz respeito às características estruturais e nutricionais das bactérias. 01. As bactérias podem apresentar forma esférica (coco), de bastonete (bacilo), espiralada (espirilo), de vírgula (vibrião), etc. 02. Muitas espécies de bactérias formam colônias, isto é, associações em que os participantes mantêm sua individualidade, sendo capazes de sobreviver quando separados do grupo. 04. As bactérias quimioautotróficas utilizam oxidações inorgânicas como fonte de energia para sintetizar substâncias orgânicas a partir de gás carbônico e de átomos de hidrogênio provenientes de diversas substâncias. 08. As bactérias autotróficas dividem-se em fotossintetizantes, quimiossintetizantes, respiradoras e fermentadoras. 16. As sulfobactérias realizam um tipo de fotossíntese em que a substância doadora de hidrogênio não é a água, mas compostos de enxofre, principalmente o gás sulfídrico (H2S).

A01  Reino monera

b) os peroxissomos bacterianos não toleram a presença do peróxido de hidrogênio e isso leva à morte bacteriana. c) a decomposição química do peróxido de hidrogênio acidifica a região, levando as bactérias aeróbicas à morte. d) a catalase bacteriana decompõe a água oxigenada e o oxigênio liberado oxida a parede celular da bactéria, destruindo-a. e) o peróxido de hidrogênio é uma substância existente no sistema imunológico e é sinalizadora para que macrófagos fagocitem as bactérias do ferimento.

FRENTE

BIOLOGIA

MÓDULO A02

ASSUNTOS ABORDADOS n Principais bacterioses humanas nn Transmissãonfeco-oral nn Transmissãonpornmeiondenvetores nn Transmissãonpornmeiondenrelaçãon sexualndesprotegidan(DST) nn Transmissãonpornmeiondoncontaton direto nn Transmissãonpornmeiondenferimentosncomnobjetosncontaminados nn Transmissãonpornmeiondencontaton comnhospedeironvertebrado nn Transmissãonpornmeiondeningestãon denalimentos

PRINCIPAIS BACTERIOSES HUMANAS Terremoto e surto de cólera castigaram o Haiti em 2010 Foinumnanondenincontestáveisndifinculdadesnparanannaçãoncaribenha,nquenemnjaneiron viunmorrer,nemnsegundos,nmilharesndenpessoasnsobnosnescombrosndeixadosnpelongranden terremoton en quen tambémn sofreun asn assustadorasn consequênciasn don surton den cólera.n EssasnduasncatástrofesnofuscaramnoutrasnsignifincatinvasntragédiasnnonHaitin,ncomonanpassagemndonfuracãonTomás,nquenprovocouninundaçãonendeixounmaisnden20nmortos. Apesarndanmagnitudendonterremoto,nonsurgimentondendoençasnque,ninfelizmente,nemn muitosncasosnseguenessentinpondentragédia,nnãonaconteceunnosnprimeirosnmesesnapósnon tremor.nPornisso,nanchegadandancóleran(bacteriosenproduzidanpelonVibrio cholerae)nsomentenoitonmesesndepoisndonterremotonpegounosnhaitinanosndensurpresa. Osnprimeirosncasosndandoençanforamndetectadosnemn19ndenoutubronden2010,ncausandonanmortendenmaisnden2,5nmilnpessoasneninfectandonmaisnden120nmilnpacientes.nAsn áreasn maisn carentesn foramn asn maisn afetadas.n An inundaçãon prejudicoun asn buscasn en hán evidênciasndenquenanáguandantempestadenmisturouncomnanáguandonesgotonendonconsumon humano,nenpornessanrazão,nhouvenonsurtondencólera.n NovamentenonHaitinnsenviunimersonnumnprocessondenrecepçãonemergencialndenajuda,n especialmentensorosndenhidrataçãonencloronparanpurifincarnanágua.nEssesnelementosnsãon essenciaisnparanenfrentarnumandoençanquensencontrainpelonconsumondenáguanounalimentosncontaminadosnenquencausananmorte,nemnquestãondenhoras,ncasononpacientennãonsejan atendidoncomnprontindão.n

Fonte:nWikimediancommons

Estinma-sen quen cercan den metaden dasn doençasn humanasnsejan causadanporn bactériasn –n asn bacterioses.n Essesn micro-organismos,n sensíveisn an antibióticos,n vivemn principalmentenentrenasncélulasndosntecidosnennasnsuperfínciesndencavidadesnenórgãos,nhavendo,n porém,nalgumasnespéciesncapazesndeninvadirncélulas.nOsnantibióticosnsãonmedicamentosn utilizadosnnoncombatenàsndoençasncausadasnpornbactérias.nnContudo,nseunusonnãondeven sernindiscriminado,nistoné,nsemnreceitanmédicanounpornperíodosndentemponincorreto.nIsson acabanpornselecionarnenfavorecernlinhagensndenbactériasnresistentes,ndifincultandonancuran denváriasninfecções.

CiênciasndanNaturezanensuasnTecnologias

Transmissão feco-oral Asnbacteriosesndentransmissãonfeco-oralnsãondisseminadas,nprincipalmente,npelanáguan denconsumonhumano.nOnindivíduondoentenapresentanumnquadrondeninfecçãonintestinnalnen elimina,npornmeiondendiarreianounvômito,nanbactériancausadorandessenquadronclínico.nAssim,nanbacteriosenespalha-senrapidamente,njánquenonreservatóriondenáguandanpopulaçãon podenserncontaminadonpelonesgotonsanitáriondessenmesmonlocal.nPornmeiondaningestãon denáguanenalimentosncontaminados,nváriasnpessoasnfincamndoentesnaonmesmontempo.nEmn nívelnintestinnal,nanbactérianmultinplica-senenliberanumanenterotoxinanquenafetanasncélulasn intestinnais,nacarretandongrandenperdandenáguanensaisnminerais.nIssonpodenocasionarnforten desidratação,npodendonlevarnonpacientenànmorte. Ontratamentonespecífinconcomnanantintoxinanenhidrataçãonreduznanmortalidadenanquasen zeronenanprevençãondependendenmelhoriasnnonsaneamento básico.nRecomenda-se,nportanto,nanadoçãondenmedidasnpreventinvasnbásicas,ntaisncomo: nn Sempreningerirnáguanfervidanounclorada; nn Verdurasnenfrutasncruasndevemnsernbemnlavadasnendeixadasndenmolhonemnáguan

clorada;

nn Peixesnenfrutosndonmarndevemnsernbemncozidos.

Observenantabelancomnasnprincipaisnbacteriosesncausadasnpelasnbactériasndentransmissãonfeco-oral: Bacterioses causadas por transmissão feco-oral Bacteriose

Morfologia

Agente etiológico

Cólera

Vibriãoncolérico

Vibrio cholerae

Disenteriasnbacterianas (gastroenterites)

Bacilos

Shigella, Salmonella enterica, Escherichia coli

Febrentinfoide

Bacilo

Salmonella typhi

Transmissão por meio de vetores Osnvetoresnsãonhospedeirosninvertebradosndenagentesnetinológicosncomo,npornexemplo,nbactérias.nAsnbacteriosesndessengruponsãontratadasncomnantinbiótincosnespecífincos.nAn profinlaxianbásicanénoncombatenaosnvetores,npornmeiondenrepelentes,nfogueirasnenusonden carrapatincidasn nosn animaisn doméstincos,n especifincamenten non cason dan febren maculosa.n Noncasondanpestenbubônica,noncombatenànpulgantransmissoranconsistenemnevitarnsituaçõesnquencontribuamncomnonaumentondanpopulaçãondenratos,nquenaproximananpulgan Xenopsyllacheopis donhomem.nAssim,nsãonnecessáriasnmedidasncomonanincineraçãondon lixonenacondicionamentonhermétincondosnalimentosnendenraçãonanimal. A02  Principaisnbacteriosesnhumanas

Observenantabelancomnasnprincipaisnbacteriosesntransmitindasnpornvetores: Bacterioses transmitidas por vetores Bacteriose

Agente etiológico

Morfologia

Vetor

Principais Sintomas

Febrenmaculosa

Rickettsia rickettsin (parasitanintracelularnobrigatório)n

Bacilos

Carrapato-estrela

Febrenalta,ncefaleia,nvômito,n manchasnvermelhasnpeloncorpo.

Febrentinfoide

Rickettsia prowazekiin (parasitanintracelularnobrigatório)n

Bacilos

Pulgasnenpiolhosn (fezesncontaminadas)

Febrenalta,nmanchasnvermelhasn peloncorpo.

Pestenbubônica

Yersinia pestis

Bacilo

Pulgandenrato

Febre,ninflnamaçãondosngângliosn linfátincos:nbubões. 21

Biologia

Transmissão por meio de relação sexual desprotegida (DST) As bacterioses sexualmente transmissíveis são tratadas com antibióticos específicos. A principal medida de profilaxia é o uso de preservativo durante as relações sexuais. Observe a tabela com as principais bacterioses de transmissão, principalmente, sexual: Bacterioses de transmissão sexual Bacteriose

Sífilis

Agente etiológico

Treponema pallidum

Morfologia

Principais sintomas

Transmissão

Espiroqueta

Fase primária: cancro duro (lesão de borda endurecida e indolor no pênis e lábios menores da vagina, quen regride mesmo sem tratamento). Fase secundária: lesões na pele e mucosa oral. Fase terciária: comprometimento do miocárdio e sistema nervoso.

Relações sexuais sem preservativo, transmissão congênita e por aleitamento. Relações sexuais sem preservativo e no momenton do parto.

Blenorragia ou n Gonorreia

Neisseria gonorrheae

Gonococos

Secreções amareladas produzidas na uretra masculina e no canal vaginal. Ardor ao urinar. As mulheres, em geral, são assintomáticas, mas o quadro pode evoluir para o acometimento do útero, tubas uterinas e ovários.

Linfogranuloma venéreo (LGV)

Clamydia trachomatis (não tem parede celular, parasita intracelular obrigatório)

Cocos

Lesão e ou pápula genital e inchaço de gânglios na virilha.n O gânglio pode evoluir para uma ferida.

Relações sexuais sem preservativo.

Cancro mole

Hemophilus ducreyi

Bacilo

Pequenas e dolorosas feridas com pus nos órgãos genitais.

Relações sexuais sem preservativo.

Transmissão por meio do contato direto Diversas bacterioses são transmitidas pelas mãos contaminadas por objetos e levadas à boca ou, simplesmente, pela inalação de gotículas de saliva liberadas durante a fala, espirros e tosse de indivíduos doentes. Observe a tabela com as principais bacterioses de transmissão direta: Bacterioses causadas por transmissão direta

A02  Principais bacterioses humanas Fonte: Wikimedia commons

Bacteriose

Agente etiológico

Morfologia

Principais sintomas

Profilaxia Vacinação (BCG).

Vacinação.

Tuberculose

Micobacterium tuberculosis

Bacilo de Koch

Febre baixa acompanhada de sudorese, perda de apetite, emagrecimento, tosse e hemoptise (expulsão sanguínea por meio da própria tosse). Pode acometer também os ossos, o fígado e a pele.

Meningite

Neisseria meningitidis n Streptococcus pneumoniae Hemophilus influenzae

Meningococos

Febre alta, vômitos em jato, enrijecimento da nuca, dor de cabeça e manchas vermelhas na pele.

Coqueluche

Bordetella pertussis

Bacilo

Tosse.

Vacinação n (tríplice bacteriana)

Difteria (crupe)

Corynebacterium diphteriae

Bacilo

Dor e placas purulentas na garganta, além de febre.

Vacinaçãon (tríplice bacteriana)

Pneumonia

Streptococcus pneumoniae

Cocos

Febre alta, prostração, tosse, dor nas costas e dificuldade respiratória.

Vacinação

Hanseníase

Micobacterium leprae

Bacilo de Hansen

Manchas de pigmentação alterada na pele com falta de sensibilidade e lesões cutâneas.

A BCG tem n demonstrado n relativa imunização.

Figura 01 - O preservativo é a medida profilática mais eficiente contra as DSTs.

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

Observe abaixo os principais sintomas da tuberculose. 23:00

Cansaço Suor noturno

Tosse crônica Cough

Cough

Tosse com sangue

Ahh..! !!

Falta de ape te

Febre

Dor no peito Perda de peso Figura 02 - Principais sintomas da tuberculose.

Transmissão por meio de ferimentos com objetos contaminados As bactérias causadoras do tétano proliferam-se e liberam uma toxina (neurotoxina) que preenche a fenda sináptica na região da placa motora (entre o neurônio e a célula muscular). Essa neurotoxina do bacilo do tétano impede a inibição da liberação de vesículas com acetilcolina (neurotransmissor) pelo neurônio motor. Assim, há uma liberação contínua desse mediador químico, gerando a contração do músculo sem relaxamento. Assim, a transmissão do impulso elétrico fica alterada, acarretando fortes espasmos musculares, muita dor e riso sardônico (devido à contração dos músculos da mandíbula). As contrações podem levar a uma parada cardíaca e respiratória. Por isso a taxa de mortalidade associada à doença é alta.

Bacteriose

Agente etiológico

Morfologia

Transmissão

Profilaxia

Tétano

Clostridium tetani

Bacilo anaeróbico obrigatório

Por meio de esporos introduzidos por objetos perfurantes em ferimentos profundos.

Vacinação (tríplice bacteriana) com dose de reforço a cada 10 anos.

Fonte: Wikinedia commons

Bacteriose causada por objetos contaminados

Figura 03 - Acidente comum que leva à exposição aos esporos do bacilo tetânico.

A principal bacteriose transmitida por um hospedeiro vertebrado contaminado é a leptospirose. A bactéria causadora dessa doença hospeda-se em vários animais, sendo mais frequentemente encontrada no rato de esgoto. Os surtos de leptospirose têm sido associados a períodos pós-enchentes, quando a urina do animal contamina as águas de modo geral. Bacteriose causada por hospedeiro vertebrado Bacteriose

Agente etiológico

Morfologia

Transmissão

Profilaxia

Leptospirose

Leptospira icterohaemorrhagiae

Espiroqueta

Contato da urina de rato contaminado com a bactéria com lesões na pele e mucosas.

Desratização, saneamento básico, sistema de captação de águas pluviais.

A02  Principais bacterioses humanas

Transmissão por meio de contato com hospedeiro vertebrado

Biologia

Transmissão por meio de ingestão de alimentos O botulismo, doença rara produzida por bactéria, consiste na intoxicação alimentar por esse tipo de micro-organismo, podendo ocasionar danos graves nos nervos e músculos. É, ainda, potencialmente fatal. A bactéria causadora do botulismo é encontrada naturalmente no intestino de animais como boi, cavalo e porco. Junto às fezes desses animais, as bactérias convertidas em esporos são liberadas para o meio externo. Os esporos podem contaminar carnes e outros alimentos, que mal processados na indústria e embalados a vácuo, encontram as condições ideais (anaerobiose) para assumir a forma vegetativa e produzir uma neurotoxina extremamente perigosa. Esta, ao ser absorvida em nível intestinal, preenche a fenda sináptica na placa motora onde atua, impedindo a liberação do neurotransmissor acetilcolina e, em consequência, não haverá contração muscular. Bacteriose causada por ingestão de alimentos Bacteriose

Agente etiológico

Morfologia

Transmissão

Profilaxia

Botulismo

Clostridium botulinum

Bacilo anaeróbicon obrigatório

Ingestão de alimentos enlatados ou embutidos contaminados com a n neurotoxina botulínica.

Ferver os alimentos enlatados e conservas antes do consumo. Selecionar os n alimentos, observando-se possíveis n alterações nas embalagens.

Botox

Fonte: Wikimedia commons

O Clostridium botulinum tem sido cultivado em laboratório para produção da neurotoxina, popularmente conhecida como botox. Esta preenche a fenda sináptica na região da placa motora, impedindo a liberação do neurotransmissor acetilcolina pelo neurônio motor. Dessa maneira, bloqueia a transmissão do estímulo elétrico para a musculatura, produzindo paralisia muscular. A aplicação dessa substância tem dado bons resultados, por exemplo, na redução das contrações musculares descontroladas, comuns em pacientes portadores de Mal de Parkinson. A medicina estética também utiliza o botox para reduzir rugas de expressão no rosto, impedindo a contração da musculatura facial abaixo da pele.

Botox

A02  Principais bacterioses humanas

Placa motora Placa motora

Neurônio Neurônio

Célula Célula muscular muscular

Neurônio Neurônio

Célula Célula muscular muscular

Ace lcolinaAce lcolina

Contração Contração muscular muscular

Paralisia muscular Paralisia muscular

Figura 04 - Local de atuação da neurotoxina botulínica (botox): placa motora.

Figura 05 - Botox produzido em cultivo do bacilo botulínico.

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

Exercícios de Fixação

02. (USF SP) “O Brasil vive uma nova epidemia de sífilis. O Ministério da Saúde divulgou dados recentes mostrando que o número de pessoas infectadas no Brasil aumentou 32,7% entre 2014 e 2015, chegando a 65 878 casos no ano passado. O aumento é considerado expressivo em todas as faixas etárias...” Disponível em: https://vestibular.uol.com.br/resumo-das-disciplinas/atualidades/brasil-vive-epidemia-de-sifilis. Acesso em: 20/04/2017.

A ação que pode prevenir essa doença é a) uso de preservativo nas relações sexuais. b) vacinação em massa da população. c) exames periódicos e uso contínuo de medicamento. d) não compartilhamento de seringas e agulhas, bem como o uso de antibióticos. e) não compartilhamento de utensílios, como copos e talheres, com pessoas infectadas. 03. (FM Petrópolis RJ) A leptospirose é uma doença infecciosa influenciada tanto por características ambientais quanto sociais. As favelas são áreas em que o risco de contrair essa infecção é elevado, porque estão sujeitas a alagamentos, e os moradores não têm acesso a saneamento básico. O risco também é maior para indivíduos que trabalham com coleta de lixo ou na construção civil, uma vez que estão mais expostos à lama, ao solo e a outros materiais contaminados. A infecção descrita no texto é causada por a) larvas infectantes de asquelmintos que sobrevivem no solo úmido e na água. b) esporos de basidiomicetos presentes nas fezes de ratos, pombos e morcegos. c) vírus adquiridos quando o indivíduo não vacinado entra em áreas de transmissão. d) bactérias espiroquetas que se multiplicam nos rins de roedores e de outros mamíferos.

e) protozoários flagelados, eliminados junto com a urina de ratos, cães e de outros animais. 04. (UFPR) Existem diferentes modos de transmissão das doenças infecciosas humanas. A figura abaixo apresenta três deles. A

ESPÉCIE HUMANA

vetor

ESPÉCIE HUMANA

vetor

ESPÉCIE HUMANA

C OUTROS MAMÍFEROS OUTROS MAMÍFEROS ESPÉCIE HUMANA

Dengue e tuberculose têm seus principais modos de transmissão representados, respectivamente, em a) A e B. b) A e C. c) B e A. d) B e C. e) C e A. 05. (UTF PR) Algumas doenças podem ser transmitidas pelo ar e uma das medidas para sua prevenção é melhorar a ventilação dos ambientes fechados. Assinale a alternativa que contenha apenas doenças que podem ser transmitidas pelo ar. a) Caxumba, tétano e dengue. b) Difteria, sarampo e malária. c) Tuberculose, esquistossomose e cólera. d) Toxoplasmose, teníase e coqueluche. e) Pneumonia, difteria e caxumba. 06. (UCS RS) No estado de São Paulo, ocorreram alguns casos curiosos no ano de 2015: algumas pessoas foram, inicialmente, diagnosticadas com dengue, pois apresentavam febre alta, dores de cabeça, vômito e manchas vermelhas na pele. Mas, posteriormente, após análises mais criteriosas, foram identificadas como portadoras de outra doença. As análises mostraram que se tratava de uma doença bacteriana, associada ao sistema circulatório e transmitida pelo carrapato-estrela. A doença em questão era a) Febre tifoide. b) Botulismo. c) Tétano. d) Tifo. e) Febre maculosa.

A02  Principais bacterioses humanas

01. (UCpel RS) Um rapaz de 32 anos apresentou o seguinte quadro clínico: - paralisia flácida aguda; - preservação do nível de consciência; - visão turva; - boca seca. Após uma investigação, verificou-se que o rapaz havia consumido produtos enlatados e contaminados durante um acampamento alguns dias antes de manifestar os sintomas. Com base nisso, o médico pode indicar que o rapaz apresenta a) Botulismo. b) Amebíase. c) Teníase. d) Brucelose. e) Leptospirose.

Biologia

Exercícios Complementares

A02  Principais bacterioses humanas

02. (UFRGS RS) Bactérias são agentes causadores de diversas doenças e algumas delas podem ser muito graves. Considere as afirmações abaixo, a respeito de doenças. I. A cólera é causada por um vibrião, que é eliminado junto com as fezes. II. A gastrite bacteriana é causada pela Helicobacter pylori, que pode levar ao câncer. III. A dengue hemorrágica é causada por bactérias, do tipo bacilo, eliminadas no sangue. Quais estão corretas? a) Apenas I. b) Apenas III. c) Apenas I e II. d) Apenas II e III. e) I, II e III. 03. (UEG GO) As doenças sexualmente transmissíveis (DSTs) são consideradas como um dos problemas de saúde pública mais comum em todo o mundo. Em ambos os sexos, tornam o organismo mais vulnerável a outras doenças, inclusive à AIDS, além

de terem relação com a mortalidade materna e infantil. No Brasil, as estimativas da Organização Mundial de Saúde (OMS) de infecções de transmissão sexual na população sexualmente ativa, a cada ano, estão representadas no gráfico a seguir: 250 000 200 000

Frequência

01. (Unifor CE) A tuberculose (TB) causou grande impacto na humanidade principalmente em meados do século XIX, quando se estima que aproximadamente um quarto da população europeia tenha morrido de tuberculose. A descoberta de drogas eficazes contra a doença, o desenvolvimento de vacinas, atrelados a um notório avanço na qualidade de vida da população mundial, contribuíram para expressiva queda no número de casos da TB na maioria dos países. Todavia, mais recentemente, tem se percebido o reaparecimento desta doença, com incidência elevada em vários locais. Tal fato pode ser associado ao surgimento da AIDS, à diminuição da eficácia das drogas utilizadas no tratamento e à piora nas condições sanitárias de alguns países. Sobre a tuberculose, é correto afirmar: a) Doença infecciosa causada pelo bacilo Mycobacterium leprae, que foi descrito inicialmente por Robert Koch. b) A doença se caracteriza por ter uma evolução rápida e se dissemina através de aerossóis no ar que são expelidos quando pessoas com tuberculose infecciosa tossem e ou espirram. c) A tuberculose é considerada uma doença socialmente determinada, pois sua ocorrência está diretamente associada à forma como se organizam os processos sociais. d) A vacina Penta é utilizada na prevenção da tuberculose e deve ser administrada em todos os recém-nascidos. e) A resposta imunológica é capaz de impedir o desenvolvimento da doença e, por tal motivo, pessoas com sistema imune mais resistente não correm risco de adquirir tuberculose.

150 000 100 000 50 000

Sífilis

Gonorreia Clamídia DSTs

Herpes genital

HPV

Após a análise do gráfico e do conhecimento acerca das possíveis formas de contágio das DSTs apresentadas, pode-se afirmar que a) a frequência similar de herpes genital e de HPV está relacionada ao fato de ambas serem bacterianas e de serem transmitidas pelo contato sexual direto com pessoas contaminadas. b) a gonorreia, com frequência maior em relação à sífilis, HPV e herpes genital, é causada por uma bactéria cujo doente pode ser tratado com o uso de antibióticos. c) a maior frequência de clamídia na população está relacionada às diversas mutações que ocorrem no vírus transmissor, o que dificulta o tratamento da doença e possibilita maior contágio. d) a menor frequência de sífilis em relação à gonorreia e à clamídia pode ser explicada pelo fato de a população humana utilizar frequentemente espermicidas e anticoncepcionais. 04. (UEPG PR) Ocorre uma enormidade de doenças bacterianas com as mais diversas vias de transmissão. Com relação às doenças bacterianas e suas vias de transmissão, assinale o que for correto. 01. O Meningococo, a Neisseria meningitidis, leva ao quadro de meningite e possui transmissão por contato direto ou por aspiração de secreções nasofaríngeas de pessoas doentes ou de portadores da bactéria. 02. A febre tifoide causada pela bactéria Salmonella typhi tem porta de entrada no organismo humano pelas vias respiratórias, se alojando nos pulmões. 04. A coqueluche tem via de transmissão pela contaminação fecal de água ou alimentos. 08. O botulismo é ocasionado por ingestão de alimento no qual houve o desenvolvimento da bactéria Clostridium botulinum com liberação da toxina (geralmente em alimentos enlatados).

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

Sobre essa doença, considere as alternativas: V – F – F – F – V. ( ) a leptospirose é causada por organismos sem carioteca ou mitocôndrias, e com uma única molécula de DNA circular em seu interior. ( ) as chuvas, como as que arrasaram cidades como Barreiros, no litoral sul pernambucano, não influenciam no aumento no número de casos da doença. ( ) a leptospirose é considerada uma endemia, ou seja, está limitada às regiões norte e nordeste do Brasil. ( ) a leptospirose tem o rato como principal veiculador da doença, através de mordeduras desferidas na pele. ( ) assim como a leptospirose, doenças como a amebíase e cólera, poderiam ser evitadas com a adoção preventiva de práticas higiênico sanitárias. 06. (UFMG) A tuberculose é uma doença que pode ser controlada. Observe este gráfico, em que está representada a incidência de tuberculose no Brasil:

Considerando-se as informações desse gráfico, todos os seguintes fatores explicam a curva que caracteriza as décadas de 80 e 90, EXCETO a) Alto custo do diagnóstico e uso de antibióticos ineficientes. b) Aumento da desnutrição e da pobreza e queda na qualidade das moradias como consequência da política social. c) A ocorrência de AIDS, tornando os pacientes mais susceptíveis ao bacilo. d) Movimentos migratórios da população humana e consequente dispersão do bacilo por várias regiões. 07. (UFPE) A bactéria Escherichia coli possui como habitat natural o intestino humano e o de vários grupos animais. Contudo, algumas espécies são resistentes a antibióticos e geram infecções graves, além de intoxicações alimentares. No ano de 2011, um surto epidêmico causado por uma E. Coli, na Alemanha, foi atribuído ao consumo de brotos de soja contaminados. Sobre esse

assunto, observe a figura abaixo e considere as proposições que se seguem. V - V - V - F - F.

( ) A contaminação por fezes animais ou humanas de fontes naturais de água ou áreas cultivadas, além da falta de higiene na manipulação de alimentos, podem ser responsáveis por surtos epidêmicos. ( ) Uma E. coli comensal pode vir a se tornar patogênica, devido à inserção de genes de outra bactéria através de um vírus bacteriófago. ( ) No ecossistema intestinal, bactérias não patogênicas podem transferir plasmídeos de resistência a antibióticos através de uma “pili sexual” para outras bactérias. ( ) Os eosinófilos são fagócitos importantes ativados pela resposta imune no controle de infecções bacterianas, como as que causaram a morte de pessoas na Alemanha. ( ) O uso de antibióticos contra infecções bacterianas só é indicado nos casos em que o organismo humano não gera resposta imunológica de defesa. 08. (Fatec SP) De acordo com dados da Organização Mundial da Saúde (OMS), a salmonelose, doença de caráter epidemiológico, aumentou em 24 dos 35 países que relataram a sua ocorrência entre 1979 e 1987. Considere as seguintes afirmações referentes à salmonelose. I. A ‘Salmonella sp.’ é o agente infeccioso, e o veículo transmissor é o mosquito ‘Aedes aegypti’. II. O agente infeccioso é uma bactéria, e um dos sintomas da doença é a diarreia. III. O controle da salmonelose se faz pela eliminação de poças d’água, pratos de vasos, pneus descobertos, isto é, qualquer local que armazene água de chuva. IV. O consumo de ovo íntegro proveniente de aves infectadas foi uma das causas para o aumento da salmonelose. Sobre as afirmações acima, assinale a alternativa correta. a) somente a IV está correta. b) somente a I e a III estão corretas. c) somente a II e a IV estão corretas. d) todas estão corretas. e) todas estão incorretas. 27

A02  Principais bacterioses humanas

05. (UFPE) Apesar do aumento da expectativa de vida do brasileiro, as principais causas de mortes no Planeta ainda se devem a doenças infecciosas comuns, especialmente nos países em desenvolvimento. A Secretaria Estadual de Saúde de Pernambuco, por exemplo, registrou de janeiro a agosto de 2010, 552 casos suspeitos de leptospirose, sendo 92 confirmados.

FRENTE

BIOLOGIA

MÓDULO A03

ASSUNTOS ABORDADOS nn Reino Protoctista nn Fisiologia dos protozoários nn Grupos de protozoários

REINO PROTOCTISTA Os protozoários e as algas são coletivamente chamados de protistas, embora esse termo, hoje em dia, como definição de um reino, tem produzido diferentes opiniões entre os sistematas. O reino Protoctista é polifilético, ou seja, as espécies presentes nele descendem de ancestrais diversos. Basicamente, os indivíduos desse grupo têm em comum somente o fato de serem os primeiros eucariontes a surgirem na Terra.

Figura 01 - Diversidade do reino Protoctista.

Existem cerca de 80 000 espécies de protozoários, que vivem isolados ou na forma de colônias. Esses micro-organismos são unicelulares, eucariontes e heterotróficos. Estrutural e funcionalmente, a única célula de um protozoário é mais complexa que a célula de um animal. Os protozoários de vida livre, geralmente, são aquáticos (marinhos e dulcícolas). Outros vivem no interior de animais como comensais ou, ainda, estabelecem com esses últimos, relação de mutualismo. Em muitos casos, inclusive no homem, alguns desses micro-organismos provocam doenças - são os protozoários parasitas. Entre os protozoários parasitas, alguns são monóxenos, ou seja, exigem apenas um hospedeiro para fechar seu ciclo de vida. Outros ainda são heteróxenos, exigindo mais de um hospedeiro para completar o ciclo. Em geral, os protozoários reproduzem-se assexuadamente, por divisão binária. Contudo, algumas espécies fazem fecundação (reprodução sexuada) como, por exemplo, o Plasmodium, agente etiológico da malária. Um mesmo protozoário parasita pode se reproduzir sexuadamente, no interior de um animal, e em um segundo momento do ciclo, se reproduzir assexuadamente no interior de outro animal. Esses hospedeiros são, respectivamente, definitivo e intermediário. Fonte: Shutterstock.com

Figura 02 - Protozoário ciliado dulcícola (Paramecium).

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

Com relação à classificação dos protozoários, existem muitas divergências. Os biólogos admitem que esses organismos descenderam de várias linhagens de ancestrais. Na classificação tradicional, por exemplo, os protozoários são divididos em quatro grupos distintos (principais), de acordo com o tipo de estrutura locomotora.

Fisiologia dos protozoários Locomoção Os protozoários fazem sua locomoção por meio de estruturas celulares, denominadas pseudópodes, flagelos e cílios. Os cílios e flagelos são constituídos por microtúbulos envoltos pela membrana plasmática. O tipo de estrutura locomotora é utilizado como critério para dividir os protozoários em grupos distintos. Nutrição Esses seres, em geral, nutrem-se por fagocitose. A digestão dos nutrientes fagocitados ocorre no meio intracelular, dentro do vacúolo digestivo. Protozoários que vivem em meio líquido como, por exemplo, o sangue (Trypanosoma cruzi e Plasmodium), absorvem as substâncias orgânicas por difusão. Excreção Os restos catabólitos (dióxido de carbono e amônia) são eliminados principalmente por difusão por meio da membrana celular pelos protozoários. Os de água doce, por osmose, recebem água todo o tempo, pois estão submetidos a um meio externo hipotônico. Nessa célula, está presente o vacúolo contrátil ou pulsátil que, por meio de consumo de ATP, elimina o excesso de água para o meio externo, evitando a lise da membrana plasmática da célula do protozoário. Ao mesmo tempo, essa organela realiza a excreção de amônia. Nos protozoários marinhos, o vacúolo pulsátil não está presente, pois a concentração do citoplasma é semelhante à do meio externo. Respiração A respiração dos protozoários pode ser aeróbia ou anaeróbia. Na linhagem desses micro-organismos que adquiriram mitocôndrias houve, em alguns grupos, modificações nessas organelas e elas deixaram de realizar a respiração aeróbia. Em geral, os protozoários que vivem no intestino dos animais apresentam fermentação como forma de respiração anaeróbia. Já os de vida livre, frequentemente, apresentam respiração aeróbia. As trocas gasosas ocorrem por difusão simples por meio da membrana celular. Reprodução

Nos protozoários do grupo Plasmodium (esporozoários), ocorrem outros tipos de reprodução assexuada, conhecida como divisão múltipla, em que, basicamente, o material genético do núcleo sofre duplicações produzindo vários núcleos. Mais tarde, o citoplasma dessa célula fragmenta-se em muitas células-filhas (processo conhecido como esquizogonia), e em outra fase sexuada do ciclo de vida, ocorre fecundação. O zigoto então formado realiza, na sequência, meiose, restaurando a condição haploide do protozoário que multiplica-se por mitose (esporogonia). Esse Figura 03 - Bipartição em protozoário do gênero Amoeba tipo de ciclo de vida é denominado haplobionte. (ameba de vida livre). 29

A03  Reino Protoctista

A maioria dos protozoários de vida livre reproduz-se assexuadamente por divisão binária ou bipartição. A célula-mãe duplica seu material genético nuclear e, em seguida, divide-se em células-filhas.

Biologia

SAIBA MAIS CICLO DE VIDA HAPLOBIONTE Nesse tipo de ciclo de vida, o protozoário é haploide (n) e produz, por mitose, gametas também haploides. Quando esses gametas encontram-se e ocorre a fecundação, o zigoto será diploide (2n). A fase diploide é considerada transitória e de vida curta. Por meio de meiose zigótica, o zigoto divide-se em esporos haploides e esses esporos, por mitoses sucessivas (esporogonia), crescem até formar um protozoário adulto e haploide novamente.

Meiose zigó ca

Organismo haploide (n)

Mitose

Fecundação

Zigoto (2n)

Gametas (n)

Figura 04 - Representação esquemática do ciclo de vida haplobionte de um protozoário.

O processo de obtenção de variabilidade genética nos protozoários ciliados, denominado conjugação, é compreendido por alguns biólogos como uma forma de reprodução sexuada, uma vez que promove recombinação genética nos protozoários envolvidos, embora não aumente o tamanho da população. Esse processo caracteriza-se pela troca de micronúcleos, seguida de recombinação dos seus materiais genéticos. Acompanhe abaixo a sequência ilustrativa da conjugação do Paramecium.

degeneração de

Figura 05 - Conjugação entre protozoários ciliados (Paramecium).

Forma de Resistência A03  Reino Protoctista

Alguns protozoários podem converter-se em cistos. Quando as condições ambientais tornam-se desfavoráveis, o citoplasma desidrata-se, diminui de volume, e é secretada uma membrana resistente, denominada membrana cística, que o isola do meio externo (encistamento). Assim, em sua forma de resistência (cisto), o protozoário supera as adversidades do meio, como por exemplo, redução extrema de umidade, insolação etc. 30

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

Grupos de protozoários

Pseudópodes

Rizópode ou Sarcodina São protozoários que se locomovem por meio de expansões citoplasmáticas, denominadas pseudópodes (do grego “pseudo”, falso, e “podos”, pé). Os pseudópodes são formados por meio de reorganização da disposição dos microfilamentos e microtúbulos (citoesqueleto) das células dos protozoários. Os protozoários alteram o estado do hialoplasma de coloide gel (mais denso) para sol (mais fluido) e vice versa.

Vacúolo diges vo Par cula alimentar

Ectoplasma:

Membrana plasmá ca

Núcleo

coloide gel Existem várias espécies de ameVacúolo pulsá l bas, cujo tamanho varia de micrômeEndoplasma: tros até meio milímetro, que vivem coloide sol no lodo e no fundo de lagos e rios. Figura 06 - Ameba em processo de fagocitose de partícula alimentar. As amebas, de modo geral, transformam-se em cistos quando, por exemplo, estão no intestino grosso humano misturados à massa fecal. Assim, ao serem eliminadas juntamente com as fezes, resistem por muito tempo no meio externo. O diagnóstico de certas protozooses que acometem o sistema digestório humano é, usualmente, realizado por exame de fezes que identifica, por meio da microscopia, cistos de protozoários.

Exemplos nn Entamoeba histolytica – ameba parasita monóxeno do intestino grosso humano; nn Entamoeba coli – comensal do intestino do homem; nn Entamoeba gengivalis – comensal da boca de vertebrados; nn Amoeba proteus – protozoário de vida livre dulcícola. Apresenta vacúolo contráctil ou pulsátil, pois vivem em meio hipotônico. Mastigophora ou Flagellata Os protozoários flagelados deslocam-se e obtêm nutrientes do meio externo com a ajuda do flagelo. Eles podem apresentar um ou vários flagelos.

A03  Reino Protoctista

Figura 07 - Protozoário flagelado: Trypanosoma cruzi no sangue humano

Fonte: Shutterstock.com / Kateryna Kon

Exemplos nn Trypanosoma cruzi – agente etiológico heteróxeno, da doença de Chagas; nn Trypanosoma gambiense e Trypanosoma rhodesiense – agente etiológico heteróxeno, da doença do sono. Essa protozoose africana é transmitida pela mosca tsé – tsé; nn Leishmania brasiliensis– agente etiológico heteróxeno, da “Úlcera de Bauru”; nn Trychomonas vaginalis – agente etiológico monóxeno, da tricomoníase (DST); nn Giardia lamblia – agente etiológico monóxeno, da giardíase; nn Trichonympha sp – protozoário produtor de celulase que vive, mutualisticamente, no intestino do cupim.

Biologia

Apicomplexa ou Sporozoa Os protozoários pertencentes a esse grupo são desprovidos de qualquer estrutura de locomoção, sendo, portanto, parasitas. O termo apicomplexa está relacionado com um complexo celular, localizado na extremidade apical, denominado complexo apical. Provavelmente, esse complexo relaciona-se com a entrada do protozoário na célula hospedeira. Os esporozoários são haploides (exceto quando zigoto). Seu ciclo de vida é haplobiôntico e envolve uma fase assexuada (dentro do hospedeiro intermediário) e outra sexuada (dentro do hospedeiro definitivo). Exemplos nn Plasmodium sp. – Agente etiológico da malária, maleita ou impaludismo. Parasita heteróxeno. nn Toxoplasma

gondii – Agente etiológico da toxoplasmose. Parasita heteróxeno.

nn Pneumocystis

carinii – Causador de uma forma de pneumonia, comum em pessoas com imunodeficiência.

Ciliophora Os protozoários desse grupo apresentam cílios (ciliados) como estrutura de locomoção e captura de alimentos. São os protozoários mais especializados, por terem várias organoides para realizar seus processos vitais. A fagocitose de partículas alimentares ocorre em uma região específica da célula do protozoário: a citóstoma. A eliminação de resíduos do processo de digestão intracelular ocorre em uma região específica da membrana, chamada citopígio. Hialoplasma Macronúcleo Vacúolo diges vo

Vacúolo pulsá l

Cílios

A03  Reino Protoctista

Micronúcleo

Citóstoma Citopígio Figura 08 - Protozoário ciliado: Paramecium.

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

As células desses protozoários possuem dois núcleos – o macronúcleo, que controla o metabolismo celular - e o micronúcleo, relacionado com a obtenção de variabilidade genética por meio da conjugação. A maioria dos ciliados é de vida livre e poucas espécies são parasitas. Outros são mutualistas, vivendo no estômago quádruplo dos ruminantes, produzindo a enzima celulase. Em troca, o ruminante oferece, nos seus primeiros compartimentos gástricos, o meio ideal para o crescimento desses micro–organismos. Exemplos nn Paramecium

caudatum – protozoário dulcícola que possui vacúolo contráctil ou pulsátil e vive em meio hipotônico, como lagoas e poças de água.

nn Balantidium

coli – parasita monóxeno humano causador da balantidiose, uma infecção intestinal caracterizada por diarreia.

Actinopóda

Foraminíferos Grupo de protozoários marinhos portadores de carapaça mineral. Nessa carapaça, quase sempre calcária, existem perfurações por onde projetam-se finos pseudópodes. Depósitos de determinadas carapaças dos foraminíferos são relacionados à presença de jazidas de petróleo

Figura 10 - Foraminíferos com carapaças de carbonato de cálcio e pseudópodes.

A03  Reino Protoctista

Figura 09 - Finíssimos pseudópodes do heliozoário.

Fonte: Wikimedia commons

Nesse grupo, protozoários de vida livre são portadores de finíssimos pseudópodes. De forma geral, são conhecidos como radiolários (marinhos) e heliozoários (maioria dulcícola), compondo o zooplâncton.

Biologia

SAIBA MAIS

A03  Reino Protoctista

ORIGEM FILOGENÉTICA DOS PROTOZOÁRIOS Os protozoários não se originaram de um único grupo ancestral, ou seja, não constituem um grupo monofilético. Assim, é possível determinar pelo menos duas distintas linhagens evolutivas que resultaram nesses micro-organismos conhecidos atualmente. Uma das linhagens teria originado de uma célula procariota que englobou uma bactéria aeróbia, adquirindo assim, a organela mitocôndria. Esse evento é chamado de endossimbiose primária. É o caso de protozoários flagelados como os dos gêneros Giardia, Trypanosoma, Leishamania e Trichomonas, além de protozoários dos grupos ameboides, foraminíferos, heliozoários e radiolários. Em alguns desses grupos, houve perda da mitocôndria, ou as mitocôndrias modificaram-se em outras estruturas que não realizam mais a respiração aeróbia. É o caso dos flagelados Giardia e Trichomonas. Todos os outros protozoários descendem da linhagem em que houve endossimbiose também com cianobactérias, resultando na organela cloroplasto. Enquanto a mitocôndria originou-se apenas por endossimbiose primária, os cloroplastos, porém, originaram-se também por eventos independentes de endossimbiose secundária. Nesses casos, protistas heterotróficos mitocondriados englobaram, por fagocitose, algas verdes ou vermelhas unicelulares e incorporaram seus cloroplastos. É o caso dos protozoários ciliados e esporozoários. Acompanhe a sequência ilustrativa da filogenia, ou seja, história evolutiva de protozoários que também sofreram endossimbioses secundárias.

Núcleo Eucarionte heterótrofo com mitocôndria (não representada)

Cianobactéria (clorofilas a e b ficobilinas) sendo englobada por fagocitose Endossimbiose primária

Membrana do fagossomo

Cloroplasto com duas membranas (clorofila a e ficobilinas)

Cloroplasto com duas membranas (clorofilas a e b)

Membrana da cianobactéria

Algas vermelhas

Perda da clorofila b

Perda de ficobilinas

Algas verdes

Briófitas, pteridófitas, gimnospermas e angiospermas

Endossimbiose secundária com alga vermelha unicelular Endossimbiose secundária com alga verde unicelular Clorofila C; pterda de ficobilinas

Fucoxannas

Perda dos cloroplastos

Peridinina Modificação do cloroplasto em apicoplasto que não realiza fotossíntese

Cloroplasto

Cloroplasto Perda dos cloroplastos

Cinetoplas deos (heterótrofos)

Algas pardas (clorofilas a e c, fucoxannas)

Euglenoides (clorofilas, a e b)

Apicomplexos (heterótrofos)

Diatomáceas (clorofilas, a e c fucoxannas)

Ciliados (heterótrofos)

Dinoflagelados (clorofilas a e c peridinina)

Alveolados

Esquema simplificado da evolução com base nos processos de endossimbiose primária e secundária.

Figura 11 - Proposta de filogenia para certa linhagem de protistas.

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

Exercícios de Fixação 01. (UFPE) Os protozoários apresentam membrana plasmática, citoplasma e núcleo, a qual contém o material genético e é circundado pela carioteca. Os protozoários podem ser estudados, considerando-se suas características locomotoras. Analise cada proposição apresentada na tabela adiante. VVFVF

Filo

Estrutura locomotora

Exemplificação

( )

Sarcodina

Pseudópodes

Amebas e foraminíferos

( )

Mastigophora

Flagelos

Tripanossomo e giárdia

( )

Ciliophora

Cílios

Foraminíferos e tripanossomo

( )

Sporozoa

Ausentes

Toxoplasma e plasmódio

( )

Rhizopoda

Falsos pés

Giárdia e plasmódio

dos ciliados é a presença de uma ultraestrutura esquelética abaixo da membrana, chamada infraciliatura. A infraciliatura está organizada apresentando elementos rígidos orientados transversalmente. O padrão de disposição desses elementos impede a divisão dos ciliados no plano longitudinal. Com base nas informações do texto, é CORRETO afirmar que a figura acima representa a) o processo de brotamento em ciliados. b) um ciliado em reprodução assexuada. c) uma colônia de ciliados em estádio inicial de formação. d) dois ciliados em reprodução sexuada. 04. (Puc RS)

02. (UFU MG) A Giardia lamblia é um parasita do intestino humano e pode causar um tipo de disenteria. Esse parasita é transmitido pela ingestão de alimentos mal lavados e de água contaminada por cistos. Assinale a alternativa que identifica corretamente o tipo de organismo e o reino ao qual pertence. a) Bactéria – Monera. c) Protozoário – Monera. b) Bactéria – Protista. d) Protozoário – Protista. 03. (UFSJ MG) Observe a figura abaixo.

O cartum acima refere-se aos protozoários, seres __________ que servem como bons indicadores da qualidade do meio ambiente. Os protozoários são, em sua maioria, seres ___________ de vida livre e __________. a) unicelulares – autotróficos – terrestre. b) unicelulares – heterotróficos – aquática. c) unicelulares – autotróficos – aquática. d) multicelulares – heterotróficos – aquática. e) multicelulares – autotróficos – terrestre.

MN mn

Os ciliados são protistas que apresentam reprodução assexuada por divisão binária e sexuada pelo processo de conjugação. Durante o processo de conjugação, não existe divisão e os protozoários pareiam seus citóstomas e trocam os micronúcleos. Além de apresentarem dimorfismo nuclear com macro e micronúcleo, outra característica importante

A03  Reino Protoctista

05. (Unesp SP) Analise a figura. O organoide mencionado é o vacúolo contrátil, presente em alguns seres protistas.

a) Quais as principais funções dessa organela citoplasmática e em que grupo de protistas ela está presente? b) Em quais condições ambientais essa organela entra em atividade?

a) Os vacúolos pulsáteis (ou contráteis) são observados em protistas de água doce tais como amebas, euglenas etc. Têm por funções realizar a excreção e a regulação osmótica nesses micro-organismos. b) Em meio hipotônico, os vacúolos pulsáteis entram em atividade com a finalidade de eliminar o excesso de água que penetra na célula, passivamente, por osmose.

Biologia

Exercícios Complementares 01. (Udesc SC) Analise as proposições a respeito dos organismos do Reino Protista. I. Os protozoários são eucariontes unicelulares heterótrofos. II. A organela de locomoção dos protozoários é apenas do tipo flagelo. III. O Trypanosoma cruzi é o protozoário flagelado causador da doença de Chagas. IV. As diatomáceas são algas do grupo das crisófitas; têm parede celular rígida por causa da presença de celulose. V. Nos protistas, predomina a reprodução assexuada por cissiparidade, que se inicia com a divisão do núcleo e depois em divisão do citoplasma. Assinale a alternativa correta. a) Somente as afirmativas I, III e V são verdadeiras. b) Somente as afirmativas I, II, III e V são verdadeiras. c) Somente as afirmativas II e IV são verdadeiras. d) Somente a afirmativa III é verdadeira. e) Todas as afirmativas são verdadeiras. 02. (UECE) Em uma aula de zoologia, o professor perguntou qual seria a correspondência possível entre os órgãos de animais superiores e as organelas nos protistas. A resposta correta foi a) vacúolo digestivo corresponde ao estômago; citóstoma, à boca; e citopígeo, ao ânus. b) vacúolo digestivo corresponde à boca; citóstoma, ao ânus; e citopígeo, ao estômago. c) vacúolo digestivo corresponde ao ânus; citóstoma, ao estômago; e citopígeo, à boca. d) vacúolo digestivo corresponde ao estômago; citóstoma, ao ânus; e citopígeo à boca. 03. (Puc MG) A figura a seguir representa o protozoário ciliado de vida livre do gênero Paramecium com indicação de algumas de suas estruturas.

Macronúcleo

Vacúolo contrá l

Fagossoma

A03  Reino Protoctista

Vacúolo diges vo Cílios Micronúcleo Citóstoma

Leia com atenção as afirmações a seguir. I. O protozoário dado apresenta nutrição heterótrofa com digestão intracelular. II. A maioria dos protozoários é unicelular, e o grupo dos ciliados é tipicamente parasita de animais e plantas. III. Seus vacúolos contráteis trabalham para manter o animal isotônico em relação ao meio externo. IV. Os vacúolos digestivos podem se formar pela união de lisossomos com fagossomos. V. A reprodução sexuada é possível por conjugação em alguns protozoários ciliados. São afirmações CORRETAS: a) I, IV e V apenas. b) I, III e IV apenas. c) II, III e V apenas. d) I, II, III e IV. 04. (Udesc SC) Assinale a alternativa correta quanto aos protozoários. a) Os protozoários de água doce possuem vacúolos pulsáteis ou contráteis, que permitem a digestão através da clasmocitose. b) As amebas são protozoários do filo Sarcodina e se movimentam por meio de cílios. c) Os protozoários são unicelulares, eucariontes e heterotróficos. Vivem na água ou no solo, livres ou em associações com outros seres vivos. Sua digestão é intracelular. d) A reprodução assexuada das amebas ocorre por esquizogonia, originando duas células-filhas. e) Os paramécios são protozoários do filo Mastigophora e se locomovem por meio de cílios. 05. (Ulbra RS) Leia o texto abaixo: O problema em definir o grupo Protista reside, principalmente, na falsa ideia de que deve ser tratado como uma entidade taxonômica, sendo uma consequência da atitude genuinamente humana de classificar a natureza hierarquicamente. Desde Haeckel (1866) até o moderno conceito dos Cinco Reinos, tem sido conveniente tratar Protista como um Reino, para facilitação dos sistemas de recuperação de informação, educação e vulgarização. O conceito de Reino também serve para aumentar a autoestima dos cientistas que estudam estes organismos. Afinal de contas, quem quer estudar organismos inferiores, simples e primitivos quando se pode estudar organismos superiores e complexos? (Adaptado de What is a Protist?”, editorial da revista Protist, v. 150, março de 1999, escrito por Michael Melkonian).

Apesar da discussão acima proposta pelo autor, o grupo apresenta diversas características compartilhadas.

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

II. III.

IV.

Todos os protistas formam colônias e possuem como habitat ambientes úmidos. Podem ser autótrofos ou heterótrofos, parasitos, mutualistas e de vida livre. Apresentam sistema de controle osmótico, como vacúolo contrátil e pulsátil, e podem ou não apresentar macronúcleo e micronúcleo. Protistas apresentam estruturas que permitem o deslocamento, como cílios, flagelos ou pseudópodos.

09. (Puc Campinas SP) Nos protozoários de água doce, embora a água passe continuamente do meio externo para o citoplasma, o meio interno tende a permanecer constante graças à ação dos vacúolos contráteis. O esquema abaixo indica o sentido em que a água se move em uma ameba, passando do meio externo para o citoplasma e deste para o vacúolo contrátil. I II

Estão corretas: a) I e II. b) II, III e IV. c) III e IV. d) II e III. e) I e IV. 06. (UEM PR) A célula de um protozoário é bastante especializada, podendo até ser comparada à complexidade de um animal. Cada organela da célula de um protozoário tem uma função vital específica. Com relação aos protozoários, é correto afirmar que 01. nas espécies marinhas os vacúolos contráteis são importantes na eliminação da água. 02. a conjugação é a reprodução sexuada que ocorre na maioria dos esporozoários. 04. o complexo apical é a organela de locomoção apresentada pelo causador da leishmaniose. 08. tricocistos são estruturas de defesa apresentadas pelo Paramecium. 16. foraminíferos, radiolários, sarcodinos e heliozoários são protozoários que emitem expansões citoplasmáticas para captura de alimento. 07. (UFV MG) Considere a morte dos protozoários de água doce após terem sido colocados, por engano, em tanques de água salgada. Como poderia ser explicada a morte dos protozoários, tendo em vista apenas os movimentos do solvente ou dos solutos? Em meio hipertônico, os protozoários perdem água passivamente por osmose, desidratam e morrem.

08. (UFPB) Sobre os Protistas, é INCORRETO afirmar: a) Protozoários do Filo Sarcodina incluem amebas, algumas delas capazes de produzir uma carapaça denominada testa. b) Organismos protistas denominados algas incluem seres eucarióticos autotróficos unicelulares. c) Euglenoides são algas unicelulares que possuem em torno de si uma película composta de fibrilas e não têm parede celular. d) Esporozoários são protistas que possuem dois ou mais flagelos com os quais realizam sua locomoção. e) ‘Trypanosoma cruzi’ é o agente causador da Doença de Chagas cuja fase terminal é caracterizada pela insuficiência cardíaca, decorrente da instalação do parasita no músculo cardíaco.

Os processos responsáveis pelos movimentos I e II são, respectivamente, a) osmose e transporte ativo. b) difusão e osmose. c) transporte ativo e pinocitose. d) pinocitose e fagocitose. e) fagocitose e difusão. 10. Cílios e flagelos são projeções filamentares da superfície celular cuja função básica é promover a movimentação em meio líquido ou semilíquido. Os aspectos que os distinguem são o comprimento, o número por célula e ainda o tipo de movimento. São organismos dotados de flagelos: a) Entamoeba histolytica, Trichomonas vaginalis e Balantidium coli. b) Euglena, Trichomonas vaginalis e Giardia lamblia. c) Paramecium aurelia, Amoeba proteus e Trypanosoma cruzi. d) Balantidium coli, Paramecium aurelia e Vorticella. e) Leishmania brasiliensis, Balantidium coli e espermatozoide humano. 11. (UFRGS RS) Assinale com V (verdadeiro) ou F (falso) as afirmações abaixo, referentes aos protozoários. ( ) Os radiolários e os foraminíferos apresentam espécies que fazem parte do plâncton. ( ) As amebas são dotadas de cílios e de, no mínimo, dois núcleos. ( ) Os flagelados causam, em humanos, doenças como a Ieishmaniose e a toxoplasmose. ( ) os esporozoários são organismos exclusivamente parasitas, desprovidos de um vacúolo contrátil. A sequência correta de preenchimento dos parênteses, de cima para baixo, é a) V – V – F – V. b) V – F – V – F. c) F – V – V – F. d) F – F – V – V. e) V – F – F – V. 37

A03  Reino Protoctista

FRENTE

BIOLOGIA

MÓDULO A04

ASSUNTOS ABORDADOS nn Principais protozooses humanas nn Protozooses transmitidas por vetores nn Protozooses de transmissão feco-oral nn Protozooses de transmissão por contato sexual (DST) nn Protozooses de transmissão por contato com hospedeiros vertebrados contaminados

PRINCIPAIS PROTOZOOSES HUMANAS Uma lenda espanhola diz que um soldado, sofrendo de um acesso de malária no meio da selva, bebeu a água amarronzada de uma pequena lagoa onde árvores de quinina haviam caído. Ele então foi dormir e quando acordou sua febre havia desaparecido. O soldado concluiu que a água fora a responsável pela cura e que ela era um tipo de “chá” feito do tronco e casca das árvores embebidos na água. Maravilhado, ele espalhou a notícia. Outra lenda conta que os índios observavam que animais doentes bebiam água nas lagoas onde encontravam-se árvores de quinina. A quinina é um alcaloide de gosto amargo, extraída da árvore “quina”, uma angiosperma, eudicotiledônea, do gênero Cinchona, típica de regiões tropicais da América do Sul. Utilizada como fármaco, ela tem funções antitérmicas, analgésicas e antimaláricas. Dessa ação, surgiu a lenda do soldado que ingeriu água na lagoa. Além disso, a substância também é utilizada como flavorizante da água tônica. As doenças causadas por protozoários podem ser transmitidas de diversas maneiras. Portanto, é fundamental conhecer as formas de contágio para obter uma prevenção eficaz. A seguir, vamos estudar as principais protozooses que comprometem os seres humanos.

Fonte: Wikimedia commons

Figura 01 - “Quina”, árvore tropical produtora de quinina, fármaco antimalárico.

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

Protozooses transmitidas por vetores Tripanossomíase Americana (doença de Chagas) Agente etiológico Trypanosoma cruzi, parasita heteróxeno. Transmissão A principal forma de transmissão é pelas fezes contaminadas do barbeiro (vetor), eliminadas um pouco antes do inseto iniciar a hematofagia. Nas fezes, pode ocorrer a forma flagelada infectante – tripomastigota metacíclica do protozoário. Nessa forma, em contato com o local da picada ou outra lesão da pele, acessa os tecidos. A doença apresenta uma fase aguda, quase sempre assintomática, que dura cerca de três meses. A ingestão de sucos naturais, açaí e caldo de cana contaminados com a forma infectante também é responsável por surtos da doença de Chagas. A fase crônica é estabelecida após a produção de anticorpos específicos pelo sistema imunológico e, geralmente, tem um transcurso longo. A transmissão congênita, por aleitamento e relação sexual é possível, embora sejam eventos pouco frequentes. Epidemiologia A doença de Chagas que circulava exclusivamente entre triatomíneos (barbeiros da família Triatomidae) e animais silvestres (tatu, gambá, cachorro-do-mato, entre outros) passou para o homem, na medida em que esse destruiu a mata e aproximou-se do inseto. Formou-se então um ciclo

doméstico da doença, independente do ciclo natural silvestre. Na cafua, os triatomíneos adaptaram-se e construíram ninhos entre o barro e o bambu. Durante a noite, passaram a praticar hematofagia no homem que dormia ali próximo. Da zona rural, triatomíneos contaminados têm passado para as zonas periurbanas, uma vez que o camponês, no êxodo rural, constrói seu barracão e, junto com a mudança, traz exemplares de “barbeiros” contaminados. A doença de Chagas é limitada, primariamente, ao continente americano, devido à distribuição do vetor estar restrita a essa região. No Brasil, essa protozoose é endêmica em quase todos os estados, havendo predominância dos casos crônicos, que são provenientes de infecções adquiridas no passado. Estima-se que existam mais de 1 milhão de brasileiros infectados. Mais de 95% dos novos casos, atualmente, ocorrem em apenas dois Estados: Pará e Amapá, sendo o açaí e outros alimentos os principais focos de contágio. No Norte, condições inadequadas de processamento e preparo de alimentos fazem com que o barbeiro (Triatoma infestans), ou suas fezes contendo o parasita Trypanosoma cruzi, sejam ingeridas, levando à contaminação oral. Do total de brasileiros infectados, 60% residem em áreas urbanas, o que provoca grandes impactos sociais, previdenciários e assistenciais, ou seja, são pessoas que vivem com a doença sem saber que a têm, por não ter sido sequer diagnosticada. Com isso, o paciente acaba ficando alheio às possibilidades de tratamentos existentes.

Fonte: Shutterstock / Glass and Nature

A04  Principais protozooses humanas

Figura 02 - O barbeiro é o inseto vetor responsável pela transmissão do Trypanosoma cruzi.

Biologia

Ciclo biológico e hospedeiros O homem é o hospedeiro vertebrado. O tripanossoma, ao penetrar no organismo, multiplica-se nos macrófagos da pele ou das mucosas, cai no sangue e migra para outros órgãos e tecidos. Na corrente sanguínea humana, o protozoário, na forma flagelada, tem acesso ao músculo cardíaco (miocárdio) e ou à musculatura lisa do sistema digestório (esôfago e intestino grosso). Dentro dos miócitos, o protozoário perde o flagelo e assume uma forma esférica imóvel – amastigota. Essa forma realiza reprodução assexuada e promove a lise das células musculares. Além disso, invade novos miócitos e produz a destruição gradual da musculatura. Eventualmente, formas flageladas (tripomastigotas) diferenciam-se e retornam para a corrente sanguínea, podendo contaminar barbeiros que se alimentam de sangue humano. amas gota

miocárdio / musculatura do sitema digestório

Homem

tripomas gota, forma sanguínea

Barbeiro

Fonte: Wikimedia commons

tripomas gotas metacíclica / fezes do vetor

epimas gotas, no intes no do vetor

O barbeiro é o hospedeiro invertebrado. Nele, o tripanossoma passa da forma tripomastigota, adquirida no sangue humano, para a epimastigota. Essa forma do parasita reproduz assexuadamente por bipartição em nível de tubo digestivo do inseto. No intestino posterior, as formas epimastigotas convertem-se na flagelada infectante (tripomastigota metacíclica), que são eliminadas junto às fezes do inseto. O tripanossoma só realiza reprodução assexuada - tanto no homem, quanto no vetor (barbeiro). Portanto, não definimos esses hospedeiros como definitivos nem intermediários.

A04  Principais protozooses humanas

Figura 04 - Barbeiro: inseto vetor da doença de Chagas.

As principais espécies de barbeiro transmissor são: Triatoma infestans, Panstrongylus megistus e Rhodnius prolixus.

Figura 05 - Casa de pau a pique: refúgio do barbeiro entre o barro e a estrutura de madeira.

Fonte: Wikimedia commons

Figura 03 - Ciclo de vida do Trypanosoma cruzi.

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

Quadro clínico A fase aguda é quase sempre assintomática. Quando sintomática, as manifestações gerais são: sinal de Romaña, quando a porta de entrada do protozoário é a conjuntiva ocular (edema bipalpebral), miocardite, hepatoesplenomegalia (aumento do tamanho do fígado e do baço, provocado por uma grande atividade de defesa imunológica do organismo) e pode produzir ainda uma insuficiência cardíaca, levando o paciente à morte. A fase crônica sintomática pode ocorrer ao longo de décadas e a sintomatologia está relacionada com os órgãos afetados. Na forma cardíaca, pode provocar arritmias, cardiomegalia e insuficiência cardíaca. Já na forma digestiva, podem ocorrer megaesôfago com disfagia, pirose, tosse, soluço e megacólon com obstipação. Profilaxia Como medidas preventivas contra a doença de Chagas, pode-se adotar a construção de moradias de alvenaria como também o combate ao barbeiro, o controle dos doadores de sangue, o uso de telas em portas e janelas, eliminação do acúmulo de entulhos nos arredores da casa e evitar o consumo de açaí de procedência desconhecida. Leishmaniose Tegumentar Americana (LTA ou Úlcera de Bauru) Agente etiológico Leishmania braziliensis, parasita heteróxeno.

A disseminação da doença ocorre pela saliva de fêmeas contaminadas do mosquito hematófago, do gênero Lutzomya (mosquito palha ou birigui). Ciclo biológico e hospedeiros Os mosquitos flebotomíneos (da família Phlebotomidae), do gênero Lutzomya, adquirem o protozoário ao sugar o sangue de vertebrados contaminados. Esse protozoário multiplica-se no tubo digestivo dos insetos e migra para as glândulas salivares. A mosca é o hospedeiro invertebrado (vetor) e ao picar o homem inocula o parasita juntamente com a saliva. Essa substância contém vasodilatadores que facilitam a alimentação do inseto e inibem, em parte, a resposta imune do homem. Os parasitas são fagocitados por macrófagos humanos da pele e resistem à ação digestiva dos lisossomos, multiplicando-se no interior dessas células. Após a multiplicação, a membrana do macrófago se rompe, liberando os parasitas que são fagocitados por outros macrófagos. Por outro lado, o homem é o hospedeiro vertebrado. Mas existem vários outros que podem atuar como reservatórios. Entre eles, podem ser citados roedores, tatu, gambá, canídeos e macacos. Os protozoários do gênero Leishmania, parasitas do homem, só realizam reprodução assexuada - tanto no homem, quanto no vetor (mosquito). Quadro clínico Caracteriza-se pela formação de feridas ou úlceras de difícil cicatrização na pele e nas mucosas (úlcera leishamaniótica típica). Quando não diagnosticada e tratada, pode evoluir para formas mais graves, com lesões mutilantes. Profilaxia A fim de se evitar a propagação da doença, algumas medidas devem ser tomadas, tais como: tratamento dos doentes, uso de repelentes e mosquiteiros, colocação de telas em portas e janelas, aplicação de inseticidas e sacrifício de animais contaminados. Figura 06 - Mosquito “palha”, vetor da leishmaniose.

A04  Principais protozooses humanas

Existem outros vertebrados que atuam como reservatórios do tripanossoma como tatus, gambás e outros. Esses reservatórios são importantes fontes de contaminação para os insetos.

Transmissão

Fonte: Wikimedia commons

O barbeiro é um hematófago de hábitos noturnos que pode ser encontrado em ninhos de pássaros, tocas de animais, cascas de troncos de árvores, montes de lenhas e outros. Também pode ser encontrado em frestas e buracos nas paredes de casas de pau a pique, além de camas, colchões e baús.

Biologia

Leishmaniose visceral (Calazar)

Profilaxia

Agente etiológico Leishmania donovani ou Leishmania chagasi, parasitas heteróxenos. Transmissão A propagação da doença ocorre pela saliva de fêmeas contaminadas do mosquito hematófago, do gêneron Lutzomya (mosquito palha). Ciclo biológico e hospedeiros O homem é o hospedeiro vertebrado e o parasita inoculado multiplica-se, principalmente, nos macrófagos que localizam-se em órgãos como o fígado, baço, linfonodos e medula óssea. O mosquito é o hospedeiro invertebrado ou vetor e adquire o parasita ao sugar o sangue de vertebrados portadores. O parasita multiplica-se no tubo digestivo do inseto, e pode ser inoculado com a saliva quando este pica outro animal para seu repasto sanguíneo. Em regiões endêmicas, cães e raposas são importantes fontes de infecção para os mosquitos. Quadro clínico

A04  Principais protozooses humanas

Na fase aguda, ocorrem diarreias, febre, tosse, sudorese e prostração. Já na forma crônica, o paciente apresenta hepatoesplenomegalia, edema e emagrecimento progressivo com desnutrição proteico-calórica.

Alto risco de transmissão

Risco limitado de transmissão

Figura 07 - Distribuição global da malária.

As medidas são as mesmas descritas para a Leishmaniose Tegumentar Americana. Malária (Maleita ou impaludismo) Agente etiológico Plasmodium sp, parasita heteróxeno. Transmissão A malária é transmitida pela saliva do mosquito fêmea do gênero Anopheles (mosquito prego) contaminado. Epidemiologia A endemia da malária ocorre em 88 países e a maior parte deles concentra-se perto do Equador - são os chamados países tropicais. Em 2012, a doença causou 627 000 mortes no mundo, sendo 90% delas na África, ao sul do Sahara. No Brasil, as áreas mais afetadas são os estados da Amazônia Legal: Acre, Amapá, Amazonas, Pará, Rondônia, Roraima, oeste do Maranhão, noroeste do Tocantins e norte do Mato Grosso. Os esforços mundiais para redução na incidência dos casos vêm obtendo êxito segundo a Organização Mundial da Saúde (OMS). Contudo, a disseminação de anofelinos (mosquito vetor) resistentes aos inseticidas em uso, bem como a resistência do plasmódio aos medicamentos antimaláricos, ressurge como importante ameaça.

Sem risco de transmissão

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

Ciclo biológico e hospedeiros Os esporozoítos (forma infectante do parasita) são inoculados com a saliva do mosquito. Eles caem na corrente sanguínea, sendo levados até o fígado. No fígado, reproduzem-se assexuadamente por esquizogonia, formando merozoítos. Os merozoítos rompem as células hepáticas, infectam novas células ou voltam para o sangue onde penetram nas hemácias. Multiplicam-se novamente nas hemácias (esquizogonia), as quais rompem-se e liberam merozoítos e toxinas (pigmento malárico), que acarretam os acessos febris característicos. Quando os merozoítos invadem hemácias imaturas, originam gametócitos. O mosquito, ao picar o homem contaminado, suga o sangue e adquire hemácias com gametócitos. No tubo digestório do inseto, os gametócitos diferenciam-se em gametas e ocorre a fecundação, originando o zigoto, que se fixa na parede do estômago, formando um oocisto. O zigoto sofre meiose, formando células haploides, que se multiplicam (meiose seguida de mitose – esporogonia), originando esporozoítos. Os esporozoítos, então, estabelecem-se nas glândulas salivares do mosquito. Assim, o inseto é o hospedeiro definitivo do protozoário. E o homem é o hospedeiro intermediário, porque nele o parasita reproduz-se apenas de forma assexuada. Quadro clínico

Esporozoítos na corrente sanguínea Ciclo esporogônico Ciclo hepá co Merozoítos na corrente sanguínea Ciclo sanguíneo

Ciclo esporogônico Esquizonte

Trofozoítos na hemácia

Gametócitos Figura 08 - Esquema do ciclo de vida do Plasmodium no ser humano e no mosquito.

É uma doença infecciosa aguda, caracterizada por surto febril malárico, com ocorrência simultânea de febre alta, sudorese, tremores e calafrio. Esse surto dura em média 30 minutos e tem um padrão intermitente. Nesse período, as hemácias humanas sofrem lise e liberam toxinas no sangue. O intervalo entre os acessos febris depende do tempo de duração do ciclo reprodutivo do plasmódio dentro das hemácias, que por sua vez relaciona-se com a espécie de Plasmodium infectante: nn P. falciparum: acesso febril malárico em intervalo mais ou menos irregular, entre

36 e 48 horas, febre terçã maligna; vivax: acesso febril malárico em intervalos regulares de 48 em 48 horas, febre terçã benigna; nn P. malariae: acesso febril malárico em intervalos regulares de 72 em 72 horas, febre quartã benigna; nn P.

A04  Principais protozooses humanas

Lise de hemácia: surto febril

Temperatura oC

39 38 37 0

Horas

Figura 09 - Febre terçã - surto febril ocorre de 48 em 48 horas.

Biologia

SAIBA MAIS MAS AFINAL DE CONTAS, O QUE SIGNIFICA: FEBRE TERÇÃ? Nos casos de malária causados pelo Plasmodio vivax ou pelo falciparum, os mais comuns, a febre reaparece a cada 48 horas. Em outras palavras: o paciente tem febre um dia, passa dois sem, volta a ter febre e assim sucessivamente. Se for causada pelo Plasmodio malariae, a evolução é um pouco mais lenta e a febre reaparece a cada três dias. No primeiro caso – um dia com febre, dois dias sem – a infecção é chamada de febre terçã, pois a febre aparece no terceiro dia. No segundo -um dia com febre, seguido de três dias sem - é chamada de febre quartã, pois a febre aparece no quarto dia.

Em geral, as formas brandas são causadas pelo P. malariae e P. vivax e as formas clínicas mais graves pelo P. falciparum, especialmente em adultos não imunes, crianças e gestantes. Um quadro anêmico, comprometimento do fígado e até manifestações no sistema nervoso são evoluções comuns no paciente com malária. No Brasil, a doença é endêmica na região Norte e afeta uma considerável parcela da população que perde a capacidade de trabalho, produzindo impacto social e econômico para o País. Profilaxia As principais medidas, a fim de se evitar a disseminação da doença, dizem respeito ao combate do mosquito adulto e às fases larvárias - eliminando locais com água parada que servem como criadouros para o mosquito - tratamento dos doentes, além do uso de repelentes e telas nas portas e janelas.

Protozooses de transmissão feco-oral Amebíase Agente etiológico Entamoeba histolytica, parasita monóxeno. Transmissão Ocorre por ingestão de cistos junto com a água e alimentos e ou por meio das mãos mal higienizadas e contaminadas. A incidência dessa doença está relacionada à falta de saneamento básico. Ciclo biológico Após a ingestão do cisto, ocorre o desencistamento, com a liberação das formas parasitárias - os trofozoítas - no intestino grosso humano. Nesse caso, a reprodução é assexuada. Por outro lado, os trofozoítas, no órgão humano, podem sofrer encistamento. Os cistos misturam-se à massa fecal e são eliminados no meio externo, contaminando a água e os alimentos. Quadro clínico

A04  Principais protozooses humanas

Um processo inflamatório da mucosa intestinal e diarreia caracterizam a doença. Em algumas situações, os trofozoítas podem invadir a submucosa intestinal, atingir o fígado e outros órgãos como os pulmões, rins e cérebro. Profilaxia O saneamento básico, incluindo tratamento de água e do esgoto sanitário, é a medida profilática mais importante para reduzir a ocorrência da amebíase. Somado a isso, hábitos como lavar as mãos, higiene no preparo dos alimentos, tratamento dos indivíduos contaminados e fervura ou cloração da água de consumo humano para eliminar os cistos, são extremamente relevantes. Giardíase Agente etiológico Giardia lamblia, parasita monóxeno. Trofozoíta Cisto Figura 10 - Giardia lamblia, forma cística (à esquerda) e forma trofozoíta (à direita).

Transmissão Assim como nos casos de amebíase, a transmissão dá-se pela ingestão de cistos junto à água, alimentos e por meio das mãos mal higienizadas. Portanto, a ocorrência dessa doença está igualmente relacionada à falta de saneamento básico.

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

Ciclo biológico

Ciclo biológico Também é semelhante ao ciclo da amebíase, com a diferença de que a Giardia é parasita do intestino delgado humano.

Após a ingestão do cisto, ocorre o desencistamento, no intestino grosso humano, com a liberação das formas parasitárias - trofozoítas. Quadro clínico

Quadro clínico Pode ser assintomático ou sintomático com um quadro diarreico e de má absorção intestinal. As fezes diarreicas podem apresentar restos alimentares (fezes cruas). Assim, o paciente apresenta perda de peso devido à má absorção de nutrientes. As crianças infectadas, geralmente, apresentam irritabilidade, perda de apetite, esteatorreia (presença de gordura nas fezes), risco de desidratação grave podendo levar à morte. Profilaxia São de extrema importância as seguintes medidas: saneamento básico, levantamento da população contaminada por meio de exame de fezes e tratamento, higiene no preparo dos alimentos, fervura da água de consumo humano nos locais onde não há saneamento básico e tratamento das pessoas contaminadas.

Pode ser assintomático ou sintomático com um quadro diarreico. Profilaxia A fim de promover a erradicação da doença, é preciso adotar medidas de saneamento básico, levantamento da população contaminada por meio de exame de fezes e tratamento, ter higiene no preparo dos alimentos e ferver a água destinada ao consumo humano nos locais sem as devidas condições.

Protozooses de transmissão por contato sexual (DST) Tricomoníase Agente etiológico Trichomonas vaginalis, parasita monóxeno.

Balantidiose Agente etiológico

Flagelos

Balantidium coli, parasita monóxeno.

Corpo basal

Cisto Trofozoíta

Núcleo

Citóstoma

Vácuo diges vo

Macronúcleo Micronúcleo

Filamento parabasal

Figura 11 - Balantidium coli, forma trofozoíta e cística.

Transmissão A balantidiose é outra doença que pode ser contraída por meio da ingestão de cistos junto à água, alimentos e das mãos mal higienizadas. Dessa maneira, a falta de saneamento básico é uma questão que agrava o problema.

Figura 12 - Trichomonas vaginalis: trofozoíta.

Transmissão Ocorre, principalmente, por meio de relação sexual desprotegida.

A04  Principais protozooses humanas

Vacúolo diges vo

Biologia

Quadro clínico Quando sintomático, ocorre um quadro inflamatório na uretra masculina (uretrite) e no canal vaginal (vaginite). Na mulher, há alteração no volume, coloração e cheiro do corrimento vaginal. Também ocorre prurido vaginal, dor ao urinar e nas relações sexuais. No homem, o quadro é geralmente assintomático. Profilaxia

junto às fezes. Os outros hospedeiros intermediários fazem a ingestão dos oocistos do meio. O oocisto produz esporozoítas que dão origem a cistos que invadem tecidos variados no organismo animal. O gato ao consumir ratos contaminados, dá continuidade ao ciclo. Dessa maneira, o felino é o hospedeiro definitivo. Já o homem e outros animais como porcos, bovídeos, carneiros, cães e ratos são hospedeiros intermediários.

Uso de preservativo nas relações sexuais, não compartilhamento da água de banho e roupas íntimas e tratamento das pessoas contaminadas.

Protozooses de transmissão por contato com hospedeiros vertebrados contaminados

oocistos fecal

Toxoplasmose Agente etiológico Toxoplasma gondii, parasita heteróxeno. Re

Membrana plasmá ca Complexo interno da membrana

Figura 14 - Ciclo evolutivo do Toxoplasma gondii.

Micronema

Quadro clínico

Róptria Conoide

Núcleo Mitocôndria Apicoplasto Microtúbulo

Fonte: shutterstock.com / Designua

Grânulos densos

Figura 13 - Toxoplasma gondii.

A04  Principais protozooses humanas

Transmissão A disseminação da doença ocorre pela ingestão de alimentos contaminados por oocistos (formas de resistência) liberados por gatos, por meio das fezes, principalmente nas caixas de areia. A toxoplasmose também pode ser adquirida por meio da ingestão de leite cru e de carnes cruas ou malcozidas, principalmente de gatos, porcos, carneiros e aves contaminados com cistos do parasita. Além disso, é frequente a ocorrência de transmissão congênita.

Ciclo biológico No gato, o Toxoplasma instala-se no intestino onde reproduz-se sexuadamente e forma oocistos eliminados 46

Os sintomas mais frequentes, tanto em crianças como em adultos, são o comprometimento dos gânglios linfáticos e febre. Geralmente, a evolução da doença é crônica e benigna. As principais complicações, quando ocorrem, são oculares e cerebroespinhal ou meningoencefálica. Além disso, pode provocar abortos sucessivos na gestante, muitas vezes assintomática, ou o nascimento de criança portadora de malformação (microcefalia, macrocefalia e hidrocefalia) e alterações, principalmente, relacionadas à atividade neurológica. A toxoplasmose é oportunista em aidéticos. Profilaxia Para se evitar a ocorrência da doença, é preciso eliminar o consumo de leite cru e de carnes cruas ou malcozidas. Outras ações importantes são: controlar a população de gatos de rua, orientar os criadores desses animais para mantê-los em casa e alimentá-los com carne cozida ou ração de boa qualidade, além da vacinação correta e proteção e higienização das caixas de areia.

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

Exercícios de Fixação

02. (UFPR) Leia a notícia abaixo: Leishmaniose na mira: famosos se unem em campanha contra a eutanásia canina Uma campanha realizada em conjunto com as ONGs paulistanas Arca Brasil e Ampara Animal tem como objetivo mudar as políticas públicas que dizem respeito à leishmaniose em animais. As indicações atuais são de que todos os cães afetados sejam eutanasiados, muitas vezes sem contar com a chance de tentar um tratamento. Revista Veja, São Paulo. http://vejasp.abril.com.br/blogs/bichos/2013/08/ leishmaniose-eutanasia-campanha-famosos/. 27 ago.2013.

A razão do sacrifício dos cães é que esses animais oferecem riscos à população, pois apresentam o parasita a) na saliva e pode ser transmitido por meio da mordida. b) nas fezes e pode ser transmitido pela ingestão de alimentos contaminados. c) nas fezes e pode ser transmitido pela penetração ativa através da pele. d) no sangue e pode ser transmitido pela picada de um carrapato. e) no sangue e pode ser transmitido pela picada de um mosquito. 03. (Enem MEC) O movimento pelo saneamento do Brasil, desencadeado durante a Primeira República, colocou em evidência as precárias condições de saúde das populações rurais. A origem e trajetória desse movimento estiveram diretamente relacionadas à história da doença de Chagas. KROPF, S. P.; LIMA, N. T. Disponível em: www.fiocruz.br. Acesso em: 1 ago. 2012 (adaptado).

A intervenção ambiental considerada fundamental para a prevenção dessa doença é a a) limpeza de terrenos baldios, com a retirada de matéria orgânica em decomposição. b) construção de unidades de saúde, com atendimento mais eficiente aos indivíduos infectados. c) melhoria das condições de habitação, com redução de insetos no ambiente domiciliar e peridomiciliar.

d) construção de estradas e rodovias, com garantias de melhor acesso da população rural ao sistema de saúde. e) limpeza do ambiente domiciliar e peridomiciliar, com retirada de entulhos e recipientes que possam acumular água. 04. (Puc SP) No início do século 20, o brasileiro Carlos Chagas iniciou um estudo que o levou à descoberta de uma série de características do ciclo do parasita Trypanosoma cruzi. Daquela época até hoje, houve avanços significativos nas pesquisas que envolvem esse parasita. Com relação à sua estrutura celular e ao seu modo de transmissão, podemos afirmar que ele é um a) procarionte, transmitido por um inseto hematófago. b) procarionte, transmitido por água contaminada. c) procarionte, transmitido por contato com secreções do trato respiratório. d) eucarionte, transmitido por um inseto hematófago. e) eucarionte, transmitido por água contaminada. 05. (Mackenzie SP) Toxoplasmose, giardíase e amebíase são 3 doenças que podem ser adquiridas pelo homem. A respeito delas, são feitas as seguintes afirmações: I. As 3 são causadas por protozoários. II. Os causadores das três apresentam um único hospedeiro. III. Nos três casos, a contaminação ocorre por via oral. IV. Uma delas é causada por um protozoário que apresenta duas fases de vida: sexuada e assexuada. Estão corretas a) I e II, apenas. b) I e III, apenas. c) I, II e III, apenas. d) I, II e IV, apenas. e) I, III e IV, apenas. 06. (Unesp SP) Em determinada região do nosso país, o sistema de saúde verificou um crescente número de mortes por problemas cardíacos, sobretudo em pessoas na faixa etária de 40 a 50 anos. Tais mortes não estavam relacionadas a históricos de sobrepeso ou hipertensão. Investigado o problema, verificou-se que há décadas a população não contava com condições adequadas de moradia. Muitas das casas eram de pau a pique e estavam infestadas de insetos. Segundo os sanitaristas, as mortes deviam-se a uma parasitose endêmica na região. Pode-se afirmar que, mais provavelmente, a parasitose em questão é causada por organismos da espécie a) Plasmodium vivax. b) Trypanosoma cruzi. c) Triatoma infestans. d) Taenia solium. e) Schistosoma mansoni.

A04  Principais protozooses humanas

01. (UFRGS RS) Assinale a alternativa que preenche corretamente as lacunas do enunciado abaixo, na ordem em que aparecem. Em relação à malária, o parasita Plasmodium falciparum aloja-se nas glândulas salivares do mosquito Anopheles, penetra na corrente sanguínea humana e instala-se no __________, invadindo e causando ruptura dos __________. a) pâncreas - glóbulos brancos. b) fígado - glóbulos brancos. c) pâncreas - vasos sanguíneos. d) fígado - glóbulos vermelhos. e) coração - vasos sanguíneos.

Biologia

Exercícios Complementares 01. (Unioeste PR) A malária é uma parasitose que afeta mais de 200 milhões de pessoas em todo o Planeta, principalmente nas regiões tropicais. Com relação à malária e ao parasito causador desta endemia, assinale a alternativa CORRETA com relação aos tipos de reprodução do parasito ao longo de seu ciclo. a) Reprodução assexuada no interior das hemácias humanas; reprodução sexuada no estômago do mosquito; reprodução assexuada no interior dos cistos presentes na parede gástrica do inseto. b) Reprodução sexuada no interior das hemácias humanas; reprodução assexuada no estômago do mosquito; reprodução assexuada no interior dos cistos presentes na parede gástrica do inseto. c) Reprodução sexuada no interior das hemácias humanas; reprodução sexuada no estômago do mosquito; reprodução assexuada no interior dos cistos presentes na parede gástrica do inseto. d) Reprodução assexuada no interior das hemácias humanas; reprodução sexuada no estômago do mosquito; reprodução sexuada no interior dos cistos presentes na parede gástrica do inseto. e) Reprodução assexuada no interior das hemácias humanas; reprodução assexuada no estômago do mosquito; reprodução sexuada no interior dos cistos presentes na parede gástrica do inseto.

A04  Principais protozooses humanas

02. (UEG GO) O Trypanosoma cruzi é o protozoário causador da doença de Chagas. A relação entre a doença e o protozoário foi descoberta por Carlos Chagas ao investigar a presença do protozoário no sangue de indivíduos que moravam em casas infestadas por barbeiros. A principal forma de transmissão da doença é a) pela transfusão de sangue, seguida pela transmissão congênita e, menos frequentemente, pelo coito. b) pelo vetor, seguida pela transmissão oral e, menos frequentemente, por transfusão de sangue. c) pelo vetor, seguida pela transfusão de sangue e, menos frequentemente, por transplantes de órgãos. d) pela transfusão de sangue, seguida pela transmissão sexual e contaminação acidental. 03. (UPE PE) Leia o texto a seguir: De acordo com o veterinário Rogério de Holanda, o Brasil está tomado pela Leishmania. “Na praia de Tamandaré, no ano passado, 98% dos cachorros de rua estavam infectados, e o protocolo de prevenção para esses casos, estimulado pelas autoridades, é o mesmo para a raiva, por meio da eutanásia animal”, disse o veterinário. “Falta

interesse para uma outra solução, já que uma vez iniciado o tratamento, os riscos de contaminação para os humanos são mínimos”, lamentou”. Disponível em: http://www.diariodepernambuco.com.br/app/noticia/pecao/2014/02/18/interna_pecao,490161/casos-de-leishmaniose-em-animais-crescem-duranteo-verao.shtml. Adaptado.

Com relação à Leishmaniose, analise as afirmativas a seguir: I. Classificada como uma zoonose infectocontagiosa, é transmitida ao homem, principalmente por cães e roedores, reservatórios considerados mais preocupantes por causa da relação estabelecida entre estes e os humanos. II. É uma zoonose emergente, fruto das relações humanas com o ambiente, cujo crescimento é decorrente de diversos fatores, entre eles, o processo de desmatamento e urbanização desordenado. III. Como toda zoonose, a intensidade com que a doença atinge o homem depende, principalmente, das alterações do ambiente natural, comportando-se de forma endêmica, em áreas recém-desmatadas. IV. Causada por protozoários da espécie Lutzomyia sp, é apontada também como uma doença parasitária, uma vez que se relaciona com a precariedade das condições socioeconômicas, tais como saneamento e água inadequados nos domicílios. V. Os parasitas L. braziliensis e L. chagasi, agentes etiológicos da leishmaniose tegumentar americana e leishmaniose visceral ou calazar, respectivamente, se multiplicam no interior das células que fazem parte do sistema de defesa do indivíduo, denominadas macrófagos. Está CORRETO, apenas, o que se afirma em a) I, II e V. b) I, III e IV. c) II e V. d) II, III e V. e) III e IV. 04. (UEPG PR) Nos humanos, a espécie Trypanosoma cruzi causa a doença de Chagas, e as espécies Leishmania chagasi e Leishmania braziliensis causam as leishmanioses. Com relação às características gerais dessas parasitoses, seus vetores e consequências, assinale o que for correto. 01. O Trypanosoma cruzi apresenta certa seletividade pela musculatura cardíaca, causando hipertrofia do coração e determinando disfunção cardíaca. Também pode causar aumento e disfunção de outros órgãos, como esôfago, baço e fígado.

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

05. (UFPR) No Brasil, de acordo com o Ministério da Saúde, ocorreu uma queda dos casos de malária, de 500 mil em 1990 para pouco mais de 300 mil em 2008 e 2009 (último ano com dados fechados). Também houve redução na mortalidade: de 3 em 10 mil habitantes, em 1999, para 1,5 em 10 mil, em 2008, ainda segundo o ministério. O órgão credita esses resultados à ampliação da rede de diagnóstico e tratamento na região amazônica. (Fonte: Girardi, G. Decifra-me ou te devoro. Revista Unesp Ciência, n. 20, 2011.)

O diagnóstico da malária (causada pelo protozoário Plasmodium sp.) descrito no texto deve ser realizado pela identificação: a) do parasita no sangue do paciente. b) dos ovos do parasita nas fezes do paciente. c) do parasita nas fezes do paciente. d) do parasita na urina do paciente. e) dos ovos do parasita no sangue do paciente. 06. (Puc RJ) “A malária é reconhecida como grave problema de saúde pública no mundo, ocorrendo em quase 50% da população, em mais de 109 países e territórios. Sua estimativa é de 300 milhões de novos casos e 1 milhão de mortes por ano, principalmente em crianças menores de 5 anos e mulheres grávidas do Continente africano. A região amazônica é considerada a área endêmica do país para malária. A maioria dos casos ocorre em áreas rurais, mas há registro da doença também em áreas urbanas (cerca de 15%)”. Fonte: http://portal.saude.gov.br

Entre as medidas propostas pelo Ministério da Saúde para prevenir a doença acima noticiada, estão: a) usar mosquiteiros e repelentes, fazer obras de saneamento, controlar a vegetação de corpos d’água. b) usar inseticidas e substituir casas de pau a pique por casas de alvenaria. c) promover vacinação coletiva e usar inseticidas. d) evitar o contato com pessoas infectadas. e) evitar o consumo de alimentos crus e lavar as mãos sempre que entrar em contato com animais. 07. (Ufop MG) Um rapaz proveniente da região amazônica, após internação, foi diagnosticado como portador de malária. Com relação a essa protozoose, é incorreto afirmar que

a) é transmitida pela picada de fêmeas de mosquitos do gênero Anopheles, sendo quatro as espécies do gênero Plasmodium que habitualmente parasitam o homem: P. malariae, P. ovale, P. falciparum e P. vivax. b) o ciclo parasitário inicia-se quando, ao picar uma pessoa, o mosquito inocula, juntamente com a saliva, as formas infectantes do parasito (os esporozoítos) que haviam se acumulado nas suas glândulas salivares. c) os sintomas variam tanto em conformidade com a espécie e a cepa do Plasmodium quanto em conformidade com a resistência ou imunidade do paciente, mostrando-se frequentemente graves em crianças e gestantes ou em adultos procedentes de áreas não endêmicas. d) pode ser considerada uma doença relativamente nova, tendo surgido na era Terciária, uma vez que os parasitos limitam-se aos primatas e apresentam um metabolismo dependente das células que parasitam. 08. (UEG GO) Estampada em diversos jornais no mundo, a notícia a seguir se torna acessível desde a comunidade acadêmica à população humana, visto que se trata de uma nova alternativa viável para combater a malária e algumas verminoses: Criadores de terapias contra malária e verminoses levam Nobel de Medicina

Irlandês William Campbell e japonês Satoshi Omura dividem metade da láurea. Segunda metade do prêmido de 2015 fica com Youyou Tu, chinesa

William C. Campbell, Satoshi Omura e Youyou Tu são ganhadores do Prêmio Nobel de Medicina ou Fisiologia de 2015

Nobel de medicina 2015 Cien stas criaram drogas contra malária e vermes

Youyou Tu

William Campbell

Satoshi Omura Inves gou bactérias radas do solo para descobrir quais delas produzir quais delas produziam substância com potencial uso médico. Uma delas era a Streptomyces avermi lis, eficaz contra vários parasitas.

Pesquisava a bioquímica da erva Artemísia annua, que era apontada com agente an -malária na medicina tradicional. Conseguiu isolar a artemisina, o princípio a va da planta.

Isolou da bactéria a substância avermec na, que se mostrou eficaz contra vermes causadores de oncocercose e elefan ase. Mais tarde a droga foi quimicamente conver da na ivermec na, mais eficaz.

Artemísia annua Avermec na

Streptomyces avermi lis

Ivermec na

Artemisia

Essas descobertas fornecerão à população humana novos e poderosos meios de combater doenças como a malária, conforme estudos de uma das pesquisadoras premiadas pelo Nobel. Sobre essa doença tropical, tem-se o seguinte: a) o ser humano doente, mesmo com a ingestão de artemisina, será considerado o hospedeiro definitivo. b) a artemisina, princípio ativo da planta e com efeito antimalárico, irá combater os plasmódios, parasitas causadores da doença. c) a artemisina agirá no controle biológico do mosquito-prego, considerado hospedeiro definitivo e intermediário. d) com a descoberta da artemisina, o procedimento de combate ao mosquito-prego não precisa ser realizado junto à população humana. 49

A04  Principais protozooses humanas

02. Percevejos hematófagos pertencentes ao grupo dos triatomíneos constituem os vetores que transmitem o Trypanosoma cruzi. Dentre eles, o mais importante é o Triatoma infestans, conhecido como barbeiro. 04. A leishmaniose tegumentar americana, causada pela Leishmania braziliensis, e a leishmaniose visceral americana, causada pela Leishmania chagasi, têm transmissão pela picada de fêmeas de diferentes espécies de mosquitos do gênero Lutzomyia, denominados também de flebótomos. 08. A leishmaniose visceral americana provoca principalmente febre, lesões nas vísceras, aumento do fígado, aumento do baço e anemia.

FRENTE

BIOLOGIA

Exercícios de Aprofundamento 01. (Puc MG) Uma coisa é a capacidade de um micro-organismo realizar metabolismo energético dependente ou independente de oxigênio. Outra coisa é ele suportar ou não a presença de oxigênio no ambiente no qual se desenvolve. Para suportar a presença de oxigênio, os organismos vivos devem apresentar enzimas capazes de protegê-los ou livrá-los dos produtos tóxicos do oxigênio. Na figura a seguir, o crescimento de diferentes bactérias heterótrofas (I, II, III, IV e V), em diferentes taxas e localizações nos tubos de ensaio, revela tanto a sua tolerância relativa ou intolerância ao oxigênio, como sua dependência ou independência metabólica do oxigênio. O2 DIFUSÃO

Classificação baseada no crescimento em meio líquido I- Aeróbio obrigatório II- Anaeróbio estrito III- Aeróbio faculta vo IV- Microaerófilo V- Aerotolerante

III

Com base nas informações acima e em seus conhecimentos sobre o assunto, é possível afirmar, EXCETO. a) A bactéria I depende do oxigênio como receptor final de elétrons na respiração aeróbia. b) A bactéria II é incapaz de oxidar o substrato do meio e produz ATP por fermentação, que é inibida pela presença de oxigênio. c) A bactéria III cresce na presença de oxigênio, mas pode produzir ATP e se desenvolver em anaerobiose. d) A bactéria V, apesar de realizar metabolismo energético anaeróbio, suporta a presença de oxigênio no meio. 02. (Cefet MG) Uma placa de metal revestida com um material específico é capaz de produzir e armazenar energia na forma de gás hidrogênio, quando mergulhada em água e exposta ao sol. Apesar de esse experimento ainda não ser realidade em grande escala, vários seres vivos são capazes de realizar esse processo, resultando na quebra de moléculas de água. Disponível em: <http://revistapesquisa.fapesp.br> (Adaptado). Acesso em: 15 ago. 2014

Os organismos que NÃO são capazes de realizar esse processo correspondem ao grupo das 50

a) briófitas. b) cianobactérias. c) plantas carnívoras. d) algas unicelulares. e) bactérias quimiossintetizantes. 03. (UPE PE) Leia o texto a seguir: Os antibióticos com aplicações terapêuticas devem ter toxicidade seletiva. Devem ser tóxicos para o agente causador da doença, mas não para o hospedeiro, por atuarem em etapas do metabolismo de micro-organismo e não do ser infectado. Alguns exemplos podem ser citados. A ampicilina impede a formação do peptideoglicano, que envolve a membrana plasmática da bactéria, acarretando a lise bacteriana. O cloranfenicol inibe exclusivamente a síntese de proteínas bacterianas. A daptomicina modifica a permeabilidade da membrana plasmática da bactéria, fazendo os metabólitos importantes serem perdidos. As quinolonas inibem a duplicação do cromossomo bacteriano ou da transcrição. Trimetoprima e sulfas, por sua vez, imitam substâncias usadas pela bactéria e se ligam a enzimas, inibindo-as. Disponível em: http://www.moderna.com.br/lumis/portal/file/fileDownload. jsp?fileId=8A7A83CB30D6852A0130D7BC0E4E107A. Adaptado.

Observe a figura que indica os principais modos de ação de antibióticos sobre bactérias por INIBIÇÃO DE PROCESSOS ou DANOS A ESTRUTURAS CELULARES, por meio de balões numerados. Principais modos de ação de an bió cos sobre bactérias Célula bacteriana, esquema zada com corte e muito simplificada Citoplasma Membrana plasmá ca Parede celular (envoltório externo)

DNA

RNA mensageiro

enzima

cromossomo proteína

Assinale a alternativa que apresenta a correlação entre os antibióticos e o seu modo de atuação indicado no texto e nos balões numerados. a) ampicilina (1), cloranfenicol (2), daptomicina (3), quinolonas (4), trimetoprima e sulfa (5). b) ampicilina (2), cloranfenicol (1), daptomicina (4), quinolonas (5), trimetoprima e sulfa (3). c) ampicilina (3), cloranfenicol (2), daptomicina (5), quinolonas (1), trimetoprima e sulfa (4). d) ampicilina (4), cloranfenicol (5), daptomicina (3), quinolonas (2), trimetoprima e sulfa (1). e) ampicilina (5), cloranfenicol (4), daptomicina (3), quinolonas (1), trimetoprima e sulfa (2).

Ciências da Natureza e suas Tecnologias Questão 04: A curva A representa a epidemia de cólera, pois vários indivíduos expostos à mesma fonte de água contaminam-se simultaneamente ou num curto período de tempo. A curva B mostra o contágio de um hospedeiro ao outro, o que consome mais tempo, pois requer que o vírus primeiro se replique num indivíduo até que atinja um número suficientemente grande para que seja transmitido ao próximo.

04. (UFRJ) As epidemias possuem características próprias que dependem de sua origem. O gráfico a seguir representa o número de casos relatados numa determinada região, em função do tempo, de dois tipos de epidemia, A e B.

a) Os protozoários de água doce possuem vacúolos pulsáteis ou

contráteis, que permitem a digestão através da clasmocitose. b) As amebas são protozoários do filo Sarcodina e se movimentam por meio de cílios. c) Os protozoários são unicelulares, eucariontes e heterotróficos. Vivem na água ou no solo, livres ou em associações com outros seres vivos. Sua digestão é intracelular. d) A reprodução assexuada das amebas ocorre por esquizogonia, originando duas células-filhas. e) Os paramécios são protozoários do filo Mastigophora e se locomovem por meio de cílios. 08. (UEPB) Observe o esquema representativo do Paramecium, um protista ciliado de água doce. Numere a primeira coluna de acordo com a numeração atribuída às estruturas na figura abaixo, estabelecendo a relação correta entre as informações distribuídas nas colunas.

Uma das curvas corresponde a uma epidemia de cólera, num local em que há uma fonte comum de água contaminada. A outra curva representa a transmissão de gripe, uma doença que é transmitida de um hospedeiro ao outro. O gráfico mostra também que, nos dois casos, as epidemias foram controladas. Indique qual curva corresponde à epidemia de cólera e qual corresponde à da gripe. Justifique sua resposta.

06. (Mackenzie SP) A respeito dos protozoários, são feitas as afirmações a seguir: I. Todos eles apresentam vacúolos contráteis em suas células. II. Todos eles são heterótrofos e de respiração aeróbia. III. Alguns podem se reproduzir sexuadamente. Assinale: a) se todas estiverem corretas. b) se todas estiverem erradas. c) se apenas I e II estiverem corretas. d) se apenas I e III estiverem corretas. e) se apenas III estiver correta. 07. (Udesc SC) Assinale a alternativa correta quanto aos protozoários.

( ) Citóstoma ( ( ( ( ( (

) Vacúolo contrátil ) Cílios ) Micronúcleo ) Vacúolo digestivo ) Citopígeo ) Macronúcleo

(a) regula as atividades do metabolismo celular, além de participar da reprodução assexuada. (b) localizado no interior do sulco oral, é o local por onde o alimento penetra na célula. (c) utilizado para a locomoção e a ingestão de alimento. (d) participa da osmorregulação. (e) região da célula por onde são eliminados os restos não aproveitáveis do alimento. (f) participa apenas dos processos de reprodução assexuada e sexuada. (g) em seu interior, ocorre a digestão do alimento.

Questão 05: A ausência de acetilcolina bloqueia, temporariamente, a transmissão neuromuscular do impulso nervoso nos músculos da face, relaxando-os. Nas condições de baixa concentração de oxigênio encontradas no interior das latas, a bactéria produz CO2 por fermentação.

FRENTE A  Exercícios de Aprofundamento

05. (Uerj RJ) A toxina produzida pela bactéria anaeróbica Clostridium botulinum pode produzir a doença denominada botulismo, por impedir a liberação do mediador químico acetilcolina nas sinapses nervosas colinérgicas. Sob o nome comercial de Botox, é usada para minimizar, temporariamente, a formação de rugas faciais. Explique por que o uso de pequenas doses injetáveis dessa toxina propicia essa minimização de rugas. Explique, ainda, por que latas estufadas podem indicar a contaminação do alimento nelas contido por Clostridium botulinum.

Biologia

Assinale a alternativa que apresenta a relação correta entre es-

A correlação CORRETA é:

trutura/função.

a) I-c, II-b, III-e, IV-a, V-f, VI-d.

a) 3-C, 1-G, 6-E, 5-A, 2-D, 4-B, 7-F.

b) I-c, II-e, III-f, IV-a, V-b, VI-d.

b) 3-E, 1-D, 6-C, 5-F, 2-G, 4-B, 7-A.

c) I-d, II-c, III-e, IV-a, V-f, VI-b.

c) 3-B, 1-D, 6-C, 5-A, 2-G, 4-E, 7-F.

d) I-d, II-f, III-a, IV-b, V-c, VI-e.

d) 3-E, 1-G, 6-B, 5-F, 2-D, 4-C, 7-A.

e) I-d, II-c, III-f, IV-e, V-b, VI-a.

e) 3-B, 1-D, 6-C, 5-F, 2-G, 4-E, 7-A.

11. (UFPI) Analise o desenho esquemático, representativo do ciclo

09. (Puc Campinas SP) Segundo certas classificações biológicas,

de vida de um protozoário unicelular, que pode infectar dife-

toda a biodiversidade poderia ser dividida em 3 domínios: Bac-

rentes animais em um ciclo alternado entre insetos e vertebra-

teria, Eukarya e Archaea. A seguir, estão listadas algumas carac-

dos. Marque a alternativa que contempla somente conheci-

terísticas e exemplos de seres classificados em cada domínio.

mentos corretos.

Archaea: organismos unicelulares procarióticos e habitantes de ambientes extremos.

II.

Bacteria: organismos unicelulares procarióticos.

III.

Eukarya: inclui todos os organismos eucarióticos.

Assinale a alternativa que apresenta e justifica corretamente a classificação de Leishmania em um desses domínios. a) Em Eukarya, pois todos os protozoários possuem núcleo celular organizado. b) Em Bacteria, pois a capacidade de causar patologias humanas é exclusiva desse grupo. c) Em Archaea, pois vivem em um ambiente extremo onde há excesso de água e sais minerais. d) Em Bacteria, pois aí estão todos os seres unicelulares e com núcleo celular. e) Em Eukarya, pois os protozoários são animais, ainda que microscópicos. 10. (Ufop MG) Os arranjos desenvolvidos pela natureza, guardadas as devidas proporções particularidades, repetem-se frequentemente. Comparando um ser pluricelular, como o homem, com um ser unicelular, como o paramécio, correlacione os órgãos do indivíduo pluricelular com os do unicelular que exerçam

FRENTE A  Exercícios de Aprofundamento

funções semelhantes:

aparelho locomotor

II.

boca

III.

cérebro

IV.

ânus

estômago

VI.

coração

(a)

poro excretor

(b)

vacúolo digestivo

(c)

cílios

(d)

vacúolos contráteis

(e)

citóstoma

(f)

núcleos

a) O protozoário do ciclo de vida é o Toxoplasma gondii. O mosquito Anopheles infectado (1), quando ataca uma pessoa, reproduz-se em células do intestino (2) e forma oocistos (3), que se reproduzem (4) e liberam gametas masculinos e femininos (5), os quais se fundem e geram o zigoto (6) e produzem os taquizoítos (7), que são excretados (8) e novamente atacam os mosquitos. b) O protozoário do ciclo de vida é o Plasmodium. O mosquito Anopheles infectado pica uma pessoa e libera esporozoítos (1), que, no fígado, mudam de forma para merozoítos (2), que se reproduzem em células sanguíneas vermelhas (3) e eclodem de uma grande quantidade de células infectadas (4), gerando gametócitos masculinos e femininos (5). No estômago dos mosquitos, os gametócitos são transformados em espermatozoides e óvulos (6), que se fundem e geram zigotos (7), os quais se implantam na parede do estômago do mosquito e crescem formando oocistos, para a produção de novos esporozoítos (8). c) O protozoário do ciclo de vida é o Crytosporidium parvum, que, no ambiente, ataca o mosquito (1), este, por sua vez, libera esporozoítos (2), os quais penetram em células sanguíneas (3), transformando-se em trofozoítos (4), formando os gametas (5 e 6), os quais, por seu turno, formam micro-

Ciências da Natureza e suas Tecnologias Questão 14. a) O agente etiológico da leishmaniose visceral é o protozoário mastigóforo Leishmania chagasi. O vetor é a fêmea do mosquito-palha (birigui ou corcundinha), pertencentes ao gênero Lutzomya. b) O aumento da doença em áreas urbanas está relacionado à ocorrência de animais soltos e abandonados, como é o caso de cães, que são reservatórios do parasita. Há de se citar o acúmulo de lixo que atrai mosquitos e a ocupação de áreas silvestres durante o crescimento urbano

gametócitos (7), que se fecundam e formam os oocistos, os quais, novamente, invadem o mosquito.

13. (UFMG) Pretende-se realizar uma pesquisa sobre as possíveis causas de ocorrência de malária na população humana que ha-

d) O protozoário do ciclo de vida é o Plasmodium. O mosqui-

bita a Região Metropolitana de Belo Horizonte - manancial Rio

to Anopheles infectado pica uma pessoa e libera taquizo-

Manso/COPASA -, no verão de 2003.

ítos (1), que, no estômago, produzem gametócitos (2), os

Nesse caso, podem ser considerados todos os seguintes fato-

quais se reproduzem em células epiteliais (3) e eclodem

res, EXCETO

de uma grande quantidade de células infectadas (4), as

a) Contaminação da fauna silvestre pelo protozoário.

quais, algumas delas, eventualmente, geram gametócitos

b) Migração constante de pessoas contaminadas.

masculinos e femininos (5). No estômago dos mosquitos,

c) Proliferação do transmissor em ambiente aquático.

os gametócitos são transformados em zigotos (6), que se

d) Vacinação da população em épocas de chuva.

fundem, geram os gametas (7), implantam-se, na parede do estômago do mosquito, e crescem formando oocistos, para a produção de taquizoítos. e) O protozoário do ciclo de vida é o Toxoplasma gondii. O mosquito infectado (1), quando ataca uma pessoa, reproduz-se em células do intestino (2) e forma esporozoítos (3), os quais se reproduzem (4) e liberam merozoítos e gametas (4 e 5), que se fundem (6) e produzem os taquizoítos (7), que são excretados no meio ambiente (8) e novamente atacam os mosquitos.

14. (UFG GO) Leia o texto apresentado a seguir. No Brasil, a leishmaniose visceral (LV) é notificada em 20 unidades federativas e anualmente são registrados 3 370 casos, com 7,4% de letalidade. Atualmente, a doença é considerada de alta magnitude e encontra-se em franca expansão territorial e com alteração do perfil epidemiológico, ocorrendo em áreas periurbanas e urbanas de municípios de médio e grande porte. A cadeia epidemiológica de transmissão da LV possui três componentes: vetor, reservatório doméstico e ser humano susceptível. O cão é o principal reservatório doméstico. Uma condição

12. (UFRJ) O diagrama a seguir representa o ciclo do plasmódio

de transmissibilidade nos novos ambientes está relacionada à

causador da malária, uma doença que mata milhões de pesso-

presença de reservatórios domésticos, à circulação do parasita

as anualmente na África e no Brasil e para a qual não existem

e à adaptação do vetor ao peridomicílio.

vacinas. O diagrama mostra os estágios do parasita: esporozoí-

MINISTÉRIO DA SAÚDE. Nota técnica n. 2. COVEV/CGDT/DEVEP/SVS/MS, 2008. [Adaptado].

tos, merozoítos, trofozoítos, esquizonte e gametócitos. Muitos cientistas tentam, no momento, produzir vacinas concentrando

Neste cenário, Goiânia tornou-se recentemente foco de aten-

suas estratégias nos estágios de esporozoítos e merozoítos.

ção pública ao notificar diversos casos de LV. Há várias condições que sustentam a explicação para a expansão dessa doença

Esporozoítos na corrente sanguínea

na cidade. Uma delas baseia-se nas mudanças de comportaCiclo esporogônico

mento social como se observa nas afirmações a seguir. I.

As viagens interestaduais têm aumentado de forma significativa nos últimos anos, e as classes sociais A, B e C costumam levar animais de estimação em suas viagens.

Ciclo hepá co

II. Merozoítos na corrente sanguínea

Esquizonte

direção às áreas silvestres. III.

Apesar de existirem várias regiões endêmicas de LV no Brasil, Goiânia ainda não é uma delas.

Trofozoítos na hemácia

Considerando-se o exposto, a) cite, respectivamente, o agente etiológico e o vetor da doença; b) construa uma hipótese para explicar o aumento de casos dessa doença em Goiânia.

Gametócitos

15. (Fuvest SP) O Conselho Indigenista Missionário (Cimi) diz que 86 índios makuxi do município de Normandia (RR), estão com malária provocada por garimpeiros evadidos da área Ianomâmi. (Folha de São Paulo - 25/11/90)

Explique por que os cientistas selecionam os estágios esporozoítos e merozoítos como fontes de antígenos. Questão 12. Porque esses são estágios extracelulares do parasita. Nessa condição, esporozoítos e merozoítos encontram-se expostos ao sistema imune do hospedeiro, diferentemente dos estágios intracelulares.

Explique como a malária dos garimpeiros pode ter passado para os índios. Questão 15. O mosquito vetor contaminado pelo Plasmodium, presente no sangue dos garimpeiros, levou para os índios a forma infectante e os contaminou.

FRENTE A  Exercícios de Aprofundamento

Ciclo sanguíneo

Ciclo esporogônico

A ocupação territorial do município de Goiânia cresce em

FRENTE

Shuttnerstockn/nKonText-CP

BIOLOGIA Por falar nisso Vocênsabianquenmaisnden25%ndentodosnosnmedicamentosnutinlizadosn hojenemndiansãondenorigemnvegetal?nAsnplantasnsemprenforamnobjeton denestudondosncientinstasne,ncadanveznmais,nanindústrianbuscannovasn fontesn paran obtençãon den princípiosn atinvos,n responsáveisn porn suan açãon farmacológica.n On famoson ácidon salicílico,n extraídon dan cascan donsalgueiro,npornexemplo,nnutinlizadonemndiversosnmedicamentosn énumnprincípionatinvoncapazndenaliviarnandorn(Salix alba,nimagemnden aberturandestanpágina). Alémn dasn suasn propriedadesn terapêutincas,n asn plantasn têmn papeln fundamentalnparananmanutençãondanvidannanTerra,naonsequestraremn CO2n dan atmosferan en promoveremn an síntesen den glicose,n matérian orgânica.n Nessen processo,n liberamn oxigênio,n gásn quen permiten an respiraçãondosnseresnvivos.nAsnplantasnsão,nportanto,ndiretamenten responsáveisnpelansobrevivênciandendiversasnespécies,npoisnassimn comon asn algas,n estãon nan basen dasn cadeiasn alimentares.n Paran entendermosnmelhorncomonessesnseresnvivosnfotossintetinzantesnsen relacionamnnosnecossistemas,nprecisamosnestudarnonReinonanquen elesnpertencem:nonReinonPlantae. Nas próximas aulas, estudaremos os seguintes temas

B01 B02 B03 B04

Briófintasn.........................................................................................56 Pteridófintasn....................................................................................66 Gimnospermasn..............................................................................75 Angiospermasn...............................................................................85

FRENTE

BIOLOGIA

MÓDULO B01

ASSUNTOS ABORDADOS

BRIÓFITAS

nn Briófitas

Evolução das plantas

nn Evolução das plantas nn Classificação das plantas nn Alternância de gerações haploides e diploides nn Briófitas

Há muitas semelhanças entre as plantas e as algas verdes, tais como a presença de clorofila “a” e “b”; carotenoides, como pigmento acessório da fotossíntese; amido, como polissacarídeo de reserva energética; e parede celular de celulose. Diante disso, hoje em dia, a teoria mais aceita é que as plantas tenham surgido a partir de um ancestral das algas verdes (Filo Chlorophyta), mas apresentam embriões que se desenvolvem à custa do organismo materno. Esse aspecto reprodutivo específico distingue o Reino Plantae do Reino Protoctista, constituindo a principal apomorfia que separa as plantas das algas. Além disso, por reterem os embriões em seus corpos, as plantas também são chamadas de embriófitas. Acredita-se que algas clorofíceas, que habitavam águas rasas das margens de lagos e rios, estavam sujeitas a períodos de secas, e que nesses ambientes, a seleção natural favoreceu os indivíduos que eram capazes de sobreviver nos períodos de escassez de água. Esse processo foi o que levou ao aparecimento das primeiras plantas. Dessa maneira, o grupo vegetal mais antigo que ocupou o ambiente terrestre foram as briófitas e, assim como as representantes atuais, os indivíduos ancestrais não apresentavam sistemas vasculares para o transporte de seiva. A conquista do ambiente terrestre por esse grupo oferecia inúmeras vantagens à sobrevivência dessas plantas, como: ausência de competição por luz, abundância de dióxido de carbono, reduzida quantidade de predadores, entre outras. Com isso, derivado do grupo das briófitas, surge um ancestral com vasos condutores, que dá origem ao grupo das pteridófitas há, aproximadamente, 400 milhões de anos.

Figura 01 - Na imagem, vemos em cor verde exemplo de musgos (briófitas), crescendo em um tronco de árvore.

Por outro lado, o grupo mais recente na escala evolutiva dos vegetais é o das angiospermas, que originou-se de um ancestral das plantas com sementes do grupo das gimnospermas. A grande apomorfia (termo usado para designar uma característica mais recente derivada de um aspecto primitivo) desse ancestral é a presença de flores atrativas e frutos. Evidências fósseis mostram que as primeiras angiospermas surgiram no Período Cretáceo, há 130 milhões de anos.

Fonte: shutterstock.com

Após o aparecimento das pteridófitas, um novo grupo também se desenvolveu e começou a ocupar o ambiente terrestre: as gimnospermas. Seu ancestral originou-se no Carbonífero e/ou Devoniano por volta de 350 milhões de anos, apresentando como principal novidade evolutiva que o diferenciava das pteridófitas, as sementes. O surgimento das sementes foi um importante fator na conquista do ambiente terrestre, pois elas conferem ao embrião armazenamento de alimento que se torna disponível nos estágios críticos da germinação, promovendo assim uma grande vantagem seletiva em relação aos grupos das briófitas e pteridófitas.

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

Plantas ou Embriófitas Traqueófitas (plantas vasculares) Espermatófitas (plantas que produzem sementes) Briófitas*

Pteridófitas*

Gimnospermas*

Angiospermas

Flores e frutos

Sementes Vasos condutores de seiva: xilema e floema Embrião re do no gametângio feminino Figura 02 - Cladograma simplificado da classificação das plantas. *Representação por simplificação, não são grupos monofiléticos.

Classificação das plantas Todas as plantas são organismos eucarióticos, pluricelulares e autotróficos fotossintéticos, além de terem capacidade de retenção do zigoto (apomorfia característica do grupo). As células apresentam parede celular com celulose e organelas especializadas na realização do processo de fotossíntese (cloroplastos). No sistema atual de classificação, as plantas estão organizadas em 12 filos (Veja a tabela a seguir). Classificação atual do Reino Plantae

Filos

Número estimado de espécies no mundo

Vasos condutores

Semente

Fruto

Nomenclatura n informal

Atraqueófitas (sem n vasos condutores)

Ausente

Briófitas

Bryophyta Hepatophyta Anthocrophyta

8 000 6 000 80

Pteridófitas

Pterophyta Lycophyta Sphenophyta Psilotophyta

9 000 1 400 22 18

Ausente

Gimnospermas

Coniferophyta Cycadophyta Gnetophyta Ginkgophyta

614 121 70 1

Com fruto

Angiospermas

Magnoliophyta ou Anthophyta

250 000

Ausente

Traqueófitas (com n vasos condutores)

Ausente

Espermatófitas

Três dos filos são de plantas atraqueófitas ou avasculares, isto é, que são destituídas de tecidos vasculares, e formam um grupo informal (que não corresponde a uma categoria taxônomica como reino, filo etc.) chamado briófitas. Os outros nove filos são de plantas traqueófitas ou vasculares, pois apresentam tecidos especializados na condução de seiva. As plantas traqueófitas sem semente são chamadas, informalmente, de pteridófitas e, neste grupo; estão os primeiros vegetais vasculares, mas 57

B01  Briófitas

Característica

Biologia

que não possuem flor nem semente. Já as traqueófitas com semente são chamadas de espermatófitas. Estas dividem-se em dois grupos: as gimnospermas (grupo informal), em que os representantes têm sementes, mas elas ficam expostas no órgão reprodutivo (sementes nuas) e o grupo das angiospermas, em que os indivíduos têm a semente abrigada no interior de um fruto. Também são usados os termos criptógamas (cripto = escondido; gamos = casamento) - para denominar plantas com estrutura reprodutora pouco visível, sem folhas modificadas para a reprodução e que não apresentam semente (briófitas e pteridófitas), e fanerógamas (fanero = aparente) - para denominar as plantas com estruturas reprodutoras bem visíveis, como por exemplo, folhas modificadas em flores e que apresentam sementes (gimnospermas e angiospermas).

SAIBA MAIS

B01  Briófitas

OS CAMPOS DE ESTUDO DA BOTÂNICA A botânica, como uma ciência que busca o conhecimento da diversidade existente no mundo vegetal, é dividida em várias áreas de estudos. A anatomia vegetal, por exemplo, analisa a estrutura interna das plantas, sendo importante em pesquisas paleontológicas e até mesmo forenses. A fisiologia vegetal, por sua vez, investiga o funcionamento das plantas e seus processos metabólicos, com papel fundamental para as ciências agronômicas ao determinar a quantidade ideal de nutrientes necessários para o melhor desenvolvimento e produtividade de uma espécie, por exemplo. Já a taxonomia vegetal ocupa-se da descrição, nomeação e classificação das plantas, sendo importante para identificar aspectos evolutivos entre elas. Por fim, a ecologia vegetal estuda a interação das plantas entre si e com o ambiente, analisando, por exemplo, a relevância das comunidades vegetais como “drenos” ou “sumidouros” de carbono. Portanto, são importantes no estudo do aquecimento global (efeito estufa). Embora seja uma ciência antiga e com vários campos de atuação, ainda há uma vasta quantidade de informação a respeito do mundo dos vegetais a ser descoberta e compreendida por nós.

Alternância de gerações haploides e diploides A alternância de gerações haploides e diploides (ou ciclo haplodiplobionte ou haplonte-diplonte) é um tipo de ciclo reprodutivo encontrado em todas as plantas. Essa denominação se dá pelo fato de os vegetais apresentarem duas formas multicelulares diferentes: uma haploide, chamada de gametófito, e outra diploide, conhecida como esporófito. O esporófito produz, por meiose, os esporos que, ao germinarem, originam um organismo haploide, o gametófito. Este, por sua vez, produz, por mitose, os gametas que, ao fecundarem, originam um zigoto (diploide), que se desenvolve e origina um novo esporófito, fechando o ciclo (Figura 03). A planta, ao produzir esporos (células móveis), produz também outras células que auxiliam na sua dispersão, compensando sua imobilidade. A germinação do esporo permite a formação do gametófito que, por sua vez, pode formar uma nova planta adulta. Portanto, além de originar descendentes, o ciclo de vida das plantas a auxilia na conquista de novos ambientes.

Mitose

Gametófito mul celular

Mitose

Gametas

Esporos

Haploide (n) Fer lização

Meiose Diploide (2n)

Zigoto

Esporófito mul celular

Mitose

Figura 03 - Representação esquemática do ciclo reprodutivo das plantas: existem organismos diploides e haploides. Por isso, é utilizado o termo “alternância de gerações”. Fonte: Sadava et al. 2009. Vida – A Ciência da Biologia. 8ª ed. Porto Alegre: Artmed. p. 614.

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

Briófitas As briófitas foram os primeiros organismos do Reino Plantae a surgirem no planeta Terra, por isso seus representantes possuem características de transição do ambiente aquático para o terrestre. No entanto, essas plantas mantêm uma grande dependência da água líquida para a sua sobrevivência, sendo, assim, consideradas os “anfíbios das plantas”. De modo geral, as briófitas são extremamente sensíveis à poluição, sofrendo uma drástica redução de variabilidade em áreas degradadas. Características gerais As plantas pertencentes ao referido grupo são geralmente pequenas, alcançando em torno de 5 cm, devido às limitações impostas pela ausência dos tecidos de condução verdadeiros e do tecido de sustentação, assim como de raízes verdadeiras para garantir uma boa fixação ao solo. A epiderme das briófitas é clorofilada e apresenta poros para trocas gasosas. Esses são análogos aos estômatos. Nos esporófitos dos musgos e antóceros, é que ocorrem os estômatos. Não existe uma camada lipídica impermeabilizante (cutícula) sobre a epiderme, apenas uma delicada película protetora e, por essa razão, vivem, em sua maioria, em hábitats úmidos e sombreados, podendo formar imensos tapetes verdes sobre as rochas e solo, já que, nessas regiões, as plantas estão mais protegidas da desidratação. Algumas possuem adaptações fisiológicas que lhes permitem viver nas regiões árticas e desérticas, em temperaturas extremas.

Cauloide Filoide

5 cm

Esporófitos (2n) Gametófitos (n)

A fase dominante e duradoura que forma a planta que vemos é a de gametófito (fase haploide). Nas briófitas, o gametófito é maior e se desenvolve sobre o substrato, enquanto que o esporófito é menor e fica ligado ao gametófito, dependendo nutricionalmente dele. De maneira geral, esses vegetais possuem o corpo do gametófito denominado talo, formado por rizoides, cauloide e filoides. Essas estruturas não são órgãos verdadeiros como raízes, caules e folhas, pois não diferenciam-se no corpo do esporófito como ocorre nas plantas vasculares. Os rizoides são responsáveis pela fixação da planta ao solo ou a um substrato; o cauloide forma o eixo central da planta e dele saem lâminas muito semelhantes a pequenas folhas, que são os filoides. Como as briófitas não possuem vasos condutores lignificados, todas as células são capazes de absorver água e sais do meio, difundindo-as de célula a célula.

Rizoide Figura 04 - Ilustração esquemática com as principais partes de um musgo (Filo Bryophyta).

B01  Briófitas

Fonte: Shutterstock.com

Figura 05 - Em ambientes úmidos como este, podemos encontrar várias briófitas formando um tapete verde sobre as pedras e solo.

Biologia

Os esporos (n) se desenvolvem no solo e originam estruturas filamentosas – os protonemas – que darão origem aos gametófitos

Haploide Diploide

Gametófito masculino(n)

Ciclo de vida

Gota d’agua Anterozoides (n) (gametas masculinos flagelados)

Os anterozoides deslocam-se no filme de água em direção à oosfera

Esporos Gametófito feminino (n)

Arquegônios: cada um com uma oosfera

Oosfera (gameta feminino (n)

Rizoide

Meiose No esporângio ocorre meiose e formação de Esporófito esporos (n) que são maduro (2n) liberados quando o esporângio se abre espontâneamente. Gametófito feminino (n)

Seta Capsula (esporângio) Pé

Fecundação O zigoto (2n) se desenvolve protegido pelo arquegônio

(dentro do arquegônio)

O esporófito (2n) Aderido ao arquegônio pelo pé, se desenvolve, o esporófito (2n) depende do gametófito(n) formando uma para sua nutrição longa seta, que emerge do arquegônio

O ciclo de vida das briófitas é do tipo haplodiplobionte. Isto significa dizer que, no mesmo ciclo de vida, há uma fase de indivíduos diploides e uma fase de indivíduos haploides. Nesse caso, o gametófito é a fase duradoura e haploide; o esporófito é a fase passageira e diploide. Os gametófitos formam os gametângios na região apical do talo. A maioria das briófitas é dioica, ou seja, apresenta sexos separados. O gametângio masculino é o anterídio, que produz gametas masculinos, denominados anterozoides. Já o gametângio feminino é o arquegônio, que produz o gameta feminino, classificado como oosfera.

A fecundação ocorre quando o anterozoide, gameta flagelado, liberado pelo anterídio, atinge o ápice A maioria dos musgos possui gametófitos masculinos e femininos separados, que desenvolvem, respec vamente, anterídios (gametângios masculinos) e arquegônios (gametângios femino). do gametófito feminino (onde há água acumulada). Esse anterozoide Figura 06 - Esquema simplificado do ciclo de vida de um musgo. flagelado nada ao encontro da oosfera e assim ocorre a formação do ovo ou zigoto. Portanto, as briófitas dependem da água para a reprodução, já que os anterozoides precisam dela para se deslocar e alcançar a oosfera. Posteriormente, o zigoto desenvolve-se dentro do arquegônio, formando o embrião que origina o esporófito (2n). Este se desenvolve sobre o gametófito feminino e depende dele para sua nutrição. O esporófito apresenta uma porção basal - denominada pé, uma haste longa e delicada, além de uma cápsula na porção apical, que corresponde ao esporângio (quando ocorrem divisões meióticas), originando esporos. A parte superior da cápsula é envolta pela caliptra, que se origina do arquegônio. Um único esporângio pode produzir 50 milhões de esporos. Quando a cápsula se abre, os esporos são liberados para o meio. Em seguida, eles germinam, formando novos gametófitos, quando encontram um substrato com condições favoráveis. Dessa maneira, o ciclo é denominado isosporado porque os esporos são morfologicamente iguais. No entanto, de acordo com a carga genética, existem dois tipos de esporos: um origina gametófitos masculinos, enquanto o outro origina gametófitos femininos. Reprodução assexuada B01  Briófitas

Parte das briófitas reproduzem-se assexuadamente por fragmentação. Nesse tipo de reprodução, pedaços de um indivíduo ou de uma colônia geram novos gametófitos. Hepáticas do gênero Marchantia formam conceptáculos, estruturas em forma de taça que desenvolvem os propágulos. Estes são dispersos principalmente pelas gotas de chuva, desprendem-se e originam novos gametófitos. 60

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

Classificação As briófitas são divididas em três filos: Hepatophyta, com cerca de 6 000 espécies, representado pelas hepáticas; Anthocerotophyta, com apenas 100 espécies, exemplificado pelos antóceros; e Bryophyta, com cerca de 9 500 espécies, representado pelos musgos. Filo Hepatophyta (Hepáticas) As hepáticas se diferenciam por não possuírem estômatos, conjunto de células especializadas para a transpiração, tendo esta função realizada por poros simples. Além disso, apresentam morfologia folhosa. Dessa maneira, são descritas como “talosas” - o corpo é chamado de talo e tem as estruturas denominadas rizoides, filoides e cauloides - classificados assim por serem semelhantes às raízes, folhas e caules, contudo sem a presença de tecido condutor verdadeiro. Nas hepáticas, os esporófitos estão profundamente inseridos nos gametófitos e eles não têm um mecanismo especial para a dispersão dos esporos. Quando a porção do gametófito que contém os esporófitos maduros morre e se decompõe, os esporos são liberados. Gametóforo (n)

Gametófito feminino (n)

Fonte: Wikimedia commons

3 cm

Esporófito 2n

Rizoides

Figura 07 - À esquerda, temos uma foto de uma hepática e à direita uma ilustração esquemática de um representante do grupo.

Filo Anthocerophyta (Antóceros) Os antóceros não possuem células diferenciadas para a condução de água ou nutrientes orgânicos. Seus esporófitos são verdes, com várias camadas de células fotossintetizantes e apresentam estômatos. A presença dos estômatos, nesse grupo, é considerada uma importante evidência do elo com as plantas vasculares. O corpo dos antóceros é taloso, prostrado ao chão, aplanado e ramificado.

B01  Briófitas

Gametófito

Fonte: Wikimedia commons

2,5 cm

Esporófito (2n)

Figura 08 - À esquerda, temos uma foto de um antócero e à direita uma ilustração esquemática de um representante do grupo.

Biologia

Filo Bryophyta (Musgos) Os gametófitos apresentam rizoides, cauloide (eixo principal) e filoides que partem do cauloide. Em muitas espécies desse grupo, os cauloides dos gametófitos e esporófitos têm um cordão central de tecido condutor de água chamado hadroma. Esta estrutura possui células condutoras de água - conhecidas como hidroides -, que são alongadas, muito delgadas e permeáveis à água, tornando-as o caminho preferido para a condução de água e solutos. Em geral, os musgos formam uma extensa cobertura sobre os solos e, em função disso, são importantes na proteção contra a erosão. No entanto, pesquisadores alertam para a exploração indiscriminada das turfeiras (formadas pela turfa, material de origem vegetal, parcialmente decomposto), que pode afetar o já fragilizado equilíbrio global de gás carbônico, lançando uma grande quantidade de carbono que se encontrava imobilizada.

Filoide

Rizoide

Fonte: Wikimedia commons

Cauloide

Gametófitos (n) 5 cm

Esporófitos (2n)

Figura 09 - À esquerda, temos uma foto de um musgo e à direita uma ilustração esquemática de um representante do grupo.

Importância As briófitas agem como colonizadoras primárias de um ambiente, fornecendo substrato para o estabelecimento de um novo ecossistema. Além disso, são importantes retentoras de nutrientes no solo, impedindo sua lixiviação, controlando processos erosivos.

B01  Briófitas

Fonte: Wikimedia commons

O musgo Sphagnum possui algumas propriedades interessantes que são exploradas para diversas finalidades. Os agricultores, por exemplo, utilizam sua alta capacidade de retenção de água (quase 20 vezes mais que o seu peso seco) para elaborarem aditivos para o solo, aumentando a disponibilidade hídrica para os cultivares. Os compostos fenólicos e suas propriedades antissépticas forneceram matéria-prima para curativos de feridas e furúnculos até meados da Primeira Guerra Mundial. Já os solos de turfeiras, oriundos da deposição de Sphagnum, juntamente com outros restos vegetais, armazenam grande quantidade de carbono orgânico, utilizado em algumas regiões como combustível.

Figura 10 - Detalhe do musgo Sphagnum (esquerda) e aspecto de uma turfeira (direita)

Ciências da Natureza e suas Tecnologias Questão 02. O filo Hepatophyta é representado por plantas que não possuem estômatos; o filo Anthocerotophyta possui plantas com estômatos, porém sem células diferenciadas para a condução; o filo Bryophyta apresenta algum grau de especialização de tecidos condutores, mas estes não são lignificados como nas plantas vasculares.

Exercícios de Fixação

4 Flores Frutos Sementes

Vasos condutores de seiva

a) angiospermas e gimnospermas. b) pteridófitas e gimnospermas. c) pteridófitas e briófitas. d) gimnospermas e angiospermas. 02. Cite os três filos de briófitas, estabelecendo as principais diferenças entre eles. 03. (Fac. Direito de São Bernardo do Campo SP) O poema a seguir é de autoria de Ferreira Gullar, intitulado “O musgo”. Em frente à janela do alpendre por volta de 1949 o musgo tomou todo o muro com seu veludo vivo e verde assim o mantinha dominado sob a multidão de suas patinhas macias

d) requer umidade para sobreviver, mas não para se reproduzir. 04. (UEPG PR) Em relação à origem, classificação e características das plantas, assinale o que for correto. 01. Na passagem evolutiva das algas verdes para as plantas, algumas características se mantiveram por seleção natural, possibilitando a expansão das plantas para o ambiente terrestre: (i)camada de células estéreis protegendo os gametângios e, (ii)retenção do zigoto e dos estágios iniciais do embrião dentro do arquegônio. 02. As gimnospermas possuem estruturas reprodutoras pouco visíveis e ausência de sementes. São plantas vasculares e possuem como representantes as samambaias. 04. As briófitas são plantas de pequeno porte e não apresentam tecidos verdadeiros e especializados para o transporte da seiva bruta e elaborada. 08. As angiospermas possuem sementes, mas não apresentam frutos. Os esporos haploides são liberados e, ao germinarem, dão origem ao gametófito, denominado prótalo, onde se desenvolvem gametângios femininos e masculinos. 16. As pteridófitas são plantas avasculares com estruturas reprodutoras bem evidentes e protegidas por frutos, resultantes do desenvolvimento do ovário da flor. 05. (UECE) As briófitas, vegetais mais antigos do mundo, são plantas pequenas e delicadas que vivem, geralmente, em ambientes úmidos e sombreados. Em relação à reprodução das briófitas, escreva V ou F, conforme seja verdadeiro ou falso o que se afirma nos itens abaixo.

eu e os mortos todos cristalizados no chão da ilha

( ) O arquegônio é a estrutura reprodutora feminina em forma de frasco, com uma base alargada da qual parte um longo tubo, que produz a oosfera. ( ) O anterídio, estrutura reprodutora masculina, é o local onde os anterozoides, cada um com dois flagelos, são produzidos. ( ) As briófitas se reproduzem sexuadamente por fragmentação, processo em que partes de um indivíduo ou colônia geram novos gametófitos. ( ) O anterídio cresce durante o desenvolvimento do embrião e o jovem esporófito emergente continua em sua base recebendo alimento.

É correto afirmar que o organismo sobre o qual fala o poema a) não apresenta vasos condutores. b) é resultante de uma simbiose entre alga e fungo. c) possui estruturas reprodutivas, os soros, em suas folhas.

Está correta, de cima para baixo, a seguinte sequência: a) V, F, V, F. b) F, V, F, V. c) F, F, V, V. d) V, V, F, F.

e ali ficava como se dormisse grudado a ele feito o pelo de um bicho prenhe de luz e noite pois nele formigava um escuro, úmido alarido e que de qualquer ponto da cidade eu podia escutar

B01  Briófitas

01. (Unicamp SP) Cladogramas são diagramas que indicam uma história comum entre espécies ou grupos de seres vivos. Os números 3 e 4 no cladograma apresentado abaixo correspondem, respectivamente, aos seguintes grupos vegetais:

Biologia

Exercícios Complementares 01. (Uesb BA) Embora as briófitas já vivessem na Terra, não podiam se desenvolver e alcançar grandes dimensões. Seus vasos são rudimentares ou ausentes, e elas perdem água muito facilmente, por isso as briófitas necessitam viver em locais úmidos, o que mostra que esses organismos ainda são muito dependentes da água. Além disso, na terra os nutrientes devem ser absorvidos do solo e não estão mais disponíveis em todas as dimensões como acontece no oceano. (EMBORA AS..., 2014). EMBORA as briófitas... Disponível em: <http://netnature.wordpress.com/2011/02/10/evolucao-das-plantas-ganhando-a-terra/>.Acesso em: 5 nov. 2014.

Existem outras características não citadas no texto que reiteram a dependência da água presente no ambiente por esse grupo vegetal, como por exemplo: 01. A presença de uma metagênese bem nítida onde a etapa gametofítica ainda é a fase duradoura, e a etapa esporofítica é a fase transitória. 02. A presença de raízes curtas que não conseguem coletar a água nos lençóis freáticos mais profundos. 03. A presença de folhas grandes que apresentam uma grande superfície, favorecendo a evapotranspiração pela planta. 04. A ausência de uma interação maior entre as células da planta que impede a formação de tecidos verdadeiros. 05. A ausência da reprodução sexuada entre as espécies desse grupo que limita seu potencial adaptativo aos ambientes secos. 02. (UEPG PR) O cladograma abaixo esquematiza, de forma resumida, alguns passos da evolução das plantas. Com relação a essas etapas evolutivas e aos seus agrupamentos, assinale o que for correto. A B Briófitas

Pteridófitas

Gimnospermas

Angiospermas 3

2 1

01. Em 1 está representado o passo evolutivo de surgimento das sementes, o qual agrupa pteridófitas, gimnospermas e angiospermas. 02. Em 3 está representado o surgimento de flores e frutos. 04. Em 2 está representado a origem do passo evolutivo, onde o embrião fica retido no gametângio masculino. 08. No colchete B, estão agrupadas as traqueófitas. 16. No colchete A, estão agrupadas as espermatófitas. 03. (Unitau SP) O diagrama abaixo representa o ciclo reprodutivo dos musgos. Com o auxílio do diagrama e dos conhecimentos sobre a biologia desses organismos, assinale a alternativa INCORRETA com relação à reprodução das briófitas. esporófito adulto esporângio maduro

esporófito jovem

esporos anterídio arquegônio

gametófito masculino gametófito feminino

protonema

a) O esporófito jovem e o adulto são diploides (2n). b) A formação dos esporos ocorre por sucessivas mitoses do esporângio maduro. c) Os gametófitos, masculino e feminino, são haploides (n). d) Anterídio e arquegônio têm característica haploide (n). e) O protonema haploide (n) é resultado de divisões mitóticas dos esporos. 04. (UEFS BA) O aparecimento de diversas características adaptativas ao longo da evolução das plantas proporcionou as condições necessárias à vida no ambiente terrestre. Dentre essas condições , destaca-se a presença de a) rizoides e raízes, tubo polínico e formação de gametas. b) cloroplastos, vacúolo com reserva de amido e vasos condutores. c) flores, embrião protegido e reprodução sexuada. d) clorofila, parede celular e reprodução com alternância de gerações. e) epiderme impermeabilizada, estômatos e vasos condutores.

B01  Briófitas

05. (UEM PR) Sobre as briófitas, é correto afirmar que 01. apresentam reprodução assexuada através de gemas ou de propágulos, que se soltam da planta mãe, são levados pela água e dão origem a um novo indivíduo.

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

06. (Udesc SC) Assinale a alternativa correta a respeito das características gerais das briófitas. a) Apesar de a maioria dos musgos preferir locais úmidos e sombreados, podem ser encontradas espécies adaptadas a ambientes desérticos e polares. b) A fixação do vegetal ocorre pela ação de raízes verdadeiras, as quais também desempenham o importante papel de absorver a água e os sais minerais essenciais à sobrevivência da planta. c) A presença de um câmbio vascular permite que esses vegetais possam atingir tamanho de até 1 metro de altura. d) O ciclo de vida das briófitas caracteriza-se pela alternância de gerações com uma fase esporofítica, haploide; e uma fase gametofítica, diploide. e) O esporófito das briófitas é a forma duradoura do vegetal, sendo responsável por garantir a sua sobrevivência. A partir dele, desenvolve-se o gametófito, com função reprodutiva. 07. (UFT TO) As briófitas são plantas avasculares de organização estrutural relativamente simples e apresentam alternância de gerações, na qual a) a geração diploide, denominada gametófito, constitui a parte dominante do seu ciclo de vida. b) a geração haploide, denominada esporófito, constitui a parte dominante do seu ciclo de vida. c) a geração haploide, denominada gametófito, constitui a parte dominante do seu ciclo de vida. d) a geração diploide, denominada esporófito, constitui a parte dominante do seu ciclo de vida. e) a geração haploide, denominada esporângio, constitui a parte dominante do seu ciclo de vida. 08. (Unioeste PR) As florestas tropicais caracterizam-se por apresentar ambientes bastante úmidos, onde é comum encontrar diversas espécies de plantas verdes de pequeno porte, com alguns centímetros (devido à ausência de vasos condutores), crescendo sobre o solo e as rochas, ou cobrindo troncos de árvores. Assinale a alternativa correta que representa este tipo de planta. a) Gimnospermas. b) Angiospermas. c) Pteridófitas. d) Briófitas. e) Fungos. 09. (Puc RJ) O cladograma abaixo representa as relações filogenéticas dos principais grupos vegetais. A linha inclinada é uma

representação do tempo, e os ramos laterais apontam a ocorrência de importantes eventos evolutivos: Algas verdes (grupo externo) Briófitas Pteridófitas Gimnospermas Angiospermas III II I

Fonte: Adaptado de Júnior, César da Silva: Sasson, Sezar. Biologia 2, Editora Saraiva, 8 ed. São Paulo. 2005.

No cladograma, os símbolos I, II e III representam, respectivamente, o surgimento de a) vasos condutores, flores e frutos, sementes. b) sementes, flores e frutos, vasos condutores. c) flores e frutos, vasos condutores, sementes. d) vasos condutores, sementes, flores e frutos. e) flores e frutos, sementes, vasos condutores. 10. (IF PE) As elevações de temperatura durante cerca de meio século na Península Antártica tiveram um efeito dramático sobre os bancos de musgos que crescem na região. Se isso continuar, e com o aumento das áreas sem gelo, a Península Antártica será um local muito mais verde no futuro. O GLOBO – MEIO AMBIENTE.n Antártica se tornará verde devido ao aquecimento global, dizem cientistas. Disponível em: <https://oglobo.globo.com/sociedade/ciencia/meio-ambiente/n antartica>. Acesso: 15 jun. 2017.

Os musgos citados no texto pertencem ao grupo das a) Briófitas. b) Gimnospermas. c) Angiospermas. d) Pteridófitas. e) Criptógamas. 11. (OBB) As briófitas são um grupo de plantas verdes, sem raízes, caule e folhas verdadeiros. São também desprovidas de um sistema vascular, motivo pelo qual se desenvolvem preferencialmente em locais úmidos e protegidos da luz direta do sol, como faces protegidas de pedras, falésias e ramos de árvores. É também por causa da ausência de um sistema vascular que não existem briófitas muito grandes. Fonte: http://pt.wikipedia.org/wiki/Bryophyta

Sobre o ciclo de vida das briófitas, marque a alternativa INCORRETA: a) A geração duradoura é a gametofítica. b) A fase temporária é a esporofítica. c) O esporófito é independente do gametófito. d) É o gametófito que dá origem aos gametas. e) Do desenvolvimento do zigoto resultam os esporófitos.

B01  Briófitas

02. o embrião desenvolve-se por mitose e forma um esporófito diploide que é dependente do gametófito para sua nutrição. 04. apresentam esporângios agrupados em estruturas chamadas de soros, as quais aparecem na face inferior dos filoides. 08. possuem ciclo de vida com alternância de fases haploides e diploides. 16. a fase esporofítica apresenta rizoides, cauloides e filoides.

FRENTE

BIOLOGIA

MÓDULO B02

ASSUNTOS ABORDADOS n Pteridófitas nn Característicasngerais nn Ciclondenvida nn Reproduçãonassexuada nn Classificação nn Importância

PTERIDÓFITAS Asnpteridófintasnconstintuemnumngruponheterogêneondenvegetaisncriptogâmicosnvascularesnountraqueófintas,ncomnrepresentantesndenportesnvariados,ndesdenherbáceonaténarborescentenacimanden20nmndenaltura.nEmngeral,nasnplantasndessengruponpodemnsernterrestres,n epífintasn(aquelasnquenvivemnsobrenoutras,nsemnquenocorranparasitinsmo),nhemiepífintas,nrupícolasn (quen sen abrigamn emn murosn oun rochedos),n aquátincasn en den variaçãon morfológican acentuada.nEstinma-senquenexistamnemntornonden12n000nespéciesnnonmundo.nDestas,n3n300n ocorremnnasnAméricas,ndasnquaisncercanden30%nsãonencontradasnnonBrasil.nNessencaso,nén importantenobservarnquennossonpaísnabriganumndosncentrosndenendemismon−nquandonuman espéciendesenvolve-senapenasnemnumanregiãonrestrita,ncomnformasndiferentesndenevolução,ndevidonàsnbarreirasnfínsicas,nclimátincasnounbiológicasn−ndessesnvegetais.n

Características gerais Comonvimos,nasnpteridófintas sãonclassifincadasncomoncriptógamasn(plantasnsemnflnores)nen traqueófintasn(quenpossuemnvasosncondutores),nsendonseusnrepresentantesnmaisnconhecidosnasnsamambaiasnenavencas.nEvolutinvamente,nconstintui-senonprimeirongrupondenplantasn anapresentarntecidos condutores de seiva,nquensendiferenciamnem:nxilema,nresponsáveln pelontransportendenáguanensaisnmineraisn(seiva bruta ou seiva mineral)nenfloema,nquen realizanontransportendosncompostosnorgânicosn(seiva elaborada ounseiva orgânica).nAnevoluçãondosnvasosncondutoresnverdadeirosnpermitinunquenasnplantasndesenvolvessemnmaiorn tamanhonenramifincações,nalémndenmelhornsustentaçãondasnpartesnaéreas,npelonfatondenpossuíremnligninannanparedencelular.nAnligninandánrigideznàsnparedesncelulares,ntornandonpossívelnaosnesporófintosnvascularizadosnalcançaremnmaiornaltura.nAncapacidadendensintetinzarn lignina,nquenénincorporadanàsnparedesndasncélulasndensustentaçãonendasncélulasncondutorasn denágua,nfoinumnpassonfundamentalnparananevoluçãondessesnvegetais.n

Figura 01 - Aqui vemos uma pteridófita (samambaia) que se desenvolveu sobre o caule de uma árvore.

On referidon grupon foin tambémn on pioneiro,n nan escalan evolutinva,n an apresentarn órgãosn verdadeirosncomonraízes,ncaulenenfolhas.nAsnraízes sãonresponsáveisnpornabsorvernáguan ensaisndonsolo,nalémndenpromovernanfinxaçãondanplantannonambientenensão,nemngeral,nsubterrâneasnenadventíncias.nComonórgãosnverdadeirosnquenconferiamnboanfinxação,ntambémn contribuíramnparanonaumentondonportendessasnplantas.nOncaulenénanestruturanquensustentanasnfolhasnemncondiçõesnparanonrecebimentondenluz,nalémndensernumnelondenligaçãon entrenasnpartesnsubterrâneasnenaéreasndosnvegetais.nNanmaioriandasnpteridófintas,noncaulen crescenparalelonànsuperfínciendonsolo,nounlogonabaixondele,ncomoncaulensubterrâneo,nsendondenominadondenrizoma.nAsnfolhasnsãonestruturasnricasnemnclorofinla,nondensenprocessan anfotossíntese,nessencialnparanannutriçãondasnplantas.nEmngrandenpartendosncasos,numan únicanfolhanénformadanpornváriasnoutrasnpequenas,ndenominadasnfolíolos.

CiênciasndanNaturezanensuasnTecnologias

Outranapomorfinanimportantendessengruponénonsurgimentondancutícula.nEsta,ntambémn conhecidancomontecidondérmico,nénumanestruturanimportantenparananconquistandonambiententerrestre,npoisntrata-sendenumntecidonquenimpedenanperdandenáguanexcessivanpelan plantane,nconsequentemente,nonseundessecamento.nAlémndisso,nnanepidermendasnfolhas,n osnestômatosnregulamnanperdandenvapornd’águanparananatmosfera.

Soros

Folíolos

Ciclo de vida Onciclonreprodutinvonéndontinponhaplodiplontene,nportanto,ntemnalternânciandengerações.n Onesporófinto,nquencorrespondenànplantandiploide,ncomnraiz,ncaulenenfolhasnverdadeirosn quenvemosnnosnjardins,nénanfasenduradouranounpredominante.nOngametófintonénpequenon enestánrelacionadonànfasenhaploide,ntransitórianounpassageira,nenlogonapósnondesenvolvimentondonembriãonemnesporófintonjovem,nelencomeçanansendegradar.nAlémndisso,nonciclon dasnpteridófintasnpodensernisosporadon(esporosniguais),nquenocorrennanmaioriandasnespécies,ntaisncomonsamambaiasnenavencas,ntambémnconhecidasncomonfilicíneas,nenheterosporadon(esporosndiferentes),nquenocorrennanSelaginellandandivisãonLycophyta.

Folha

Báculo (folhas jovens) Rizoma (caule) Raízes

Figura 02 - Esquema ilustrativo da estrutura corporal geral de uma pteridófita (samambaia).

Durantenonciclonreprodutinvondasnisosporadas,nnasnfolhasnadultasndansamambaia,nporn exemplo,napósnanmaturidadensexual,nnanfacendorsalndonfolíolo,nsãonformadasnestruturasn arredondadas,ndencoloraçãonescura,ndenominadasnsoros.nEstes,ngeralmente,nestãonprotegidosnpornumanmembrananconhecidancomonindúsio.nCadansoroncontémnemnseuninteriornumnconjuntondenesporângiosn(estruturanprodutorandenesporos).nNoninteriorndessesn esporângios,nhánesporócitosn-ncélulasnquensendividemnpornmeiosen(R!)nenoriginamnmilharesndenesporosnhaploidesn(n).nQuandonmaduros,nosnesporângiosnrompemnonindúsio,n liberandonosnesporos.nOnrompimentonenaberturanocorremnquandonhánumandiminuiçãon danumidadendonar.

Indúsio (estrutura que recobre o soro)

Epiderme Esporângios superior

Esporos

nFonte:nnWikimediancommons

Folha (corte transversal)

Figura 03 - Legenda – À esquerda, face inferior de uma folha de samambaia com soros. À direita, representação esquemática de um soro em corte transversal do folíolo.

B02  Pteridófintas

Quandonosnesporosncaemnenencontramncondiçõesndeniluminaçãonenumidadenfavoráveis,ngerminamne,npornmeiondenmitosesnsucessivas,nformamnongametófinton(plantanhaploide),nquenénumanlâminanverde,ngeralmentencordiformen(emnformandencoração).nEssan lâminanpossuinaproximadamenten1ncmndendiâmetro,nsendondotadandenrizoidesnemnsuan porçãoninferior,nenrecebenonnomendenprotalo.nEstenénhermafroditanounmonoiconenapresentananterídiosnenarquegônios (gametângios).nNosngametângios,npornmeiondenmitose,n serãonproduzidosnosngametasnfemininonenmasculino.nOnanterozoidenénongametanmasculino,nflnageladonendependendonmeionlíquidonparandeslocar-se,nalémndensernproduzidonnon anterídio.nAnoosferanénongametanfeminino,nimóvelnenesférica,npermanecendonnonarquegôniondongametófintonounprotalondansamambaia.nParanessanespécie,naindanexistenandependênciandanáguanparananfecundação,njánquenosnanterozoidesnprecisamnnadarnparandentron dosnarquegônios,nanfinmndenfecundarnanoosfera. 67

Biologia

Os anterozoides são eliminados e, por quimiotactismo, nadam até o canal do arquegônio e fecundam a oosfera. Dessa maneira, formam um zigoto que se divide por mitoses sucessivas, dando origem a um embrião que será nutrido pelo arquegônio durante seu desenvolvimento inicial, formando o esporófito jovem, planta diploide. Contudo, adquire independência e desenvolve raiz própria, dessa vez, verdadeira. Assim, passa a se nutrir sozinho por meio da fotossíntese dos folíolos e o gametófito (protalo) morre. Fases Gameto ca Esporo ca Meiose

Dispersão dos esporos

Esporângio

Anterídeo

Esporo Gametófito (n) jovem

Gametófito adulto (n) Esporófito adulto (2n)

Esporófito jovem

Zigoto (2n)

Anterozoides Arquegônio Oosfera Fecundação

Soros

Gametófito

Esporófito jovem

Figura 04 - Ciclo de vida de uma samambaia.

Esporófito

Tanto as briófitas quanto as pteridófitas possuem um ciclo de vida no qual o esporófito difere do gametófito. Nas briófitas, o gametófito é maior, de vida livre e vive mais tempo, enquanto que o esporófito é menor, está permanentemente ligado ao seu gametófito parental, do qual é nutricionalmente dependente, e corresponde à fase passageira do ciclo de vida. Por outro lado, nas pteridófitas, os esporófitos são de vida livre, maiores e vivem mais tempo que os gametófitos. Outra diferença é que nas briófitas cada esporófito possui apenas um único esporângio. Diferentemente, os esporófitos das pteridófitas possuem esporângios múltiplos (cada soro tem um conjunto de esporângios). Ao longo da história evolutiva das plantas, é possível perceber que a geração gametofítica sofre uma redução progressiva em seu tamanho, tornando-se gradualmente mais protegida e nutricionalmente dependente do esporófito. Essa mudança fica ainda mais clara nos grupos das gimnospermas e angiospermas.

Reprodução assexuada Gametófito

As samambaias, por exemplo, são capazes de reproduzirem-se de forma assexuada através da fragmentação ou brotamento de certos locais do rizoma. Este é um caule subterrâneo presente na maioria das espécies, que dá origem às raízes e folhas de um novo indivíduo.

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Classificação As plantas vasculares sem sementes são, informalmente, agrupadas como pteridó-

Briófita fitas. Mas na realidade, elas estão em dois filos diferentes: Lycophyta e Pterophyta. (Gametófito > Esporófito) Pteridófita (Esporófito > Gametófito) Filo Lycophyta Figura 05 - Diferença entre a fase de esporófito e gametófito nas briófitas e nas pteridófitas.

As 1 200 espécies (aproximadamente) atuais do Filo Lycophyta (ou Lycopodiophyta) são os representantes de uma linha evolutiva que vem desde o período Devo-

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

niano, na era Paleozoica, há aproximadamente 408 milhões de anos. Dentre os mais conhecidos, destacam-se os licopódios e selaginelas. Em geral, as plantas desse grupo estendem-se das regiões árticas até os trópicos, incluindo os desertos e caatingas. Nesses biomas áridos, a Selaginella só se reproduz nos períodos de chuva ou quando há aumento da umidade do ar. Em outras condições, as plantas ficam em estado de latência e, por conta dessa característica, são popularmente conhecidas como Plantas-da-ressurreição revivescentes.

Fonte: Wikimedia commons

O esporófito (fase dominante) da maioria das plantas licófitas é constituído por um caule ramificado (do tipo rizoma), do qual surgem ramos aéreos e raízes. Desse caule, partem ramos com folhas minúsculas, chamadas de microfolhas (ou microfilos). Todas as licófitas atuais e fósseis possuem microfolhas, e esta é uma característica marcante do filo. Além disso, as espécies arbóreas estavam entre as plantas dominantes das florestas do período Carbonífero, na era Paleozoica, há aproximadamente 360 milhões de anos, que deram origem às jazidas de carvão.

Figura 06 - À esquerda, uma fotografia de um exemplar de Selaginella; à direita, um Lycopodium sp. O gênero Lycopodium compreende várias espécies com propriedades medicinais.

Em alguns licopódios e selaginelas formam-se conjuntos de microfolhas modificadas onde desenvolvem-se os esporângios, chamados estróbilos. Nestes, os esporos são produzidos por meiose. Filo Pterophyta

B02  Pteridófitas

Figura 07 - À esquerda, temos um representante das samambaias e à direita uma avenca. Repare como uma única folha é formada por vários folíolos nas duas imagens, mesmo os folíolos tendo formatos diferentes.

Fonte: Wikimedia commons

Como vimos anteriormente, os representantes mais conhecidos dessa categoria taxonômica são as samambaias e as avencas (filicíneas), com aproximadamente 11 000 espécies, inclusive algumas aquáticas. Além disso, ela é a maior e mais diversa, depois das angiospermas, sendo que sua diversidade é maior nos trópicos, onde cerca de 3/4 das espécies são encontradas. Os esporófitos possuem caule do tipo rizoma subterrâneos (geralmente com crescimento horizontal) ou aéreos, do qual saem uma trama de raízes adventícias e as folhas que, quando jovens, são chamadas de báculos.

Biologia

Fonte: Wikimedia commons

As samambaias de porte arbóreo são frequentemente utilizadas para a fabricação de um vaso natural denominado xaxim, que é feito a partir do caule e das raízes dessas plantas. No entanto, o uso irracional para esse propósito, causou a diminuição das populações das samambaias, quase levando-as à extinção. Portanto, a comercialização do xaxim foi proibida.

Fonte: Wikimedia commons

Figura 08 - Folhas jovens nascendo no esporófito de samambaia. Essa conformação das folhas jovens enroladas recebe o nome de báculo. À medida que as folhas vão se desenvolvendo, elas vão se desenrolando.

Figura 09 - Foto de um samambaiaçu, pteridófita típica da Mata Atlântica que era utilizada para a fabricação do xaxim.

Fonte: Wikimedia commons

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Em geral, são plantas que vivem em regiões tropicais e subtropicais. O esporófito não apresenta folhas e consiste em uma porção caulinar aérea, no qual os esporos são produzidos em esporângios localizados na extremidade de ramos laterais. Outro exemplo de Pterophytas é a cavalinha, do gênero Equisetum, que atualmente foi agrupada ao filo. Esse vegetal é típico de locais úmidos e os esporófitos herbáceos são facilmente reconhecíveis, pois apresentam caule subterrâneo (rizoma), dos quais partem raízes e caules aéreos, sendo que nestes se desenvolvem microfolhas em formato de escamas. Os esporângios também são formados em estróbilos que se localizam nas extremidades do caule. A cavalinha é usada desde a antiguidade e tem ação diurética, coagulante e de combate à osteoporose.

Figura 10 - A cavalinha tem propriedades medicinais e pode ser utilizada no preparo de remédios e chás.

Figura 11 - À esquerda, a foto de um Equisetum sp (cavalinha). Repare nos estróbilos formados no caule. À direita, a foto de um Psilotum sp. As estruturas arredondadas que vemos na foto são responsáveis por formar os esporos.

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

Importância As pteridófitas são bastante utilizadas pelo homem pelo valor ornamental e paisagístico. E, como vimos, alguns gêneros, como Equisetum e Adiantium, têm funções medicinais reconhecidas. Outro fator relevante é que espécies aquáticas, como a Azolla, estabelecem associações com cianobactérias fixadoras de nitrogênio, sendo utilizadas para fertilizar culturas de arroz. Já a decomposição de pteridófitas mortas no sedimento ao longo dos milênios foi fundamental para a formação de alguns depósitos de carvão mineral utilizados atualmente. As pteridófitas desempenham um importante papel na manutenção da umidade no interior das florestas, absorvendo água pelas raízes densas e distribuindo-a gradualmente ao solo e ao ar. Isso favorece o desenvolvimento dos pequenos animais e vegetais do substrato, extremamente necessário para o equilíbrio ecológico do ambiente. Algumas espécies também são importantes como indicadoras do tipo de solo e de ambientes, mostrando o nível de conservação destes, além de outras que favorecem a contenção dos barrancos, sendo utilizadas em estudos de monitoramento ambiental. Existem ainda as espécies que são consideradas colonizadoras ou invasoras de culturas, como Pteridium aquilinum (L.) Kauhn, ou aquelas que provocam assoreamento de represas, como Salvinia auriculata. Exercícios de Fixação 02. (Faculdade Guanambi BA) Germinação Protalo gametófito (n)

Esporo (n) Esporângio (2n)

Meiose Oosfera (n)

Esporófito (2n) Esporófito (2n)

Gametófito Arquegônio (n) (n)

Zigoto (2n)

Anterídeo (n)

Esporos (haploides)

Esporângio

Anterozoides (n) Fecundação

CICLO DE vida...Disponível em:< https://descomplica.com.br/blog/biologia/>n Acesso em: 30 set. 2016.

Observando-se o ciclo de vida do vegetal em destaque, é correto afirmar: 01. Esse vegetal é desprovido de um tecido vascular específico devido à dependência da água para sua fecundação. 02. A germinação que precede a formação do gametófito ocorre por mitoses sucessivas. 03. O esporófito é monoico e pode, por meiose, gerar células gaméticas específicas. 04. Os esporos, originados do esporângio, ocorrem por uma divisão sem disjunção cromossômica. 05. No ciclo, observa-se que a fase duradoura é gametofítica, e a temporária, esporofítica.

Soros Fronde

Anterozoide Protalo (gametófito haploide) Anterídeo Óvulo Arquegônio Esporófito Ovo ou zigoto (diploide) Novo esporófito ou planta Broto Jovem

Rizoma BRIÓFITAS E pteridófitas: ciclos e características da biologia vegetal. Disponível em: <http:not1.xpg.uol.com.br>. Acesso em: 30 nov. 2015.

Considerando-se os aspectos evolutivos, genéticos e morfofisiológicos do vegetal, que tem seu ciclo de vida demonstrado na figura, é correto afirmar: 01. A fase duradoura no ciclo vital desse vegetal é diploide e forma esporos por meiose. 02. O protalo, que é haploide, forma seus gametas por meiose. 03. A ausência de xilema e floema faz com que o vegetal, em destaque, necessite da água para a fecundação. 04. Esse vegetal é típico de regiões onde há restrição hídrica. 05. Esse ciclo de vida faz parte de uma divisão do reino Plantae, que pode ser classificada como espermatófita.

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01. (UEFS BA)

Biologia

03. (UEPG PR) Abaixo está representado, esquematicamente, o ciclo reprodutivo de uma samambaia, uma pteridófita isosporada. Baseado no esquema abaixo, assinale o que for correto. 1

Folha

4 Soros

Oosfera 7

6 5

Raiz

Anterozoide

b) Produção de gametas – fecundação – esporófito – produção de esporos – protalo. c) Protonema – esporófito – produção de esporos – produção de gametas – fecundação. d) Produção de esporos – esporófito – protalo – fecundação. 06. (UERN) No ciclo de vida da pteridófitas, os esporos liberados atingem o solo e podem desenvolver os gametângios, também conhecidos como protalos. No mesmo indivíduo, os protalos diferenciam-se em masculino e feminino sendo, portanto, hermafrodita. A figura representa o protalo e suas estruturas. Observe. I

Adaptado de: LINHARES, S.; GEWANDSZNAJDER, F. Biologia hoje. 15a ed.n Volume 2. Editora Ática. São Paulo. 2010.

01. O esporófito ① possui os esporângios ②, os quais se agrupam em soros e são encontrados na superfície inferior de folhas férteis. 02. O evento de meiose ③ ocorre no interior do esporângio ② e origina esporos haploides, os quais caem no solo e se multiplicam, formando o protalo ou gametófito hermafrodita ④. 04. Em espécies isosporadas, a estrutura ④ é monoica e forma tanto anterídio ⑤, quanto arquegônio ⑥. 08. Um anterozoide fecunda a oosfera, originando um zigoto diploide. Após sucessivas mitoses, as células do embrião em desenvolvimento se diferenciam em um esporófito jovem diploide ⑦. 16. Mitoses sucessivas ③ são responsáveis pela proliferação dos esporos dentro dos soros, os quais originam os esporófitos diploides ④.

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04. (UEL PR) As samambaias pertencem ao grupo das pteridófitas, as quais possuem características adaptativas que permitiram a conquista do ambiente terrestre com mais eficiência que o grupo das briófitas. Sobre as adaptações morfológicas e reprodutivas que possibilitaram o sucesso das pteridófitas no ambiente terrestre, considere as afirmativas a seguir. I. A predominância da fase esporofítica. II. O aparecimento dos tecidos xilema e floema. III. O desenvolvimento de rizoides para fixação. IV. O surgimento dos esporos para reprodução. Assinale a alternativa correta. a) Somente as afirmativas I e II são corretas. b) Somente as afirmativas I e IV são corretas. c) Somente as afirmativas III e IV são corretas. d) Somente as afirmativas I, II e III são corretas. e) Somente as afirmativas II, III e IV são corretas. 05. (UECE) Assinale a opção que contém a sequência correta correspondente ao ciclo de vida das pteridófitas. a) Produção de esporos – esporófilo – produção de gametas – fecundação – protonema. 72

III

Assinale a afirmativa correta. a) Os arquegônios (II) produzem as oosferas – gametas femininos. b) Os arquegônios (I) produzem os anterozoides – gametas masculinos. c) Na posição II estão os anterídios, que produzem os anterozoides – gametas masculinos. d) Os anterídios estão na posição I, o arquegônio na posição II e os rizoides na posição III. 07. (Acafe SC) Sobre os ciclos reprodutivos presentes nos seres vivos, é correto afirmar, exceto: a) No ciclo haplobionte, o indivíduo que produz os gametas é haploide (n). O zigoto é formado a partir da fecundação dos gametas, sendo, portanto, diploide (2n). Esse zigoto sofre meiose, formando células haploides (n) que se desenvolverão, formando os indivíduos adultos. b) À semelhança do que ocorre com as briófitas, também as pteridófitas possuem o ciclo haplodiplobionte e fase sexuada ou gametofítica (G) mais duradoura. c) No ciclo haplodiplobionte, também conhecido como alternância de gerações, há um adulto diploide (2n) e um adulto haploide (n). d) No ciclo diplobionte, o indivíduo que produz gametas é diploide (2n). A meiose ocorre na formação dos gametas, que são as únicas células haploides (n) no ciclo.

Ciências da Natureza e suas Tecnologias Questão 01. As briófitas e pteridófitas são vegetais que dependem da água como meio de locomoção de seus gametas masculinos para a ocorrência da fecundação durante a reprodução sexuada. Portanto, são encontradas com maior frequência em ambientes úmidos do que em ambientes secos.

Exercícios Complementares 01. Em ambientes úmidos, esperamos encontrar maior quantidade de briófitas e pteridófitas do que em ambientes mais secos. Justifique esta afirmativa.

04. (UERN) As imagens mostram os soros visíveis a olho nu em uma folha de samambaia.

02. (FM Petrópolis RJ) O projeto Flora do Brasil 2020 tem como objetivo fazer a divulgação de descrições, chaves de identificação e ilustrações para todas as espécies de plantas, algas e fungos conhecidos no País. A Tabela abaixo mostra a distribuição das 46.104 espécies nativas reconhecidas até o momento. 4 747

Angiospermas

32 813

Briófitas

5 711

Gimnospermas

Samambaias e Licófitas

1 277

Flora do Brasil 2020 em construção. Jardim Botânico do Rio de Janeiro.n Disponível em: <http://fl oradobrasil.jbrj.gov.br/>. Acesso em: 23 jun. 2016.

De acordo com a tabela, o número de espécies nativas brasileiras do reino Plantae, reconhecidas até o momento, portadoras de vasos condutores de seiva é a) 32 813 b) 32 843 c) 34 120 d) 35 646 e) 39 831 03. (UFJF MG) Sobre os processos reprodutivos das briófitas e pteridófitas, é CORRETO afirmar: a) A reprodução assexuada em briófitas e pteridófitas ocorre por fragmentação, processo em que pedaços de um indivíduo adulto geram novos gametófitos. b) A reprodução sexuada em briófitas e pteridófitas envolve, obrigatoriamente, a formação de micrósporos e megásporos. c) Uma condição comum à reprodução sexuada das briófitas e pteridófitas consiste na produção de anterozoides flagelados no interior de anterídios. d) Nas briófitas e pteridófitas, a produção dos esporos ocorre no interior de estruturas diploides, as quais correspondem à fase dominante do ciclo de vida. e) A ausência de tecidos vasculares nas briófitas e pteridófitas limita a fecundação em ambientes aquáticos ou úmidos, uma vez que os anterozoides precisam nadar até a oosfera.

Em relação à reprodução das pteridófitas, é INCORRETO afirmar que a) a sincronia entre a fase do ciclo da planta e a estação úmida do local é importante para que os anterídios, haploides e flagelados atinjam o arquegônio. b) em relação às briófitas, as pteridófitas possuem uma redução da fase gametófita, sendo conhecida como fase passageira ou efêmera, e a fase esporófita denomina-se duradoura. c) os soros são agrupamentos de esporângios que se distribuem na face inferior ou na borda dos folíolos; os esporângios são responsáveis pela produção de esporos por meio da meiose. d) o zigoto diploide se divide por mitoses sucessivas, originando o embrião, que será nutrido por substâncias fornecidas pelo gametófito e terá suas células diferenciando-se em raiz, caule e folha. 05. (Mackenzie SP) A respeito das plantas representadas abaixo, são feitas as seguintes afirmações:

I. II.

B e D representam as fases esporofíticas, formadas por células diploides (2n). A e C representam as fases gametofíticas, formadas por células haploides (n).

B02  Pteridófitas

Algas

Biologia

III. B e C são originadas a partir do zigoto. IV. Anterozoide e oosfera são produzidos por meiose. Estão corretas apenas, a) I e II. b) I e III. c) II e III. d) I e IV. e) III e IV.

B02  Pteridófitas

06. (UFGD MS) As briófitas e pteridófitas, representadas, respecticamente, pelos musgos e samambaias, são vegetais que compartilham algumas características comuns. Dentre estas, destacam-se a preferência por solos úmidos, ambientes geralmente pouco iluminados, dependência da água para que ocorra a fecundação e reprodução com alternância de gerações. Entretanto, a alternância de gerações apresenta peculiaridades em cada um dos grupos. I. Esporófito diploide persistente, independente do gametófito. II. Esporófito diploide efêmero e dependente do gametófito. III. Gametófito haploide persistente e independente do esporófito. IV. Gametófito haploide efêmero e independente do esporófito. V. Os esporos germinam formando gametófitos geralmente monoicos. VI. Os esporos germinam formando gametófitos geralmente dioicos. Assinale a alternativa correta em relação às respectivas características. Pteridófitas

Briófitas

I, III e V

II, IV e VI

I, II e IV

III, IV e V

III, IV e VI

I, II e V

I, IV e V

II, III e VI

I, IV e VI

II, III e V

07. (UEPG PR) A respeito das samambaias, o mais importante grupo das pteridófitas, assinale o que for correto. 01. Dentro de uma escala evolutiva foram as primeiras plantas a apresentarem verdadeiras raízes, caules e folhas. 02. Essas espécies, denominadas Cicadáceas, geralmente possuem folhas grandes e são plantas vasculares, sem sementes. 04. As folhas das samambaias, em geral, têm função dupla: fotossíntese e reprodução, pois na parte inferior dos folíolos distribuem-se grupos de esporângios, os soros, que, em algumas espécies, ficam protegidos por uma fina lâmina de cobertura, indúsio. 08. Nas samambaias, todo organismo, ou corpo vegetativo, com raízes, caules e grandes folhas, correspondem ao protalo, a fase mais desenvolvida do ciclo de vida dessas plantas. 74

16. As pteridófitas deram um grande passo evolutivo na conquista do meio terrestre, pois são os primeiros vegetais vasculares, sendo capazes de transportar facilmente a água das raízes para seus órgãos aéreos, o caule e as folhas. Essas plantas são chamadas traqueófitas, pois seu tecido condutor é representado pelas traqueias ou vasos liberianos, também chamados de floema, que transportam água e sais absorvidos pelas raízes, e os vasos lenhosos, também chamados de xilema, que transportam a solução orgânica com os produtos da fotossíntese. 08. (UEFS BA) Colonizando as margens e invadindo os continentes, as plantas evoluem transformando os solitários espaços terrestres em palcos de permanentes espetáculos, dos quais somente os homens podem ser verdadeiros expectadores. Nesse contexto evolutivo, o surgimento das plantas vasculares foi um marco decisivo na história evolutiva da vida, com profundas repercussões sobre a biosfera. A entrada das pteridófitas no cenário das terras emersas, a partir dos migrantes dos mares primitivos, consolida a adaptação dos organismos clorofilados à vida terrestre, enfrentando grandes desafios. Dentre as respostas a esses desafios, é correto identificar a) a diferenciação de estruturas especializadas a funções de transporte e sustentação, acompanhando a evolução do ciclo vital com o predomínio da fase esporofítica. b) a evolução do sistema foliar provido de uma película protetora capaz de incorporar as radiações ultravioletas que atingiam as plantas. c) a ocorrência da fecundação sem a dependência de um meio externo aquoso para o encontro dos gametas. d) a preservação da fase haploide, como uma condição mais eficiente para a dispersão dos gametas. e) o desenvolvimento de um sistema radicular provido de células absorventes com conteúdo vacuolar hipotônico, em relação ao ambiente terrestre. 09. (Udesc SC) O Reino Plantae é constituído por diferentes grupos de plantas, nos quais se encontram as briófitas (filo/divisão Bryophyta) e as pteridófitas (filo/divisão Pterophyta). A respeito dessas plantas, assinale a alternativa incorreta. a) Na reprodução das briófitas e pteridófitas, a meiose ocorre para formação de esporos. b) Briófitas e pteridófitas possuem um sistema eficiente de vasos condutores de seiva. c) Briófitas e pteridófitas dependem da água para a reprodução, pois seus gametas são flagelados. d) Briófitas e pteridófitas apresentam alternância de gerações, sendo as gerações duradouras as gametofíticas e esporofíticas, respectivamente. e) Pteridófitas possuem raízes, caule e folhas verdadeiras, enquanto as briófitas possuem rizoides, cauloides e filoides.

FRENTE

BIOLOGIA

MÓDULO B03

REINO PLANTAE: GIMNOSPERMAS Assim como as pteridófitas, as gimnospermas apresentam vasos condutores de seiva, raiz, caule e folhas. Todavia, o nome (gymnos = nu + sperma = semente) sugere a principal novidade evolutiva – são espermatófitas, ou seja, apresentam sementes que, nesse caso, são “sementes nuas” (não contidas em um fruto). Outra inovação é a presença de estruturas reprodutivas bem evidentes, os cones ou estróbilos – folhas modificadas especializadas para a reprodução. A presença de órgãos de reprodução desenvolvidos faz com que as gimnospermas sejam classificadas como fanerógamas (vegetais que apresentam órgãos reprodutores, denominados flores). Nas plantas com sementes, a água não é necessária para que o gameta masculino alcance as oosferas, como o é para plantas vasculares sem sementes. O tubo polínico, originado a partir do grão de pólen, é a estrutura responsável pela independência da água para a reprodução no grupo das gimnospermas. O aparecimento dessa estrutura é uma importante novidade evolutiva que define esse grupo como sifonógamas (plantas cuja fecundação ocorre a partir da formação do tubo polínico. As células reprodutoras masculinas são levadas até as proximidades das células reprodutoras femininas). Até então, o gameta masculino (anterozoide) das briófitas e pteridófitas, precisava nadar até o gameta feminino (oosfera).

ASSUNTOS ABORDADOS nn Reino Plantae: Gimnospermas nn Características gerais nn Classificação nn Ciclo de vida nn Importância

As gimnospermas constituem a vegetação típica de áreas de latitudes mais elevadas (frias), como as matas de araucária (pinheiro-do-paraná) no Brasil e as florestas de taiga no hemisfério norte e no Chile. Os pinheiros (gênero Pinus) incluem as gimnospermas mais comuns e ocupam vastas extensões ao norte da América do Norte, Europa e Ásia. Suas folhas são aciculares (do latim: acicula = “pequenas agulhas”) e, dessa forma, promovem menor superfície de contato com o ar, reduzindo a perda de vapor d’água por transpiração. No verão, ocorre degelo, mas o vegetal não absorve água gelada. Essa situação impõe uma restrição hídrica, denominada “seca fisiológica”. Ocorre também, nessas condições, uma cutícula espessa recobrindo a epiderme foliar e os estômatos localizados em depressões abaixo da superfície da folha. O formato cônico das árvores associado às folhas aciculares evitam que, no inverno, a neve fique retida nas folhas. Figura 01 - À esquerda, temos os ciprestes, pequenas árvores endêmicas da América do Norte, mas que encontramse difundidas em grande parte do mundo, em jardins ornamentais. À direita, estão as sequoias (Sequoiadendron giganteum)- da encosta oeste de Serra Nevada, na Califórnia (EUA) – que são as maiores gimnospermas. O maior espécime tem mais de 80 metros de altura e estima-se que pese pelo menos 2500 toneladas.

Fonte: Shutterstock.com

Características gerais

Biologia

Tegumento (Casca) Núcelo (parede do megasporângio) Endosperma primário (megaprótalo) Embrião

Figura 02 - Representação esquemática da estrutura de uma semente de gimnosperma.

A semente Como vimos no início deste módulo, o aparecimento da semente foi uma grande aquisição evolutiva das plantas vasculares. Tal estrutura é um dos principais fatores responsáveis pelo sucesso adaptativo das espermatófitas na flora atual, e a razão é simples: a semente apresenta um grande valor de sobrevivência, pois é a garantia da perpetuação e dispersão das espécies, já que guarda um embrião do novo esporófito. Além disso, ela pode ser entendida como uma espécie de “fortaleza biológica”, que abriga e protege o embrião contra a desidratação, o calor, o frio e a ação de certos parasitas. As sementes ainda têm a capacidade de armazenar reservas nutritivas, que alimentam o embrião e garantem o seu desenvolvimento até que as primeiras folhas sejam formadas. A partir daí, a nova planta fabrica seu próprio alimento pela fotossíntese. Nos pinheiros-do-paraná, os estróbilos são chamados de pinha e as sementes são chamadas pinhões. Após a fecundação, o óvulo modifica-se em semente, que não está protegida pelo fruto: o tecido do megaprótalo ou gametófito feminino ou, ainda, saco embrionário (n) forma o endosperma primário, tecido cuja função é acumular reserva (o embrião das gimnospermas possui número variável de cotilédones). O zigoto (2n) dá origem ao embrião do futuro esporófito e o que restou do óvulo (tegumentos) forma a casca. O grão de pólen O grão de pólen é uma estrutura bastante resistente, devido à presença de uma parede externa e interna, e essa característica é essencial para o cumprimento de sua função. Outra peculiaridade importante é que esse grão garante a independência da água na reprodução. Por meio dele, é gerado o tubo polínico, que viabiliza o encontro do gameta masculino com o gameta feminino. Em determinadas épocas do ano, aqueles são liberados do estróbilo masculino, podendo cair na micrópila (abertura no ápice) do óvulo. A esse processo de transferência do grão de pólen damos o nome de polinização. Na maioria das gimnospermas, a polinização é realizada pelo vento, processo denominado de anemofilia (do grego: ánemo = vento; filia = afinidade). Nas cicas (tipo de planta com folhas muito semelhantes às agulhas de coníferas) os besouros também promovem essa fecundação ao se alimentarem do estróbilo - é a chamada entomofilia (do grego éntomos, inseto).

Classificação Estima-se que existam aproximadamente mil espécies de gimnospermas, classificadas em quatro divisões que apresentam semelhanças entre si: Coniferophyta, Cycadophyta, Ginkgophyta e Gnetophyta. Filo Coniferophyta

B03  Reino Plantae: Gimnospermas

As coníferas (Coniferophytas) compõem o maior grupo, cerca de 600 espécies descritas, representado pelos pinheiros, sequoias, ciprestes, abetos e cedros. O nome deriva do latim (conus = cone e phoros = portador) e refere-se à estrutura reprodutiva característica, o estróbilo em forma de cone. No Brasil, o principal representante é o pinheiro-do-paraná (Araucaria angustifolia), árvore dioica, com pinhas femininas em um esporófito e pinhas masculinas em outro esporófito, cuja área de ocorrência distribui-se por três estados sulinos: Paraná, Santa Catarina e Rio Grande do Sul. A espécie constitui o componente predominante da Mata de Araucária, um bioma brasileiro. O restante da vegetação é constituído por arbustos (como samambaias e xaxins) e gramíneas. Apesar de sua importância ecológica, essas florestas estão sendo exploradas de forma prejudicial e, atualmente, estima-se que cerca de 98% do bioma tenha sido devastado para a retirada de madeira, cultivo de eucaliptos e outras espécies cuja madeira 76

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

é comercialmente mais valorizada. Como resultado da ação humana, hoje é possível encontrar apenas manchas de pinheiros na sua área natural, o que coloca a Araucaria angustifolia na categoria de vulnerável, na lista de espécies ameaçadas. Os pinheiros do gênero Pinus compõem imponentes florestas em regiões temperadas do hemisfério norte, mas também são muito cultivados até mesmo no Hemisfério Sul. Filo Cycadophyta

Figura 03 - Araucaria angustifolia, a mais conhecida conífera nativa do Brasil. Antigamente abundante nas matas do sul do Brasil, agora encontra-se em risco de extinção pela exploração ilegal de madeira.

Fonte: Wikimedia commons

O registro fóssil indica que as Coniferophytas foram plantas predominantes na era Mesozoica - período denominado como “Era dos dinossauros e cicadáceas”. Essas plantas únicas, que apareceram há pelo menos 250 milhões de anos, desenvolviam árvores de caule retilíneo com uma medula central reduzida e canais que secretavam resinas que, fossilizadas, transformam-se em âmbar. Popularmente conhecidas como cicas, as cicadáceas são, atualmente, bastante empregadas com propósito paisagístico em jardins ornamentais, apesar da maioria das espécies serem plantas grandes, podendo alcançar até 20 metros ou mais de altura. Vale ressaltar que as cicadáceas produzem substâncias que, de modo geral, são altamente tóxicas aos humanos, sendo algumas, carcinogênicas.

Fonte: Wikimedia commons

As cicadáceas (Cycadophytas) representam o segundo maior grupo, com cerca de 140 espécies descritas. Trata-se de plantas encontradas em regiões tropicais e subtropicais que apresentam estróbilos grandes e folhas bem parecidas com às das palmeiras (angiospermas). Todavia, as cicadáceas distinguem-se daquelas, entre outras características, por apresentarem crescimento secundário verdadeiro (não observado nas palmeiras).

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Figura 04 - Cycas revoluta, um representante das cicadáceas. Note que o estróbilo é grande e as folhas são parecidas com as das palmeiras.

Filo Ginkgophyta As gincófitas (Ginkgophytas) são representadas por uma única espécie, a Gingko biloba. Trata-se de uma árvore caducifólia e dioica, podendo ser masculina (microsporangiada) ou feminina (megasporangiada). Elas são encontradas principalmente na Ásia Oriental, onde são utilizadas com propósito ornamental, constituindo uma árvore atrativa principalmente pelo fato de, no outono, sua folhagem disposta na forma de leque apresentar coloração amarelada. Outra caraterística que a torna valorizada para jardinagem é a boa tolerância que apresenta à poluição do ar, o que favorece seu cultivo em parques urbanos, nas regiões de clima temperado. 77

Biologia

Fonte: Wikimedia commons

Além da aplicação ornamental, a Gingko biloba apresenta grande potencial medicinal, sendo amplamente utilizada pela medicina popular chinesa. As folhas são, de modo geral, a matéria-prima mais utilizada para obtenção de compressas, chás e extratos para tratamento de doenças respiratórias. Filo Gnetophyta

Fonte: Wikimedia commons

Figura 05 - Gingko biloba é uma árvore muito antiga originária da China, símbolo de paz e longevidade por ter sobrevivido às explosões atômicas no Japão. Ela atinge uma altura de 20 a 35 metros (algumas chegam até 50 metros).

As gnetófitas (Gnetophytas) formam um grupo diversificado e que pode ter sido o ancestral das angiospermas, pois apresenta caracteres tanto de gimnospermas (sementes não envolvidas em um ovário), quanto de angiospermas (estruturas reprodutivas superficialmente semelhantes às flores e com dupla fecundação). A divisão compreende três gêneros: Gnetum, Ephedra e Welwitschia, com cerca de 90 espécies, que muito divergem na aparência (apesar de apresentarem semelhanças moleculares). Trata-se de gimnospermas bastante incomuns. O gênero Ephedra é constituído por arbustos com folhas pequenas, caules que aparentam ser articulados e cuja maioria das espécies habitam regiões áridas ao redor do mundo. O gênero Gnetum inclui árvores, arbustos e trepadeiras com folhas grandes e parecidas com as de algumas angiospermas, sendo encontradas em regiões tropicais úmidas (principalmente na África e Ásia). O gênero Welwitschia é constituído somente pela espécie Welwitschia mirabilis, provavelmente a mais exótica gimnosperma. Essa planta é formada por um disco lenhoso que fica enterrado no solo arenoso do deserto, enquanto suas folhas em forma de fita esparramam-se pela areia. Essas estruturas foliares crescem continuamente durante a vida da planta, podendo chegar a 3 metros de comprimento.

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Figura 06 - Welwitschia mirabilis. Gnetófita encontrada no deserto da Namíbia e regiões adjacentes no Sudoeste Africano.

Ciclo de vida Consideremos o ciclo de vida de um pinheiro do gênero Pinus para ilustrar a reprodução das gimnospermas. Os esporófitos são monoicos, já que apresentam, simultaneamente, estróbilos masculinos e femininos (díclinos). Os estróbilos são um conjunto de folhas modificadas inseridas em um eixo caulinar, compondo uma estrutura em formato de cone. 78

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

Formação do grão de pólen Quando o Pinus, uma conífera, atinge a maturidade sexual, existem, no estróbilo masculino, microsporófilos (folhas férteis do estróbilo masculino) que contêm microsporângios, estruturas onde os microsporócitos (células-mãe de esporos – 2n) sofrem meiose e geram quatro micrósporos haploides (n). Cada micrósporo irá sofrer um processo de maturação, formando um grão de pólen com projeções aladas, o qual é constituído por uma célula geradora e uma célula do tubo. Esta vai se modificar em tubo polínico, estrutura que permitirá o encontro do gameta masculino com o gameta feminino. Finalmente, a célula geradora, por mitose, formará os núcleos espermáticos, gametas masculinos. O grão de pólen é o gametófito masculino imaturo e é, nesse estágio, que ele é liberado em grande quantidade e levado pelo vento até o cone feminino. microsporócito

microsporófilos microsporângio

Célula do tubo

500 µn

Célula geradora

20 µn

Figura 07 - À esquerda: secção longitudinal de um estróbilo masculino de Pinus, visto ao microscópio de luz. À direita: grãos de pólen alados de Pinus.

Formação do gametófito feminino Os cones femininos de Pinus são maiores e formados por megasporófilos (folhas férteis do estróbilo feminino), que contêm megasporângios ou óvulos, estruturas onde o megasporócito (células-mãe de esporos – 2n) sofre Microsporófilo meiose e gera quatro células haploides (n), das quais três regriMicrosporângio dem e uma constitui o megásporo funcional. A partir deste, por com microsporócitos (2n) mitose, forma-se o gametófito feminino ou saco embrionário. Microsporócito (2n) Neste, encontram-se arquegônios reduzidos, onde, por ativiMEIOSE dade mitótica, forma-se a oosfera (gameta feminino). Micrósporos (n)

Grão de pólen Os microsporângios dos cones masculinos rompem-se Células protaliais (microgametófito imaturo) em determinada época do ano, liberando grandes quantidaCélula generativa Células des de grãos de pólen alados. Estes são disseminados pelo Célula do tubo espermáticas vento (anemofilia) e alguns atingem os estróbilos femini(gametas) Asa da parede nos. O gametófito feminino localiza-se no interior do medo grão de pólen Tubo Polínico gasporângio (óvulo) que, por sua vez, encontra-se envolvido por um tegumento. A comunicação do óvulo com o meio externo ocorre através da micrópila, uma pequena abertura onde o tubo polínico, produzido pelo grão de pólen, se finaliza. Célula estéril Assim, o núcleo espermático percorre o tubo polínico para alcanCélula espermatogênica çar a oosfera e realizar a fecundação. Figura 08 - Formação do tubo polínico

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Fecundação

Biologia

A fecundação ocorre independentemente da água. Os núcleos espermáticos (gametas masculinos) são levados pelo tubo polínico até os gametas femininos. Tais núcleos são formados a partir da célula geradora e, de modo geral, um deles fecunda a oosfera, ocorrendo a degeneração do outro. Após a fecundação, forma-se o embrião. O restante do gametófito feminino dá origem ao endosperma primário (n) e o tegumento do óvulo transforma-se na casca ou tegumentos da semente. Casca da semente (derivada do tegumento)

Gametófito feminino (n) Oosfera (n)

Parede do megásporo

Endosperma (reserva nutricional)

Estróbilo femino imaturo Gametófito masculino (dentro de um grão de pólen germinado)

Megasporângio (2n) Megásporo (n)

Núcleo espermá co (n) já descarregado

Óvulo não fecundado. Nessa secção longitudinal de um óvulo de pinheiro (Pinus gimnosperma), o megasporângio é envolvido por uma camada protetora de tecido denominada tegumento.

Embrião (2n) (nova geração esporo ca)

Grão de pólen (n)

Micrópila

Óvulo fecundado. Um megásporo desenvolve-se num gametófito feminino mul celular. O grão de pólen entra pela micrópila, a única abetura do tegumento. Através do crescimento do tubo polínico permite que os núcleos espermá cos a njam a oosfera.

Semente de gimnosperma. Com a fecundação, inicia-se a transformação do óvulo em semente, que consite em um embrião esporo co, na reserva de alimento e em um envoltório protetor derivado do tegumento.

Figura 09 - Do óvulo à semente em uma gimnosperma. 1

Na maioria das espécies de coníferas, cada árvore tem tanto cones masculinos quanto femininos.

3 Cada escama do cone feminino tem dois óvulos, cada um contendo um megasporângio. Somente um óvulo é mostrado.

Óvulo

Cone

Megasporócitos (2n) Integumento Secção longitudinal do cone feminino

Cone

Microsporângio (2n) Microsporócitos (2n)

Esporófito maduro (2n)

Secção longitudinal do cone masculino Plântula

Meiose Microsporângio (2n)

Sementes sobre a escama ovulífera

Megásporo funcional (n)

Arquegônio

6 O megásporo desenvolve um gametófito feminino e contém dois ou três arquegônios, cada um com uma oosfera.

Núcleos espermá cos (n)

Tegumento (2n) Tubo polínico

Chave

Oosfera (n)

Diploide (2n)

A fecundação ocorre geralmente mais de um ano após a polinização. Todas as oosferas podem ser fecundadas, mas geralmente apenas um zigoto se desenvolve em um embrião. O óvulo torna-se semente, consis ndo em um embrião, reserva de alimento e tegumento (casca)

Figura 10 - O ciclo de vida de um pinheiro.

7 Fecundação 8

Haploide (n)

Enquanto o tubo polínico se desenvolve, o megasporócito sofre meiose, produzindo quatro células haploides. Apenas uma delas sobrevive como megásporo funcional.

Gametófito feminino

Reserva de alimento (tecido gameto co (n)

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Megasporângio (2n) Grão de pólen germinado Grãos de Meiose pólen (n)

2 Microsporócitos dividem-se por meiose, produzindo micrósporos haploides. Um micrósporo desenvolve-se num grão de pólen (gametófito masculino envolto pela parede polínica)

Embrião (nova geração esporo ca) (2n)

4 A polinização ocorre quando um grão de pólen alcança o óvulo. O grão de pólen então germina, formando um tubo polínico que digere lentamente o tecido no seu caminho pleo megasporângio.

No momento em que as oosferas estão maduras, dois núcleos espermá cos formam o tubo polínico, que se estende até o gametófito feminino. A fecundação ocorre quando o núcleo espermá co se une à oosfera.

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

Importância Algumas espécies de pinheiros crescem bem rápido e, em razão disso, são utilizadas em reflorestamentos e/ou como fonte de polpa para papel e matéria-prima para indústria de mobiliário. Colas, medicamentos e diversos produtos antissépticos são produzidos a partir de espécies de gimnospermas. Além dos pinheiros, como estudamos anteriormente, outros representantes bastante conhecidos, são as sequoias e os ciprestes. Estes são utilizados como plantas ornamentais e aquelas estão entre os maiores e mais antigos organismos do Planeta.

SAIBA MAIS A semente do pinheiro-do-paraná, popularmente conhecida como pinhão, além de servir de alimento aos humanos, também é muito importante para a dieta de vários animais silvestres da mata das araucárias, como as capivaras, cutias, macacos, preás, pacas, papagaios e as gralhas-azuis. Em especial, a gralha-azul, além de se alimentar do pinhão, é um importante agente dispersor dessa semente. O processo de dispersão de sementes realizado por pássaros é a ornitocoria. No caso da gralha-azul e do pinhão, temos um caso especial de ornitocoria, chamado de sinzoocoria, que acontece quando os pássaros guardam a comida para comer depois e a esquecem. No inverno, as gralhas retiram o pinhão das árvores e escondem as sementes para se alimentar em um outro momento, mas grande parte das sementes não é comida. Esse processo contribui para a fixação da espécie arbórea em diversas áreas.

Fonte: Wikimedia commons

RELAÇÕES ECOLÓGICAS NA MATA DE ARAUCÁRIAS

Foto de uma gralha-azul se alimentando de uma semente do pinheirodo-paraná.

Exercícios de Fixação

02. (UEPB) As gimnospermas diferenciam-se das plantas vasculares sem sementes porque originam flores (denominadas estróbilos) e sementes. Porém, diferentemente das angiospermas, suas sementes não estão contidas em frutos. Entre as gimnospermas, destacam-se os pinheiros, ciprestes e sequoias, que se classificam como: a) Conyferophyta. b) Cicadophyta. c) Gnetophyta. d) Ginkgophyta. e) Anthophyta.

03. (Ufam AM) No ciclo de vida das gimnospermas, são formados dois tipos de esporos: os micrósporos e os megásporos. Estas plantas apresentam o fenômeno da a) heterosporia b) Isogamia c) Isosporia d) heterofilia e) heterogamia 04. (UEPG PR) Sobre a reprodução das gimnospermas, assinale o que for correto. 01. Estróbilos são ramos reprodutivos especiais produzidos pelas gimnospermas. 02. O gametófito, o zigoto e o embrião das gimnospermas são diploides. 04. Os esporos masculinos das gimnospermas acumulam substâncias nutritivas e crescem muito, razão pela qual são denominados megásporos. 08. A oosfera, que é o gameta feminino das gimnospermas, forma-se dentro de um arquegônio. 16. O óvulo é formado pelo conjunto de tegumento, megasporângio e gametófito feminino.

B03  Reino Plantae: Gimnospermas

01. (Udesc SC) Assinale a alternativa que apresenta características de plantas gimnospermas. a) São espermatófitas e possuem sementes protegidas pelo fruto. b) Apresentam rizoide, cauloide e sementes. c) Não apresentam vasos condutores. d) Possuem flor, filoide e órgão reprodutor escondido. e) São vasculares traqueófitas e suas sementes são “nuas”. Não produzem frutos.

Biologia

05. (Unicamp SP) De acordo com o cladograma a seguir, é correto afirmar que C

Sementes Embrião

Flor e fruto

Vasos condutores

Clorofila A e B

a) A é briófita, B é pteridófita e C é espermatófita. b) C é espermatófita, D é traqueófita e E é angiosperma. c) C possui sementes, D é espermatófita e E é angiosperma. d) B é briófita, D é traqueófita e E possui sementes. 06. (Fuvest SP) O esquema representa um ciclo de vida, com alternância de gerações, típico de plantas. Zigoto (2n)

Geração esporo (2n)

esporos

III

gametas

geração gameto (n)

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Complete a tabela a seguir, escrevendo o nome dos processos biológicos que correspondem a I, II, III, IV e V. Número

Processo biológico

Mitose

Meiose espórica

III

Mitose

Fecundação

07. (UCS RS) Várias hipóteses foram desenvolvidas para explicar a evolução das plantas. O critério que corrobora a hipótese evolutiva, a mais aceita atualmente, utiliza a dependência da água para que possa ocorrer o processo de fecundação. Sobre esse processo, é correto afirmar que a) as plantas que não dependem da água para se reproduzirem são briófitas, gimnospermas e espermatófitas. b) as briófitas e pteridófitas necessitam da água, pois produzem anterozoides que necessitam “nadar” até a oosfera. c) as plantas avasculares não precisam da água para a reprodução e possuem tecidos diferenciados que possibilitam dominar o ambiente terrestre. 82

d) as gimnospermas são consideradas plantas mais primitivas do que as pteridófitas, pois possuem sementes nuas, necessitando da água para a reprodução. e) todas as plantas necessitam da água para a reprodução, inclusive as fanerógamas. Assim, esse critério não deveria ser utilizado. 08. (UFPB) A araucária ou pinheiro do paraná (Araucaria angustifolia) é uma espécie comum na mata de transição da região sul do Brasil. Ela tem grande importância econômica na região, a exemplo do uso de sua madeira para fabricação de papel (extração de celulose). Considerando-se o conhecimento sobre esse grupo vegetal, pode-se afirmar: I. O fruto dessa espécie, o pinhão, é outra fonte de renda importante, pois é muito usado na alimentação local. II. O pinhão é consumido por várias espécies de aves e mamíferos, os quais contribuem para sua dispersão. III. A exploração dessa gimnosperma é um risco para a conservação dessa mata, que é uma fitofisionomia dos Campos Sulinos. IV. Essa espécie apresenta interações ecológicas com animais, porém sua polinização ocorre pela ação do vento. Estão corretas: a) apenas I e III b) apenas II e IV c) apenas II, III e IV d) apenas I, II e IV e) I, II, III e IV 09. (Col. Naval RJ) Observe as definições dos grupos vegetais I, II e III. I. São vegetais simples que não possuem verdadeiras folhas, caules e raízes e nem possuem tecidos especializados no transporte de água e outras substâncias no interior da planta. Entretanto, apresentam rizoides que, além de absorver água, fixam esses organismos ao substrato em ambientes úmidos terrestres. II. São vegetais que dependem da água para a reprodução e não apresentam sementes. Entretanto, apresentam caules, raízes e folhas verdadeiras e, também, apresentam tecidos especializados na condução de materiais no interior de seu corpo. III. São vegetais que não dependem da água para a reprodução. Geralmente os grãos de pólen são levados pelo vento até os elementos reprodutores femininos. Apresentam sementes, mas não apresentam frutos. Assinale a opção que apresenta os nomes dos grupos de vegetais I, II e III, nessa ordem. a) Algas, briófitas e angiospermas. b) Briófitas, pteridófitas e gimnospermas. c) Algas, pteridófitas e angiospermas. d) Briófitas, gimnospermas e angiospermas. e) Pteridófitas, Angiospermas e Gimnospermas.

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Exercícios Complementares 01. (UECE) Nas espermatófitas, a semente corresponde ao óvulo fecundado e desenvolvido após a fecundação. Qualquer semente ao germinar dará origem a uma nova planta que, na idade adulta, sempre produzirá a) novas sementes, mas não necessariamente flores e frutos. b) flores, frutos e novas sementes. c) xilema e floema. d) flores femininas. 02. (Puc PR) Leia o fragmento de texto a seguir: Identificados genes que podem salvar araucária do risco de extinção Formação embrionária do pinhão, semente do pinheiro-brasileiro, é alvo de abordagem molecular inédita capaz de auxiliar na preservação da espécie Pesquisadores da Universidade de São Paulo (USP) identificaram 24.181 genes ligados à formação do embrião da araucária (Araucaria angustifolia) – árvore nativa do Brasil também chamada de pinheiro-brasileiro – e de sua semente, o pinhão. A descoberta poderá auxiliar no estabelecimento de um sistema para a propagação in vitro da espécie, que

03. (UEPG PR) Sobre a organização e características das gimnospermas, assinale o que for correto. 01. Na evolução das plantas, as gimnospermas foram as primeiras a apresentar sementes. Essa adaptação fornece proteção e alimento ao embrião. 02. Neste grupo, os grãos de pólen são estruturas que contêm o gametófito masculino imaturo protegido por um envoltório resistente. Protegidos, podem ser transportados pelo vento, e ao entrarem em contato com o gametófito feminino, germinam, formando o tubo polínico. 04. Após a polinização, o esporo feminino se desenvolve no interior do óvulo. O esporo sofre sucessivas mitoses e origina um gametófito feminino. Próximo à micrópila, diferenciam-se os arquegônios, onde se forma a oosfera (gameta feminino haploide). 08. Como membros do grupo, podemos citar as florestas de coníferas, compostas por pinheiros e sequoias, representadas por árvores grandes e longevas. No Brasil, temos como representantes as araucárias. 04. (UFSC)

está sob risco crítico de extinção, de acordo com a União Internacional para Conservação da Natureza (IUCN, na sigla em inglês), e cuja madeira tem alto valor de mercado. Com a identificação dos genes, será possível um maior controle sobre o processo de embriogênese somática, ou seja, a for-

Disponível em: < http://viajeaqui.abril.com.br/materias/identificados-genes-que-podem-ajudar-a-salvar-araucaria-do-risco-de-extincao>. Acesso em: 03.07.2015.

Sobre o organismo descrito no texto, marque a alternativa CORRETA. a) É uma gimnosperma lenhosa, vascular e dioica. b) É uma gimnosperma vascular, dioica e com endosperma triploide na semente. c) É uma angiosperma lenhosa, vascular e com fruto seco do tipo cariopse. d) É uma angiosperma avascular, heterosporada e monoica. e) É uma gimnosperma avascular, monoica e do grupo dos ciprestes.

A cobertura vegetal original do estado de Santa Catarina compreende dois tipos de formação: florestas e campos. As florestas, que ocupavam 65% do território catarinense, foram bastante reduzidas por efeito de devastação. As florestas nas áreas do planalto serrano apresentam-se sob a forma de florestas mistas de coníferas (araucárias) e latifoliadas e, na baixada e encostas da Serra do Mar, apenas como floresta latifoliada. Os campos ocorrem como manchas dispersas no interior da floresta mista. Os mais importantes são os de São Joaquim, Lages, Curitibanos e Campos Novos.

B03  Reino Plantae: Gimnospermas

mação de um embrião sem que haja fecundação e a partir de células não reprodutivas. Trata-se de uma das mais promissoras técnicas biotecnológicas de produção de embriões vegetais, que permite a criopreservação (conservação por meio de congelamento) e a clonagem em massa. No caso da araucária, ela é dificultada porque as sementes perdem viabilidade e não sobrevivem por longos períodos de armazenamento.

Texto adaptado de: ATLAS ESCOLAR DE SANTA CATARINA. Secretaria de Estado de Coordenação Geral e Planejamento. Subsecretaria de Estudos Geográficos e Estatísticos. Rio de Janeiro: Aerofoto Cruzeiro, 1991. p. 26.

A foto mostra e o texto cita as coníferas (araucárias), uma representante do grupo das gimnospermas.

Biologia

Sobre este grupo, é CORRETO afirmar que: 01. o grupo das gimnospermas é evolutivamente mais recente do que o grupo das angiospermas. 02. ao longo do processo evolutivo das plantas, as gimnospermas apresentaram uma novidade evolutiva em relação às pteridófitas: a presença de sementes. 04. outra novidade importante apresentada pelas gimnospermas em relação ao grupo das pteridófitas ocorre no processo da fecundação. Este, nas gimnospermas, é independente da presença de água no estado líquido. 08. as araucárias são plantas monoicas, isto é, plantas que possuem em um mesmo indivíduo flores masculinas e femininas. 16. o processo de polinização das gimnospermas é dependente de insetos e pássaros, os quais são atraídos pelos nectários na base de suas flores. 32. as coníferas são vegetais que não atingem grandes alturas (com altura média de 10 metros), com exceção das araucárias.

07. Com o desenvolvimento das civilizações, os desenhos das plantas evoluíram e, atualmente, contribuem para a divulgação dos conhecimentos científicos relacionados com a flora em geral. A ilustração apresenta o pinheiro do paraná, Araucaria angustifolia, destacando seu tronco cilíndrico e reto, bem como sua copa voltada para o céu, seus pinhões e pinhas.

05. (Mackenzie SP) Nas plantas superiores (gimnospermas e angiospermas), a fase gametofítica é bastante reduzida e desenvolve-se no interior do próprio esporângio. Os gametófitos masculino e feminino, nessas plantas, correspondem, respectivamente, ao a) grão de pólen e óvulo. b) célula do tubo polínico e endosperma. c) tubo polínico e saco embrionário. d) microsporócito e megasporócito. e) célula espermática e oosfera. 06. (UEMG) A classificação dos seres vivos se baseia em uma série de características anatômicas, morfológicas, fisiológicas, bioquímicas, evolutivas etc. Analise esse cladograma que mostra as principais aquisições evolutivas na classificação das plantas.

Além dos aspectos descritos, pode-se afirmar que essa planta se caracteriza pela

B03  Reino Plantae: Gimnospermas

Briófitas Pterdidófitas Gimnospermas Angiospermas

d) presença de sementes comestíveis. 4

d e 300

500

3 2 1

e) presença de frutos comestíveis. 08. (Udesc SC) Assinale a alternativa que apresenta características de plantas gimnospermas. a) São espermatófitas e possuem sementes protegidas pelo fruto.

Alga ancestral

O critério presença de sementes estaria indicado corretamente pelo número: a) 1. b) 2. c) 3. d) 4. 84

b) ausência de vasos condutores de seiva. c) presença de flores, frutos e sementes.

M i 100 l h õ e 200 s

a n o 400 s

a) ausência de raízes.

b) Apresentam rizoide, cauloide e sementes. c) Não apresentam vasos condutores. d) Possuem flor, filoide e órgão reprodutor escondido. e) São vasculares traqueófitas e suas sementes são “nuas”. Não produzem frutos.

FRENTE

BIOLOGIA

MÓDULO B04

ANGIOSPERMAS

ASSUNTOS ABORDADOS

No Brasil, durante o inverno seco, a paisagem conta com um grande diferencial: são as árvores extremamente floridas que chamam a atenção por todos os lados. Mas, são os ipês os maiores responsáveis por tanta beleza e exuberância. O mais conhecido é o ipê roxo, mas ainda existem o amarelo, o branco e o rosa. Este é o único cuja origem não é brasileira – e sim de El Salvador. Essa espécie vivencia um fenômeno botânico: para que suas flores possam brotar, com máxima potência, as árvores passam por uma experiência que, para elas, aproxima-se muito da morte. Isso, porque sofrem um estresse causado pelo frio e, especialmente, pela seca, que faz com que o relógio biológico das plantas indique que é tempo de florescer. Em geral, os ipês são caducifólios, pois na época de seca e frio (período de maior sofrimento), eles perdem completamente as folhas. Este é justamente o sinal de que estão com alto grau de estresse e prestes a florescer. É importante lembrar que muitos ipês são típicos das condições extremas do bioma Cerrado.

nn Angiospermas nn Flor nn Polinização nn Fecundação nn Frutos nn Semente nn Estratégias de dispersão dos frutos e sementes nn A germinação da semente nn Classificação

Contudo, como vimos, é da experiência negativa do ipê que vem sua fase mais plena. O vegetal entende que o estresse pelo qual passa significa que seu fim pode estar muito próximo. Por isso é que ele produz o número máximo de sementes, a fim de perpetuar sua descendência. Juntamente com a beleza das flores e dos frutos, as sementes são características das angiospermas (grupo ao qual pertence o ipê). Nesta aula, vamos estudar esse grupo de plantas. São elas as responsáveis pela produção de vários alimentos para todos nós. Do arroz, feijão, ao suco de caju e outros, as angiospermas são fontes de proteínas, vitaminas e fibras para nossa saúde.

Fonte: Wikimedia commons

As angiospermas, assim como as gimnospermas, são espermatófitas, pois apresentam sementes. Em termos de história evolutiva, entretanto, as angiospermas possuem duas grandes importantes apomorfias: flores atrativas e frutos. Como o nome sugere (do grego; angion = recipiente + sperma = semente), elas possuem sementes envoltas por uma estrutura que as protegem, auxiliam na sua dispersão e as diferenciam de todas as outras plantas: o fruto. Figura 01 - Imagem de Ipê branco, no parque da cidade, em Brasília. Esta é uma planta bastante conhecida do Cerrado. Trata-se de uma angiosperma, cujo nome científico é Tabebuia roseoalba.

Biologia

De acordo com a classificação moderna, todas as angiospermas estão agrupadas em uma única divisão, denominada Magnoliophyta, embora o termo antigo − Anthophyta (do grego; anthos = flor) − continue a ser empregado. As angiospermas apresentam em sua organização corporal órgãos vegetativos e órgãos reprodutivos. Estes estão relacionados à reprodução sexuada e constituem as partes reprodutivas das plantas: flores, frutos e sementes. Aqueles exercem funções vitais como a fotossíntese, respiração, absorção e reserva de nutrientes. Portanto, representam as partes vegetativas: raiz, caule e folhas. O surgimento dos frutos a partir do desenvolvimento do ovário da flor garantiu maior eficiência na dispersão dessas plantas no ambiente terrestre. Ocorrem, dessa forma, em ampla diversidade de habitats, possuindo desde espécies aquáticas, inclusive marinhas, até espécies adaptadas a ambientes extremamente áridos. As angiospermas representam a maior parte das plantas atuais e exibem características vegetativas e florais extremamente diversas. Algumas possuem raízes calibrosas que atingem grandes profundidades, enquanto outras apresentam-se finas, numerosas e superficiais. O caule pode ser aéreo, subterrâneo ou aquático e, assim como as folhas, exibem adaptações às condições naturais às quais as plantas estão submetidas.

Flor

B04  Angiospermas

A novidade evolutiva, ao longo do tempo, que garantiu às angiospermas uma eficiência reprodutiva bem maior do que nas gimnospermas foi o aparecimento de uma flor atrativa. Essa novidade amplificou a variedade de agentes polinizadores. Flores coloridas, produtoras de aromas e néctar representam oferta de alimento para perpetuação de tais agentes. Essa situação sugere, por exemplo, uma coevolução, ao menos entre os insetos e as angiospermas. Assim, as flores atrativas selecionaram insetos e os insetos selecionaram esse grupo vegetal à medida que dispersavam o pólen. A grande diversidade de espécies representativas das angiospermas em todos os ecossistemas terrestres comprova a eficiência reprodutiva desse grupo, quando comparada às demais plantas vasculares. As flores originam-se a partir de folhas modificadas, possuem morfologia bem variável e, quando completas, apresentam quatro verticilos florais (partes da flor): cálice, corola, androceu e gineCarpelo Es gma ceu. O cálice, um conjunto de folhas modificadas denoEstame (gineceu) (androceu) Antera minadas sépalas, é o verticilo floral mais externo. Estas Es lete folhas modificadas são geralmente verdes e com função Filete Ovário de proteção da corola. A corola é o verticilo protetor mais interno, situada entre o cálice e o androceu, sendo constituída por um conjunto de pétalas. As pétalas costumam apresentar textura delicada com coloração e tamanho bem variados, contribuindo para o importante papel de atração de polinizadores. O androceu é o verticilo reprodutor masculino da flor, formado pelos estames. Cada estame é constituído por um filete contendo Pétala uma antera. O gineceu é o verticilo reprodutor feminino da flor, formado por uma ou mais folhas modificadas, Sépala denominadas carpelos ou pistilos. Comumente, os carpelos são subdivididos em três partes: estigma, estilete Óvulo e ovário. A base dilatada é o ovário e apresenta-se seReceptáculo floral Pedúnculo floral guida pelo estilete, que culmina no estigma – a superfície terminal que recebe os grãos de pólen. Figura 02 - Representação esquemática de uma flor completa. 86

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

O pedúnculo é uma haste de sustentação que prende a flor ao caule. A porção terminal e dilatada na qual os verticilos florais estão inseridos é denominada receptáculo. O conjunto cálice e corola é chamado de perianto. Em alguns casos, entretanto, as sépalas são visualmente semelhantes às pétalas. Neste caso, esta estrutura recebe o nome de tépala e o conjunto é denominado perigônio. As flores que apresentam os dois verticilos relacionados com a reprodução, ou seja, estames e carpelos, são monóclinas (hermafroditas) e aquelas que apresentam apenas estames ou apenas carpelos são díclinas (unissexuais). De acordo com a presença dos tipos de flores, as plantas podem ser: nn Dioicas – plantas com sexos separados, ou seja, existem exemplares com flores

masculinas e exemplares com flores femininas. Nesse caso, as flores são díclinas. nn Monoicas – plantas que apresentam os dois sexos, ou seja, que possuem flores masculinas e flores femininas. Nesse caso, as flores são díclinas ou monóclinas. nn Poligâmicas – plantas que possuem flores monóclinas e díclinas. Inflorescências Em muitas espécies de angiospermas, as flores encontram-se distribuídas isoladamente pelos ramos. Em outras, entretanto, elas apresentam-se dispostas em agrupamentos caulinares, apropriadamente modificados para esta função, denominados inflorescências. O estudo das inflorescências é de grande importância para a taxonomia vegetal, sendo determinante para a identificação de algumas famílias de plantas, assim como na determinação de relações filogenéticas entre as mesmas. A impressionante diversidade de inflorescências exibida pelas angiospermas faz com que a correta categorização dos diferentes tipos desse sistema de ramificação exija dedicação e paciência. Cacho ou Racemo Panícula Algumas inflorescências apresentam-se tão bem reunidas e dispostas que são facilmente (e erroneamente) classificadas como flores isoladas. É o caso, por exemplo, dos girassóis, em que podemos observar várias flores pequenas e sem pedúnculos, dispostas densamente sobre um receptáculo comum. Tal inflorescência recebe o nome de capítulo e apresenta-se envolvida Flores com pedúnculos Racemo composto em que longos saindo de os ramos diminuem de por um único conjunto de folhas diferentes alturas de tamanho da base para o modificadas com função atrativa, um eixo comum ápice as brácteas. Outros exemplos de Umbela Corimbo inflorescências são também apresentados na figura ao lado.

Espiga

Flores sem pedúnculo par ndo de um eixo comum alongado Capítulo

O estame é constituído pelo filete, pela antera e pelo conectivo. Na antera, localizada na extremidade do estame, desenvolvem-se os esporângios masculinos (androsporângios ou microsporângios), que também são denominados sacos polínicos.

Flores com pedúnculos de mesmo tamanho e que partem da mesma região do eixo principal

Flores com pedúnculos que saem de vários pontos do eixo principal

Flores pequenas e sem pedúnculo localizadas sobre um receptáculo

Figura 03 - Principais tipos de inflorescências encontradas nas angiospermas.

B04  Angiospermas

Estame

Biologia

Célula vegetativa

Saco polínico

Grão de pólen jovem

Célula reprodutiva

Célula-mãe do micrósporo

Antera

Cada micrósporo origina um grão de pólen

Primeira divisão da meiose

Segunda divisão da meiose

Intina Exina

Formação do grão de pólen No interior das anteras, existem os sacos polínicos que correspondem aos microsporângios, estruturas onde os microsporócitos (células-mãe de esporos – 2n) sofrem meiose, gerando micrósporos haploides (n). Dentro do saco polínico, cada micrósporo forma, por mitose, um grão de pólen, contendo uma célula geradora (que dará origem aos núcleos espermáticos) e uma célula do tubo (responsável pela formação do tubo polínico). O grão de pólen (gametófito masculino) apresenta-se revestido por uma parede celulósica externa, denominada exina, e por uma parede interna, a intina.

Micrósporos

Figura 04 - Representação esquemática dos eventos responsáveis pela formação do grão de pólen

Carpelo

O carpelo é constituído pelo ovário, estilete e estigma. No carpelo, a parte basal e dilatada sobre o receptáculo floral corresponde ao ovário. Os ovários possuem óvulos (megasporângios) no seu interior, que apresentam uma abertura denominada micrópila. Dentro dos óvulos, a célula-mãe do megásporo sofre meiose, formando quatro megásporos, dos quais apenas um se desenvolve. Formação do saco embrionário

Os ovários possuem óvulos (megasporângios) no seu interior. O megásporo que se desenvolve dentro do óvulo, denominado megásporo funcional, origina, por mitose, o saco embrionário que corresponde ao gametófito feminino. Este é constituído por oito células haploides. Três dessas células permanecem em um dos polos e três migram para o polo oposto. Nos polos, são envoltos por membrana plasmática, formando células. As outras duas células migram para a parte central, formando os núcleos polares. Dessa forma, o saco embrionário apresenta três antípodas em um polo, dois núcleos polares no centro e uma oosfera (gameta feminino), ladeada por duas sinérgides (massas protoplásmicas que agrupam-se em torno de dois núcleos laterais no óvulo), no outro polo. Es gma Es lete Pis lo Ovário Megasporócito

Óvulos Célula jovens central Sinérgide

Megásporos Oosfera

An podas

B04  Angiospermas

Núcleos polares

Micrópila

Saco embrionário Nucelo

Integumento

Figura 05 - Representação esquemática do desenvolvimento do óvulo em uma angiosperma.

Meiose

CiênciasndanNaturezanensuasnTecnologias

Polinização Nasnangiospermas,nanpolinizaçãonconsistennontransportendosngrãosndenpólenndosnestamesnaténosnestingmasndasnflnores,numneventonfundamentalnparanquenocorrananfecundaçãon enanconsequentenformaçãondonzigoto.nOnestingmansecretanumansoluçãonaçucaradanquen facilitananfinxaçãonenangerminaçãondongrãondenpólen.nConformenvimos,nnasngimnospermas,n osngrãosndenpólennaladosnsãondisseminadosnpelonvento.nEstenprocessontambémnocorren emnalgumasnangiospermasnenéndenominadonanemofilia.nEmnalgunsncasosnraros,nontransportendosngrãosndenpólennénrealizadonpelanáguan(hidrofilia).nAnpolinizaçãondasnflnores,nén majoritariamenten feitan tambémn porn animais,n comon osn insetosn (entomofilia),n asn avesn (ornitofilia),nmorcegosn(quiropterofilia)nenmoluscosn(malacofilia). Quandonongrãondenpólennatinngenonestingmandenumanmesmanflnornoundenflnoresnlocalizadasn emnumanmesmanplanta,ndiz-senquenocorreunumanautopolinização.nOnmecanismonmaisn comum,nentretanto,nénanpolinizaçãoncruzada,nquenacontecenquandonongrãondenpólennalcançanonestingmandenflnoresnpertencentesnanoutrasnplantasndiferentesndanquenelenfoinproduzido.nMuitosnvegetaisnapresentamnmecanismosnparanevitarnouninibirnanautopolinização. Mecanismos das angiospermas para evitar a autopolinização Anautopolinizaçãonacontecenquandononpólennsaindananteranencainsobrenonestingmandan mesmanflnor.nEssentinpondenpolinizaçãonresultannanautofecundação,nenissonnãonénvantajoson paran osn vegetais,n poisn diminuin an chancen den surgiremn novasn combinaçõesn gênicas,n oun seja,nreduznanvariabilidadengenétincannasnsementesne,nconsequentemente,nreduznanchancendenadaptaçõesndanprolenàsnvariaçõesnambientais. Paranevitarnquenocorranestentinpondenfecundação,nasnplantasnpossuemnalgumasnestratégiasnadaptatinvas: doisn tiposn den dicogamia:n protandria,n quandon on órgãon reprodutorn masculinon amadurecen primeironquenonfeminino.nEnprotoginia,nonprocessoninversondanprotandria,nemnquenonórgãon reprodutornfemininonamadurecenprimeironquenonmasculino. n Dioicia:nanplantannãonpossuinfloresncomnosndoisnsexos. n Hercogamia:nhánumnobstáculonentrenongineceunenonandroceu. nn Heterostilia:nonestamenenonpistilonpossuemntamanhosndiferentes. n Autoesterilidade:nanflornnãonpodensernpolinizadanpelonseunpróprionpólen,npoisnongrãonden pólennéngeneticamentenincompatívelncomnonpistilo.

Figura 06 - Polinização realizada por abelhas (entomofilia). As flores das angiospermas costumam possuir corola vistosas, estruturas produtoras de néctar e glândulas odoríferas para atrair polinizadores. Repare como o grão de pólen gruda no corpo do inseto.

B04  Angiospermas

Fonte:nWikimediancommons

n Dicogamia:nosnórgãosnreprodutoresndanplantanamadurecemnemnépocasndistintas.nExistemn

Biologia

Fecundação Nas angiospermas, ocorre a dupla fecundação. Após a polinização, a célula do tubo oriunda do grão de pólen desenvolve-se, germinando e formando o tubo polínico, que cresce no interior do estilete, chega ao ovário e penetra no óvulo por meio da micrópila, atingindo o saco embrionário (gametófito feminino). Os dois núcleos espermáticos (gametas masculinos) percorrem o tubo polínico. O primeiro núcleo espermático que acessa o óvulo fecunda a oosfera, formando o zigoto. Por meio de sucessivas mitoses, o zigoto desenvolve o embrião. Já o segundo núcleo espermático funde-se aos dois núcleos polares (glóbulos polares) constituintes do saco embrionário (gametófito feminino), originando um tecido triploide (3n), denominado endosperma secundário ou albume. Este irá nutrir o embrião durante seu desenvolvimento no interior da semente e nas fases iniciais da germinação. Com o desenvolvimento do embrião, os tecidos do óvulo concentram mais nutrientes e perdem muita água, enquanto os envoltórios do óvulo (tegumentos) tornam-se impermeáveis. Essa estrutura então passa a ser denominada semente, que é o óvulo fecundado e desenvolvido. A semente é, portanto, constituída por tegumentos ou casca (2n), endosperma secundário ou albume (3n) e embrião (2n).

Microsporângio Microsporócitos (2n)

Antera Flor desenvolvida na planta esporo ca (2n)

Meiose Óvulo com megasporângio (2n)

Quando a semente 7 germina, o embrião desenvolve-se em um esporófito maduro. Ovário

Semente germinando

embrião, que fica encerrado na semente juntamente com o endosperma. (os tecidos do fruto que circundam a semente não estão evidenciados Núcleo do endosperma em esenvolvimento (3n)

geradora do gametófito se dividirá, formando dois núcleos espermá cos. a célula do tubo produzirá o tubo polínico

dividem por meiose, produzindo micrósporos.

Haploide (n) Diploide (2n)

zigoto 6 O desenvolve o

micrósporo desenvolve 2 Um um grão de pólen. A célula

antera, cada microsporângio 1 Na contém microsporócitos que se

Chave

No megasporângio de cada óvulo, o megasporócito se divide por meiose, produzindo quatro megásporos. Um deles sobrevive e forma um gametófito feminino

Embrião (2n) Endosperama (3n) Casca (tegumento) (2n)

Semente

Gametófito feminino (saco embrionário) Zigoto (2n)

An podas Célula média (com dois núcleos) Sinérgides Oosfera (n)

Núcleo da oosfera (n)

Gametófito masculino (no grão de pólen) (n)

B04  Angiospermas

Grãos de polén

Meiose Es gma Tubo Mesgasporângio polínico (2n) Núclos Mesgasporo espermá cos funcional (n)

Es lete Tubo polínico Núcleos espermá cos (n)

4 Após a polinização dois núcleos espermá cos são descarregados em cada óvulo

dupla fecundação ocorre. Um núcleo 5 Aespermá co fecunda a oosfera, formando

Figura 07 - O ciclo de vida das angiospermas.

Célula geradora Célula do tubo

Micrósporo (n)

Fecundação

um zigoto. O outro núcleo espermá co fecunda a célula média, formando o endosperma (reserva de alimento, 3n nesse exemplo).

Célula geradora

Núcleos espermá cos (n) já descarregados

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

Frutos O fruto corresponde ao ovário da flor desenvolvido. Após a fecundação, a parede do ovário, estimulada por hormônio vegetal, desenvolve-se quase sempre, armazenando substâncias nutritivas e adocicadas para formar a parede espessa do fruto. Este contém em seu interior uma ou mais sementes oriundas de óvulos fecundados. Trata-se de uma importante aquisição evolutiva das angiospermas, cuja finalidade biológica é ser um envoltório protetor para semente, ao mesmo tempo em que favorece a propagação e perpetuação da espécie. Um fruto completo é constituído por pericarpo e semente. O pe- Figura 08 - Esquema ilustrativo das partes que compõem um fruto. ricarpo forma-se a partir do desenvolvimento das paredes do ovário e compõe-se de três camadas: epicarpo (camada mais externa), mesocarpo (camada intermediária) e endocarpo (camada mais interna). Tipos de fruto A grande diversidade de angiospermas faz com que a classificação dos frutos seja assunto de grande discussão. Isso porque as variadas modificações morfológicas exibidas por eles tornam árdua a função de elaborar terminologias que abranjam todas essas diferenças. No que se refere à consistência do pericarpo, os frutos podem ser divididos em secos e carnosos. Os frutos secos apresentam pericarpo desidratado (não-suculento). Os frutos carnosos, por sua vez, possuem pericarpo hidratado (suculento) e rico em substâncias nutritivas. Eles podem ser, ainda, do tipo drupa ou baga. carnosos do tipo drupa – apresentam uma única semente aderida a um endocarpo espesso e lignificado, formando um caroço duro. Ex. azeitona, ameixa, pêssego e cereja. nn Fruto carnosos do tipo baga – apresentam mais de uma semente. Ex. goiaba, tomate, mamão e laranja.

Fonte: Wikimedia commons

nn Fruto

Figura 10 - Frutos secos: Chichá (deiscente) e jatobá (indeiscente).

B04  Angiospermas

Fonte: Wikimedia commons

Figura 09 - Frutos carnosos: pêssego (drupa) e maracujá (baga).

Biologia

Os frutos secos podem ser divididos em deiscentes e indeiscentes. nn Frutos

secos deiscentes – aqueles que, quando maduros, se abrem espontaneamente para a liberação das sementes. Ex. Chichá e lírio. nn Frutos secos indeiscentes – aqueles que não se abrem naturalmente. Suas sementes são liberadas somente quando o pericarpo sofre decomposição ou é comido por animais. Ex. arroz e jatobá.

SAIBA MAIS PSEUDOFRUTOS E FRUTOS PARTENOCÁRPICOS Em algumas espécies, outras partes da flor, além do ovário, desenvolvem-se após a fecundação, concentrando substâncias nutritivas e adocicadas. Os frutos que não são provenientes do ovário são denominados pseudofrutos. Nos casos da pera, da maçã e do morango, por exemplo, ocorre o desenvolvimento do receptáculo floral que cresce, formando a porção carnosa. A parte suculenta do caju, por exemplo, também é um pseudofruto, pois origina-se a partir do pedúnculo floral. Assim, o fruto verdadeiro do caju é a parte dura no interior da qual encontra-se a castanha-de-caju, sua semente. Alguns frutos são partenocárpicos, ou seja, desenvolvem-se sem que tenha ocorrido a fecundação e, em consequência, não apresentam sementes. Exemplo: banana e laranja baiana.

Receptáculo Receptáculo Sépala Haste da flor

Receptáculo

Morango

Fruto com uma semente

Maçã

Crescimento do receptáculo

semente Receptáculo (parte comes vel) Sépalas

Figo resto de flores femininas resto de flores masculinas

fruto

pseudofruto

Semente A semente madura corresponde ao óvulo desenvolvido após a fecundação, contendo o embrião e o endosperma (reserva nutritiva) protegidos pelo tegumento. Este é o envoltório da semente e desenvolve-se a partir do(s) tegumento(s) do óvulo, enquanto o embrião e o endosperma (às vezes ausente) são produtos da dupla fecundação.

Na etapa final do desenvolvimento embrionário, a semente perde água e o embrião entra em estado de quiescência, ou seja, seu metabolismo cessa e o crescimento é interrompido até que as condições externas sejam adequadas à germinação.

B04  Angiospermas

Estratégias de dispersão dos frutos e sementes Figura 11 - Dispersão pelo vento e pela água. A semente alada da planta tropical asiática Alsomitra macrocarpa, quando liberada, plana no ar da floresta pluvial por grandes distâncias (A). O coco, um fruto adaptado à dispersão pela água, tem mesocarpo fibroso que retém ar, fazendo com que o mesmo flutue e possa ser transportado através da água (B).

Nas angiospermas, a dispersão dos frutos e sementes está diretamente relacionada com o sucesso reprodutivo, já que a vida da futura planta depende do encontro de um local que favoreça a germinação da semente. Muitas espécies vegetais têm suas sementes dispersas por animais, um processo genericamente denominado zoocoria. A zoocoria pode, por exemplo, ser realizada por insetos (entomocoria), aves (ornitocoria), morcegos (quiropterocoria), répteis (saurocoria) e peixes (ictiocoria). Para que um fruto seja disperso por animais, é comum que o mesmo seja nutricionalmente atrativo, além de apresentar características como: cores vistosas, perfume e pericarpo suculento. Algumas plantas, entretanto, dispersam seus frutos por meio do vento (anemocoria), outras o fazem através da água (hidrocoria).

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

A germinação da semente Após a dispersão, em um meio em que as condições sejam favoráveis (arejamento, umidade e temperatura), as sementes maduras irão germinar. Durante esse processo, o embrião consome as reservas nutritivas do endosperma até que possuam maturidade suficiente para retirar água e sais minerais do solo e realizar a fotossíntese. A germinação consiste, portanto, na retomada do processo de desenvolvimento e diferenciação do embrião. A estrutura embrionária é constituída pela radícula, caulículo e gêmula. Durante o processo de germinação, a semente aumenta seu volume em função da embebição de água, provocando a ruptura do tegumento, o que permite que o embrião cresça para fora. De modo geral, a primeira parte a sair da semente é a radícula. Esta contém o meristema apical da raiz (um grupo de células indiferenciadas responsáveis pela formação da raiz) e promoverá o crescimento da raiz primária que penetrará no solo, retirando água e sais minerais por meio de pelos absorventes. Tegumento

Epicó lo Hipocó lo

Radícula Co lédones a) Feijão, dico ledônea com co lédones espessos. Os co lédones carnosos armazenam nutrientes absorvidos do endosperma antes da germinação da semente. Tegumento Endosperma Co lédones Epicó lo Hipocó lo Radícula b) Mamona, dico ledônea com co lédones delgados. Os co lédones finos e membranosos (mostrados em vista lateral e frontal, absorvem nutrientes do endosperma durante a geminação da semente).

Escutelo (co lédone) Coleóp lo

Pericarpo fusinado com o tegumento da semente Endosperma Epicó lo Hipocó lo B04  Angiospermas

Coleorriza Radícula c) Milho, monoco ledônea. Como todas as monoco ledôneas, o milho tem apenas um co lédone. O milho e outras gramíneos possuem um grande co lédone denominado escutelo. Figura 12 - Partes do embrião em representações esquemáticas de cortes transversais de sementes dicotiledôneas e monocotiledôneas.

Biologia

Conforme a espécie vegetal, o caule emerge da semente de diferentes maneiras. Quando, durante a germinação, os cotilédones são suspensos do solo devido ao alongamento do hipocótilo, diz-se que a germinação é do tipo epígea, que ocorre no feijão, por exemplo. Quando o cotilédone permanece dentro do solo, a germinação é dita hipógea, como podemos observar no milho.

a) Feijão Plúmula Co lédone Epicó lo Hipocó lo Co lédone

Co lédone

Hipocó lo Hipocó lo

Radícula Raiz pivotante

Tegumento b) Milho

Folhas verdadeiras

Coleóp lo

B04  Angiospermas

Radícula

Raizes fascículadas

Figura 13 - Dois tipos gerais de germinação de sementes. No feijão (dicotiledônea), a abertura do gancho formado pelo hipocótilo empurra os cotilédones para cima do solo. No milho (monocotiledônea), a parte aérea cresce diretamente ao longo do coleóptilo tubular.

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

Classificação As angiospermas constituem um imenso grupo de plantas, fato que torna sua classificação motivo de intensos debates entre os sistematas. Até a década de 1990, a maioria dos botânicos concordavam com a tradicional divisão em dois subgrupos: monocotiledôneas e dicotiledôneas. As monocotiledôneas Caracterís cas de Caracterís cas de foram assim denominadas em virtude de apresenMonoco ledôneas eudico ledôneas tarem um único cotilédone embrionário (estrutura responsável por armazenar nutrientes e/ou transferi-los do endosperma para o embrião), enquanto as sementes de dicotiledôneas possuem dois. Para tal classificação, outros caracteres como estrutura das Embrião folhas, disposição dos tecidos vasculares no caule, número de verticilos florais e tipos de raízes podem ser utilizados, com base na observação das diversas partes do vegetal.

O subgrupo das monocotiledôneas representa aproximadamente 2% de todas as espécies de angiospermas já descritas. Em geral, as monocotiledôneas possuem folhas paralelinérveas com bainha bem desenvolvida, flores trímeras (com 3 peças florais em cada verticilo ou múltiplos de 3), raízes em cabeleiras (também chamadas de fasciculadas, onde não é possível identificar uma raiz principal) e vasos irregularmente espalhados pelo caule (sem cilindro cambial). São exemplos de monocotiledôneas: bambu, arroz, milho, trigo, aveia, cebola, banana, bromélia, lírio, alho, centeio e orquídea.

Um co lédone

Dois co lédones

Folhas

Nervuras geralmente paralelas

Nervuras geralmente re culadas

Caule

Tecido Vascular geralmente organizado em anel

Tecido vascular disperso

Raiz

Por outro lado, o subgrupo das eudicotiledôneas possuem, frequentemente, folhas paralelinérveas ou palminérveas com bainha ausente ou Fasciculada pouco desenvolvida e nervuras ramificadas, flores Pivotante (com raiz principal) (sem raiz principal) pentâmeras ou tetrâmeras, raiz axial (também chamada de pivotante, onde é possível identificar uma raiz principal) e vasos condutores organizados Flores regularmente na periferia do caule. Este apresenta um espessamento devido à atividade do câmbio vascular situado entre o xilema e floema, que cresce e se renova constantemente. São exemplos de eudicotiledôneas as grandes árvores, como o ipê, Peças florais Peças florais o mogno, as canelas, o garapuvu, o abacateiro, a geralmente múl plas geralmente múl plas de três de quatro ou cinco cerejeira, a goiabeira, assim como várias plantas herbáceas, como o morangueiro e a margarida. Figura 14 - Principais diferenças entre monocotiledôneas e eudicotiledôneas. 95

B04  Angiospermas

De modo geral, contudo, na classificação recente, a maioria das angiospermas pertencem a dois subgrupos principais: monocotiledôneas (ou Monocotyledonae) e eudicotiledôneas (ou Eudicotyledoneae) − dois clados que juntos representam 97% das espécies do grupo. Os 3% restantes correspondem a outras pequenas linhagens, dentre as quais destaca-se o subgrupo das magnoliídeas (ou Magnoliidade).

Biologia

Exercícios de Fixação 01. (Uerj RJ) O processo de dispersão de sementes é encontrado na maioria das espécies vegetais. Uma vantagem evolutiva decorrente desse processo é a) produção de flores vistosas. b) conquista de novos ambientes. c) desenvolvimento de frutos secos. d) fecundação independente da água. 02. (Uncisal AL) As abelhas estão desaparecendo. E isso é preocupante. Nos últimos anos, a quantidade de abelhas tem diminuído no mundo. Pragas e uso de pesticidas estão entre as principais causas desse fenômeno, que já afeta o Brasil. Dois terços dos alimentos que nós ingerimos são cultivados com a ajuda das abelhas. Na busca do pólen das plantas, sua refeição, esses insetos polinizam plantações de frutas, legumes e grãos. Em tempos em que a escassez mundial de comida é pauta das autoridades no assunto, a perspectiva de ficar sem a ajuda desses seres para a reprodução dessas plantas e o abastecimento alimentar seria alarmante. E é o que está acontecendo. Disponível em: <http://veja.abril.com.br/ciencia/as-abelhas-estao-desaparecendo-e-isso-e-preocupante/>.Acesso em: 30 nov. 2016 (adaptado).

De acordo com o texto, o desaparecimento das abelhas prejudica a reprodução de plantas do grupo das a) Briófitas. b) Pteridófitas. c) Criptógamas. d) Angiospermas. e) Gimnospermas.

B04  Angiospermas

03. (Unirv GO) Frutos são resultados do desenvolvimento do ovário, após a fecundação do óvulo. Os vegetais superiores apresentam distintas formas de fecundação. Sobre a fecundação e sobre a formação dos frutos, julgue os itens abaixo, se verdadeiro (V) ou falso (F). V-V-F-V a) Um dos dois núcleos espermáticos do pólen fecunda a oosfera, originado o zigoto, que dará origem ao embrião. b) O outro núcleo espermático se une a dois núcleos polares presentes no interior do óvulo, originando um tecido triploide, o endosperma, que nutrirá o embrião. c) O óvulo fecundado se desenvolverá dando origem aos tecidos do fruto, que contém um pequeno embrião em seu interior. d) Alguns frutos não possuem sementes porque são partenocárpicos, o que significa que se desenvolveram sem a fecundação do ovário.

04. (UCS RS) A fecundação cruzada é de grande importância para a maioria dos organismos, pois aumenta a possibilidade de se formarem novas combinações gênicas na descendência, ampliando as chances de sucesso em possíveis variações ambientais. Diversas plantas monoicas desenvolveram mecanismos que evitam ou impedem a autofecundação. O mecanismo que consiste no amadurecimento de estame e ovários em épocas diferentes é denominado de a) homostilia. b) alogamia. c) dicogamia. d) hercogamia. e) heterostilia. 05. (IF GO) Analise o esquema da flor de angiosperma. Es gma

Antera Estame

Filete Es lete Pétala

Ovário Receptáculo floral

Sépala Pedúnculo

Assinale a afirmativa correta: a) As pétalas formam o cálice, verticilo de reprodução. b) As anteras são parte do gineceu, órgão reprodutor feminino. c) Os grãos de pólen são formados no estigma. d) Do ovário fecundado e desenvolvido, origina o fruto. e) Estigma, estilete e ovário constituem o androceu. 06. (Puc RS) Na reprodução de angiospermas, cada óvulo desenvolve uma semente após a fecundação, e o ovário forma um _________ que encerra as sementes. A semente armazena vários nutrientes, como proteínas, óleos e amido, enquanto o embrião se desenvolve a partir do _________. Inicialmente, esses nutrientes são estocados no _________ da semente. a) fruto – óvulo – cotilédone b) fruto – zigoto – endosperma c) tegumento – óvulo – epicótilo d) tegumento – zigoto – cotilédone e) pericarpo – zigoto – endosperma

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

Exercícios Complementares 01. (Faculdade Guanambi BA) A imagem destacada mostra o ciclo de vida de uma divisão do reino plantae, caracterizado por uma alternância de gerações, em que esporófitos e gametófitos alternam-se, um produzindo o outro. Microsporos (n)

Antera

R! Meiose

Óvulo Flor hermafrodita

Grão de pólen

Gametófito (saco embrionário) Oosfera (n)

Embrião 2(n) Semente

Zigoto em formação

Células esperma cas (n)

outra diploide (2n), sendo o ciclo reprodutivo haplodiplobionte. O gametófito produz por mitose gametas cuja fecundação origina um zigoto, que se desenvolve e cresce através de sucessivas mitoses formando o esporófito. Quando maduro, o esporófito produz esporos que se desenvolvem através de sucessivas mitoses originando o gametófito. Na figura, as proporções relativas entre as duas áreas (sombreada e não sombreada) correspondem à duração relativa entre as fases 2n e n do ciclo reprodutivo para os quatro grupos de plantas representados. Com base no esquema e em seus conhecimentos sobre o assunto, assinale a afirmativa INCORRETA. 2n

Gametófito (tubo polínico)

Germinação da semente Casca

REINOS ... Disponível em: < http://www.sobiologia.com.br/conteudos/Reinos4/>. Acesso em: 24 out. 2016.

Considerando-se as informações, pode-se afirmar: 01. A divisão do reino vegetal, que possui esse ciclo de vida, são as traqueófitas e desprovidas de semente protegida. 02. O óvulo, gameta do vegetal, quando fecundado, originará um zigoto. 03. A oosfera é originada, após a meiose, do esporângio feminino. 04. Uma dupla fecundação pode ocorrer durante o ciclo, gerando o zigoto e o tecido de reserva, ambos diploides. 05. A semente gerada prescindirá da embebição para o desenvolvimento do esporófito. 02. (UFRGS) No processo evolutivo das angiospermas, ocorreram vários eventos relacionados à reprodução. Assinale a afirmação correta em relação a esses eventos. a) Os insetos visitam as flores para alimentar-se dos carpelos, o que favorece a fecundação. b) As aves que se alimentam de frutos carnosos são os principais agentes de polinização dessas espécies. c) Estames longos favorecem a dispersão dos frutos pelo vento e por insetos. d) A dispersão dos frutos pela água foi uma conquista das angiospermas mais evoluídas. e) A interação entre plantas, polinizadores e dispersores de sementes é, em sua maioria, mutualística. 03. (Puc MG) Na reprodução sexuada dos vegetais ocorre a alternância entre dois tipos de gerações; uma haploide (n) e

Briófitas

Pteridófitas P idófi

Gimnospermas Gi

Angiospermas

a) Nas briófitas, que são plantas avasculares, a fase dominante e duradoura é o gametófito, que produz gametas masculinos e femininos por mitose. b) Nas pteridófitas, os esporófitos (fase mais duradoura), quando maduros, produzem por meiose os esporos que, ao germinarem, dão origem a gametófitos hermafroditas. c) Nas gimnospermas, a fase dominante é o esporófito (2n), que corresponde à planta adulta, que por mitose produz sementes em frutos denominados pinhas. d) Nas angiospermas, para atingir o gametófito feminino, o grão de pólen produz o tubo polínico com duas células espermáticas (n): uma delas fecundará a oosfera, originando o zigoto, e a outra se funde aos núcleos polares, originando um tecido 3n. 04. (IF GO) No reino vegetal, as angiospermas são o grupo mais evoluído, pois adaptaram-se a praticamente todos os ambientes aquáticos e terrestres. Muitas apresentam flores coloridas, com odor e néctar. Tudo isso para atrair animais para a polinização, que consiste no transporte do grão de pólen da antera até o estigma da flor. Sobre a reprodução das angiospermas, é correto afirmar que a) a flor é constituída de verticilos; cálice, formado por pétalas; corola, formada por sépalas, a parte colorida e atrativa da flor; órgãos reprodutores: o gineceu, masculino, e o androceu, feminino.

B04  Angiospermas

Endosperma secundário (3n)

Biologia

b) a polinização cruzada entre plantas da mesma espécie não é um fator favorável porque reduz a variabilidade genética. c) após a fecundação das angiospermas, o ovário fecundado se desenvolverá em uma semente, e o óvulo fecundado dará origem a um fruto. d) plantas de espécies diferentes podem se fecundar e desenvolver descendentes férteis, mediante determinadas condições ambientais, como a falta de água ou baixas temperaturas. e) o grão de pólen, ao chegar ao estigma, produzirá o tubo polínico, que, chegando ao óvulo, deixará dois núcleos espermáticos: um que se unirá à oosfera, formando o embrião, e o outro, que unindo-se aos núcleos polares, formará o endosperma triploide. 05. (Udesc SC) As plantas pertencentes à Divisão Angiospermae ou Magnoliophyta apresentam reprodução sexuada com uma característica exclusiva denominada dupla fecundação. Em relação à dupla fecundação, é correto afirmar que a) uma célula espermática masculina se funde a um núcleo polar feminino originando o zigoto, e a outra célula espermática masculina se funde à oosfera que origina o endosperma. b) uma célula espermática masculina se funde à oosfera e origina o zigoto, e a outra célula espermática se funde com dois núcleos polares femininos, dando origem a uma célula triploide. c) o núcleo polar se funde à oosfera originando o zigoto, e a célula espermática se funde à sinérgide, dando origem ao albúmen. d) uma antípoda se funde à oosfera e origina o zigoto, e a outra antípoda se funde com um núcleo polar, originando a célula-mãe do albúmen. e) uma sinérgide se funde à oosfera e origina o zigoto, e a outra sinérgide se funde com dois núcleos polares e origina uma célula triploide.

B04  Angiospermas

06. (Puc MG) As figuras representam processos de germinação em dois grupos distintos de plantas.

É INCORRETO afirmar que essas plantas possuem a) cotilédones e endospermas como reservas. b) flores para a reprodução em seus ciclos de vida. c) vasos condutores, xilema e floema das raízes às folhas. d) tipos de folhas e tipos de raízes diferentes. 07. (FCM PB) Os frutos são estruturas auxiliares no ciclo reprodutivo das angiospermas; correspondem ao desenvolvimento do ovário, que geralmente ocorre após a fecundação. No fruto a parede desenvolvida do ovário é denominada 98

a) Drupa. b) Pericarpo. c) Baga. d) Endosperma. e) Embrião. 08. (Udesc SC) A Figura representa esquematicamente uma flor. Es gma Antera Ovário Filete

Óvulo

Receptáculo floral Pedúnculo floral

Pétalas Sépalas

Analise as proposições em relação à representação da flor, na Figura. I. O esquema representa uma flor hermafrodita. II. O receptáculo floral em algumas espécies pode se desenvolver e originar frutos. III. A flor esquematizada é típica do grupo das gimnospermas. IV. As pétalas podem servir como elementos atrativos no processo de polinização. V. No estigma, ocorre a fixação do grão de pólen. VI. O óvulo fecundado pelo grão de pólen dará origem ao embrião. Assinale a alternativa correta. a) Somente as afirmativas III, IV e VI são verdadeiras. b) Somente as afirmativas I, II, IV e VI são verdadeiras. c) Somente as afirmativas II, III e V são verdadeiras. d) Somente as afirmativas I, IV e V são verdadeiras. e) Somente as afirmativas I, II, V e VI são verdadeiras. 09. (UEM PR) Sobre a estrutura da flor e o processo de reprodução das angiospermas, assinale o que for correto. 01. O óvulo contém o saco embrionário que é o gametófito feminino, o qual contém oosfera que é o gameta feminino. 02. O grão de pólen, que é o gameta masculino, germina após atingir o ovário e origina um novo gametófito. 04. O pistilo é formado por uma ou mais folhas carpelares que se fundem, originando o androceu. 08. Durante a dupla fecundação, um núcleo espermático fecunda a oosfera e o outro se funde com os núcleos polares. 16. Após a fecundação, o óvulo acompanha o desenvolvimento do ovário e transforma-se em fruto.

FRENTE

BIOLOGIA

Exercícios de Aprofundamento 01. (Unemat MT) Pesquisadores da UNEMAT e da UnB têm investigado a diversidade das briófitas do cerrado mato-grossense. Algumas espécies ainda desconhecidas pela comunidade científica estão em processo de descrição. Sobre as briófitas, marque a alternativa correta: a) Se os pesquisadores fizessem o cariótipo das briófitas coletadas, as células seriam diploides (2n) na parte superior (esporófitos) e haploides (n) na parte inferior (gametófitos) e nos esporos. b) Os pesquisadores encontraram muitas briófitas no cerrado desmatado, já que briófitas são organismos pioneiros comuns na sucessão ecológica, graças à sua tolerância a ambientes secos e ensolarados. c) Os pesquisadores precisaram usar técnicas de escalada para subir nas briófitas e coletá-las, porque esse grupo de vegetais alcança alturas consideráveis por possuírem xilema, floema e tecido de sustentação com lignina. d) Os pesquisadores sempre coletaram as flores das briófitas, já que a forma e a composição dessa estrutura são importantes para identificar e diferenciar as espécies de briófitas entre si. e) Os pesquisadores diriam, com razão, que a maior biomassa vegetal do cerrado é composta por briófitas, ou seja, se retirássemos a vegetação do cerrado e pesássemos cada grupo, o grupo com o maior peso seria o das briófitas. 02. (Acafe SC) O Reino Plantae, Metaphyta ou Vegetal é um dos maiores grupos de seres vivos na Terra. Abriga os vegetais eucariontes, multicelulares e autotróficos fotossintetizantes, que apresentam alternância de gerações em seus ciclos de vida. No cladograma a seguir, está representado o grau de parentesco entre diferentes grupos de vegetais. Algas verdes (grupo externo) Briófitas Pteridófitas Gimnospermas Angiospermas III II I

Fonte: SILVA JUNIOR, César; SASSON, Sezar. Biologia 2.n Saraiva, 8ed. São Paulo, 2005 (adaptada)

Acerca das informações contidas no cladograma e dos conhecimentos relacionados ao tema, assinale a alternativa correta.

a) O número II indica o aparecimento da semente, estrutura que origina do ovário da flor, o qual se desenvolve depois da fecundação. As gimnospermas produzem sementes, que originam-se nos estróbilos femininos, mas não produzem frutos. b) As angiospermas são plantas que possuem raiz, caule, folha, flor e sementes protegidas por fruto, estrutura indicada pelo número III. Esse grupo de plantas pode ser dividido em monocotiledôneas e em dicotiledôneas. Em relação à estrutura floral, as monocotiledôneas possuem flores trímeras e as dicotiledôneas, flores tetrâmeras ou pentâmeras. c) Em I, o Reino Plantae está dividido em dois grandes grupos: as atraqueófitas e as traqueófitas. Plantas traqueófitas possuem xilema e o floema, vasos condutores, respectivamente, de seiva elaborada e de seiva bruta. d) O grupo das pteridófitas, conforme indicado em II, compreende plantas que possuem raiz, caule, folhas e sementes localizadas na parte inferior de suas folhas. 03. (Mackenzie SP) A respeito da reprodução nos 4 grupos vegetais (briófitas, pteridófitas, gimnospermas e angiospermas), é correto afirmar que a) há ocorrência, em todos eles, de alternância de gerações, isto é, ocorre uma fase gametofítica seguida de uma fase esporofítica. b) a meiose, nas angiospermas e gimnospermas, ocorre para a formação de gametas; enquanto nas briófitas e pteridófitas, a meiose ocorre para a formação de esporos. c) a fase predominante, em todos os 4 grupos, é a esporofítica. d) o grão de pólen é uma exclusividade das angiospermas. e) óvulo e ovário são estruturas que se desenvolvem em gimnospermas e angiospermas e que levam à formação da semente e do fruto. 04. (Fatec SP) China tem fóssil só encontrado no Hemisfério Sul. Uma equipe dirigida por Nick Fraser, do Museu de Ciências Naturais da Escócia, descobriu na província de Liaoning, no norte da China, o fóssil de uma planta que era encontrada apenas no Hemisfério Sul. Os cientistas sempre acreditaram que havia uma clara distinção entre os tipos de vegetação presentes nos continentes dos dois hemisférios, mas essa descoberta contesta essa teoria. “Descobrimos um grupo de sementes nuas que se encontram frequentemente associadas a um dos fósseis de planta predominante no Hemisfério Sul”, explica Fraser, em um comunicado da instituição escocesa. 99

Biologia Questão 07. As pteridófitas são plantas vasculares, ou seja, apresentam vasos condutores de seiva. As briófitas, entretanto, são avasculares e, como não apresentam vasos condutores de seiva, o transporte de substâncias se dá por difusão.

“Em certo sentido, isto não deveria surpreender totalmente, porque no período triássico (de 200 a 250 milhões de anos atrás), todos os continentes estavam unidos e formavam um único continente chamado Pangea”, acrescenta o cientista. (Adaptado de noticias.terra.com.br, Acessado em 15.09.2009)

Tempo (maa) Alga Briófitas Pteridófitas Gimnospermas Angiospermas

Considerando-se o esquema apresentado e seus conhecimentos sobre o ciclo de vida das pteridófitas, leia as afirmações a seguir. I.

Samambaias são homósporas e o esporo dará origem a um único tipo de gametófito.

II.

Samambaias são heterósporas e o esporo dará origem a dois tipos de gametófitos.

III.

Nas samambaias, os esporos haploides, ao germinarem, dão origem ao gametófito, chamado protalo.

IV. 360 400

Nas samambaias, os megásporos dão origem ao gametófito, chamado protalo, parcialmente protegido.

Samambaias apresentam o desenvolvimento endospórico dos gametófitos, como ocorre em todas as plantas homósporas.

480 750 (figura sem escalas)

Está CORRETO o que se afirma em a) I e III, apenas. b) I, III e V, apenas.

De acordo com a notícia e com a árvore filogenética apresentadas, pode-se afirmar que a planta fóssil pertence a um grupo vegetal que surgiu há a) mais de 750 maa. b) exatamente 750 maa. c) 480 maa. d) 400 maa. e) 360 maa. 05. Estabeleça as principais diferenças dos ciclos de vida das briófitas e pteridófitas. 06. (Unitau SP) As pteridófitas são as primeiras plantas vasculares nas quais o xilema possibilitou o transporte mais eficiente e rápido de sais minerais e água até as folhas, enquanto o floema passou a levar a seiva elaborada das folhas até as outras partes da planta. No ciclo de vida desses vegetais, são verificadas duas estratégias distintas, relacionadas, principalmente, com a formação dos gametófitos. Uma dessas estratégias está representada na figura abaixo.

c) I e II, apenas. d) II e III, apenas. e) III e V, apenas. 07. No que se refere ao transporte de substâncias nos tecidos, em que as pteridófitas diferem das briófitas? Explique. 08. (Fameca SP) Uma samambaia realiza o ciclo reprodutivo conhecido como metagênese ou alternância de gerações. Em relação à reprodução, é correto afirmar que uma samambaia produz a) gametas (oosfera e anterozoides); após a fecundação, o zigoto resultante irá originar o gametófito chamado protalo dioico. b) soros, que são conjuntos de esporângios, onde ocorrem meioses; estas geram vários esporos que são levados pelo vento e cada um origina um protalo. c) esporângios, contendo vários esporos haploides; estes, por sua vez, são transportados pelo vento e originam esporófitos duradouros. d) esporos por meiose, que se transformam em soros; estes,

FRENTE B  Exercícios de Aprofundamento

por sua vez, contêm embriões, que são levados pelo vento e originam um esporófito. e) esporos por mitose, que são levados pelo vento e originam vários protalos hermafroditas; estes, por sua vez, são capazes de gerar gametas que, após a fecundação, geram vários zigotos. 09. (UEM PR) Sobre o ciclo de vida das plantas, assinale a(s) alternativa(s) correta(s). 01. O tubo polínico é originado pelos gametófitos masculinos das gimnospermas e das angiospermas, sendo responsável Adaptado de http://1.bp.blogspot.com/-xD-fPkWy8R0/Vdtgx0qp2XI/ AAAAAAAAAxk/jW0k0_9kbEI/s1600/polipodium3-640.jpg. Acesso em out. de 2016.

100

pelo processo de fecundação em ambos os grupos.

Questão 05. As briófitas possuem gametófitos duradouros, de vida livre e maiores do que os esporófitos, que são temporários e dependentes nutricionalmente daqueles. As pteridófitas possuem a fase gametofítica reduzida, sendo o esporófito o organismo duradouro de vida livre.

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

de um óvulo com um núcleo espermático. 04. Um óvulo maduro de angiosperma contém o saco embrionário ou gametófito feminino, resultante do desenvolvimento do megásporo. 08. As plantas vasculares apresentam como característica comum a dominância da geração haploide. 16. Os esporos, os gametófitos e os anterozoides são constituídos por células haploides; e os esporângios, os arquegônios e os anterídios são diploides. 10. (Unitau SP) A Mata das Araucárias é um bioma brasileiro caracterizado pela presença de Araucaria angustifolia, uma espécie dioica, cujas sementes comestíveis são conhecidas como pinhão. Com relação a essa espécie, assinale a alternativa CORRETA. a) A. angustifolia é uma gimnosperma e os indivíduos produzem estróbilos que correspondem ao fruto da planta. b) As plantas femininas de A. angustifolia produzem megasporângios e cada um deles origina quatro megásporos funcionais produzidos por mitose. c) O megásporo de A. angustifolia se divide centenas de vezes

d) Flores hermafroditas podem apresentar autopolinização e mesmo polinização cruzada, que favorece a variabilidade genética. 13. (FCM MG) Para que um grão de pólen de uma angiosperma inicie o processo de germinação, é importante que ele a) percorra o estilete, por meio do núcleo vegetativo. b) seja transportado da antera ao ovário da flor. c) absorva substâncias ao nível do estigma. d) duplique o núcleo espermático. 14. (UECE) Na feira, um biólogo pediu ao feirante um quilo de um fruto simples, carnoso, do tipo baga, e dois quilos de uma drupa indeiscente. As frutas solicitadas são respectivamente a) morango e tangerina. b) mamão e azeitona. c) abacate e laranja. d) pêssego e limão. 15. (Unemat MT) “O fruto do pequizeiro apresenta gosto inconfundível, tendo seu nome ligado às suas características botânicas, e etimologicamente ligado à língua tupi: py significa “casca” e qui significa “espinho”. Contém normalmente entre 1 e 4

por mitose, formando o megaprotalo, que, juntamente com

caroços por fruto, cientificamente chamados de putâmens. (...)

o megasporângio e o tegumento, formam o óvulo.

O caroço é composto por um endocarpo lenhoso com inúme-

d) Os grãos de pólen são formados no interior de microspo-

ros espinhos, contendo internamente a semente, ou castanha,

rângios, originando micrósporos haploides, contendo uma

e envolto por uma polpa de coloração amarela intensa, carnosa e com alto teor de óleo.”

única célula geradora que fertilizará o óvulo. e) A parte comestível do pinhão é um endosperma diploide, formado pela fecundação da célula espermática do pólen com um dos núcleos polares do óvulo. 11. (Uerj RJ) O processo de dispersão de sementes é encontrado

CARRAZZA, J. R.; D´ÁVILA, J. C. C. Manual Tecnológico de Aproveitamento Integral do Fruto do Pequi (Caryocar brasiliense).n Brasília – DF. Instituto Sociedade, População e Natureza (ISPN). Brasil, 2010.

Considerando-se as informações sobre o pequizeiro contidas no texto e as características das sementes, assinale a alterna-

na maioria das espécies vegetais. Uma vantagem evolutiva de-

tiva correta.

corrente desse processo é:

a) O pequizeiro é uma árvore lenhosa que produz flores.

a) produção de flores vistosas

b) A polpa comestível do pequi equivale ao epicarpo do fruto.

b) conquista de novos ambientes

c) O pequizeiro é uma gimnosperma.

c) desenvolvimento de frutos secos

d) O endosperma dentro do caroço do pequi tem a mesma

d) fecundação independente da água

ploidia que o tecido nutritivo das sementes das araucárias.

12. (Puc MG) As flores das angiospermas apresentam ampla complexidade e variedade. Por esse motivo, as angiospermas são denominadas também antófitas. Sobre a presença de flores nas plantas, é INCORRETO afirmar: a) A flor é um conjunto de folhas modificadas para formar estruturas denominadas de verticilos florais. b) Flores sem os dois verticilos protetores podem apresentar autopolinização, ou mesmo, polinização cruzada. c) Flores monóclinas são incapazes de realizar autofecundação por apresentar exclusivamente androceu ou gineceu.

e) O fruto do pequizeiro é um pseudofruto, porque o caroço equivale à semente aderida ao endocarpo desse fruto. 16. (Udesc SC) Flores desprovidas de pétalas coloridas, sem nectários com grande produção de grãos de pólen, os quais são pequenos e leves, caracterizam plantas com polinização do tipo a) entomófila. b) ornitófila. c) artificial. d) anemófila. e) hidrófila.

101

FRENTE B  Exercícios de Aprofundamento

02. A fecundação em briófitas e pteridófitas consiste na fusão

FRENTE

BIOLOGIA Por falar nisso Vocênsabianquenanobesidadenpodensernconsideradanumanepidemia?n Elan én uman doençan complexan comn consequênciasn sociaisn en psicológicasn graves,n quen afetan todasn asn idadesn en gruposn sociais.n NonBrasil,ncercanden40%ndanpopulaçãonestánacimandonpeso,nsendon quen10,1%nsãonobesosnen28,5%napresentamnsobrepeso.nAntaxanden mortalidadenén12nvezesnmaiornemnindivíduosnobesosnmórbidosndon quenemnpessoasncomnpesonnormalncomnidadenentren25nen40nanos.n An cirurgian bariátrican én aceita,n atualmente,n comon an soluçãon maisn efincaznnoncontrolenentratamentondanobesidadenmórbida.nAncirurgian consisten nan reduçãon don tamanhon don estômagon porn meion den grampeamentondessenórgão,nreduzindononespaçonparanonalimento,n en criandon umn desvion don intestinnon inicial.n Essen processon promoven onaumentondenhormôniosnquendãonsaciedadene,nalémndisso,niniben an fome.n Essan somatória,n entren menorn ingestãon den alimentosn en aumentondensaciedade,nénonquenlevanaonemagrecimento,nalémnden controlarnondiabetesnenoutrasndoenças,ncomonanhipertensãonarterial. Nas próximas aulas, estudaremos os seguintes temas

C01 C02 C03 C04

Fisiologiandonsistemandigestórionhumanon..................................... 104 Fisiologiandonsistemanrespiratórionhumanon.................................. 114 Fisiologiandonsistemancirculatórionhumanon................................... 126 Fisiologiandonsistemanexcretornhumanon........................................ 136

FRENTE

BIOLOGIA

MÓDULO C01

FISIOLOGIA DO SISTEMA DIGESTÓRIO HUMANO

ASSUNTOS ABORDADOS nn Fisiologia do sistema digestório

Nutrição

humano

nn Nutrição

A nutrição é uma característica básica dos seres vivos que serve para distingui-los dos corpos brutos. Os nutrientes proporcionam ao organismo a energia necessária para a execução de suas tarefas, desde o trabalho celular (síntese proteica, produção de ácidos nucleicos, atividades enzimáticas, transporte ativo por meio da membrana) até o trabalho dos tecidos e órgãos, como as contrações musculares, excreção, circulação, reprodução e outras atividades vitais.

nn Sistema digestório humano

Tipos de nutrientes Os nutrientes podem ser energéticos, plásticos, mistos (energéticos e plásticos) e reguladores. Os nutrientes energéticos são basicamente carboidratos e lipídeos. Esses componentes se desdobram facilmente em combustíveis para geração de energia pela atividade respiratória celular. Os nutrientes plásticos são de natureza proteica e fornecem aminoácidos que, nas células, destinam-se à produção de proteínas. Esse tipo de nutriente promove o crescimento do organismo. A proteína é o componente de maior valor qualitativo nos seres vivos e é matéria-prima principal para construção de novas células. Os nutrientes reguladores são as vitaminas e sais minerais. Eles modulam as atividades metabólicas do organismo como um todo. A idade e o grau de atividade de um organismo devem ser considerados no estabelecimento de uma dieta balanceada

Açúcares e doces 1 a 2 porções

Leite e derivados 3 porções Carne e ovos 1 a 2 porções Hortaliças 4 a 5 porções

Óleos e gorduras 1 a 2 porções Grupo 4 Leguminosas 1 porções Grupo 3 Frutas 3 a 5 porções Grupo 2 Cereais, pães, tubérculos, raízes e massas 5 a 9 porções Grupo 1

Figura 01 - Pirâmide alimentar: proporções dos quatro grupos de alimentos em uma dieta balanceada.

104

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

SAIBA MAIS OBESIDADE QUASE DOBRA ENTRE OS JOVENS BRASILEIROS EM DEZ ANOS O brasileiro tem iniciado mais cedo a guerra contra a balança. Em dez anos, a obesidade avançou em todas as faixas etárias, mas quase dobrou entre os jovens de 18 a 24 anos − de 4,4% para 8,5%. E embora a prevalência ainda seja maior entre as pessoas com menor escolaridade, a obesidade tem avançado também entre aqueles com níveis médio e alto de estudo. A análise vem de levantamento a partir de dados de todas as edições da Vigitel, pesquisa do Ministério da Saúde que investiga hábitos de vida e fatores de risco de doenças crônicas. Hoje, mais da metade da população adulta está acima do peso ideal. E cerca de um em cada cinco são obesos, casos em que o IMC (índice de Massa Corporal) é igual ou superior a 30 kg/m2. O índice cresceu 60% desde 2006, quando a pesquisa começou a ser feita nas capitais.

Um em cada cinco

Geral Homens

http://www1.folha.uol.com.br/equilibrioesaude/2017/08/1908212-obesidade-dispara-entre-jovens-do-pais.shtml

C01  Fisiologia do sistema digestório humano

divisão do peso pela altura ao quadrado, o que gera o IMC (Índice de Massa Corporal)

Geral Homens

Dados da Pesquisa Nacional de Saúde 2013, do IBGE, que mediu dados de peso e altura de entrevistados, são um pouco maiores: 56,9% da população adulta apresenta excesso de peso, e 20,8 é obesa.

105

Biologia

Sistema digestório humano A ingestão do alimento, sua digestão mecânica e química, a assimilação de moléculas provenientes da quebra das macromoléculas e a eliminação dos dejetos gerados nesse processo é tarefa do conjunto de órgãos que formam o sistema digestório. No homem, o sistema digestório é, de forma simplificada, um tubo de aproximadamente 9 m de comprimento. Apresenta regiões estreitas como o esôfago e a região mais dilatada é o estômago. Conectadas a esse tubo, existem glândulas digestivas como salivares, hepática e pancreática que auxiliam com suas secreções no trabalho de digestão dos nutrientes ingeridos.

Figura 02 - Representação esquemática das estruturas do sistema digestório humano.

Fisiologia da digestão humana Boca Na cavidade oral, a ação dos dentes, da língua e da saliva geram trituração, compactação, umedecimento dos alimentos produzindo o bolo alimentar. A saliva, por meio da enzima amilase salivar ou ptialina, promove a digestão química parcial do amido que se desdobra em maltose (dissacarídeo). Dentes São formações originadas do epitélio e do tecido conjuntivo da gengiva. A espécie humana é heterodonte (dentes diferentes) e difiodonte (duas dentições). A primeira é a dentição de leite ou decidual com 20 dentes e a segunda é a definitiva ou permanente com 32 dentes. Os dentes humanos possuem formas diferentes conforme a função que realizam. A ação de cortar é feita pelos incisivos; a de rasgar é realizada pelos caninos e a de triturar os alimentos é função dos pré-molares e molares.

Figura 03 - Dentição primária composta por um conjunto de 20 dentes, geralmente substituída pela dentição permanente entre os 6 e 12 anos de idade.

C01  Fisiologia do sistema digestório humano

Órgãos do sistema digestório Boca Faringe Esôfago Estômago Intestino delgado dividido em: duodeno, jejuno e íleo Intestino grosso possui as seguintes subdivisões: ceco, cólons (ascendente, transverso e descendente, sigmoide) e reto Ânus Estruturas anexas do sistema digestório Dentes Língua Glândulas salivares Fígado Vesícula biliar Pâncreas.

Figura 04 - Dentição permanente composta por um conjunto de 32 dentes que não serão mais substituídos.

Fenômenos da digestão Fenômenos físicos: mastigação, deglutição, peristaltismo e ação da bile. Fenômenos químicos: insalivação, quimificação e quilificação. 106

Língua Órgão musculoso revestido por tecido epitelial. Ela participa da mastigação, da deglutição, contribui para a articulação das palavras e é o órgão sensorial responsável pela gustação ou paladar.

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

Glândulas salivares Distinguem-se três tipos: parótidas, submandibulares e sublinguais. Elas produzem a saliva que contém íons, carboidratos, proteínas (muco), a enzima amilase salivar e lisozima (enzima bactericida). O muco tem como função lubrificar o alimento, facilitando o deslocamento pelo tubo digestivo. A amilase salivar ou ptialina atua sobre o amido (polissacarídeo), transformando-o em maltose (dissacarídeo) de pH neutro. A lisozima é um elemento importante nas defesas naturais do corpo. Ela atua dissolvendo a parede celular das bactérias. Faringe A faringe é um órgão muscular e membranoso relacionado com a deglutição comum aos sistemas digestivo e respiratório. Durante a deglutição, o palato mole é retraído para cima e a língua empurra o alimento para trás, jogando-o na faringe. Esta se contrai e projeta o bolo alimentar para o esôfago. Nesse momento, a epiglote fecha o orifício de comunicação com a laringe (glote), impedindo a penetração do alimento nas vias respiratórias. Esôfago O esôfago é um conduto musculoso de contrações involuntárias (peristaltismo), controladas pelo sistema nervoso autônomo, que leva o alimento ao estômago. Estômago O estômago é uma bolsa muscular e elástica delimitado pela válvula cárdia, junto ao esôfago e válvula piloro na conexão com o duodeno. O epitélio gástrico, por meio das células parietais secreta HC e por meio das células principais, produz enzimas digestivas, tais como pepsina e renina que compõem o suco gástrico. No seu interior, o bolo alimentar é misturado às secreções digestivas por meio da efetiva motilidade da musculatura lisa (peristaltismo) do órgão.

Estômago Piloro Figura 06 - Localização das válvulas do estômago.

Esôfago Figura 05 - O alimento empurrado em direção à porção posterior da boca desencadeia o reflexo de deglutição. Uma vez que o bolo alimentar entra no esôfago, os movimentos peristálticos empurram-no ao longo do tubo digestório. Ilustração produzida com base em: Sadava. D. et al. Vida – A Ciência da Biologia. 8. Ed. Porto Alegre? Artmed, 2009. p. 1216.

Ação do suco gástrico O pH ácido (entre 1,5 e 2,0) do estômago ativa o pepsinogênio (enzima até então inativada). A forma ativada do pepsinogênio é a pepsina, e essa enzima promove a digestão de proteínas, quebrando-as em peptonas e polipeptídeos. No lactante, a mucosa gástrica produz outra enzima, a renina que atua na desnaturação das proteínas do leite. O ácido clorídrico tem ação bactericida e promove desmineralização de fragmentos ósseos. O epitélio gástrico é protegido da ação corrosiva do HC por meio de um muco secretado por glândulas unicelulares mucosas presentes na parede do estômago. 107

C01  Fisiologia do sistema digestório humano

Cárdia

Esôfago Bolo alimentar

Biologia

Controle da produção do suco gástrico

Sucos que atuam no duodeno

nn Controle Nervoso - O sistema nervoso autônomo, por

Bile

meio do nervo craniano denominado “vago”, é estimulador do funcionamento do estômago. A simples presença do alimento na boca, acrescida do reflexo de mastigação, já implica um reflexo capaz de induzir a produção do suco gástrico, embora a presença física do alimento é que, efetivamente, leva à maior síntese, principalmente, da parte enzimática.

nn Controle Hormonal - Quando as moléculas proteicas do

alimento entram em contato com a parede do órgão, algumas células da mucosa do próprio estômago produzem o hormônio gastrina, que estimula a produção do suco gástrico.

A ação do suco gástrico sobre o bolo alimentar recebe o nome de quimificação e forma uma massa branca e pastosa denominada quimo. Intestino delgado Nesse órgão, encontramos o pH levemente básico, variando entre 7,8 e 8,2. Seu comprimento é de, aproximadamente, 6 metros, no adulto normal, e está dividido em duodeno, a primeira porção, junto ao estômago, nan sequência, jejuno e íleo.

C01  Fisiologia do sistema digestório humano

O quimo que chega ao duodeno se encontra ácido e estimula a mucosa desse órgão a sintetizar três hormônios: a secretina, que promove a produção de bile e de suco pancreático, a colecistoquinina, estimulante da secreção do suco pancreático e do esvaziamento da vesícula biliar, resultando na liberação dessas secreções no duodeno e, por fim, o peptídeo inibidor gástrico que atua no estômago, reduzindo a motilidade gástrica e inibindo a secreção do suco gástrico.

A bile é produzida no fígado a partir de substratos gordurosos e é armazenada na vesícula biliar. Em sua composição química, existem sais biliares (sais de ácidos graxos), colesterol, bilirrubina e NaHCO3. A bile tem ação detergente ou emulsificante sobre as gorduras presentes no quimo, diminuindo a tensão superficial entre as moléculas gordurosas e separando-as em gotículas microscópicas que sofrerão ação efetiva de enzimas do tipo lipases. Por outro lado, a bile também tem a ação alcalinizante sobre o quimo ácido oriundo do estômago. Suco pancreático O suco pancreático é um material rico em NaHCO3 que também atua na alcalinização do quimo, além da sua ação enzimática. Enzimas do suco pancreático Enzimas

Substratos

Produtos

Amilase n pancreática

Amido

Maltose e Glicose

Nucleases

DNA e RNA

Nucleotídeos

Peptidases

Peptídeos

Aminoácidos

Enzimas do suco entérico Enzimas

Substratos

Produtos

Enteroquinase

Tripsinogênio e quimiotripsionogênio

Tripsina e n quimiotripsina

Dissacaridases

Maltose, sacarose, lactose n (dissacarídeos)

Glicose, n frutose, galactse n (monossacaródeo)

Nucleases

DNA e RNA

Nucleotídeos

Quilificação Ao final da digestão química no duodeno, a massa alimentar é transformada em um material pastoso escuro denominado quilo. Figura 07 - Quando o quimo chega ao duodeno, a mucosa duodenal produz secretina, um hormônio que estimula a secreção de bicarbonato por parte do pâncreas e produção de suco pancreático. A colesistoquinina estimula a liberação da bile pela vesícula biliar e a secreção de enzimas por parte do pâncreas.

108

Absorção no intestino delgado A mucosa intestinal apresenta vilosidades que aumentam a superfície de absorção e as células epiteliais apresentam microvilosidades com a mesma finalidade.

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

Os nutrientes básicos obtidos, a partir da digestão, são absorvidos por difusão passiva, difusão facilitada, osmose e transporte ativo; passando para as células intestinais. Das células epiteliais, passam para os capilares sanguíneos, sendo levados para o fígado por meio da veia porta. O fígado, entre muitas funções, armazena produtos da digestão, contribuindo com regulação de nutrientes no sangue, como por exemplo, a glicose. A absorção de vitaminas lipossolúveis (A, D, K e E) e gorduras se faz de forma diferente. Os produtos: glicerol e ácidos graxos, da luz intestinal, passam para o interior da célula epitelial e, na organela denominada retículo endoplasmático liso, se recompõem para formar novamente triglicerídeos. Esses triglicerídeos agregam-se em glóbulos juntamente com colesterol, fosfolipídeos e proteínas. Esses glóbulos passam para o meio extracelular sendo denominados quilomícrons que serão transportados pelos vasos quilíferos (vasos linfáticos). Os vasos linfáticos desembocam em vasos sanguíneos. Assim, as gorduras reconstruídas são lançadas, mais tarde, na corrente sanguínea.

Microvilosidades

Corte de jejuno Luz Luz

Luz

Vilosidade

Mucosa Camada muscular Serosa

Submucosa

Figura 08 - Representação esquemática da estrutura da parede interna do intestino delgado. As vilosidades e microvilosidades aumentam a superfície de absorção.

Fígado Denomina-se fígado o órgão produtor de bile e também operador de importantes funções no metabolismo dos carboidratos, gorduras e proteínas. Metabolismo dos carboidratos Em relação ao metabolismo dos carboidratos, o fígado é responsável por promover: nn Equilíbrio

da concentração de glicose no sangue. e armazenamento de glicogênio. nn Gliconeogênese − síntese de glicose a partir de substâncias não glicídicas. nn Glicogenólise − degradação do glicogênio em unidades de glicose. nn Síntese

Metabolismo das gorduras Em relação ao metabolismo das gorduras, o fígado é responsável por realizar: nn Oxidação

de ácidos graxos para produção de energia. nn Produção de lipoproteínas. nn Síntese de colesterol e fosfolipídeos. nn Conversão de carboidratos e proteínas em gorduras. Metabolismo das proteínas Em relação ao metabolismo das proteínas, o fígado é responsável por participar dos processos de: nn Produção de ureia como parte do processo de metabolização dos aminoácidos C01  Fisiologia do sistema digestório humano

(desaminação dos aminoácidos). de proteínas plasmáticas como, por exemplo, a albumina. nn Interconversões entre os diferentes aminoácidos (transaminação). nn Formação

Outras funções metabólicas O fígado também participa de outras funções metabólicas, como por exemplo: nn Armazenamento

de vitaminas. de proteínas da coagulação (protrombina e fibrinogênio). nn Metabolização de substâncias tóxicas como o álcool etílico, cocaína, medicamentos. O fígado é o órgão que promove a desintoxicação do organismo por meio do retículo endoplasmático liso, organela muito desenvolvida nos hepatócitos (células do fígado). nn Produção

109

Biologia

Intestino grosso As principais funções do intestino grosso estão relacionadas à absorção de eletrólitos, água e a manutenção de uma flora microbiana. Existem numerosas bactérias que produzem vitaminas: K, B12, B1, B2. Além disso, a manutenção da flora bacteriana intestinal estabelece um equilíbrio por meio de competição com bactérias patogênicas. A população microbiana produz os gases que contribuem para a flatulência. No intestino grosso, ocorre a formação da massa fecal à medida em que tal massa sofre desidratação. Vários agentes químicos e biológicos, como bactérias, vírus, protozoários e vermes podem interferir na devolução de água para a corrente sanguínea, em nível do intestino grosso, produzindo a perda dessa água das fezes (diarreia).

Figura 09 - Representação esquemática do intestino grosso em corte.

A composição química das fezes em porcentagem é de 75% água e 25% de material sólido. Os principais constituintes do material sólido das fezes são bactérias mortas (30%), gorduras (10 a 20%), matéria inorgânica (10 a 20%), proteínas (2 a 3%) e resíduos não digeridos como, por exemplo, as fibras vegetais e células mortas (30%). As fibras vegetais são importantes para reduzir a absorção de gorduras no intestino delgado e contribuem para a estimulação do peristaltismo ao longo do intestino grosso, uma vez que promovem hidratação da massa fecal evitando a prisão de ventre ou constipação. A cor das fezes se deve a pigmentos derivados do metabolismo da bilirrubina presente na bile.

C01  Fisiologia do sistema digestório humano

Exercícios de Fixação 01. (Fuvest SP) Alimentos de origem vegetal e animal fornecem nutrientes utilizados pelo nosso organismo para a obtenção de energia e para a síntese de moléculas. Após determinada refeição, completadas a digestão e a absorção, o nutriente majoritariamente absorvido foi a glicose. Considerando as alternativas abaixo, é correto afirmar que essa refeição estava constituída de a) contrafilé na brasa. b) camarão na chapa. c) ovo frito. d) frango assado. e) arroz e feijão.

( ) O fígado armazena a bile, que é secretada pela vesí-

02. (IF SC) A digestão dos alimentos envolve processos químicos e físicos. Dentre os processos químicos, podemos citar a ação das enzimas que quebram as moléculas para serem absorvidas e, dentre os processos físicos, a deglutição, a mastigação e as contrações dos órgãos. Quanto ao sistema digestório humano, analise as afirmações abaixo e assinale V (verdadeiro) ou F (falso): ( ) A digestão começa na boca, a partir da mastigação e da ação de enzimas presentes na saliva. ( ) O esôfago conduz os alimentos ao estômago através de movimentos peristálticos.

03. (UnB DF) Em relação à fisiologia humana, julgue os itens

110

cula biliar. ( ) A digestão se encerra no intestino grosso, pela ação do suco intestinal. Assinale a alternativa que contém a sequência CORRETA das respostas, de cima para baixo: a) V, F, F, V b) V, V, V, V c) V, V, F, F d) F, F, V, V e) F, V, V, F

que se seguem.

C-E-E

00. O transporte do bolo alimentar da boca até o estômago é efetuado pelos movimentos peristálticos da faringe e do esôfago, em conjunto com a força da gravidade. 01. A pepsina, enzima produzida no estômago, atua em pH alcalino. 02. Os processos digestivos são controlados pelo sistema nervoso autônomo e pelos hormônios progesterona e testosterona.

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

04. (Puc SP) Foi recomendada uma dieta especial a uma pessoa que precisa reduzir os níveis de ácido úrico no sangue. Nesse caso, é recomendável que essa pessoa reduza o consumo de alimentos como

a) forneça, ao paciente, mais energia e disposição para a prática de exercícios físicos. b) aumente a ingestão de nutrientes e vitaminas, melhorando o funcionamento do intestino do paciente.

a) laranja, limão e outras frutas cítricas. b) manteiga e frituras em geral. c) carne, leite e ovos.

venindo problemas cardiovasculares. d) complemente a ingestão de proteínas relacionadas à reconstituição dos tecidos musculares do paciente

05. (Fuvest SP) Em qual das alternativas abaixo as três funções

09. (Uerj RJ) O suco gástrico contém um ácido, produzido pelas

mencionadas são realizadas pelo fígado?

células da parede do estômago, que desempenha papel funda-

a) Regular o nível de glicose no sangue, transformar amônia

mental para a eficiência do processo digestório no ser humano.

em ureia, produzir bile. b) Regular o nível de glicose no sangue, transformar amônia em ureia, secretar quimotripsina. c) Regular o nível de glicose no sangue, produzir ácido clorídrico, secretar quimotripsina. d) Produzir bile, transformar amônia em ureia, produzir ácido clorídrico. e) Produzir bile, produzir ácido clorídrico, secretar quimotripsina. 06. (Fuvest SP) A ingestão de alimentos gordurosos estimula a contração da vesícula biliar. A bile, liberada no a) estômago, contém enzimas que digerem lipídeos. b) estômago, contém ácidos que facilitam a digestão dos lipídeos. c) fígado, contém enzimas que facilitam a digestão dos lipídeos. d) duodeno, contém enzimas que digerem lipídeos. e) duodeno, contém ácidos que facilitam a digestão dos lipídeos. 07. (FGV SP) A tabela a seguir apresenta, na primeira coluna, quatro substâncias do sistema digestório humano e, na segunda coluna, as funções dessas substâncias. I. Renina.

a. Emulsifica gorduras.

II. Lipase.

b. Hidrolisa moléculas no intestino.

III. Bile.

c. Eleva o pH do bolo alimentar.

IV. Bicarbonato.

d. Hidrolisa moléculas no estômago.

Assinale a alternativa que associa corretamente as substâncias às suas respectivas funções. a) Id – IIc – IIIb – IVa. b) Id – IIb – IIIa – IVc. c) Ic – IIa – IIIb – IVd. d) Ib – IId – IIIc – IVa. e) Ib – IIa – IIId – IVc. 08. (UECE) Um nutricionista, ao prescrever uma dieta rica em fi-

O consumo excessivo de antiácidos pode interferir na atuação do suco gástrico, prejudicando o funcionamento normal do estômago. As duas principais funções do estômago prejudicadas por esse uso excessivo são: a) emulsificação de gorduras – absorção de aminoácidos b) quebra de moléculas de carboidratos – produção de muco c) transformação de pepsinogênio em pepsina – eliminação de micro-organismos d) digestão de compostos carboxílicos – manutenção de pH adequado à absorção 10. (UEPG PR) O sistema digestório humano é formado por um longo tubo com regiões especializadas e por glândulas anexas (salivares, pâncreas, fígado). Em relação às características, funções e patologias do sistema digestório humano, assinale o que for correto.

E-C-C-C-E

01) No esôfago, os capilares sanguíneos captam os aminoácidos, glicose, água e sais minerais, e os capilares linfáticos recolhem água, ácidos graxos e glicerol. 02) A massa formada pelo alimento mastigado e insalivado é chamada de bolo alimentar. 04) A gastrite é uma inflamação da mucosa gástrica. A inflamação pode ser apenas superficial ou, em casos mais graves, provocar atrofia da mucosa gástrica. 08) O processo de digestão envolve fenômenos físicos e químicos. Os fenômenos físicos envolvem a trituração do alimento em partículas menores e seu transporte ao longo do tubo digestório. Os processos químicos permitem a transformação dos alimentos em seus constituintes químicos. 16) A transformação química que ocorre no estômago denomina-se quilificação. Nesta etapa, o bolo alimentar se transforma em outra massa, que é denominada quilo, a qual está pronta para ser absorvida.

bras, tem por objetivo fazer com que essa dieta

111

C01  Fisiologia do sistema digestório humano

d) doces e massas.

c) diminua os níveis de colesterol no sangue do paciente, pre-

Biologia

Exercícios Complementares 01. (UPF PE) O processo de digestão é controlado pelo sistema nervoso autônomo e por hormônios. Sobre o controle hormonal do processo, analise a figura abaixo. Fígado

Estômago

Vesícula biliar III I

Pâncreas II

Duodeno

Os hormônios I, II e III, que agem por inibição ( − ) ou estimulação ( + ) diretamente nos seus órgãos-alvo, são, respectivamente: a) gastrina / secretina / colecistocinina. b) estimulador gástrico / colecistocinina / secretina. c) estimulador gástrico / gastrina / secretina. d) colecistocinina / secretina / gastrina. e) colecistocinina / gastrina / secretina. 02. (Mackenzie SP) 1 2 4

C01  Fisiologia do sistema digestório humano

A respeito das estruturas apontadas, assinale a alternativa correta. a) A maior parte do amido é digerida na região 3 pela ptialina. b) A estrutura 4 é responsável pela produção de bile. c) A estrutura 2 transporta uma secreção exócrina. d) O mau funcionamento da glândula 1 é responsável por provocar diabetes insípida. e) A glândula 1 produz pepsina. 03. (Fuvest SP) Ao comermos um sanduíche de pão, manteiga e bife, a digestão do

112

a) bife inicia-se na boca, a do pão, no estômago, sendo papel do fígado produzir a bile que facilita a digestão das gorduras da manteiga. b) bife inicia-se na boca, a do pão, no estômago, sendo papel do fígado produzir a bile, que contém enzimas que digerem gorduras da manteiga. c) pão inicia-se na boca, a do bife, no estômago, sendo papel do fígado produzir a bile que facilita a digestão das gorduras da manteiga. d) pão inicia-se na boca, a do bife, no estômago, sendo papel do fígado produzir a bile, que contém enzimas que completam a digestão do pão, do bife e das gorduras da manteiga. e) pão e a do bife iniciam-se no estômago, sendo as gorduras da manteiga digeridas pela bile produzida no fígado. 04. Para realizar suas atividades, cada pessoa necessita de uma quantidade de energia, que varia de acordo com sua idade, estatura, estrutura óssea e atividade física, dentre outros fatores. Essa energia é proveniente dos alimentos digeridos no tubo digestório e é, geralmente, medida em quilocalorias (kcal). Para o cálculo da quantidade de quilocalorias de alguns alimentos, é importante saber que 1 grama de carboidrato ou de proteína fornece cerca de 4 kcal, enquanto 1 grama de lipídio fornece cerca de 9 kcal. A partir dessas informações, considere 100 g de um determinado produto alimentício cujo rótulo apresenta os dados da tabela. Informação nutricional (Porção 100g) Carboidratos

70 g

Lipídeos

Proteínas

16 g

Fibras

Assim, uma pessoa que comesse uma porção de 100 g desse produto obteria, em quilocalorias, a) 400 b) 425 c) 460 d) 730 e) 775 05. (UEMG) Crianças e adultos, geneticamente predispostos, ao ingerirem glúten (mistura de proteínas que se encontram naturalmente no endosperma de sementes de gramíneas) iniciam a produção de anticorpos que atacam o próprio epitélio intestinal. Esse ataque resulta na perda das microvi-

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

Epitélio intes nal normal

07. (Unesp SP) No gráfico, as curvas 1, 2 e 3 representam a digestão do alimento ao longo do aparelho digestório. -tamanho das moléculas de alimento+

losidades intestinais que desencadeia um conjunto de sinais e sintomas conhecidos como Doença Celíaca. A figura abaixo demonstra o epitélio de indivíduos normais e as alterações que ocorrem em indivíduos portadores de Doença Celíaca.

boca

Doença Celíaca

Os portadores de Doença Celíaca ficam predispostos a desenvolverem a) hemofilia por deficiência na produção de fatores de coagulação. b) infecções respiratórias por deficiência no movimento ciliar da traqueia. c) infertilidade devido à falta de mobilidade do flagelo do espermatozoide. d) anemia por deficiência na absorção de ferro, vitamina B12 e ácido fólico.

esôfago

estômago

intes no delgado intes no grosso

Percurso do alimento

É correto afirmar que as digestões de proteínas, de lipídeos e de carboidratos estão representadas, respectivamente, pelas curvas a) 1, 2 e 3 b) 2, 1 e 3 c) 2, 3 e 1 d) 3, 2 e 1 e) 1, 3 e 2 08. (Fuvest SP) A figura abaixo mostra órgãos do sistema digestório humano.

06. (UFRGS RS) O gráfico abaixo apresenta a taxa de reação de três diferentes enzimas em função do pH, em seres humanos. 2

Taxa de reação

1 G

B D 3

7 PH

11 12 BÁSICO

Com base no gráfico, considere as seguintes afirmações. I. A enzima 1 pode ser a pepsina, pois sua atividade máxima ocorre em meio ácido. II. A enzima 2 pode ser a amilase salivar, pois sua atividade máxima ocorre em um meio próximo ao neutro. III. A enzima 3 pode atuar no duodeno, pois sua atividade máxima ocorre em pH básico. Quais estão corretas? Questão 08. a) D, correspondente ao pâncreas, sea) Apenas I. cretor do suco digestório pancreático. b) E, correspondente ao intestino delgado. b) Apenas II. c) H, correspondente ao estômago, órgão secretor c) Apenas I e III. do suco digestório gástrico. d) B, correspondente ao fígado, órgão que produz e d) Apenas II e III. secreta a bile, suco digestório que não contém enzie) I, II e III. mas digestórias.

E J

Identifique com a letra correspondente, nomeando: a) o órgão cuja secreção contém bicarbonato de sódio, além de várias enzimas digestivas; b) o principal órgão responsável pela absorção de nutrientes; c) o órgão em que se inicia a digestão de proteínas; d) o órgão que produz substâncias que auxiliam a digestão de gorduras, mas que não produz enzimas. 113

C01  Fisiologia do sistema digestório humano

1 2 ÁCIDO

FRENTE

BIOLOGIA

MÓDULO C02

ASSUNTOS ABORDADOS nn Fisiologia do sistema respiratório

humano

nn Órgãos respiratórios nn Movimentos respiratórios nn Trocas gasosas nn Controle de respiração

FISIOLOGIA DO SISTEMA RESPIRATÓRIO HUMANO O controle da respiração é uma função fantástica e totalmente regulada por um mecanismo extremamente preciso. Essa precisão assegura que, com exceção de algumas situações relacionadas a problemas neurológicos, absolutamente não se torna necessário “corrigir” a respiração voluntariamente como algumas vezes vemos ser orientado. Como os músculos respiratórios são controlados voluntariamente, nós podemos aumentar ou diminuir a respiração de acordo com uma “decisão” nossa e, quando isso é feito com a ideia de “corrigir” a respiração, certamente estaremos prejudicando o ajuste do mecanismo regulador. Portanto, não “pense” para respirar, deixe seu próprio corpo ajustar a respiração adequada. Em algumas situações especiais como na natação, torna-se necessário coordenar a respiração com a exigência da situação, caracterizando porém uma circunstância especial. A função respiratória é regulada por um centro localizado no Sistema Nervoso Central, chamado Centro Respiratório, que funciona recebendo informações do teor de gás oxigênio e gás carbônico do sangue. Ele comanda, por meio de impulsos nervosos, a atividade contráctil dos músculos da respiração, principalmente o diafragma e os músculos intercostais. O teor de oxigênio e gás carbônico do sangue arterial é “detectado” pelos chamados quimioceptores localizados dentro de grandes artérias, nas carótidas, na aorta e também no próprio centro respiratório, sempre em contato com o sangue arterial ou com o liquor que perfunde o sistema nervoso. Quando a respiração torna-se insuficiente para a produção de energia, por exemplo, quando começamos uma atividade física; a tendência seria cair o teor de gás oxigênio no sangue e aumentar o teor de gás carbônico. Imediatamente, os quimiorreceptores detectam esses teores e “bombardeiam” o centro respiratório com impulsos nervosos. De imediato, o centro respiratório aumenta o comando sobre os músculos da respiração, aumentando sua atividade contráctil, o que aumenta o fluxo de entrada e saída de ar dos pulmões.

CO2

114

DIAFRAGMA

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

Com maior ventilação de ar nos pulmões, o sangue é mais oxigenado e o gás carbônico é eliminado, corrigindo os teores no sangue e assegurando o aporte adequado aos músculos em exercício. Esse ajuste é muito rápido e extremamente eficiente. O aumento da ventilação é sempre exatamente adequado para manter os teores corretos de oxigênio e gás carbônico no sangue. Ninguém precisa “pensar” para que esse ajuste seja feito. Até mesmo aquelas respirações profundas que fazemos mesmo sem perceber, são fruto desse preciso mecanismo de regulação. O sistema respiratório é responsável pelo processo de trocas gasosas, com o meio externo, quase sempre por meio de uma superfície respiratória. Ao longo do tempo, essas superfícies respiratórias evoluíram. Em anelídeos e alguns moluscos, a epiderme intermedeia a difusão de gases entre o sangue e o ar atmosférico (respiração cutânea). Por sua vez, na maioria dos artrópodes, não há superfícies de trocas gasosas e o ar entra diretamente nos tecidos do animal, por meio de tubos denominados traqueias. Nos peixes, as brânquias constituem uma superfície ricamente vascularizada que remove O2 da água para o sangue e CO2 do sangue para a água. Células Cutícula CO O musculares 2 2

oxigênio no ambiente aquático e terrestre. Na água, o gás oxigênio é pouco solúvel (1% à temperatura de 0 °C) enquanto no ar atmosférico, encontramos aproximadamente 21% de O2. Esse foi um fator fundamental nas mudanças adaptativas sofridas pelos animais para a conquista do ambiente terrestre, pois em contato com o ar atmosférico puderam dispor de concentração mais alta e constante de O2.

Órgãos respiratórios Nos animais mais desenvolvidos que apresentam maior atividade metabólica, a simples difusão tornou-se um processo muito lento, não fornecendo quantidade suficiente de oxigênio. Nos vertebrados terrestres, o sistema respiratório é do tipo pulmonar. Os pulmões, por meio da superfície dos alvéolos, promovem trocas gasosas com o sangue. Antes de chegar aos alvéolos, o ar se desloca pelas vias aéreas. Assim, em sequência, o sistema respiratório humano é composto pelos seguintes órgãos: fossas nasais, faringe, laringe, traqueia, brônquios e alvéolos pulmonares.

Gafanhoto

Traqueias Epiderme

Capilar sanguíneo Peixe Homem

Minhoca

Figura 02 - Órgãos e estruturas associadas do sistema respiratório humano.

Pulmões

O O2, assim obtido do meio externo, é consumido no interior de cada célula do organismo juntamente com a glicose, na respiração celular. Por meio desse processo, é gerado trifosfato de adenosina (ATP). O ATP ao se desdobrar no ambiente celular em difosfato de adenosina + fosfato (ADP + Pi), libera um saldo energético fundamental para a manutenção dos trabalhos celulares tais como síntese de proteínas, transporte ativo, mitoses e também da fisiologia do organismo, como por exemplo, contrações musculares, renovação de tecidos, gametogênese, função reprodutora, termorreguladora, circulatória, excretora, regulação endócrina e outros. Evolutivamente, os animais desenvolveram órgãos para melhorar a absorção de oxigênio no meio em que vivem. Existe uma significativa diferença em relação à disponibilidade de

Fossas nasais As fossas nasais são estruturas por onde o ar entra no sistema, dirigindo-se aos pulmões. Elas são responsáveis pela filtração, umedecimento e aquecimento do ar inspirado. Distinguem-se três regiões nas fossas nasais: vestíbulo, que corresponde à porção anterior com epitélio cornificado e presença de pelos; área respiratória, que é formada por epitélio pseudoestratificado ciliado, rico em células caliciformes secretoras de muco e uma área olfatória, relacionada com a sensibilidade olfativa. O muco realiza a filtragem de partículas suspensas no ar inalado. Assim, micro-organismos são retidos, evitando-se a sua penetração nas estruturas mais internas, reduzindo o risco de infecções respiratórias. O ar pode entrar no sistema respiratório pela boca, porém, perde, mesmo que parcialmente, as etapas de filtração, umedecimento e aquecimento. 115

C02  Fisiologia do sistema respiratório humano

Brânquias

Figura 01 - Nos animais multicelulares mais complexos existem órgãos responsáveis pelas trocas dos gases respiratórios.

Biologia

Faringe A faringe é o órgão de passagem do ar e do bolo alimentar, comum aos sistemas digestivo e respiratório. Laringe Laringe é um tubo irregular que une a faringe à traqueia. A entrada da laringe, chamada glote, possui uma peça cartilaginosa, a epiglote. Quando o ar é inspirado, a glote se retrai, isto é, a laringe é puxada para baixo e a epiglote se movimenta para cima liberando a passagem do ar para a traqueia. Ao deglutir, a glote se ergue, pois a laringe é puxada para cima e a epiglote se movimenta em direção à glote, fechando a laringe e liberando a passagem do bolo alimentar para o esôfago. Esse mecanismo de abertura e fechamento da laringe é controlado pelo sistema nervoso autônomo, evitando-se, assim, o engasgamento. A mucosa da laringe forma dois pares de pregas que fazem saliência na luz da laringe. O primeiro par corresponde às falsas cordas vocais e o segundo par corresponde às cordas vocais verdadeiras. Alvéolos Traqueia

Traqueia

Pulmão direito Brônquio direito

Pulmão esquerdo Brônquio esquerdo Bronquíolos

C02  Fisiologia do sistema respiratório humano

Bronquíolos terminais

Figura 03 - Vias aéreas, árvore brônquica e alvéolos pulmonares.

Traqueia A traqueia é um tubo que se inicia a partir da laringe e termina bifurcando-se para formar os dois brônquios principais. Contém glândulas mucosas em um epitélio pseudoestratificado ciliado com glândulas mucosas. A traqueia apresenta um número variável de peças cartilaginosas do tipo hialina, em forma de C, com as extremidades voltadas para a região dorsal. Esse sistema de semianéis de cartilagem mantém a traqueia sempre aberta para a passagem do ar. 116

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

Brônquios Os dois brônquios primários (direito e esquerdo) surgem da bifurcação da traqueia e penetram nos pulmões numa região denominada hilo pulmonar. O brônquio primário direito divide-se em três brônquios secundários, enquanto o esquerdo, divide-se em dois ramos. Os brônquios secundários ramificam-se em tubos de menor diâmetro, formando os bronquíolos. Essa é a árvore brônquica e seu epitélio é pseudoestratificado ciliado produtor de muco. O batimento sincronizado dos cílios e a aderência que o muco promove nas partículas de poeira inaladas, mantém, nas vias respiratórias, a filtragem do ar. Esse muco é posteriormente deglutido e digerido. Bronquíolos Bronquíolos são segmentos com diâmetro de 1 mm ou menos, que não apresentam cartilagens, glândulas ou nódulos linfáticos. As últimas porções da árvore brônquica são os bronquíolos terminais que possuem parede mais delgada que os bronquíolos típicos. A partir daí, têm-se os bronquíolos respiratórios onde aparecem os primeiros alvéolos. Esse segmento é uma região de transição entre a porção condutora e a porção respiratória da árvore brônquica. Ductos alveolares Os ductos alveolares iniciam a porção respiratória. São ramificações dos bronquíolos respiratórios e se caracterizam por serem longos e tortuosos. A designação alveolar deve-se à presença de alvéolos e sacos alveolares em suas extremidades. São os últimos segmentos da árvore brônquica a apresentar musculatura lisa. Saco alveolar e alvéolos

Ducto alveolar Os alvéolos são expansões em forma de saco encontradas na extremidade dos ductos alveolares. Os alvéolos possuem epitélio pavimentoso simples, ou seja, um epitélio muito delicado e permeável. Junto aos alvéolos, existe uma intensa malha de capilares sanguíneos. Nesse local, ocorrem trocas gasosas entre o Saco alveolar sangue e o interior dos alvéolos (hematose). Essa função é compatível com os tipos de epitélios dos alvéolos e capilares sanguíneos. O CO2, carreado pelo sangue, difunde-se para o interior dos alvéolos e o O2 do interior dos alvéolos desloca-se para o sangue onde sua concentração é baixa (difusão simples). Figura 04 - Sacos alveolares ricamente vascularizados.

Arteríola pulmonar

Filamento muscular

C02  Fisiologia do sistema respiratório humano

O ducto alveolar termina em um alvéolo Bronquíolo simples ou em sacos alveolares que possuem terminal vários alvéolos. Os alvéolos pulmonares, em Vênula conjunto, formam os pulmões direito e espulmonar querdo alojados na cavidade torácica. O pulmão direito apresenta três lobos e o esquerdo apresenta somente dois lobos tendo, portanto, menor volume. Revestindo os pulmões, existem duas membranas denominadas pleuras. Durante os movimentos respiratórios, elas se deslizam livremente.

Capilares sanguíneos Alvéolos pulmonares

117

Biologia

O ar alveolar está separado do sangue por quatro superfícies: nn O

epitélio alveolar; lâmina própria (tecido conjuntivo subjacente) do epitélio alveolar; nn A lâmina própria (tecido conjuntivo subjacente) do epitélio capilar; nn O epitélio capilar ou endotélio (epitélio simples pavimentoso). nn A

Movimentos respiratórios Os pulmões ocupam a maior parte da cavidade torácica e neles ocorre o processo de renovação do ar conhecido como mecânica da respiração. Durante a inspiração, o ar percorre o seguinte trajeto: fossas nasais ou boca, faringe, laringe, traqueia, brônquios, bronquíolos e alvéolos pulmonares. Nos alvéolos, realiza-se a hematose. A saída do ar (expiração) dá-se em sentido contrário. Esse processo depende da ação dos músculos intercostais e do diafragma. Inspiração

Expiração

Ar Musculatura intercostal relaxada

Musculatura intercostal contraída

Diafragma relaxado

Diafragma contraído Ven lação pulmonar Figura 05 - Mecanismo da respiração.

Inspiração O tórax se expande devido à contração dos músculos intercostais que projetam as costelas para frente aumentando o diâmetro horizontal do tórax. Ao mesmo tempo, o diafragma se contrai, rebaixa o assoalho do tórax, diminuindo a pressão intratorácica sobre os pulmões que se dilatam. O ar, então, se desloca do meio externo, onde a pressão atmosférica está maior, para o interior dos pulmões onde a pressão está menor. Expiração C02  Fisiologia do sistema respiratório humano

No processo de expiração, ocorre o relaxamento dos músculos intercostais e do diafragma que voltam às suas posições anteriores, diminuindo os diâmetros da cavidade torácica. Com isso, aumentando a pressão sobre os pulmões, o ar é forçado a se deslocar para o meio externo que apresenta, nesse momento, menor pressão. Mesmo quando se ‘força” ao máximo a expiração, ainda resta cerca de 1,5 L de ar nos pulmões, esse é o ar residual.

SAIBA MAIS Composição gasosa

118

CO2

Ar inspirado

21%

0,04%

78%

Ar expirado

15%

78%

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

Trocas gasosas O ar que chega aos pulmões possui concentração elevada de O2 (104 mm Hg) e baixa concentração de CO2 (40 mm Hg). A difusão ocorre devido às diferentes pressões parciais dos gases respiratórios nos pulmões e no sangue dos capilares pulmonares. O O2 passa dos alvéolos para o interior dos capilares, onde a pressão desse gás é de apenas 40 mm Hg. O CO2 passa dos capilares para o interior dos alvéolos onde exerce a pressão de 45 mm Hg.

PO2= 104mm Hg PCO2= 40mmhg PO2= 40mm Hg PCO2= 45mmhg Alvéolo pulmonar Capilar sanguíneo

PO2= 104mm Hg PCO2= 40mmhg

CO2

Em nível tecidual, também ocorrem trocas por difusão em sentido inverso ao que ocorre nos pulmões. O Figura 06 - Difusão de gases nos alvéolos pulmonares (hematose). sangue que chega aos tecidos é rico em O2 (sangue arterial) e esse O2 passa dos capilares teciduais para o interior das células. Nas mitocôndrias, o O2 é consumido pelo processo de respiração celular, havendo também produção de CO2 que passa das células para os capilares (sangue venoso). Transporte dos gases respiratórios Oxigênio O O2 pode ser transportado dissolvido no plasma (3%), como soluto, ou ligado a moléculas de hemoglobina (97%), formando a oxiemoglobina (HbO2). Ao chegar aos tecidos, a HbO2 libera oxigênio para as células e a hemoglobina fica disponível para novas ligações. A hemoglobina é um pigmento respiratório, isto é, um composto capaz de se ligar de forma reversível ao oxigênio quando este atinge concentrações elevadas e libertá-lo a baixas concentração e que também determina a cor vermelha característica do sangue. Quimicamente é constituída por quatro cadeias polipeptídicas cada uma delas associadas ao metal ferro (metaloproteína). O Fe no estado menos oxidado (Fe+2) se liga fracamente ao O2, qualificando o composto oxiemoglobina como instável e de alta reversibilidade. A capacidade da hemoglobina de se ligar e desligar ao O2 depende, principalmente, de dois fatores: no meio (pO2),

Quanto menor a concentração de O2 no meio, mais facilmente a hemoglobina se desliga do O2. Quanto maior a acidez (menor o pH) emn consequência da maior concentração de CO2 no meio, menor será a capacidade da hemoglobina de manter-se ligada ao O2, dissociando-se mais facilmente. Representando essas variáveis em um gráfico, obtemos uma curva denominada curva de dissociação do oxigênio da hemoglobina. As hemoglobinas fetais têm maior afinidade química com o O2 do que as hemoglobinas do adulto. Isso compensa a menor pressão de O2 do sangue materno que circula na placenta em relação à pressão de O2 dos alvéolos pulmonares. Assim, é possível uma eficiência da passagem do O2 do sangue materno da placenta para o sangue fetal.

C02  Fisiologia do sistema respiratório humano

nn da pressão de O2 nn do pH do meio.

Gráfico 01 - Curva de dissociação do oxigênio na hemoglobina.

119

Biologia

Gás carbônico O CO2 pode ser transportado no sangue humano em três formas distintas: nn Dissolvido

no plasma como soluto (7%), à hemoglobina (23%). A combinação do CO2 com a hemoglobina, dentro das hemácias, forma a carboemoglobina (HbCO2). Essa associação ocorre quando o sangue passa pelos tecidos, recolhendo o CO2, porém, ao chegar aos pulmões; o sangue venoso libera todo o CO2 que estava dentro das hemácias associado à hemoglobina. nn Transportado na forma de íons bicarbonato (70%) no plasma sanguíneo. nn Ligado

HCO3–

CO2

Cl–

Nos tecidos

Proteína trocadora de ânions

Anidrase carbônica H+

CO2 + H20

+ HCO3–

Cl–

Eritrócito

CO2

Nos pulmões

HCO3–

Cl–

Proteína trocadora de ânions

Figura 07 - Transporte de CO2 nos pulmões e nos outros tecidos do corpo. A maior parte desse gás é transportada pelo plasma na forma de íons bicarbonato (HCO3). O balanço iônico das hemácias é mantido pela absorção ou liberação de íons cloro (Cl−)

Nessa última forma de transporte, a maior parte do CO2 (70%), produzido nos tecidos, reage com a água presente no hialoplasma das hemácias, formando o ácido carbônico. Essa reação é catalisada pela enzima anidrase carbônica. O ácido carbônico se ioniza formando íon bicarbonato (HCO3−) e íon H+. Os íons bicarbonatos se deslocam, então, para o plasma sanguíneo. Essa reação é altamente reversível e constitui um excelente tampão auxiliar na regulação do pH do sangue. A hemoglobina também auxilia na regulação do pH, pois pode reagir com o íon H+ em excesso, formando a hemoglobina reduzida no interior da hemácia (HbH). O sangue rico em íons bicarbonato, ao se aproximar do alvéolo, novamente restaura o CO2 por meio da reversibilidade da reação descrita. CO2 + H2O  H2CO3  H+ + HCO3−

C02  Fisiologia do sistema respiratório humano

Controle de respiração SAIBA MAIS A hemoglobina tem grande afinidade pelo monóxido de carbono (CO), formando um composto estável que não libera a hemoglobina. Assim, a inalação de CO bloqueia o transporte de O2, podendo causar asfixia e morte. As maiores fontes desse gás são a combustão da gasolina e do carvão. O composto HbCO é denominado carboxiemoglobina.

120

O ritmo respiratório é controlado pelo bulbo (centro respiratório no sistema nervoso central), localizado na base do encéfalo. A respiração normal é rítmica e involuntária, mas podemos controlá-la voluntariamente, dentro de certos limites. Quando, por exemplo, “prendemos” a respiração por um tempo, os movimentos respiratórios são retomados sob controle do sistema nervoso autônomo. Nessa situação, nossa interferência não é suficiente para produzirmos a própria morte. O controle do ritmo involuntário da respiração exercido pelo bulbo deve-se, principalmente, à percepção da concentração de CO2 no sangue. Essa percepção ocorre no próprio bulbo que possui sensores osmóticos e em células quimiorreceptoras localizadas nas artérias aorta e carótidas. O bulbo recebe os estímulos e coordena o ritmo respiratório determinando a chamada frequência respiratória que, em um indivíduo em repouso, corresponde, em média, a 13 movimentos respiratórios por minuto.

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

Quando a concentração de CO2 no sangue aumenta, o sangue se torna ligeiramente mais ácido e o ritmo respiratório também aumenta (hiperventilação), propiciando maior oxigenação do sangue e liberação do CO2. Normalizando a concentração de CO2, o ritmo respiratório volta ao normal. A concentração de O2 no sangue também tem seu papel no controle do ritmo respiratório. Tal concentração é percebida pelas células quimiorreceptoras da aorta e das carótidas, as mesmas que percebem a concentração de CO2. Diminuindo a concentração de O2, essas células enviam estímulo ao bulbo, que aumenta o ritmo respiratório. Os sinais transmitidos pelo bulbo são conduzidos por nervos que controlam o diafragma e os músculos intercostais. Esses são os músculos responsáveis pelos movimentos respiratórios. A existência de um controle involuntário da respiração pode fazer com que as pessoas desmaiadas, que estejam correndo risco de afogamento, inspirem a água involuntariamente e acabem morrendo pela entrada de água nos pulmões. O centro respiratório (CR), localizado no bulbo, é capaz de aumentar como também diminuir tanto a frequência como a amplitude dos movimentos respiratórios. Essa capacidade permite que os tecidos recebam a quantidade de oxigênio de que necessitam, além de remover adequadamente o dióxido de carbono. Centro Respiratório (Bulbo)

Frequência Respiratória

Amplitude Respiratória

Concentração de CO2

pH do sangue

Concentração de O2

Excitado

Aumentada

Alta

Acidose (pH < 7,36)

Baixa

Deprimido

Diminuída

Baixa

Alcalose (pH > 7,44)

Alta

C02  Fisiologia do sistema respiratório humano

Durante um ataque de asma, ocorre o estreitamento do diâmetro dos brônquios, dificultando a chegada do ar inspirado aos pulmões. Esse estreitamento deve-se à contração dos músculos lisos (involuntários) que existem ao redor dos brônquios e bronquíolos. A asma é uma doença inflamatória crônica das vias aéreas. O pulmão do asmático é diferente de um pulmão sudável. É como se os brônquios dele fossem mais sensíveis e inflamados – reagindo ao menor sinal de irritação. A bombinha usada por asmáticos é um dispositivo que libera um jato de aerossol contendo um medicamento que age nesses músculos, relaxando-os e, consequentemente, provocando aumento do diâmetro dos brônquios e bronquíolos e aliviando a dificuldade respiratória decorrente do ataque de asma. A adrenalina é o medicamento frequentemente empregada nos acessos de asma. A asma é uma das condições crônicas mais comuns, acometendo cerca de 235 milhões de pessoas no mundo todo, segundo a Organização Mundial de Saúde. Estima-se que, no Brasil, cerca de 10% da população sofra com o problema.

Fonte: Inhaler

SAIBA MAIS

Figura 08 - Bombinha de adrenalina bronco dilatadora.

121

Biologia

Exercícios de Fixação 01. Os alvéolos são responsáveis pelas trocas gasosas entre o

d) o plasma sanguíneo, e é transportado para os tecidos,

pulmão e o sangue. O sangue que chega aos alvéolos absor-

sendo absorvido pelas células e em seguida utilizado na

ve o gás oxigênio inspirado da atmosfera, elimina gás carbô-

glicólise, que ocorre na mitocôndria.

nico no interior dos alvéolos, que é logo expelido do corpo, por meio da expiração. É correto afirmar que o movimento desses gases na membrana plasmática das células durante as trocas ga-

31% nos últimos nove anos. No entanto, o país ainda apresenta cerca de 20 milhões de habitantes sujeitos a um maior

a) osmose. b) difusão simples.

Entre as principais doenças pulmonares relacionadas ao

c) transporte ativo.

cigarro está o enfisema, que é uma irritação respiratória crônica, de lenta evolução, na qual as paredes internas dos

d) difusão facilitada. 02. O cigarro pode causar cerca de 50 doenças diferentes. Em cada tragada, são inaladas 4 700 substâncias tóxicas. Dentre elas, temos o monóxido de carbono (CO), que se combina com a hemoglobina do sangue e acaba reduzindo a oxigenação sanguínea no corpo. Para que o monóxido de carbono combine com a hemoglobina, é necessário que ocorra o processo da hematose. Adaptado de: http://mundoestranho.abril.com.br/materia/quais-sao-os-males-que-o-cigarroprovoca-no-corpo-humano Acessado em 13/10/2015.

A alternativa que indica em que estrutura anatômica a hematose ocorre, e quais os sistemas envolvidos nesse processo, na ordem em que são, respectivamente atingidos, quando o fumante realiza uma tragada é a) faringe, circulatório e digestório. b) brônquios, nervoso e digestório. c) bronquíolos, respiratório e nervoso. d) alvéolos pulmonares, respiratório e circulatório.

C02  Fisiologia do sistema respiratório humano

2015, indicam que o número de fumantes no Brasil caiu

risco de desenvolvimento de diversos tipos de câncer, doenças pulmonares e cardiovasculares devido ao tabagismo.

sosas é feito por

03. (Fac. Albert Einstein SP) No processo de respiração humana, o ar inspirado chega aos alvéolos pulmonares. O oxigênio presente no ar difunde-se para os capilares sanguíneos, combinando-se com a) a hemoglobina presente nas hemácias, e é transportado para os tecidos, sendo absorvido pelas células e em seguida utilizado na cadeia respiratória, que ocorre no citosol. b) a hemoglobina presente nas hemácias, e é transportado para os tecidos, sendo absorvido pelas células e em seguida utilizado na cadeia respiratória, que ocorre na mitocôndria. c) o plasma sanguíneo, e é transportado para os tecidos, sendo absorvido pelas células e em seguida utilizado na glicólise, que ocorre no citosol.

122

04. (Fatec SP) Dados divulgados pelo Ministério da Saúde, em

alvéolos pulmonares são destruídas. O indivíduo que sofre de enfisema apresenta respiração ofegante, com chiado e falta de ar, que se agravam à medida que a doença avança. Os sintomas do enfisema estão diretamente relacionados à função das estruturas pulmonares que são afetadas por essa doença. A função principal dessas estruturas é a) produzir muco para revestir as vias aéreas e garantir a umidificação e purificação do ar inalado. b) facilitar a passagem do ar até os bronquíolos, onde ocorre o processo de hematose. c) permitir que ocorram as trocas gasosas entre o sangue e o ar que foi inalado. d) promover o movimento de inspiração e expiração do ar. e) sustentar a estrutura interna dos pulmões. 05. (IF PE) No dia 15 de setembro de 2016, o ator brasileiro Domingos Montagner, intérprete do personagem “Santo” na novela Velho Chico, morreu afogado enquanto nadava no rio São Francisco, nas imediações do município de Canindé de São Francisco, em Sergipe. Seu corpo foi encontrado a cerca de 30 metros de profundidade, preso nas pedras, perto da Usina Hidrelétrica de Xingó. Ao saber do fato, um telespectador poderá fazer as seguintes afirmações. I. O afogamento é uma forma de asfixia, pela substituição do ar atmosférico por água ou outro líquido, que pode resultar numa parada cardiorrespiratória. II. Se as funções respiratórias não forem restabelecidas dentro de três a quatro minutos, as atividades cerebrais cessarão totalmente, causando a morte. III. A respiração pulmonar é o processo de trocas gasosas entre o ar atmosférico e o sangue que ocorre nos pulmões.

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

Todas as células do corpo humano executam a respiração celular que ocorre no interior das mitocôndrias.

Os produtos da respiração celular são água (H2O) e gás

carbônico (CO2) a água formada é reutilizada pelas células e o gás carbônico é eliminado do corpo. Estão CORRETAS as afirmações a) II e IV apenas. b) III, IV e V apenas. c) I, II e V apenas. d) I, II, III, IV e V. e) II, IV e V apenas. 06. (UFSC) Muitas das modalidades esportivas disputadas na Olimpíada Rio 2016 exigiram dos atletas um esforço máximo do sistema respiratório. Em relação a esse sistema, é correto afirmar que 01. os pulmões estão localizados sobre o diafragma, um músculo que desempenha importante papel nos movimentos de inspiração e expiração. 02. as trocas gasosas que ocorrem nos alvéolos se dão por difusão facilitada e por transporte ativo. 04. os alvéolos pulmonares são formados por um epitélio pluriestratificado, o qual é recoberto por arteríolas. 08. a capacidade respiratória de um indivíduo não pode ser aumentada pela prática de exercícios físicos. 16. o sistema respiratório tem uma parte em comum com o sistema digestório. 32. os pulmões estão alojados em uma cavidade cheia de líquido com pressão superior à pressão atmosférica. 64. o pulmão esquerdo apresenta volume menor do que o pulmão direito. 07. (Ulbra RS) Segundo a Organização Mundial de Saúde, o tabagismo é a principal causa de morte evitável em todo o mundo, responsável por 63% dos óbitos relacionados às doenças crônicas não transmissíveis. Muitos dos órgãos e sistemas corporais podem ser afetados pelas mais de 4 000 substâncias presentes nos produtos à base de tabaco. Um dos sistemas mais comprometidos pela inalação da fumaça do cigarro é o respiratório. Este sistema pode ser caracterizado, em estado de normalidade, por a) apresentar o revestimento traqueal e brônquico formado por um epitélio pseudoestratificado colunar ciliado dotado de células caliciformes. b) espaços alveolares delimitados por epitélio estratificado pavimentoso, formado pelos pneumócitos tipo I e tipo II. c) apresentar pregas vocais associadas à porção mediana da faringe. d) movimentos dos músculos bucinadores, para cima e para baixo, que variam o volume da caixa torácica. e) apresentar um percurso inspiratório dos bronquíolos para os alvéolos e daí para os brônquios.

08. (Puc RJ) Sobre a respiração nos mamíferos, considere as afirmativas a seguir. I.

Mamíferos utilizam respiração por pressão negativa, que consiste em expandir a cavidade torácica diminuindo assim a pressão nos pulmões permitindo a entrada do ar.

II.

Durante a inspiração, os músculos intercostais e o diafragma se contraem.

III.

Durante a inspiração, os músculos intercostais e o diafragma relaxam.

IV.

O relaxamento dos músculos intercostais e do diafragma provoca a redução do volume da caixa torácica.

É correto o que se afirma em: a) Somente I, III e IV. b) Somente I e III. c) Somente II e IV. d) Somente I, II e IV. e) Somente III e IV. 09. (Unicid SP) A figura representa um modelo artificial para demonstrar como ocorrem os movimentos respiratórios no ser humano. Uma garrafa tem seu fundo cortado e substituído por uma borracha, no interior dela há uma bexiga amarrada em um tubo oco que atravessa uma rolha acoplada à boca da garrafa.

a) A bexiga interna e a borracha do fundo da garrafa representam no experimento, respectivamente, quais órgãos do sistema respiratório? b) A inspiração e expiração são controladas pelo bulbo. Qual o principal estímulo que faz com que o bulbo aumente a frequência respiratória? Indique como fica a pressão interna nos pulmões durante a expiração.

Questão 09. a) A bexiga interna representa os pulmões e a borracha embaixo da garrafa representa o diafragma. b) O aumento de gás carbônico na corrente sanguínea estimula o aumento da frequência respiratória controlada pelo bulbo. A pressão interna dos pulmões aumenta durante a expiração, forçando o ar a sair.

123

C02  Fisiologia do sistema respiratório humano

IV.

Biologia

Exercícios Complementares 01. (UFG GO) As reações a seguir são fundamentais para o equilíbrio ácido-base em mamíferos. CO2 + H2O  H2CO3  H+ + HCO3−

C02  Fisiologia do sistema respiratório humano

Com base nessas reações, conclui-se que um primata, introduzido em uma atmosfera rica em CO2, após a absorção desse gás, apresentará, como resposta fisiológica imediata, uma a) hiperventilação devido à resposta bulbar decorrente do aumento da concentração de íons H+ no líquido intracelular. b) hiperventilação devido à resposta renal decorrente do aumento da concentração de íons HCO3− no ultrafiltrado glomerular. c) hipoventilação devido à resposta bulbar decorrente do aumento da concentração de H2CO3 no líquido intracelular. d) hipoventilação devido à resposta pulmonar decorrente do aumento da concentração de HCO3− nos alvéolos. e) hipoventilação devido à resposta renal decorrente do aumento H+ no ultrafiltrado glomerular. 02. (UEPG PR) Nos alvéolos pulmonares ocorre o fenômeno chave da respiração, a hematose. Assinale o que for correto no que diz respeito a este processo fisiológico humano e moléculas necessárias para sua realização. 01. As moléculas de gás carbônico (CO2) originadas na respiração celular difundem-se para o líquido que banha os tecidos e são absorvidas pelos capilares. Todo o gás carbônico (CO2) associa-se, então, a grupos amina da hemoglobina, formando a carboemoglobina. 02. Uma única molécula de hemoglobina pode ligar quatro moléculas de gás oxigênio (O2) formando um complexo quimicamente estável denominado oxiemoglobina (HbO2). Nos tecidos, o gás oxigênio (O2) dissocia-se da oxiemoglobina e difunde-se no fluido que banha as células. Estas absorvem o oxigênio (O2) e o utilizam no processo de respiração celular que ocorre no interior das mitocôndrias. 04. A maior parte do gás carbônico (CO2) gerada na respiração celular reage com água (H2O) no interior das hemácias e forma ácido carbônico (H2CO3) Essa reação é catalisada pela anidrase carbônica. 08. Cada molécula de hemoglobina é formada por quatro cadeias polipeptídicas, duas alfa (α) e duas beta (β), e por quatro grupamentos heme que contêm ferro, cada um destes, capaz de se combinar com uma molécula de gás oxigênio (O2). 16. No processo da hematose, o gás oxigênio presente no ar dos alvéolos sofre transporte ativo através da membrana dos capilares sanguíneos e penetra nas hemácias, onde se encaixa com a hemoglobina.

124

03. (Unesp SP) Na figura, uma demonstração feita com garrafa pet, tubos e balões de borracha simula o funcionamento do sistema respiratório humano.

Sobre o sistema respiratório humano e as estruturas que o representam na demonstração, é correto afirmar que a) o movimento da mão esticando a borracha corresponde ao relaxamento do diafragma, em resposta a estímulos de quimiorreceptores localizados no bulbo, que detectam a baixa concentração de O2 no sangue e promovem a inspiração. b) o movimento da mão esticando a borracha corresponde à contração do diafragma, por ação do bulbo quando o pH do sangue circulante diminui em razão da formação de ácido carbônico no plasma. c) a garrafa pet corresponde à pleura, membrana dupla que envolve os pulmões e que apresenta quimiorreceptores sensíveis à variação de O2 e CO2 nos capilares alveolares, desencadeando os movimentos de inspiração e expiração. d) a garrafa pet corresponde à parede da caixa torácica que, ao manter o volume torácico constante, permite que os pulmões, representados pelos balões, se inflem na inspiração e se esvaziem na expiração, expulsando o ar rico em CO2. e) os tubos que penetram na garrafa correspondem à traqueia e aos brônquios que, embora não apresentem movimentos de contração e relaxamento, favorecendo a movimentação do ar nas vias respiratórias, possuem válvulas que impedem a mistura do ar rico em O2 com o ar rico em CO2. 04. (FGV SP) Para realizar o teste do etilômetro, popularmente chamado de bafômetro, uma pessoa precisa expirar um determinado volume de ar para dentro do equipamento, através de um bocal. Assinale a alternativa que explica, respectivamente, o movimento muscular exercido na expiração e a origem do álcool no corpo humano, a ser eventualmente detectado pelo equipamento.

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a) Contração do diafragma; células sanguíneas vermelhas, responsáveis pelo transporte de gases respiratórios. b) Relaxamento do diafragma; células sanguíneas brancas, responsáveis pelo transporte de substâncias ingeridas. c) Contração do diafragma; ar proveniente do estômago e do esôfago, o qual contém resquícios do álcool ingerido. d) Relaxamento do diafragma; plasma sanguíneo, responsável pelo transporte de substâncias ingeridas. e) Relaxamento do diafragma; ar proveniente do estômago, do esôfago e da cavidade bucal, o qual contém resquícios do

Figura 1

Figura 2

álcool ingerido.

CO2 + H2O → H2CO3 → H+ + (HCO3)− considere as seguintes afirmativas: I. Ocorre no interior das hemácias. II. Representa o principal modo de transporte de CO2 pelo sangue. III. É um importante mecanismo de manutenção do pH sanguíneo. IV. É uma reação reversível. Estão corretas as afirmações a) I, II, III e IV. b) II e III apenas. c) I, II e IV apenas. d) I e III apenas. e) II e IV apenas. 06. (Unesp SP) O volume total de ar que cabe no sistema respiratório de um homem adulto, ao nível do mar, é cerca de 6 litros. Nessas condições, os pulmões de um indivíduo em repouso, a cada movimento respiratório, trocam com o meio exterior, em média, apenas 0,5 litro de ar. Essa quantidade de ar inspirado mistura-se ao ar retido nas vias aéreas e apenas parte dessa mistura chega aos alvéolos. Desse modo, considerando a fisiologia e a anatomia do aparelho respiratório humano, é correto afirmar que, durante a inspiração, o ar que chega aos alvéolos possui a) maior concentração de CO2 que aquela do sangue venoso. b) menor concentração de CO2 que o ar atmosférico. c) maior concentração de O2 que aquela do sangue arterial. d) maior concentração de CO 2 que aquele que havia sido expirado. e) menor concentração de O 2 que aquele que havia sido expirado. 07. (Puc RS) Para responder à questão, considere as figuras abaixo, bem como seus conhecimentos a respeito dos músculos e dos processos envolvidos na ventilação pulmonar basal, que ocorre num estado de repouso.

Com base nas figuras e em seus conhecimentos, é correto afirmar: a) Na figura 1, podemos observar o relaxamento do diafragma, enquanto a 2 representa sua contração. b) Os movimentos do diafragma e das costelas, na figura 2, geram uma pressão intratorácica inferior à atmosférica, favorecendo a expansão pulmonar e a entrada de ar nesse órgão. c) O diafragma é considerado o principal músculo ventilatório, porque se acopla diretamente ao pulmão, expandindo-o durante sua contração. d) A elevação das costelas e o abaixamento do diafragma, apresentados na figura 1, são representativos das alterações da caixa torácica durante a inspiração. e) Os processos representados na figura 1 dizem respeito à fase passiva da ventilação, enquanto a 2 representa a fase ativa da ventilação. 08. (USCS SP) Em um acidente de trabalho, um homem teve seu tórax perfurado e o ferimento permaneceu aberto até que fosse levado ao hospital. Ao chegar ao hospital, constatou-se que nenhum órgão vital fora atingido e que os músculos respiratórios respondiam aos estímulos para inspirar e expirar. Ainda assim, o ar que chegava aos pulmões era insuficiente e o homem apresentava quadro característico de asfixia. a) Quais são os músculos que participam dos movimentos que levam à ventilação pulmonar? b) Explique por que, no acidente descrito, a perfuração no tórax comprometeu a ventilação pulmonar. 09. (Puc RJ) Quando uma pessoa prende a respiração, ocorrem alterações sanguíneas que levam à necessidade de respirar. A esse respeito, considere as alterações abaixo: I. Aumento de O2. II. Diminuição de O2. III. Aumento de CO2. IV. Diminuição de CO2. Na situação descrita acima, ocorrem as alterações: a) apenas I e II. b) apenas I e III. c) apenas I e IV. d) apenas II e III. e) apenas III e IV.

Questão 08. a) Os músculos que participam diretamente dos movimentos que levam à ventilação pulmonar são os intercostais, abdominais e o diafragma. b) No acidente descrito, a perfuração no tórax comprometeu a ventilação pulmonar, porque as pressões intrapulmonar e atmosférica se igualaram.

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C02  Fisiologia do sistema respiratório humano

05. (Mackenzie SP) A respeito da reação,

FRENTE

BIOLOGIA

MÓDULO C03

ASSUNTOS ABORDADOS nn Fisiologia do sistema circulatório

humano

nn Coração nn Ciclo cardíaco nn Controle dos batimentos cardíacos nn Pequena e grande circulação sanguínea nn Vasos sanguíneos nn Pressão sanguínea nn Circulação linfática

Figura 01 - Ilustração do coração e parte do sistema circulatório humano.

126

FISIOLOGIA DO SISTEMA CIRCULATÓRIO HUMANO O sistema circulatório humano ou sistema cardiovascular, por meio do seu componente – sangue, é responsável pelo transporte de substratos necessários para cada célula do organismo. Entre esses substratos, estão o oxigênio, a glicose, os aminoácidos, os lipídeos e os eletrólitos, incluindo o sódio, o potássio, o cálcio, o hidrogênio, o bicarbonato e o cloreto. Além disso, recolhe, de cada célula, vários metabólitos a serem eliminados, como dióxido de carbono, ácido lático e resíduos nitrogenados do metabolismo de aminoácidos. O sangue também transporta mensageiros químicos – os hormônios, que exercem função de defesa contra antígenos de naturezas variadas e distribuem o calor no organismo. A circulação sanguínea humana é fechada, dupla e completa.

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

SAIBA MAIS TIPOS DE CIRCULAÇÃO Os sistemas circulatórios dos animais podem ser divididos em dois grupos principais: sistema circulatório aberto ou sistema fechado. Aberto - O sangue, também denominado endolinfa, circula fora dos vasos, percorrendo lacunas. Ao circular por cavidades fora dos vasos sanguíneos e ter contato direto com as células, efetua a troca de substâncias, retornando ao coração. Ocorre em artrópodes e na maioria dos moluscos. Fechado - O sangue circula somente no interior de vasos sanguíneos. Nesse tipo de circulação, o sistema é mais eficiente, uma vez que o sangue flui com mais rapidez, o que aumenta a pressão. Ocorre em anelídeos, moluscos cefalópodes e cordados. Além dessa classificação, nos vertebrados, podemos dividir a circulação em simples ou dupla. Simples - Durante um ciclo, o sangue passa uma vez pelo coração. Este tem contato apenas com sangue rico em gás carbônico que, ao ser bombeado para as brânquias, é oxigenado. Esse tipo de circulação ocorre em peixes. Dupla - É aquela na qual o sangue passa duas vezes pelo coração, que recebe sangue rico em oxigênio (arterial) e também em gás carbônico (venoso). Sangue venoso chega ao átrio direito e sangue arterial chega ao átrio esquerdo. Anfíbios, répteis, mamíferos e aves apresentam esse tipo de circulação. A circulação dupla pode ainda ser dividida em completa e incompleta. Incompleta - Nesse caso, devido à anatomia do coração das espécies animais em que ocorre (anfíbios e répteis), sangue venoso e arterial misturam entre si. Nos anfíbios, o coração possui três cavidades – dois átrios e um ventrículo. Já nos répteis, o órgão é composto por quatro cavidades bem separadas em algumas espécies, sendo que em outras, apresenta uma pequena abertura entre os ventrículos. Completa - Nesse tipo de circulação não ocorre mistura de sangue arterial e venoso dentro do coração. Esse sistema é encontrado em peixes, mamíferos e aves.

nn sangue -

tecido conjuntivo sanguíneo;

nn vasos sanguíneos - artérias, arteríolas, veias, vênulas

e capilares;

nn coração - um órgão musculoso de impulsão do sangue.

Coração O coração humano localiza-se na cavidade torácica entre os dois pulmões e está envolvido por uma membrana chamada pericárdio. É um órgão oco, dividido em quatro compartimentos (tetracavitário), com parede musculosa constituída por tecido muscular estriado cardíaco. Na porção superior, localizam-se dois átrios (aurículas) e na porção inferior, localizam-se dois ventrículos. A musculatura da parede ventricular é mais espessa do que a musculatura da parede dos átrios. Logo, o sangue bombeado pelos ventrículos sai com mais pressão do coração. Os dois átrios e os dois ventrículos funcionam como duas bombas que se contraem (sístole) e relaxam (diástole) ritmicamente. Os átrios comunicam-se com os respectivos ventrículos por meio de válvulas. No lado direito, localiza-se a válvula tricúspide; no lado esquerdo fica a válvula mitral ou bicúspide. O sangue atravessa essas válvulas apenas no sentido: átrios-ventrículos, pois a pressão do próprio sangue fecha a passagem em sentido contrário, evitando o refluxo do sangue. Situação semelhante ocorre na passagem do sangue dos ventrículos para as artérias, onde existem as válvulas semilunares (válvula pulmonar e aórtica). Os vasos que levam sangue do coração para os órgãos são chamados artérias e aqueles que trazem sangue dos órgãos para o coração, veias. Duas

grandes veias trazem o sangue venoso (rico em CO2) para o átrio direito – veia cava superior e veia cava inferior. As veias pulmonares, em número de quatro, trazem o sangue arterial (rico em O2) para o átrio esquerdo. A artéria pulmonar transporta sangue venoso do ventrículo direito para os pulmões e a artéria aorta transporta sangue arterial do ventrículo esquerdo para todo o corpo.

Ciclo cardíaco O ciclo cardíaco tem duração de 0,8 segundos e constitui-se por uma sequência completa de sístoles (contrações) e diástoles (relaxamento) das câmaras cardíacas. Os dois átrios, cheios de sangue, contraem-se simultaneamente (sístole atrial) e expulsam o sangue para os ventrículos, que estão em diástole. Os dois ventrículos, agora cheios de sangue, entram em contração (sístole ventricular), as válvulas tricúspide e mitral se fecham produzindo um barulho pouco audível (primeira bulha). Os átrios estão, nesse momento, em diástole. O sangue é bombeado dos ventrículos direito e esquerdo para as artérias pulmonar e aorta, respectivamente. Os ventrículos relaxam e entram em diástole. As válvulas aórtica e pulmonar se fecham produzindo a segunda bulha, dessa vez um barulho mais audível. Nesse momento os átrios estão novamente reiniciando um novo ciclo cardíaco. Os sopros são ruídos anormais que ocorrem devido ao fechamento incompleto de uma ou mais válvulas cardíacas. Isso faz com que ocorra um retorno de sangue dos ventrículos para os átrios ou das artérias para os ventrículos. Esses sopros podem ser fisiológicos ou patológicos. 127

C03  Fisiologia do sistema circulatório humano

O sistema circulatório é constituído por:

Biologia

Controle dos batimentos cardíacos Fibras de condução atrial

Nó sinoatrial (SA) ou marcapasso

Marcapasso cardíaco

Os batimentos cardíacos no ser humano são gerados por fenômenos miogênicos, ou seja, provenientes do próprio músculo carFascículo díaco. Inicialmente, miócitos especiais que compõem o chamado atrioventricular nó sinoatrial ou marcapasso cardíaco- localizado na parede supe(Feixe de His) rior do átrio direito emitem um sinal elétrico que se propaga pelas Ramos direito paredes musculares dos átrios e que determina a sístole atrial. O Nó atrioventricular e esquerdo (AV) coração possui um sistema especial de captação e retransmissão desse impulso elétrico para o nó atrioventricular. A retransmissão desse impulso elétrico a partir do nó atrioventricular para as Ramos subendocárdicos paredes musculares dos ventrículos, passando pelo septo inter(Fibras de Purkinje) ventricular, determina a sístole ventricular e só é possível graças Figura 02 - Coração humano com corte longitudinal mediano: marcapasso a um sistema de fibras condutoras denominado feixe de His e decardíaco, nós átrio ventricular, feixe de His e fibras de Purkinje. pois fibras de Purkinje. O número de pulsos elétricos originados no marcapasso cardíaco, por minuto, é a frequência cardíaca. No organismo adulto e em repouso, a frequência cardíaca corresponde, em média, a 72 batimentos por minuto. Controle nervoso Apesar de o coração ser o gerador do próprio mecanismo elétrico responsável pelos seus batimentos cardíacos, o sistema nervoso autônomo pode interferir na frequência dos pulsos elétricos. O coração é suprido de nervos simpáticos (cardíacos) e parassimpáticos (vago) que se distribuem para o nó sinoatrial e para o nó atrioventricular, liberando neurotransmissores nessas regiões. A ação parassimpática é feita pela liberação do neurotransmissor acetilcolina, que diminui a frequência cardíaca. Já a ação simpática é realizada pela liberação de neurotransmissor adrenalina, que aumenta a frequência cardíaca.

Pequena e grande circulação sanguínea A passagem ininterrupta de um líquido num circuito tubular fechado exige a presença de uma bomba em algum ponto desse circuito. No caso da circulação do sangue, há dois circuitos diferentes: o pulmonar e o sistêmico. A pequena Artéria caró a circulação se estabelece entre o coração e os pulmões. A grande Tronco comum braquiocefálico Artéria circulação liga o coração às demais partes do organismo. subclávia

Veia cava superior

Artéria pulmonar esquerda

C03  Fisiologia do sistema circulatório humano

Aorta

Tronco pulmonar Valva do tronco pulmonar Valva tricúspide

Átrio direito

esqÁtrito uer do Ven esqutrículo erdo

Ventrículo direito

Veias pulmonares superior e inferior esquerdas Valva mitral Valva da aorta

Pequena circulação O sangue venoso que chega ao ventrículo direito é bombeado para a artéria pulmonar. Essa artéria se bifurca em artéria pulmonar direita e esquerda, que levam o sangue rico em gás carbônico para os pulmões onde ocorrerá a hematose. O sangue, agora arterial, volta ao coração pelas veias pulmonares, entrando no átrio esquerdo. Do átrio esquerdo, o sangue passa para o ventrículo esquerdo, onde começa a grande circulação. Grande circulação

O sangue arterial sai do ventrículo esquerdo pela artéria aorta, a qual emite vários ramos que se distribuem pelo corpo. Essas artérias também ramificam-se formando arteríolas e estas formam os capilaValva cava inferior res. Nestes capilares ocorrem as trocas gasosas e o sangue arterial Figura 03 - Coração humano em corte longitudinal mediano: Câmeras transforma-se em venoso. As uniões de capilares formam vênulas e cardíacas, válvulas e artérias. 128

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

estas formam veias. As veias conduzem o sangue para o coração. Duas grandes veias se destacam: a veia cava superior e a veia cava inferior que conduzem o sangue venoso para o átrio direito. Essa é a circulação sistêmica ou grande circulação. Do átrio direito, o sangue venoso passa para o ventrículo direito, onde começa novamente a pequena circulação.

Vasos sanguíneos Os vasos sanguíneos são tecidos condutores de sangue, que ramificam-se por todo o organismo. Eles formam uma rede de tubos que transportam, por diferença de pressão, sangue do coração em direção aos tecidos do corpo e de volta ao coração. Existem três tipos: artérias, veias e capilares. Tecido conjuntivo Músculo liso Endotélio

Artéria

Capilar

Veia

Figura 04 - Estrutura das artérias, das veias e dos capilares.

artérias têm a parede constituída por epitélio simples pavimentoso, chamado endotélio, tecido conjuntivo subjacente e musculatura lisa. Nelas, o estrato muscular é mais espesso do que nas veias e a pressão sanguínea dentro das artérias é a maior em relação aos demais vasos do sistema circulatório. nn As veias possuem as mesmas estruturas histológicas das artérias, diferindo, porém, na presença de pontos de estreitamento internos chamados válvulas. A luz da veia é mais ampla do que a de uma artéria correspondente. A pressão sanguínea no interior das veias é, relativamente, baixa e isso é um elemento complicador para que ocorra o retorno do sangue venoso ao lado direito do coração. O retorno do sangue depende, então, da ação de bombeamento do coração, da velocidade do fluxo sanguíneo, das contrações da musculatura esquelética adjacente à veia e, finalmente, das válvulas venosas. nn Os capilares são estruturas de paPressão arterial redes muito delgadas, revestidos Extremidade Capilar sanguíneo alta venosa internamente por endotélio e por uma camada subjacente de tecido conjuntivo. Eles são o local onde Hemácia nutrientes, gases, água e excretas são trocados entre o sangue e o tecido. A pressão sanguínea diminui da extremidade arterial para Leucócito a extremidade venosa do capilar. Por outro lado, a pressão osmótica aumenta ao longo do capilar, já Célula que as proteínas não conseguem atravessar as paredes dos capilares. Essas diferenças de pressão determinam a perda de água do plasma sanguíneo para os tecidos adjacentes na extremidade Leucócito arterial do capilar, formando um fluido intersticial. Na extremidade venosa do capilar, parte da água perdida retorna por osmose ao interior do vaso sanguíneo e parte Capilar linfático da água que não retorna para o capilar sanguíneo dá origem à linfa. Figura 05 - Capilar sanguíneo na sua extremidade arterial e venosa. nn As

Extremidade arterial Sangue

Fluido instersticial

Linfa

129

C03  Fisiologia do sistema circulatório humano

Pressão osmótica alta

Biologia

Pressão Sanguínea

Figura 06 - Aferição de pressão arterial por meio do esfigmomanômetro.

A pressão arterial está diretamente relacionada ao volume sanguíneo no sistema cardiovascular. Nesse sentido, a quantidade normal de sangue em um corpo humano é de aproximadamente 5 litros. Qualquer diminuição nesse volume, tal como nas hemorragias, diminui a quantidade de sangue, pressionando a parede das artérias. Como resultado, diminui a pressão sanguínea. Inversamente, qualquer causa de aumento do volume sanguíneo, tal como ingestão de sal e consequentemente retenção de água, aumenta a pressão sanguínea. Os hormônios ADH (vasopressina), aldosterona e peptídeo natriurético atrial (PNA) interferem na pressão arterial à medida que atuam no equilíbrio hidrossalínico do organismo. De maneira geral, essa pressão exercida pelo sangue dentro dos vasos sanguíneos pode ser dividida em sistólica e diastólica. A primeira é, dentro de um estado de normalidade, de aproximadamente 120 mmHg e corresponde à pressão do sangue contra a parede das artérias (pulmonar e aorta) no momento da sístole ventricular (pressão arterial máxima). Já a pressão diastólica é de, aproximadamente, 80 mmHg e corresponde à pressão do sangue contra a parede das artérias na diástole ventricular (pressão arterial mínima). Valores iguais ou superiores a 140/90 mmHg, verificados por, no mínimo duas vezes, devem ser melhor avaliados e tratados, uma vez que podem sinalizar um quadro clínico anormal, denominado hipertensão arterial. A pressão sanguínea máxima e mínima podem ser medidas por meio de um equipamento chamado esfigmomanômetro. Os valores obtidos são projeções da pressão arterial medida na artéria que irriga o braço.

SAIBA MAIS QUAL A RELAÇÃO ENTRE O ELETROCARDIOGRAMA E O CICLO CARDÍACO?

C03  Fisiologia do sistema circulatório humano

O ciclo cardíaco consiste de um período de relaxamento, em que o coração se enche de sangue, período este denominado de diástole, seguido de um período de contração, denominado sístole. O gráfico abaixo mostra os diferentes eventos do ciclo cardíaco: 1) Início da diástole, abertura das válvulas tricúspide e mitral e enchiR mento ventricular; 2) Fechamento das válvulas de entrada, final da diástole; 3) Contração ventricular, abertura das válvulas pulmonar e aórtica - sísT P 1 tole ventricular; 5U 2 4 4) Final da sístole ventricular, fechamento das válvulas pulmonar e Q S aórtica; 3 5) Reinício da diástole atrial e ventricular. O eletrocardiograma, demonstrado esquematicamente, mostra as ondas P, Q, R, S e T. Elas evidenciam as voltagens elétricas geradas pelo coração, e registradas pelo eletrocardiógrafo na superfície do corpo. A onda P é causada pela dispersão da despolarização através dos átrios, seguida da contração atrial, que provoca uma pequena elevação da curva de pressão atrial, imediatamente após a onda P. Cerca de 0,16 s após a onda P, ocorre a onda QRS, que evidencia a despolarização e o início da contração dos ventrículos, desencadeando o aumento da pressão ventricular. Sendo assim, o complexo QRS começa um pouco antes da sístole ventricular. Fechando o ciclo, a onda T representa a fase de repolarização dos ventrículos, quando as fibras ventriculares começam a relaxar. Dessa forma, a onda T acontece pouco antes do término da contração ventricular.

130

segundo

segmento

intervalo intervalo

intervalo

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

Circulação linfá�ca Outro sistema circulatório, o linfá�co, recolhe parte do ﬂuído �ssular que compõe a linfa e a transporta em direção às veias sendo lançada, então, na circulação sanguínea. Durante sua trajetória, nos capilares e ductos linfá�cos, a linfa exerce função de defesa, sendo, portanto, um componente do sistema imunológico. Como tecido conjun�vo líquido, a linfa circula por uma rede de vasos que atravessa diversas estruturas cons�tuídas de tecido conjun�vo linfoide, como nos linfonodos e órgãos linfoides. Nesses pontos, ocorrem ﬁltragem e retenção de micro-organismos. Os glóbulos brancos do �po linfócitos são predominantes no plasma linfá�co, não ocorrendo hemácias nem plaquetas, cons�tuindo um tecido líquido incolor. Em nível intes�nal, os vasos linfá�cos fazem a absorção dos lipídeos e são chamados de vasos quilíferos. O sistema linfá�co é cons�tuído por: Linfa: líquido transparente e alcalino comparável ao sangue. Devido ao fato de não possuir hemácias, apresenta um aspecto esbranquiçado e leitoso. n Capilares e ductos linfáticos: canais que percorrem o organismo, constituídos por válvulas capazes de transportar a linfa no sangue, em sentido único. n Órgãos linfoides: são órgãos (gânglios linfáticos ou linfonodos, baço, timo, adenoides e amígdalas) formados por tecido linfoide, distribuídos pelo corpo. Atuam no processo de filtração da linfa, bem como na defesa do organismo, uma vez que impede a permanência de partículas estranhas no corpo. n

SAIBA MAIS O enfarte do miocárdio é a designação dada a um “ataque cardíaco”. Ocorre quando uma ou mais artérias que irrigam o coração ficam bloqueadas e esse órgão não recebe, por meio do Artéria sangue, oxigênio nas quan�dades de que necescoronária sita. Nessas condições, as células da área do cobloqueada por trombo ração afetada morrem. A presença de níveis elevados de triglicérides e de colesterol LDL conduz à formação de placas gordurosas na parede das artérias (aterosclerose). Essas placas podem se desprender (trombos), obstruindo o vaso e reduzindo o fluxo sanguíneo. A maioria dos enfartes do miocárdio é causada por trombos que, por sua vez, resultam do processo de aterosclerose, que envolve estreitamento e rigidez das paredes Tecido cardíaco das artérias. Os principais fatores de risco para lesionado devido à interrupção do fluxo um enfarte do miocárdio são: o tabagismo, uma sanguíneo dieta rica em gorduras, a presença de níveis elevados de colesterol LDL, a falta de exercício �si- Enfarte do miocárdio, interrupção do fluxo sanguíneo no músculo cardíaco. co, o excesso de peso, históricos familiares de enfarte, diabetes, hipertensão arterial e o estresse. As manifestações mais comuns do enfarte são: uma dor em forma de aperto, sensação de peso ou pressão no centro do peito. A dor tende a irradiar para as costas, braço esquerdo, maxilar ou pescoço. A respiração torna-se irregular e rápida, bem como o ritmo cardíaco. Ocorrem tonturas, fraqueza, náuseas e vômitos, sudorese e uma sensação de pânico. O tratamento do enfarte do miocárdio tem como obje�vo restabelecer o fluxo sanguíneo interrompido, de modo a preservar o máximo possível o músculo cardíaco e sua função. A nitroglicerina tem uma ação vasodilatadora e é ú�l enquanto se aguarda a chegada da equipe de emergência médica. No hospital, serão u�lizados medicamentos e/ou técnicas que permitem desbloquear a artéria entupida, como a angioplas�a. É possível reduzir o risco de ocorrência de um enfarte do miocárdio deixando de fumar, realizando exercícios durante, pelo menos, 30 minutos diários em cinco dias da semana, reduzindo os níveis de estresse e adaptando uma dieta saudável, pobre em gorduras saturadas e rica em fruta, vegetais e cereais. 131

C03  Fisiologia do sistema circulatório humano

COMO OCORRE UM ATAQUE CARDÍACO?

Biologia

Exercícios de Fixação 01. (Fac. Albert Einstein SP) O esquema abaixo representa, de forma simplificada, o coração humano. Há grandes vasos que levam sangue dos órgãos e tecidos para o coração e outros que levam sangue desse órgão para outras partes do corpo.

C03  Fisiologia do sistema circulatório humano

No coração humano a) a entrada de sangue rico em oxigênio se dá pelas veias cavas. b) a entrada de sangue pobre em oxigênio se dá pela artéria pulmonar. c) a saída de sangue rico em oxigênio se dá pela artéria aorta. d) a saída de sangue pobre em oxigênio se dá pelas veias pulmonares. 02. (UTF PR) Em muitos animais, o sistema respiratório e o sistema circulatório apresentam relação funcional entre si. Em relação aos dois sistemas, considere as proposições a seguir. I. Hematose é a transformação do sangue venoso em arterial. II. O sangue que chega aos pulmões é sangue arterial e rico em oxigênio. III. A veia pulmonar transporta sangue venoso do pulmão ao coração. IV. A artéria pulmonar transporta sangue venoso até o pulmão. Estão corretas apenas: a) I e II. b) II e III. c) II e IV. d) III e IV. e) I e IV.

132

03. Em 2011, médicos de um hospital em São Paulo usaram um robô, pela primeira vez, para fazer uma cirurgia cardíaca. Nessa cirurgia robótica, os médicos fizeram uma ponte de safena, por meio de um processo menos invasivo do que o habitual. O paciente submetido a esse procedimento apresentava uma obstrução em uma das artérias coronárias e o sangue chegava com dificuldade ao coração. Essa obstrução das artérias coronárias é característica do quadro conhecido como a) pericardite. b) infarto agudo do miocárdio. c) doença vascular periférica. d) acidente vascular cerebral. e) doença das válvulas cardíacas. 04. (UEPG PR) Além de transportar alimentos, gases, excreções e hormônios, a circulação sanguínea tem ainda função de defesa contra agentes infecciosos e manutenção da temperatura corporal. Assinale o que for correto sobre os componentes e características do sistema cardiovascular. 01. As paredes do coração humano são constituídas por tecido muscular estriado cardíaco (miocárdio). O coração apresenta duas câmaras superiores, denominadas de átrios cardíacos, e duas inferiores, os ventrículos cardíacos. 02. O átrio cardíaco esquerdo recebe sangue rico em gás oxigênio proveniente dos pulmões, enquanto o átrio cardíaco direito recebe sangue rico em gás carbônico, proveniente do resto do corpo. 04. O sistema cardiovascular humano é fechado, com circulação dupla: (i) circulação pulmonar ou pequena circulação (trajeto: coração → pulmões → coração); e, (ii) circulação sistêmica ou grande circulação (trajeto: coração → sistemas corporais → coração). 08. O relaxamento de uma câmara cardíaca é chamado diástole, quando a câmara se enche de sangue; já na sístole, a câmara se contrai e ocorre o bombeamento de sangue para fora do coração. 16. Quando o sangue é bombeado pelos ventrículos, ele penetra nas artérias sob alta pressão, as paredes arteriais então relaxam-se e aumentam de volume, diminuindo a pressão em seu interior. Caso não haja este relaxamento das artérias, a pressão sanguínea pode subir, com risco de ruptura de suas paredes. 05. (IF PE) A hipertensão arterial é um dos problemas que afeta o sistema cardiovascular. Entre as causas mais comuns desta doença, é possível destacar alimentação inadequada,

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

07. (Udesc SC) A figura representa o esquema de um coração humano, no qual estão indicadas algumas de suas estruturas. VCS

08. (Uerj RJ) Em avaliações físicas, é comum a análise conjunta de duas variáveis: 1. débito cardíaco – volume de sangue que o coração é capaz de bombear em determinado período de tempo; 2. frequência cardíaca – número de batimentos do coração nesse mesmo período de tempo. Em geral, atletas apresentam elevado débito cardíaco, ou seja, o coração bombeia um volume maior de sangue com menos batimentos, se comparado a um indivíduo sedentário. Admita que quatro homens não fumantes, sem diagnóstico de patologia cardíaca, com mesmo peso corporal e idade, foram submetidos à corrida em uma mesma esteira. Durante esse processo, foi registrado o débito cardíaco de cada um, obtendo-se os resultados indicados no gráfico. 40 35 30

25 II

III

AORTA

APD

VE VD

VD- Ventrículo direito VE - Ventrículo Esquerdo VP AD- Átrio Direito AE - Átrio Esquerdo VP - Veias Pulmonares VCS - Veia Cava Superior VCI - Veia Cava Inferior APD- Artéria Pulmonar Direita APE- Artéria Pulmonar Esquerda

APE

VCI

As artérias pulmonares esquerda e direita conduzem o sangue venoso aos pulmões. III. O ventrículo direito do coração possui paredes mais espessas do que o ventrículo esquerdo, pois tem que impulsionar o sangue rico em oxigênio para todo o corpo. IV. As veias cavas trazem o sangue venoso dos pulmões ao átrio direito do coração. V. As paredes das veias possuem músculos que auxiliam na impulsão do sangue. Assinale a alternativa correta. a) Somente as afirmativas II, III e IV são verdadeiras. b) Somente as afirmativas I, II e IV são verdadeiras. c) Somente a afirmativa II é verdadeira. d) Somente as afirmativas I, III e V são verdadeiras. e) Somente as afirmativas III e V são verdadeiras.

Analise as proposições em relação a esse órgão. I. O sangue arterial circula dentro das artérias e o venoso dentro das veias.

5 0

velocidade na esteira (km/h)

De acordo com os resultados apresentados, a curva que representa o indivíduo com maior frequência cardíaca é a) I b) II c) III d) IV 133

C03  Fisiologia do sistema circulatório humano

06. (UEG GO) Na retomada de uma época epidemiológica chamada “retorno das doenças reemergentes”, especialistas alertam a capacidade de que o corpo humano necessita para adquirir sua homeostase. Para isso, os diferentes sistemas do organismo humano, especialmente aqueles que podem contribuir para os mecanismos de defesa do corpo humano, devem estar em funcionamento saudável. Nesse contexto, o sistema linfático, composto por vasos que passam por órgãos como baço, timo, amígdalas e linfonodos, exerce uma função importante, uma vez que a circulação linfática a) recolhe as gorduras do fígado para liberar no intestino como bile. b) fornece nutrientes, como O2 e glicose, aos tecidos periféricos. c) substitui os linfonodos durante a defesa imune contra antígenos. d) lança a linfa vinda de todo o corpo nas veias próximas ao coração. e) sequestra os linfócitos do sangue para armazenar na linfa.

II.

débito cardíaco (L/min)

estresse e vida sedentária. Algo curioso sobre um dos medicamentos usados para o controle da hipertensão arterial e que a maioria dos hipertensos não sabe é que o captopril é desenvolvido a partir de uma substância encontrada no veneno da jararaca brasileira. Sobre a hipertensão arterial e o sistema cardiovascular, podemos afirmar que a) as veias são vasos que transportam apenas sangue arterial rico em gás oxigênio. b) a pressão que o sangue exerce sobre as paredes das veias é denominada pressão arterial. c) na grande circulação, o sangue percorre um trajeto entre o coração-pulmão-coração. d) é considerada hipertensa a pessoa que apresenta uma pressão arterial de 120/80 mm Hg. e) a artéria aorta é um vaso que transporta sangue arterial rico em gás oxigênio.

Biologia

Exercícios Complementares 01. (Mackenzie SP) No esquema, as setas indicam o sentido de circulação do sangue.

munica-se com o ventrículo esquerdo pela válvula tricúspide. II.

O coração é envolto pelo pericárdio (membrana dupla) e possui quatro câmaras: dois átrios e dois ventrículos.

III.

O coração se contrai e relaxa. A fase de contração denomina-se sístole e a de relaxamento, diástole.

IV.

A artéria aorta está ligada ao ventrículo direito pelo qual sai o sangue rico em gás carbônico.

Assinale a alternativa correta. a) Somente as afirmativas III e IV são verdadeiras. b) Somente as afirmativas II e III são verdadeiras. c) Somente as afirmativas I e IV são verdadeiras. d) Somente as afirmativas I, II e IV são verdadeiras. e) Somente as afirmativas I, II e III são verdadeiras 04. (UFPE) A circulação sanguínea obedece aos mesmos princíAssinale a alternativa correta. a) Todos os vasos A apresentam, na sua parede, uma camada muscular mais reforçada do que os vasos B. b) Se os vasos C forem os dos pulmões, o vaso A será uma artéria porque transporta sangue arterial vindo dos pulmões. c) A pressão do sangue no vaso A é menor que no vaso B. d) O vaso B apresenta inúmeras válvulas para impedir o refluxo do sangue. e) No vaso C, as substâncias somente passam para o meio externo, não sendo possível a passagem de substâncias

C03  Fisiologia do sistema circulatório humano

para dentro do sangue nessa estrutura. 02. (Mackenzie SP) A respeito do coração, assinale a alternativa correta. a) Os nódulos atrioventricular e sinoatrial são responsáveis pelo controle do ritmo cardíaco. b) As valvas são responsáveis por estimular a contração do miocárdio. c) A contração do miocárdio é completamente independente da ação do sistema nervoso. d) A oxigenação desse órgão é feita pelo sangue que circula em seu interior. e) Todo sangue que sai do coração é arterial. 03. (Udesc SC) Analise as proposições em relação à circulação humana. I. O átrio direito comunica-se com o ventrículo direito por meio da válvula mitral, e o átrio esquerdo co-

134

pios físicos da movimentação de fluidos em tubos. Para garantir as necessidades do organismo, esse mecanismo tem que possuir algumas características essenciais. Considerando essas características, analise o que afirma-se a seguir. ( ) A movimentação do sangue ocorre principalmente pela V-F-V-V-V

diferença de pressão entre o sistema arterial e o venoso.

( ) Os vasos arteriais são menos musculosos e deformam mais que os venosos. Isso permite maiores resistência e pressão no sistema arterial. ( ) Nem sempre o sistema circulatório nos animais é fechado, podendo existir vasos abertos nas extremidades para alguns tipos de animais. ( ) No homem, a circulação pode ser dividida em sistêmica e pulmonar. ( ) Vasos venosos diferem dos arteriais, entre outras coisas, por possuírem válvulas que facilitam o retorno do sangue ao coração. 05. (Enem MEC) A formação de coágulos sanguíneos em veias e artérias é um dos fatores responsáveis pela ocorrência de doenças cardiovasculares, como varizes, infarto e acidentes vasculares cerebrais. A prevenção e o tratamento dessas doenças podem ser feitos com drogas anticoagulantes. A indústria farmacêutica estimula a pesquisa de toxinas animais com essa propriedade. Considerando as adaptações relacionadas aos hábitos alimentares, os animais adequados ao propósito dessas pesquisas são os(as)

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

a) moluscos fitófagos.

Um pequeno submarino com uma equipe médica a bordo é

b) moscas saprófagas.

miniaturizado, isto é, reduzido a dimensões microscópicas

c) pássaros carnívoros.

e injetado com uma seringa na veia jugular do pescoço do

d) morcegos frugívoros.

cientista. Após passar por vários órgãos e cumprir a missão

e) mosquitos hematófagos.

com êxito, a equipe sai do organismo do cientista por meio de uma lágrima.

06. (Enem MEC) O eletrocardiograma, exame utilizado para avaliar o estado do coração de um paciente, trata-se do registro da atividade elétrica do coração ao longo de um certo intervalo de tempo. A figura representa o eletrocardiograma de um paciente adulto, descansado, não fumante, em um ambiente com temperatura agradável. Nessas condições, é considerado normal um ritmo cardíaco en-

Tensão (mV)

tre 60 e 100 batimentos por minuto.

Submarino e equipe médica em dimensões microscópicas dentro do corpo humano no filme.

Pode-se afirmar que esse submarino, ao seguir o fluxo sanguíneo normal da veia citada no texto, será levado diretamente para 1

5 6 Tempo (s)

a) o fígado. b) o coração. c) os pulmões.

Com base no eletrocardiograma apresentado, identifica-se que

d) a artéria aorta.

a frequência cardíaca do paciente é

e) o globo ocular.

a) normal. b) acima do valor ideal. c) abaixo do valor ideal. d) próxima do limite inferior. e) próxima do limite superior.

09. (UEMG) O gráfico seguinte representa as pressões sanguíneas ao longo do corpo de uma pessoa saudável. Os números representam compartimentos nos quais foram tomadas as pressões nos intervalos de tempo. I

dida simultaneamente em diferentes pontos do sistema circulatório de um mamífero. Em condições normais, espera-se que a) pO2 Veia pulmonar < pO2 Ventrículo direito. b) pO2 Átrio esquerdo > pO2 Veia cava. c) pO2 Átrio esquerdo < pO2 Ventrículo direito.

Pressão (mmHg)

07. (UFPR) A pressão parcial de oxigênio (pO2) no sangue foi me-

130 120 80

25 10

d) pO2 Artéria pulmonar > pO2 Veia pulmonar.

sibilitam ilustrar conceitos e discutir vários temas dentro das Ciências. Entre esses filmes, destaca-se Viagem Fantástica que, em meados dos anos sessenta, criou grande sensação devido aos seus admiráveis efeitos especiais. O filme narra a história de um importante cientista, que está

Ventrículo direito

II IV

intervalo

e) pO2 Artéria pulmonar > pO2 Veia cava. 08. Os filmes de ficção cientifica além de distração também pos-

III

Considerando as informações fornecidas e outros conhecimentos sobre a fisiologia circulatória humana, o ventrículo esquerdo do coração está representado pela pressão medida em: a) I. b) II. c) III. d) IV.

entre a vida e a morte, devido a um coágulo no cérebro.

135

C03  Fisiologia do sistema circulatório humano

FRENTE

BIOLOGIA

MÓDULO C04

ASSUNTOS ABORDADOS n Fisiologia do sistema excretor

humano

nn Ureia:nexcretannitrogenada nn Sistemanurinárionhumano nn Regulaçãondonlíquidoncorporal

FISIOLOGIA DO SISTEMA EXCRETOR HUMANO Vocêntemnpressãonalta?nVocênsofrendendiabetesnmellitus?nHánpessoasncomndoençanrenaln crônicannansuanfamília?nVocênestánacimandonpesonideal?nVocênfuma?nQualnénsuanidade?n Vocêntemnproblemannoncoraçãonounnosnvasosndasnpernasn(doençancardiovascular)?nDianten denumnmédico,nquasensemprenaninvestingaçãondendoençasnrelacionadasnaonsistemanrenaln inicia-sencomnessasnperguntasndurantenanconsulta.n Andoençanrenalncrônicanatinngen10%ndanpopulaçãonmundialnenafetanpessoasndentodasnasn idadesnenorigensnétnicas.nAnestinmatinvanéndenquenanenfermidadenafetenumnemncadancincon homensnenumanemncadanquatronmulheresncomnidadenentren65nen74nanos,nsendonquen metadendanpopulaçãoncomn75nanosnounmaisnsofrenalgumngraundandoença.n Osnprincipaisnsintomasndessanenfermidadensãonfaltandenapetite,ncansaço,npalidezncutânea,n inchaçosnnasnpernasnenaumentondanpressãonarterial.nPodensernobservada,nainda,nalteraçãon dosnhábitosnurinários,ncomonurinarnmaisnànnoitenenurinancomnsanguenounaspectonespumoso. DadosndanSociedadenBrasileirandenNefrologianindicamnquen100nmilnpessoasnfazemndiálisennonBrasil.nAtualmente,nexistemn750nunidadesncadastradasnnonPaís,nsendon35napenasn nancidadendenSãonPaulo.nOsnnúmerosnmostramnaindanquen70%ndosnpacientesnquenfazemn diálisendescobremnandoençantardiamente.nAntaxandenmortalidadenparanquemnenfrentanon tratamentonénden15%. Disponível em: < https://sbn.org.br/publico/tratatamentos/hemodialise/>. Acessado em 08 Dez. 2017.

136

Fonte:nShuttnerstock.cmo

Figura 01 - No processo de hemodiálise, o paciente é submetido a um procedimento por meio do qual uma máquina limpa e filtra o sangue, fazendo parte do trabalho que o rim doente não pode realizar. O procedimento libera os resíduos prejudiciais à saúde, como o excesso de sal e de líquidos. Também controla a pressão arterial e ajuda o corpo a manter o equilíbrio de substâncias como sódio, potássio, ureia e creatinina.

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

O sistema excretor é o conjunto de órgãos e ou tecidos que removem substâncias tóxicas produzidas pelo metabolismo celular com a finalidade de manter o equilíbrio interno do organismo (homeostase). Catabólitos nitrogenados, como a ureia, íon amônio e creatinina, excesso de água e alguns eletrólitos são excretados por meio do suor e da urina. Produzido pelas glândulas sudoríparas na pele, o suor apresenta a mesma composição química da urina, diferindo apenas nas respectivas concentrações de seus constituintes químicos. Além da função excretora, ele também promove termorregulação ao evaporar-se sobre a superfície da pele e produzir refrigeração. Já a urina, produzida pelo sistema urinário, é o principal meio de eliminação de excretas do organismo. Desse modo, o sistema excretor tem por função: nn Manter o equilíbrio interno do organismo (eletrolítico, de pH e osmorregulação); nn Eliminar as substâncias tóxicas principalmente excretas nitrogenadas produzidas

pelo metabolismo (ureia, íon amônio e creatinina); o volume de líquido corporal adequado.

nn Manter

Ureia: excreta nitrogenada O homem, como a maioria dos mamíferos, é um animal ureotélico (que excreta ureia). Esse composto apresenta média toxicidade e média solubilidade, necessitando de menor quantidade de água para ser eliminado. Além disso, é produzido no fígado por meio de uma sequência de reações químicas conhecida como ciclo da ornitina. A ureia (excreta nitrogenada) também é resultado da remoção do grupo amina dos aminoácidos armazenados no fígado. Veja o ciclo abaixo:

SAIBA MAIS COMO MANTER OS RINS SAUDÁVEIS? As recomendações das entidades médicas para reduzir o risco ou para evitar que o quadro, da doença renal crônica, se agrave incluem manter hábitos alimentares saudáveis, controlar o peso, praticar atividades físicas regularmente, controlar a pressão arterial, beber água, não fumar e não tomar medicamentos sem orientação médica. Deve-se também controlar a glicemia quando houver histórico na família e avaliar regularmente a função dos rins em casos de diabetes, hipertensão arterial, obesidade, doença cardiovascular e histórico de doença renal crônica na família.

H2O CO2 + NH3 +

Citrulina

Orni na

+H2O +NH3 Artéria renal +H2O

Arginina

Figura 02 - Produção de ureia no fígado (ciclo da ornitina).

Sistema urinário humano O sistema urinário humano, em sequência, é composto por:

Veia renal Rim C04  Fisiologia do sistema excretor humano

Ureia

Aorta Pós-cava

rins: onde ocorrerá a filtração do sangue, num processo que resulta na produção de cerca de dois litros de urina por dia; Ureter nn Dois ureteres: tubos de aproximadamente 25 cm de comprimento, em uma pessoa adulta; Bexiga Urinária nn Bexiga urinária: órgão oco e musculoso que armazena temporariamente a urina; nn Uretra: canal após a bexiga, responsável por eliminar a urina para o meio externo. A uretra feminina é exclusiva do sistema urinário e mede cerca den Uretra 4 cm. No homem adulto, mede cerca de 20 cm de comprimento e é, também, o canal de passagem do esperma no momento da ejaculação. Figura 03 - Anatomia do sistema excretor. nn Dois

137

Biologia

O rim pesa cerca de 150 g, tem o tamanho aproximado de uma mão fechada, apresenta-se na forma de um grão de feijão, mede cerca de 12 cm de comprimento e situa-se na parede dorsal da cavidade abdoCórtex renal minal. No homem, cada rim contém cerca de um milhão de unidades filtradoras, chamadas néfrons. O corte longitudinal de um rim (Figura 04) permite a visão de duas regiões: o córtex mais externo e a medula Medula renal M mais interna. Uma grande quantidade de sangue flui continuamente pelo órgão. Cada rim recebe sangue da aorta pela artéria renal. Essa artéria ramifica-se em milhares de arteríolas, as quais dividem-se em Pelve Pe renal capilares que formam “novelos” denominados glomérulos. Após os glomérulos, os capilares continuam tangenciando as diversas regiões dos néfrons. Em seguida, os capilares reúnem-se em vênulas, que se juntam e formam a veia renal que retira sangue do rim.

Glândula suprarrenal

Artéria renal

Veia renal

Cápsula fibrosa

Figura 04 - Corte mediano longitudinal do rim humano.

Unidade filtradora do sangue (Néfron)

O néfron consiste em um fino túbulo excretor que apresenta diversas regiões. Cada uma delas exerce uma etapa da produção da urina. Tais regiões, em sequência, do néfron são: nn Cápsula néfrica ou cápsula de Bowman: consiste em uma extremidade dilatada

em forma de taça, que envolve um novelo capilar, o glomérulo; nn Túbulo contorcido proximal: é o segmento inicial dos túbulos renais, constituído por uma sequência de curvas; nn Alça néfrica ou alça de Henle: é uma estrutura situada entre os túbulos proximais e distais, semelhante à letra “U”. Essa região possui uma parte delgada, formada por células achatadas, e outra espessa, composta por células iguais às do túbulo distal. nn Túbulo contorcido distal: é a continuação da alça de Henle, denominando-se como uma nova sequência de curvas; nn Tubo coletor: é a porção finalizadora do néfron e relaciona-se, anatomicamente, ao cálice renal, que desemboca na pelve renal. A urina passa dessa região do rim para o ureter, segue para a bexiga e, finalmente, é eliminada pela uretra para o meio externo. Túbulo contorcido proximal

Glomérulo

Cápsula de Bowman Túbulo contorcido distal

Córtex renal

C04  Fisiologia do sistema excretor humano

Vênula

Capilares peritubulares

Arteríola

Medula Renal Alça de Henle

Tubo coletor

Figura 05 - Regiões do néfron: cápsula néfrica, túbulo contorcido proximal, alça néfrica, túbulo contorcido distal e tubo coletor.

138

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

Fisiologia do néfron O sangue arterial rico em ureia e eletrólitos entra no rim por meio da artéria renal. Esta ramifica-se em arteríolas. O sangue, sob alta pressão, chega pela arteríola aferente e entra no glomérulo. Essa pressão força a água e pequenas moléculas do plasma sanguíneo para dentro da cápsula de Bowman. Essa é a primeira etapa de formação da urina: a filtração. Este composto, denominado filtrado glomerular ou “urina inicial”, compõe-se de água, eletrólitos (Na+, C−, K+, NH4+, Ca+2, HCO3−), glicose, aminoácidos, ureia e outras substâncias de baixo peso molecular. Além disso, é semelhante ao plasma sanguíneo, exceto por não conter quantidades significativas de proteínas. A quantidade de filtrado glomerular produzido diariamente chega a cerca de 180 litros, em média, porém ao longo do néfron, 99% desse volume é devolvido para a corrente sanguínea. Grande parte do filtrado glomerular é reabsorvido em nível de túbulo contorcido proximal, voltando ao sangue pelos capilares-peritubulares. Essa é a segunda etapa de formação da urina: a reabsorção. As células da parede do túbulo contorcido proximal apresentam metabolismo elevado, grande quantidade de mitocôndrias e microvilosidades na parte luminar, formando uma “borda em escova”. Nesse segmento do néfron, ocorre a maior parte da reabsorção dos solutos úteis (toda a glicose, aminoácidos, vitaminas e íons como sódio, cloreto, cálcio e bicarbonato) e inicia a reabsorção de água presente no filtrado glomerular ou urina inicial. À medida que esses nutrientes vão saindo por processos ativos do túbulo contorcido proximal, a concentração nesse túbulo diminui. O filtrado agora segue para a alça de Henle ou néfrica, sendo que essa porção pode ser dividida em ramo descendente e ascendente. Ao longo do ramo descendente da alça, há devolução de água do filtrado para a corrente sanguínea. Essa região do néfron é permeável à água. Já o ramo ascendente é impermeável à água, mas realiza reabsorção ativa de íon sódio, cloreto e cálcio. De modo gradual, o NaC vai retornando ativamente para o sangue. No final da alça néfrica, o filtrado glomerular apresenta-se hipotônico, pois acaba ficando com mais água e menos sais. Chegando ao túbulo contorcido distal, esse filtrado hipotônico sofre a última etapa de transformação: recebe, por secreção ativa, íons potássio, íons amônio e íons hidrogênio. Essa é a terceira etapa de formação da urina. No final do túbulo contorcido distal e início do coletor, há também uma reabsorção de água, por osmose, para o interior dos vasos sanguíneos que circundam essa região do néfron. À medida que o filtrado glomerular passa pelo néfron, o epitélio tubular reabsorve água, sais minerais e outras substâncias.

Todo esse processo visa à recuperação de água e nutrientes para o orH+ ganismo e descarte de ureia e demais Glomérulo Etapa 2: Reabsorção excretas nitrogenadas, assim como de íons que possam desviar o controH2O le eletrolítico e de pH sanguíneo. Há, Cápsula néfrica portanto, um trabalho fisiológico dos néfrons voltado para a manutenção da homeostase do organismo. O sangue que sai dos rins pelas veias renais é pobre em ureia, creatinina e alguns eletrólitos (H+, K+, NH4+), além de ser venoso. Figura 06 - Etapas de formação da urina.

NaCl

H2O

Túbulo contorcido distal

Tubo Coletor

HCO3K+ H+ Etapa 3: Secreção a va

H2O

NaCl

Alça néfrica

NaCl

urina

139

C04  Fisiologia do sistema excretor humano

Glicose

aminoácidos A partir da metade final do tubo coTúbulo contorcido e sais H2O letor, a urina não sofre mais alterações proximal na sua composição química. Ela segue, então, para o cálice e pelve renais, o Etapa 1: Filtração ureter, a bexiga urinária e a uretra. Este último órgão elimina a urina para o meio externo.

Biologia

SAIBA MAIS DIABETES MELLITUS E INSIPIDUS

Diabetesn mellitusn én uman doençan crônica,n autoimune,n caracterizadan pelandeficiênciandanproduçãondeninsulinan –n hormônion produzidon pelon pâncreasn–nounquandononcorponnãon conseguen empregá-lon adequadamente.n Essen hormônion controlan an quantidaden den glicosen non sangue,n ennosnportadoresndessanenfermidade,n uman vezn quen nãon conseguemn produzirnessenhormônio,nonnívelnden glicosen fican sempren elevadon (quadronclíniconchamdonde:nhiperglicemia).nHoje,nnonBrasil,nhánmaisnden13n milhõesn den pessoasn comn diabetesn mellitus,nonquenrepresentan6,9%ndan Figura 07 - Sintomas típicos do diabetes. população. Analtanconcentraçãondenglicosennonsanguendondiabétinconimpõentambémngrandenconcentraçãondessencarboidratonnonfinltradonglomerular.n Assim,nanextensãondonnéfronnnãonénsufincientenparandevolverntodasnessasnmoléculasnparanancorrentensanguínea.nPortanto,nosndiabétincosn apresentamnglicosennanurina,nsintomannomeadoncomonglicosúria.nDessanforma,naonlongondonnéfron,nanáguannãonéndevidamentenreabsorvidanparanancorrentensanguínea,njánquenanconcentraçãondonfinltradonglomerularnénsuperiornaonnormal,npelonexcessondonsolutonglicose.nIsson provocananproduçãondengrandenvolumendenurinanenanpoliúrian(micçãonfrequente),nansedenenanfomentambémnsãonconstantes. Ondiabetesninsipidus estánrelacionadonàninsufinciênciandenADHn(vasopressina).nEmntaisncircunstâncias,nperde-senmuitanáguanpelanurina,n gerandonalteraçõesnosmótincasnnonsangue,numanveznquenanrazãonnormalnsoluton(glicose)/solventenénperdida.nNessencaso,nosnsintomasn desencadeadosnsãonsemelhantesnaosndondiabetesnmellitus.

Regulação do líquido corporal Onhomem,nassimncomonoutrosnanimais,nganhanenperdenáguanpornváriasnvias.nOnganhon temnorigemnnanáguancontindannosnalimentos,nnaningeridanennanprovenientendanoxidaçãon dennutrientesndurantenonmetabolismoncelular.nJánanperdanocorrenatravésndanurina,npele,n pulmõesnenfezes.nEssenfenômenonassocia-sennànregulaçãondantemperaturancorpórea. Anfunçãonrenalnnanregulaçãondonlíquidoncorporalnestánrelacionada,nprincipalmente,n comndoisnhormônios:nonantindiurétincon(ADH)nenanaldosterona. Hormônio antidiurético

C04  Fisiologiandonsistemanexcretornhumano

Onhormônionantindiurétinconénproduzidonnonhipotálamon(regiãonencefálica)nenarmazenadonnanneurohipófinse.nSuanliberaçãonéncontroladanporncélulasnnervosasnespeciaisn(osmorreceptores).nQuandonexistenpoucanáguannoncorpo,nanpressãonosmótincanfincanelevada,n osnosmorreceptoresnsãonacionadosnenonADHnénliberado.nEssenhormônionatuanaumentandonanpermeabilidadendanpartenfinnalndontúbulondistalnendontúbuloncoletorndenágua.nComn isso,naumentananreabsorçãondenáguanendiminuinonvolumenurinário. Aldosterona Énumnmineralncortincoidenproduzidonpeloncórtexndanglândulansuprarrenalnounadrenal.nAn aldosteronanatuanaumentandonanreabsorçãondensódionenansecreçãondenpotássionnontúbuloncontorcidondistalnennontuboncoletor.nEmnconsequênciandanreabsorçãondensódio,nocorren maiornreabsorçãondencloronenágua,npromovendononaumentondanpressãonarterial.nAnvian denliberaçãonmaisnfrequentendanaldosteronanocorrenpornmeiondanrenina.nEssanproteínan 140

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

é liberada na corrente sanguínea quando há uma queda abrupta de pressão sanguínea no interior dos glomérulos. A presença de renina no sangue promove a conversão de angiotensinogênio, proteína produzida pelo fígado, em angiotensina. Esta última age sobre a região cortical da glândula suprarrenal, estimulando a liberação da aldosterona e, ao mesmo tempo, estimula a vasoconstrição que auxilia na recuperação de valores normais de pressão sanguínea.

Rim

Córtex da suprarrenal

Fígado Aldosterona

Angiotensinogênio

Renina Reabsorção de sódio

Angiotensina

Aumento pressão arterial

Figura 08 - Mecanismo liberador de aldosterona no pico hipertensivo. Disponível em: <http://www.ricardogauchobio.com.br/semi/semi-aula-12/>. Acesso em 08 Dez. 2017

Em decorrência de um pico hipertensivo, um mecanismo natural, moderador da pressão arterial é acionado por meio do peptídeo natriurético atrial (PNA). Peptídeo natriurético atrial (PNA) O PNA é o hormônio produzido e liberado pelo coração quando ocorre expansão das paredes do átrio (pico hipertensivo). Tal hormônio aumenta a excreção ativa de sódio para o interior do néfron e, automaticamente, amplia o volume de água presente na urina, normalizando a pressão arterial. Ele age, portanto, de forma antagônica à aldosterona.

SAIBA MAIS C04  Fisiologia do sistema excretor humano

COMO FUNCIONA A HEMODIÁLISE? Basicamente, na hemodiálise, a máquina recebe O sangue é bormbeado da stula O dialisador remove os arteriovenosa para a dalisador produtos residuais o sangue do paciente por um acesso vascular, do sangue Fístula que pode ser um cateter (tubo) ou uma fístula Artéria arteriovenosa arteriovenosa e depois é impulsionado por uma Membrana bomba até o filtro de diálise (dialisador). No diaar ficial lisador, o sangue é exposto à solução de diálise Dialisado (dialisato) através de uma membrana semiperVeia meável que retira o líquido e as toxinas em excesso e devolve o sangue limpo para o paciente O sangue purificado é bombeado do dialisador para a stual arteriovenosa pelo acesso vascular. Figura 09 - Hemodiálise.

141

Biologia

Exercícios de Fixação 01. Se você tiver uma falência do coração, dos pulmões ou do fígado, sua única chance de sobreviver é através de um transplante de órgãos, o que não é uma solução simples nem facilmente disponível. Por outro lado, se os seus rins entrarem em falência, você pode ser submetido ao tratamento com diálise, o que lhe permitirá viver e ser produtivo por muitos anos. Portanto, é fácil entender por que a hemodiálise (HD) é um dos maiores avanços da medicina. Os rins são os únicos órgãos nobres que podem ser substituídos, ainda que não perfeitamente, por uma máquina. PINHEIRO, P. Hemodiálise- O Que é, Para Que Serve e Como Se Faz. Disponível em: < http://www.mdsaude.com/2008/11>. Acesso: 10 maio 2017.

O sistema urinário é composto pelos rins e pelas vias urinárias. Podemos afirmar que os órgãos que fazem parte das vias urinárias são a) ovário, bexiga e ureteres. b) bexiga, tubas uterinas e uretra. c) testículos, bexiga e uretra. d) ureteres, bexiga e uretra. e) ureteres, próstata e uretra.

C04  Fisiologia do sistema excretor humano

02. (UEM PR) Sobre a estrutura e o funcionamento do sistema excretor humano, é correto afirmar que 01. a unidade funcional do rim é o néfron, que se apresenta envolvido por uma extensa rede de capilares sanguíneos. 02. em condições normais, a urina é composta por água, amônia, glicose e sais. 04. na medida em que o filtrado glomerular percorre o túbulo proximal, ocorre a reabsorção de algumas substâncias, como glicose, aminoácidos e vitaminas, que voltam para a corrente sanguínea. 08. elimina excretas nitrogenadas e mantém o equilíbrio hidrossalino do organismo. 16. uma pessoa, com dieta balanceada, passará a excretar maior quantidade de ureia se aumentar em sua dieta a quantidade de proteínas. 03. (UPF PE) No sistema urinário do corpo humano, são ________________ que realizam a filtração do sangue. O processo de eliminação de urina acontece em duas etapas: primeiro, a urina trazida ________________ acumula-se ________________; depois, ocorre a micção, com a eliminação da urina através ________________. As informações que completam corretamente os espaços estão na alternativa: a) os rins / pela uretra / na bexiga / dos ureteres. b) os arteríolos / pelos ureteres / na bexiga / da uretra. c) os rins / pelas veias / na bexiga / dos ureteres. d) os ureteres / pela uretra / na bexiga / dos arteríolos. e) os rins / pelos ureteres / na bexiga / da uretra.

142

04. (Mackenzie SP) A respeito do funcionamento dos néfrons, é correto afirmar que a) o hormônio antidiurético (ADH) diminui a produção de urina, porque diminui a pressão do sangue nos capilares dos glomérulos. b) a filtração ocorrida nos glomérulos transforma sangue venoso em sangue arterial. c) no túbulo contorcido distal, ocorre a maior parte da reabsorção de água. d) a ausência de proteínas na urina de uma pessoa normal se deve à reabsorção dessa molécula no túbulo contorcido proximal. e) tanto no túbulo contorcido proximal quanto no túbulo contorcido distal, ocorre transporte ativo. 05. (UEL PR) A figura a seguir representa a estrutura renal de um néfron de mamífero. Os números indicam os processos básicos que ocorrem para a formação da urina.

1 2

3 Sangue

Urina

Sangue

Assinale a alternativa que contém a ordem sequencial dos números correspondentes aos processos indicados. a) 1 - reabsorção passiva de água; 2 - secreção ativa de íons H+ e K+; 3 - reabsorção ativa de sais e glicose; 4 - filtração. b) 1 - filtração; 2 - reabsorção ativa de sais e glicose; 3 – reabsorção passiva de água; 4- secreção ativa de íons H+ e K+.

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

06. Durante uma série de exercícios aeróbicos, um estudante de enfermagem observou suas roupas intensamente molhadas de suor. Em condições normais, o aumento da perda de água por transpiração tem como principal consequência a) o aumento da produção de ADH, visando diminuir a produção de urina. b) o aumento da produção de células sanguíneas, visando provocar aumento de pressão arterial. c) a diminuição da frequência respiratória, visando diminuir a perda de água na transpiração. d) o aumento da reabsorção de água pelo intestino. 07. (UEG GO) O rim desempenha um papel importante no corpo do ser humano, funcionando como um filtro eficiente na formação da urina. Dentre os compostos presentes nesse líquido, pode-se citar a ureia e o ácido úrico. Sobre o papel do rim, as etapas de formação da urina e as moléculas apresentadas no texto, pode-se constatar o seguinte fenômeno: a) a ureia pode ser obtida pelo aquecimento do cianato de amônio. b) antes de ser armazenada na bexiga, a urina passa pela uretra. c) na formação da urina, a etapa de absorção ocorre nos túbulos renais. d) o pH da urina é igual a sete. 08. (UEL PR) Sabe-se que a hemodiálise é um procedimento utilizado para o tratamento de problemas renais e pressão arterial elevada. Analise a alternativa que indica corretamente os fenômenos desencadeantes da pressão arterial elevada. a) Aumento da concentração de sódio e retenção de água. b) Alta eliminação de cloreto de sódio e de amônia. c) Poliúria e eliminação de substâncias tóxicas. d) Incapacidade de reabsorção renal de glicose e poliúria. e) Reabsorção renal de aminoácidos e de glicose. 09. (Fuvest SP) O mecanismo de reabsorção renal da glicose pode ser comparado com o que acontece numa esteira rolante que se move a uma velocidade constante, como representado na figura abaixo. Quando a concentração de glicose no filtrado glomerular é baixa (A), a “esteira rolante” trabalha com folga e toda a glicose é reabsorvida. Quando a concentração de glicose no filtrado glomerular aumenta e atinge determinado nível (B), a “esteira rolante” trabalha com todos os compartimentos ocupados, ou seja, com sua capacidade máxima de transporte, permitindo a reabsorção da glicose. Se a concentração de glicose no filtrado ultrapassa esse limiar (C), como ocorre em pessoas com diabetes mellitus, parte da glicose escapa do transporte e aparece na urina.

Glomérulo

Urina

Glomérulo

Sangue

Urina

Glomérulo

Sangue

Urina

Sangue

= glicose Hickman et al., integrated Principles of Zoology, Mc Graw Hill, 2011. Adaptado

Analise as seguintes afirmações sobre o mecanismo de reabsorção renal da glicose, em pessoas saudáveis: I. Mantém constante a concentração de glicose no sangue. II. Impede que a concentração de glicose no filtrado glomerular diminua. III. Evita que haja excreção de glicose, que, assim, pode ser utilizada pelas células do corpo. Está correto apenas o que se afirma em a) I. b) II. c) III. d) I e II. e) I e III. 10. (FGV SP) No interior dos rins, existem milhares de néfrons que, a partir da filtragem do sangue, têm como função a formação da urina. Um exame de urina específico pode detectar substâncias ilícitas utilizadas por atletas, usuários de drogas e dependentes químicos. A figura traz o processo de formação da urina no néfron. Filtração glomerular

Reabsorção de substâncias úteis

Eliminação a va de excretas

Arteríola eferente Túbulo Arteríola Glomérulo contorcido aferente renal Cápsula proximal renal H2O Corpúsculo renal

Túbulo contorcido distal

Capilares sanguíneos Ducto coletor

H2O Reabsorção de água

Alça néfrica

Urina para o ureter

A droga A apresenta peso molecular que permite sua passagem pelos capilares sanguíneos, e a droga B é eliminada somente em função de gasto energético. As drogas A e B são encontradas no interior do néfron, respectivamente, a partir a) do túbulo proximal e do ducto coletor. b) do túbulo proximal e da alça néfrica. c) da alça néfrica e do túbulo distal. d) da cápsula renal e do túbulo distal. e) da cápsula renal e da alça néfrica. 143

C04  Fisiologia do sistema excretor humano

c) 1 - filtração; 2 - reabsorção passiva de água; 3 - secreção ativa de íons H+ e K+; 4 - reabsorção ativa de sais e glicose. d) 1 - reabsorção passiva de água; 2 - reabsorção ativa de sais e glicose; 3 - filtração; 4 - secreção ativa de íons H+ e K+. e) 1- reabsorção ativa de sais e glicose; 2- filtração; 3 – reabsorção ativa de água; 4 - secreção ativa de íons H+ e K+.

Biologia

Exercícios Complementares 01. (FMP RJ) Água, gás carbônico e excretas nitrogenados são produtos do metabolismo que os animais devem eliminar do seu fluido extracelular. P

CO2

H2O

Grupos - NH2 O NH2

NH3

NH2

HN O

N C H

N C N H H

C04  Fisiologia do sistema excretor humano

As letras P, Q, R e S podem ser substituídas, respectivamente, pelas seguintes moléculas orgânicas: a) Proteínas, Lipídeos, Ácidos Nucleicos e Carboidratos. b) Proteínas, Carboidratos, Lipídeos e Ácidos Nucleicos. c) Carboidratos, Lipídeos, Proteínas e Ácidos Nucleicos. d) Proteínas, Ácidos Nucleicos, Lipídeos e Carboidratos. e) Carboidratos, Proteínas, Lipídeos e Ácidos Nucleicos. 02. (Enem MEC) Portadores de diabetes insipidus reclamam da confusão feita pelos profissionais da saúde quanto aos dois tipos de diabetes: mellitus e insipidus. Enquanto o primeiro tipo está associado aos níveis ou à ação da insulina, o segundo não está ligado à deficiência desse hormônio. O diabetes insipidus é caracterizado por um distúrbio na produção ou no funcionamento do hormônio antidiurético (na sigla em inglês, ADH), secretado pela neuro-hipófise para controlar a reabsorção de água pelos túbulos renais. Tendo em vista o papel funcional do ADH, qual é um sintoma clássico de um paciente acometido por diabetes insipidus? a) Alta taxa de glicose no sangue. b) Aumento da pressão arterial. c) Ganho de massa corporal. d) Anemia crônica. e) Desidratação. 03. (Enem MEC) Durante uma expedição, um grupo de estudantes perdeu-se de seu guia. Ao longo do dia em que esse grupo estava perdido, sem água e debaixo de sol, os estudantes passaram a sentir cada vez mais sede. Consequentemente, o sistema excretor desses indivíduos teve um acréscimo em um dos seus processos funcionais. Nessa situação o sistema excretor dos estudantes a) aumentou a filtração glomerular. b) produziu maior volume de urina.

144

c) produziu urina com menos ureia. d) produziu urina com maior concentração de sais. e) reduziu a reabsorção de glicose e aminoácidos. 04. (Unicamp SP) Seca faz cidades do interior de SP decretarem emergência. A falta de água enfrentada pelo Sudeste do país tem feito cada vez mais cidades de São Paulo e de Minas Gerais adotarem o racionamento, para reduzir o consumo de água, ou decretarem estado de emergência. Além do desabastecimento, a seca tem prejudicado também setores como a agricultura, a indústria, a saúde e o turismo dessas cidades. Adaptado de http://noticias.uol.com.br/ultimas-noticias/agencia-estado/ 2014/07/07/seca-faz-cidades-do-interior-decretarem-emergencia.htm. Acessado em 16/07/2014.

O hormônio ADH (antidiurético), produzido no hipotálamo e armazenado na hipófise, é o principal regulador fisiológico do equilíbrio hídrico no corpo humano. Assinale a alternativa correta. a) A redução na ingestão de água aumenta a pressão osmótica do sangue. O ADH atua nos rins, aumentando a reabsorção de água e diminuindo a pressão osmótica do sangue. b) O aumento na ingestão de água aumenta a pressão osmótica do sangue. O ADH atua nos rins, aumentando a reabsorção de água e diminuindo a pressão osmótica do sangue. c) A redução na ingestão de água diminui a pressão osmótica do sangue. O ADH atua nos rins, aumentando a reabsorção de água e aumentando a pressão osmótica do sangue. d) O aumento na ingestão de água diminui a pressão osmótica do sangue. O ADH atua nos rins, diminuindo a reabsorção de água e aumentando a pressão osmótica do sangue. 05. (Uem PR PAS) Pode-se dizer que o funcionamento do corpo humano está relacionado às incontáveis e indispensáveis reações químicas que ocorrem a todo instante. Considerando essa afirmação, assinale o que for correto. 01. No corpo humano, a amônia é uma excreta nitrogenada altamente tóxica, o que a torna uma substância que pode ser armazenada com menos risco de intoxicação. 02. O balanço de líquidos no corpo está intimamente ligado à presença e à quantidade do íon sódio (Na+) no sangue. 04. No organismo humano, a desaminação dos aminoácidos ocorre principalmente no fígado, onde os grupos amino originam a amônia. 08. A ingestão de água durante as refeições ocasiona a diluição do ácido clorídrico presente no estômago, o que prejudica sua atuação no processo de digestão.

Ciências da Natureza e suas Tecnologias Questão 09. a) O sangue contido nas artérias renais é pobre em dióxido de carbono e rico em ureia e oxigênio. Ao contrário, o sangue contido na veia renal é rico com dióxido de carbono e pobre em ureia e oxigênio. b) O aumento de pressão arterial provoca aumento do volume de urina produzida pelo organismo, porque nos néfrons haverá aumento no processo de filtração glomerular que produz a urina inicial.

16. A cãibra é causada pelo acúmulo de ácido láctico no tecido muscular, cuja produção está relacionada às baixas concentrações de oxigênio nesse tecido.

06. (Puc MG) Na figura, está representada a estrutura anatômica de um rim humano e de um néfron.

a) difusão passiva.

b) transporte ativo. c) difusão facilitada. d) transporte osmótico. 09. (Famema SP) A figura ilustra os rins humanos e seus principais vasos sanguíneos. As artérias renais levam sangue aos rins e as veias renais conduzem o sangue dos rins ao coração. Veia Renal

Com base na figura e em seus conhecimentos sobre o funcionamento renal, é correto afirmar, EXCETO: a) O sangue coletado em II deve apresentar menor conteúdo de ureia e maior conteúdo de CO2 do que o sangue coletado em I. b) A presença de glicose em I e IV é normal, mas sua presença em III e V é indicativo de hiperglicemia. c) O líquido coletado em III é normalmente mais concentrado do que o líquido coletado em IV. d) O aumento da permeabilidade do túbulo coletor contribui para aumentar a diurese, que torna o líquido coletado em III mais diluído. 07. (Puc SP) Terminado o percurso pelo néfron, o filtrado glomerular é agora denominado urina, que, em uma pessoa saudável, deverá conter, entre outros componentes, a) água, ureia, proteínas e sais. b) água, ácido úrico, proteínas e sais. c) água, ureia, amônia e sais.

Artéria Renal

a) Associe a concentração de gás carbônico, ureia e gás oxigênio com o sangue contido nas artérias renais e com o sangue contido nas veias renais. b) Caso haja aumento da pressão sanguínea na artéria renal durante um período de 4 horas, o que ocorrerá com o volume de urina produzido pelo organismo? Justifique sua resposta com base na atividade que ocorre no interior do néfron. 10. (Ufop MG) O esquema abaixo ilustra as diferentes regiões que compõem o néfron. Cada número representa uma dessas regiões. Assinale a alternativa em que se associam corretamente as regiões do néfron e suas principais funções. 5

d) ureia, glicose, ácido úrico e amônia. e) ureia, glicose, proteínas e amônia.

Líquido biológico

Concentração de glicose (mg/dL)

Sangue

140

Filtrado glomerular

120

Urina

0,12

Esses resultados mostram que as células epiteliais dos túbulos renais do paciente estavam reabsorvendo a glicose pelo mecanismo denominado

2 1 3

a) 1 = reabsorção de substâncias úteis; 3 = reabsorção de água; 5 = reabsorção de água. b) 2 = filtração glomerular; 3 = reabsorção de água; 4 = eliminação ativa de compostos indesejáveis. c) 1 = filtração glomerular; 2 = reabsorção ativa de substâncias úteis; 5 = reabsorção de água. d) 1 = filtração glomerular; 2 = eliminação ativa de compostos indesejáveis; 4 = reabsorção ativa de substâncias úteis. 145

C04  Fisiologia do sistema excretor humano

08. (Uerj RJ) Em um experimento em que se mediu a concentração de glicose no sangue, no filtrado glomerular e na urina de um mesmo paciente, os seguintes resultados foram encontrados:

FRENTE

Questão 01. Letra a) Enzima ou água Substrato Valor de pH

Tubo 1 Enzima Proteína 2

BIOLOGIA Tubo 2 Água Proteína 2

Tubo 3 Enzima Proteína 8

Tubo 4 Água Proteína 8

Exercícios de Aprofundamento 01. (Fuvest SP) A atividade das enzimas é influenciada pelo pH

a) II.

do meio. O gráfico abaixo mostra a velocidade de reação

b) III.

de duas enzimas que atuam na digestão humana, pepsina e tripsina.

c) I e II. d) I e III. e) II e III. 03. (UFRN) Os tumores desenvolvidos nas vias biliares podem provocar diferentes sintomas de acordo com a localização específica. Um indivíduo acometido por um tumor que obstrua o ducto comum (indicado com um círculo na figura abaixo) terá como consequência

S.S. Mader. Biology, 2010. Adaptado.

Para identificar se um frasco rotulado “Enzima” contém pepsina ou tripsina, foi planejado um experimento com quatro tubos de ensaio: dois tubos teste e dois tubos controle.

Vesícula biliar Pâncreas

a) Complete o quadro da página de resposta, indicando como deve ser montado cada um dos quatro tubos de ensaio do experimento. Para cada tubo, devem ser indicadas três condições: • adição de enzima ou água esterilizada; • tipo de substrato (proteína, amido ou gordura);

Ducto pancreá co Ducto biliar comum Duodeno

• valor de pH. b) Qual é o resultado esperado em cada tubo de ensaio, caso o frasco contenha apenas pepsina? c) Em que órgão(s) do sistema digestório humano atuam a pepsina e a tripsina? 02. (UFTM MG) Um pedaço do estômago de um animal foi retirado e implantado em seu abdome em uma região mais superficial, porém muito bem irrigada por veias e artérias. Durante o experimento, observou-se que o pedaço transplantado produzia suco gástrico sempre que o animal era alimentado. Três explicações foram dadas para o fato ocorrido: I.

a produção de suco gástrico é estimulada pelo hormônio gastrina, quando este se encontra presente na circulação;

II.

a enterogastrona estimula a produção de gastrina e esta, por sua vez, estimula a liberação de suco gástrico;

III.

o pedaço transplantado contém glândulas gástricas, o que o caracteriza como um tecido-alvo para a gastrina.

Das explicações sugeridas acima, são corretas apenas:

146

Questão 01. b) De acordo com os dados do quadro acima tem-se: Tubo 1 - haverá digestão das proteínas, pois o pH 2 é ideal para a ação da pepsina. Tubos 2 e 4 – não haverá digestão, pois não há enzima (tubos controles). Tubo 3 – não haverá digestão, pois o pH 8 não é ideal para a ação da pepsina. c) A pepsina atua no estômago e a tripsina, no intestino delgado.

a) a evacuação de fezes com grande quantidade de gordura. b) o comprometimento da digestão de gorduras e proteínas. c) o prejuízo na absorção de aminoácidos. d) a lesão das células do duodeno. 04. (UFPR) A troca do gás oxigênio entre o ar atmosférico, presente nos alvéolos pulmonares, e os capilares sanguíneos pode ser expressa pela fórmula: A Difusão do gás En.nDn(P1 − P2 ) A = área alveolar. E = distância entre o tecido epitelial do alvéolo pulmonar e capilar sanguíneo. D = coeficiente de difusão do gás. (P1 – P2) = diferença de pressão do gás entre o ar alveolar (atmosférico) e o sangue. Quanto maior a altitude, menor a pressão atmosférica, e o ar atmosférico torna-se mais rarefeito. Ao escalar uma montanha, o alpinista percebe que sua respiração vai ficando mais difícil.

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

Essa dificuldade é ocasionada porque um dos fatores, expresso na fórmula, está alterado. Qual é esse fator? a) Área alveolar. b) Coeficiente de difusão do gás. c) Distância entre o tecido epitelial do alvéolo pulmonar e o capilar sanguíneo. d) Diferença de pressão entre o ar alveolar (ar atmosférico) e o capilar sanguíneo. e) Produto entre a área alveolar pela distância entre o alvéolo pulmonar e o capilar sanguíneo.

ventilação pulmonar em seres humanos, é correto afirmar: a) A capacidade de prender a respiração por longos períodos é dependente exclusivamente da ação do sistema nervoso autônomo. b) O centro cardiorrespiratório é capaz de regular a intensidade ventilatória dos pulmões sem a intervenção de uma ação voluntária nervosa. c) A renovação de água rica em oxigênio presente nos alvéolos pulmonares é condicionada pelo estímulo sensorial gerado pelo bulbo raquidiano. d) Os ritmos biológicos vitais promovem e regulam os batimentos cardíacos responsáveis por impulsionar os movimentos

05. (Uneb BA) A pO2 normal do sangue desoxigenado que retorna ao coração é cerca de 40mmHg.

Em relação a esse controle responsável pela manutenção da

A pO2 do sangue que sai dos pulmões é cerca de 100mmHg.

ventilatórios de inspiração e expiração. e) Durante o mergulho, a necessidade de oxigenação dos tecidos é limitada devido à presença do ambiente aquático, o que permite um aumento do tempo de permanência submerso. 07. (Uerj RJ) Observe as figuras a seguir, que relacionam pressão sanguínea e pressão osmótica em quatro diferentes condições ao longo da extensão de um vaso capilar. Na extremidade arterial (PA) do vaso capilar, a pressão sanguínea é maior que a pressão osmótica, e o líquido sai do interior

30-

pressão sanguínea (torr)

pressão sanguínea (torr) pressão osmó ca

40-

pressão osmó ca

20-

10-

4030-

10-

III

pressão osmó ca

3020-

10-

pressão osmó ca

4030-

2010-

PV IV

pressão sanguínea (torr)

40-

20-

Considere um quadro de desnutrição prolongada, em que um indivíduo apresenta baixa concentração de proteínas no sangue. A representação mais adequada da relação entre a pressão sanguínea e a osmótica ao longo do capilar desse indivíduo corresponde à figura de número a) I. b) II. c) III. d) IV. 147

FRENTE C  Exercícios de Aprofundamento

06. (Uneb BA) O controle nervoso da respiração é realizado pelo centro cardiorrespiratório localizado no bulbo raquidiano. Ele é alterado, dentre outros motivos, pelas variações da concentração de oxigênio e de dióxido de carbono, bem como do valor do pH do sangue.

pressão sanguínea (torr)

A habilidade da hemoglobina presente no sangue para captar ou liberar oxigênio, O2(g) depende da sua pressão parcial (pO2) no ambiente. O gráfico representa a variação dessa pressão parcial sanguíneo em relação ao grau de saturação de oxigênio ligado à hemoglobina. Com base nessas informações, é correto afirmar. a) A pressão parcial de oxigênio normal presente nos tecidos sustenta apenas 25% do grau de saturação de oxigênio nas hemácias. b) A pressão parcial de oxigênio presente no sangue tende a aumentar à medida que o fluido sanguíneo se desloca através dos vasos em direção aos tecidos. c) O retorno venoso do sangue ao coração se caracteriza por apresentar taxas próximas de 0% de saturação de oxigênio ligado à hemoglobina. d) A hemoglobina que retorna ao coração através do sangue apresenta, aproximadamente, 50% da capacidade máxima de captação de oxigênio. e) A reserva de até 75% de oxigênio é mantida pela hemoglobina durante a demanda comum do corpo e pode ser liberada para os tecidos, se houver uma baixa da pressão parcial de oxigênio.

do capilar para os tecidos, ocorrendo o fluxo oposto na extremidade venosa desse vaso, onde a pressão sanguínea venosa (PV) é menor que a osmótica.

Biologia

FRENTE C  Exercícios de Aprofundamento

O quadro abaixo apresenta esses riscos em função dessa razão.

Razão (r)

Risco

r≤2

Baixo

2<r≤4

Moderado

4<r≤6

Alto

r>6

Altíssimo

Considere uma pessoa com nível de triglicérides igual an 150 mg/d e assinale o que for correto. 01. Se aumentar a concentração de HDL, então o risco de ter aterosclerose também aumentará. 02. Se a concentração de HDL for igual a 40 mg/d, então essa pessoa tem alto risco de aterosclerose. 04. Se ela tem baixo risco de aterosclerose, então a concentração de HDL no seu sangue é maior ou igual a 75 mg/d. 08. Se essa pessoa tem alto risco de contrair aterosclerose e consegue diminuir pela metade os níveis de HDL e de triglicérides, então ela passará a ter um risco apenas moderado. 16. O HDL é uma lipoproteína de alta densidade, que ajuda a eliminar o excesso de colesterol do sangue, transportando-o das artérias para o fígado, que o excreta na bile. 10. (FMP RJ) Os rins podem excretar grande quantidade de urina diluída ou pequeno volume de urina concentrada sem grandes alterações nas excreções de solutos, como sódio e potássio. As ações do hormônio antidiurético (ADH) têm papel fundamental no controle do grau de diluição ou concentração da urina. A secreção de ADH pode ser aumentada ou diminuída por estímulos no sistema nervoso central, bem como por diversos fármacos e hormônios.

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a) consumo de álcool. b) aumento da volemia. c) vômito seguido de náusea. d) aumento da pressão sanguínea. e) decréscimo da osmolaridade plasmática. 11. (Uerj RJ) Os glomérulos renais filtram o sangue de tal forma que células e solutos de alto peso molecular são retidos, enquanto os de baixo peso molecular vão compor a solução denominada filtrado glomerular. Ao passar pelos túbulos renais, vários componentes desse filtrado serão reabsorvidos, enquan-

quan dade

to outras substâncias serão nele secretadas, formando a urina. Observe os gráficos a seguir. quan dade

09. (UEM PR) O valor máximo considerado normal para o nível de triglicérides no sangue é de 150 miligramas por decilitro (mg d). No entanto, mesmo estando dentro desse limite, uma pessoa pode ter um alto risco de contrair doenças coronárias. Por exemplo, uma das formas de identificar o risco de aterosclerose é calculando a razão entre a concentração de triglicérides pela de HDL (lipoproteína de alta densidade), isto é, concentração de triglicérides r= . concentração deHDL

A liberação do ADH é estimulada pelo

quan dade

08. (FCM MG) Falta de ar constante, inchaço, dor torácica e desmaios podem ser indícios de uma doença pouco conhecida: a HIPERTENSÃO PULMONAR. Trata-se de uma síndrome caracterizada por um aumento progressivo na resistência vascular pulmonar. Consequentemente, em decorrência da hipertensão pulmonar, podemos afirmar que, em nível cardíaco, existe uma sobrecarga do a) átrio direito. b) átrio esquerdo. c) ventrículo direito. d) ventrículo esquerdo.

Na+ glicose

III

Quan dade em 24 horas filtrada

excretada

Em um indivíduo normal, as quantidades de Na+ e de glicose filtradas pelos glomérulos, e as quantidades dessas mesmas substâncias excretadas na urina, em um período de 24 horas, estão representadas no gráfico de número a) I b) II c) III d) IV 12. (Ufla MG) O consumo excessivo de sal e de açúcar tem despertado a atenção dos meios de comunicação em razão dos problemas de saúde como pressão alta, obesidade e diabetes. O controle fisiológico desses solutos é feito pelo rim, que reabsorve, em condições normais, toda a glicose presente no filtrado renal proveniente do sangue. A concentração da glicose no sangue humano é de cerca den 1,0 mg/ml e o rim tem capacidade de reabsorver até 320 mg/ min. Acima desse valor, parte da glicose é perdida na urina. Sabe-se também que o rim, em condições normais, filtra cerca de 120 ml/min de sangue. Caso uma pessoa apresente taxa glicêmica, no sangue, de 3,0 mg/ml, qual seria a quantidade de glicose filtrada em 10 min e o que aconteceria com esse soluto do filtrado? a) 2 400 mg e toda a glicose seria reabsorvida. b) 360 mg e toda a glicose seria reabsorvida. c) 3 600 mg e parte da glicose seria perdida na urina. d) 240 mg e parte da glicose seria perdida na urina.