Coleção 10 V - Livro 8 - Biologia - Professor by Editora Elabore

Ana Clara Oliveira Líliam Faleiro

FRENTE

BIOLOGIA Por falar nisso Uma planária, verme achatado de vida livre, pode ser cortada em mais de duzentos mil minúsculos pedaços sem que ela mora. Isso ocorre porque cada pequeno fragmento, eventualmente, acaba se transformando em um novo animal completo. Foi Thomas Hunt Morgan (1866- 1945), zoólogo e geneticista norte-americano, que fez as primeiras experiências com esses seres. Ele mostrou que um fragmento equivalente a 1/297.276 do corpo das planárias (com cerca de 10 mil células) pode regenerar o animal integralmente. Essa capacidade de regeneração deve-se às células-tronco que possui. Estas células são indiferenciadas, não especializadas. Têm capacidade de extensão, isto é, são capazes de se transformar em diferentes tipos de células. Apresentam também uma capacidade de autorrenovação, com divisão assimétrica, isto é, originando duas células-filhas que têm destinos diferentes: uma das células permanece indiferenciada (tronco), enquanto a outra pode diferenciar-se numa célula especializada. Nas próximas aulas, estudaremos os seguintes temas

A09 A10 A11 A12

Platelmintos ....................................................................................8 Nematelmintos .............................................................................19 Molusca .........................................................................................29 Anelídea. .......................................................................................36

FRENTE

BIOLOGIA

MÓDULO A09

ASSUNTOS ABORDADOS n Platelmintos n Características morfológicas n Classificação dos platelmintos n Doenças causadas por platelmintos

PLATELMINTOS Os platelmintos são acelomados e representam os primeiros animais triblásticos da escala zoológica, isso é, possuem três folhetos embrionários e simetria bilateral (podem ser divididos, hipoteticamente, em duas metades iguais). Esse tipo de simetria está relacionado diretamente com a evolução do sistema nervoso em centros nervosos anteriores (gânglios nervosos). Dessa maneira, o animal ganha em eficiência no deslocamento, pois a parte do corpo que primeiro entra em contato com o ambiente é a extremidade anterior que contém a maioria das estruturas sensoriais e difere da extremidade posterior. O filo Platyhelminthes (do grego, platy = achatado; helminthes = verme) contém os animais conhecidos como vermes achatados (justamente por serem acelomados), por terem o corpo lembrando uma fita, apresentando face dorsal e face ventral, região anterior e posterior. Os representantes de vida livre podem ser encontrados na água doce ou salgada, assim como também em solos úmidos. Entre os organismos de água doce e terrestres, há representantes grandes e de cores brilhantes. São conhecidos popularmente como planárias, com destaque para a aquática Dugesia e a terrestre Geoplana. Há representantes parasitas, encontrados aderidos à superfície exterior do corpo do hospedeiro (ectoparasitas), ou habitando o interior de seu organismo (endoparasitas). Alguns são causadores de sérias doenças ao homem, como o Schistosoma, causador da esquistossomose ou barriga-d’água e Taenia ou solitária, que causa a teníase.

Figura 01 - O Schistosoma mansoni é um parasita humano e causa esquistossomose.

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

Fonte: Wikimedia commons

Características morfológicas As planárias, como representantes típicos do filo, apresentam tamanho reduzido, raramente ultrapassando 2 cm de comprimento e 5 mm de largura. Entretanto, as planárias terrestres são os gigantes entre os platelmintos, podendo chegar a mais de 60 cm de comprimento. Esses seres possuem uma face dorsal (oposta ao substrato) e outra ventral (em contato com o substrato). Na face ventral, estão duas aberturas: a boca, situada no meio do corpo e o poro genital, usado na reprodução, que fica abaixo da boca, mais próxima da extremidade final do corpo.

Figura 02 - Planária aquática.

Boca Poro genital Região dorsal

Faringe protraída Região ventral Ocelo

Aurícula

Figura 03 - Face ventral e dorsal da Planária.

São os primeiros animais a apresentarem um sistema nervoso mais centralizado, constituído por dois gânglios cerebroides (demonstrando uma tendência à cefalização), de onde partem dois cordões longitudinais, que ocupam toda a extensão ventral do corpo, ligados entre si por comissuras nervosas, formando o Sistema Nervoso Ganglionar Ventral. Essa disposição dos gânglios cerebroides próximos às estruturas facilita a exploração do ambiente durante o deslocamento do animal. Percebem-se, na região anterior − expansões laterais − as aurículas, que são estruturas sensoriais quimiorreceptoras. Dorsalmente, há um par de ocelos, estruturas sensoriais fotorreceptoras, mas que não formam imagens.

Gânglios cerebroides

A09  Platelmintos

Cordões nervosos ventrais

Figura 04 - Sistema nervoso ganglionar ventral da planária.

Biologia

A planária é revestida externamente por uma camada de células que forma a epiderme. A epiderme ventral é rica em cílios e, no interior do corpo, há glândulas que secretam uma espécie de muco útil no deslizamento e na locomoção. Possui um sistema muscular originado da mesoderme, com fibras contráteis que podem estar orientadas no sentido do comprimento do corpo, formando a musculatura longitudinal, ou orientadas circularmente, formando a musculatura circular. Assim, o animal pode alongar-se, encurtar-se ou voltar-se para qualquer direção, conforme os estímulos que recebe. A mesoderme também forma o mesênquima, um tecido esponjoso constituído por células indiferenciadas, com grande capacidade de regeneração, que preenche o interior do corpo, não havendo uma cavidade interna. A planária é carnívora e apresenta um intestino bastante ramificado, que facilita a distribuição e aumenta a absorção dos nutrientes, uma vez que não possui sistema circulatório. Observa-se também uma faringe protrátil (exteriorizada), o que facilita a captação de alimento, que é sugado em pequenas quantidades. O sistema digestório é incompleto, como no filo Cnidária. Sistema digestório

Cordão nervoso ventral Face dorsal Aurícula

Ocelos

Face ventral

Protonefrídios (Estruturas excretoras) Faringe protá l Extremidade anterior

Gânglio cerebroide

Boca Extremidade posterior

Figura 05 - Sistema digestório da planária.

Não existem órgãos especializados para a respiração. As trocas gasosas são feitas por difusão direta entre a epiderme e o meio, nos vermes de vida livre. Em parasitas que vivem em meio desprovido ou pobre em oxigênio, a obtenção de energia ocorre pelo processo de fermentação. A estrutura excretora é denominada célula-flama ou solenócito, sendo reconhecida como protonefrídeo, que elimina amônia (excreta nitrogenada) para o meio externo. Fonte: Wikimedia commons

Os platelmintos geralmente são animais hermafroditas. Contudo, existem representantes dioicos, como o Schistosoma, que são os primeiros a apresentarem gônadas definitivas.

Classificação dos platelmintos A09  Platelmintos

Turbellaria

Figura 06 - Fecundação cruzada entre planárias (reprodução sexuada).

São todos os vermes de vida livre, conhecidos como planárias. Podem ser aquáticos, dulcícolas ou marinhos, vivendo também em ambientes terrestres úmidos. Como vimos, as planárias são hermafroditas. Assim, reproduzem-se sexuadamente por fecundação cruzada, alinhando os poros genitais e trocando gametas masculinos. A fecundação é, portanto, interna e o desenvolvimento é direto.

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Observa-se também, nesses animais, reprodução assexuada por laceração ou fragmentação, graças à alta capacidade de regeneração. São representantes desse grupo: Dugesia tigrina – planária de água doce; Geoplana carinata – planária terrestre e Convoluta henseni – planária marinha.

Taenia solium – verme responsável por causar teníase nos humanos, tendo o homem como hospedeiro definitivo e o porco como hospedeiro intermediário; Taenia saginata – também pode causar teníase nos seres humanos. O homem é o hospedeiro definitivo e o boi é o hospedeiro intermediário; Diphyllobothrium latum – conhecida como “tênia de peixe”, tem o homem como hospedeiro definitivo e peixes e crustáceos copépodes (Cyclops) como hospedeiros intermediários. Esse verme é responsável pela difilobotriose; Echinococcus granulosus – tem o cão como hospedeiro definitivo e o homem é hospedeiro acidental ao ingerir o ovo do verme. A forma larvária desse parasita fixa em órgãos como o fígado e o pulmão humanos, dando início à formação do cisto hidático, produzindo a hidatidose.

Fonte: Wikimedia commons

Doenças causadas por platelmintos

Figura 07 - Cortes incompletos em uma planária podem produzir várias outras planárias que se separam posteriormente.

Trematodas Esses animais são ecto ou endoparasitas de vertebrados. A epiderme é desprovida de cílios, sendo revestida por uma fina cutícula protetora, secretada pela própria epiderme, e apresenta uma ou mais ventosas para a fixação. Exemplos de vermes trematódios: n n

Schistosoma mansoni – parasita do sangue do homem, que causa a esquistossomose ou barriga d’agua; Fasciola hepatica – parasita de carneiros que tem o caramujo como hospedeiro intermediário, mas o homem pode ser hospedeiro acidental quando ingere larvas junto à água e às verduras. A larva parasita o fígado e os ductos biliares do homem, causando a fasciolose.

Apesar de esse grupo ter representantes de vida livre, algumas espécies são parasitas de seres humanos e de outros animais, que podem provocar doenças. A principal forma de contaminação é pela ingestão de tais parasitas, geralmente por meio da água e alimentos que não receberam o devido tratamento, como é o caso da carne contaminada. Os sintomas são variados e dependem bastante do local em que o verme se alojará. Teníase Verminose causada pela presença de vermes adultos, conhecidos como tênia ou solitária, que parasitam o intestino delgado do homem. O porco é o hospedeiro intermediário da T. solium, enquanto o boi é hospedeiro intermediário da T. saginata. A carne suína ou bovina quando mal-assada ou malcozida (semicrua), contaminada pelas respectivas larvas, denominadas cisticerco, popularmente conhecidas como “canjiquinha”, são responsáveis pela contaminação do homem. Como a carne não foi submetida tempo suficeinte ao calor, essas larvas são ingeridas ainda vivas e se desenvolvem, transformando-se em vermes adultos, que provocam a doença.

Figura 08 - Corte de carne contendo cisticercos (popularmente chamados de “canjiquinha”)

A09  Platelmintos

Essa classe reúne vermes endoparasitas, popularmente conhecidos como tênias (do grego “taenia” = fita, tira) ou solitária. A epiderme é desprovida de cílios e também é revestida por uma cutícula protetora. O corpo dos cestódios é dividido em três partes distintas: o escólex, o colo e o estróbilo (formado por proglotes). Eles não possuem sistema digestório e absorvem, por difusão, o alimento já digerido pelo hospedeiro, demonstrando extrema adaptação à vida parasitária. Exemplos de vermes cestódios:

Fonte: Wikimedia commons

Cestoda

Biologia

Agente etiológico

Ganchos

Como vimos, os vermes causadores da teníase são os platelmintos Taenia solium e Taenia saginata, ambos heteróxenos. Eles são hermafroditas, reproduzindo-se sexuadamente por autofecundação e, portanto, não necessitam de outro parceiro. O corpo das tênias é longo e achatado. Na região anterior, existe o escólex, com quatro ventosas fixadoras e, apenas em T. solium, há um rostro com ganchos quitinosos. Abaixo do escólex está o colo, região de contínua divisão celular e que promove o crescimento do verme. O corpo é formado pela união de gomos, denominados proglótides, cujo número pode variar entre 800 e 1 000, levando a um tamanho médio de 3 metros em T. solium e 8 metros em T. saginata, embora formas maiores já tenham sido encontradas. Cada proglótide apresenta aparelhos reprodutores masculinos e femininos completos. As proglótides mais próximas do escólex são chamadas de jovens e são imaturas sexualmente. Já as mais distantes são maduras e estão aptas para a fecundação. As chamadas proglótides gravídicas são as que já foram autofecundadas e estão repletas de ovos.

Ventosas

Taenia solium

Figura 01 - Escólex de Taenia solium e Taenia saginata

Ventosas

Taenia saginata

Ciclo de vida da Taenia O homem doente elimina as proglótides gravídicas cheias de ovos para o meio exterior, por meio das fezes. Após seu rompimento, os ovos são liberados para o solo e para a água, sendo ingeridos pelo hospedeiro intermediário (porco ou boi, dependendo da espécie). No intestino do animal, os ovos eclodem, liberando pequenas larvas, com seis pequenos ganchos (chamado de oncosfera ou embrião hexacanto), que penetram na mucosa intestinal, atingem o sistema circulatório e se deslocam para outras regiões, sobretudo músculos. Ali se encistam, originando os cisticercos, formas larvais imóveis que podem atingir até doze milímetros de comprimento após quatro meses de infestação. O homem ingere os cisticercos ao comer a carne (suína ou bovina) contaminada. Por ação dos sucos digestivos, o cisticerco deixa a forma encistada no intestino humano e everte-se, formando um pequeno escólex que se prende à mucosa do intestino delgado e cresce, produzindo uma tênia adulta. A T. solium vive cerca de 3 anos no hospedeiro e a T. saginata aproximadamente 10 anos, ambas desprendendo proglótides gravídicas durante sua vida. Como o colo produz novas proglótides continuamente, o tamanho do verme aumenta progressivamente.

SAIBA MAIS Os parasitas podem ser classificados segundo vários critérios. Quanto ao número de hospedeiros são classificados em monóxenos e heteróxenos. Monóxenos ou monogenéticos são os parasitas que realizam seu ciclo evolutivo em um único hospedeiro. Heteróxenos ou digenéticos são os parasitas que só completam seu ciclo evolutivo passando pelo menos em dois hospedeiros.

No intes no do porco as larvas são liberadas.

Porco ingere os ovos contendo as larvas.

CICLO NO PORCO Espinhos

Ovo (eliminado junto com as fezes humanas)

Larva

Progló des maduros Parede intes nal humana

Progló des jovens O escólex prende-se à parede do intes no e começa a formação de progló des. Ocorre a auto fecundação, originando ovos. Estes ou as progló des são eliminados juntamente com as fezes humanas.

A09  Platelmintos

Verme adulto

Larva oncosfera ou hexacanta (hexa = seis; canthus = espinho) As larvas perfuram a parede do intes no e instalam-se na musculatura estriada do porco, formando cis cerco, que contém em seu interior um escólex inver do.

Cis cerco (na musculatura do porco)

No intes no, o escólex de cada cis cerco sofre evaginação.

12 CICLO NO SER HUMANO

Escólex inver do

Figura 09 - Representação esquemática do ciclo de vida da Taenia solium. O ser humano, ao comer carne de porco contaminada, ingere os cis cercos.

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

n n n

Promover o tratamento dos doentes e implementar o saneamento básico, a fim de contribuir para que não haja ovos no ambiente peridomiciliar; Evitar a ingestão de carne crua ou malcozida; Promover a fiscalização sanitária das carnes abatidas para comercialização; Promover melhorias nas condições sanitárias para a criação de animais em regime de confinamento, evitando o contato com ovos que podem ter sido eliminados nas fezes humanas.

Cisticercose A cisticercose é uma doença grave causada pela ingestão de ovos de Taenia solium. Nesse caso, o homem substitui o porco no ciclo tradicional da teníase, fazendo o papel de hospedeiro intermediário. Os ovos estão, normalmente, contaminando a água, verduras, frutas ou depositados sob as unhas. Quando ingeridos, eclodem no intestino e liberam a larva cisticerco. Esta atravessa a parede intestinal e migra para o tecido muscular ou nervoso (cérebro e medula raquidiana). Nesses tecidos sofre calcificação. Quando a larva se encista no sistema nervoso central, o quadro é denominado neurocisticercose. O diagnóstico é feito, principalmente, por exames de imagem como a tomografia computadorizada e pesquisa da presença de anticorpos no sangue. Cabe salientar que, nesse caso, é muito frequente a autocontaminação, ou seja, o indivíduo portador de teníase engole ovos eliminados junto às suas próprias fezes. Os sintomas típicos da neurocisticercose são: dores de cabeça, vômitos, tonteira, perda do equilíbrio, ataques convulsivos, perda de consciência, distúrbio de comportamento, hipertensão intracraniana e demais sintomas neurológicos e oftálmicos. A cura é improvável. Quase sempre, o cisticerco encistado tem localização não cirúrgica. O tratamento é baseado em minimizar os sintomas. A profilaxia consiste em tratamento de pessoas contaminadas pela teníase para que ovos da Taenia solium não contaminem o ambiente e o saneamento básico, que consiste na captação e tratamento do esgoto sanitário. Esquistossomose Também conhecida como “xistose”, “barriga d’água” ou “mal do caramujo”, essa verminose é endêmica em certas áreas do País, como os estados da região Nordeste, Minas Gerais e Espírito Santo. Entretanto, a possibilidade de expansão das áreas endêmicas é grande devido a uma série de fatores, como: frequentes migrações populacionais inter-regionais, crescimento populacional não acompanhado de expansão dos serviços de tratamento de água e esgoto e ausência de educação sanitária para as populações humanas. Percebe-se, portanto, que é uma doença dependente das condições socioeconômicas.

Figura 10 - Paciente acometido por esquistossomose apresentando ascite (barriga d’água)

Agente etiológico O causador da esquistossomose é o platelminto Schistosoma mansoni, parasita sanguíneo humano, verme heteróxeno de infestação ativa, pois suas larvas penetram ativamente pela pele humana. Os vermes adultos são dioicos, com claro dimorfismo sexual: o macho, medindo cerca de 1,0 cm de comprimento, tem o corpo alongado, com duas ventosas na região anterior para fixação na parede dos vasos sanguíneos do hospedeiro e um canal ginecóforo, dobras das laterais do corpo no sentido longitudinal para abrigar a fêmea e fecundá-la. Esta tem cerca de 1,5 cm, corpo também alongado e ventosas na extremidade anterior. Os vermes adultos consomem ferro das hemoglobinas, glicose e outros nutrientes do sangue do homem que é o hospedeiro definitivo do verme. Ventosa Oral Ventosa Ventral Ventosa

Macho

Fêmea

Canal Ginecóforo

Figura 11 - Representação esquemática de casal de vermes Schistosoma mansoni. A fêmea frequentemente está abrigada no canal ginecóforo do macho.

A09  Platelmintos

Fonte: Wikimedia Commons

O quadro clínico, geralmente, caracteriza-se por cólicas intestinais, diarreia, perda de apetite, apatia, fraqueza, vômitos e perda de peso. O diagnóstico é baseado na identificação de ovos de Taenia nas fezes de pacientes (exame de fezes). As principais medidas profiláticas são:

Biologia

Vetor

Fonte: Wikimedia Commons

Os hospedeiros intermediários e, ao mesmo tempo, transmissores da esquistossomose, são caramujos da família dos planorbídeos, comuns em ambientes de água doce, parada ou de pouca correnteza, como lagos, lagoas e riachos tropicais. Pertencem ao gênero Biomphalaria, com destaque para a espécie Biomphalaria glabrata.

Os ovos que atingem a luz intestinal são eliminados juntamente com a massa fecal e acabam por alcançar a água, onde se abrem, liberando larvas denominadas miracídios. Estas têm um formato oval e são ciliadas. Além disso, nadam ativamente à procura dos caramujos que lhes servem de hospedeiros e perdem a capacidade de penetração em 8 horas se não encontrá-los. Os miracídios que encontram os caramujos penetram pelas partes moles, perdem os cílios e transformam-se em esporocistos, em cujo interior existem células reprodutivas que se desenvolverão em formas larvais chamadas cercárias. A partir de um único miracídio, podem ser reproduzidas mais de 300 mil cercárias. Essas larvas são dotadas de cauda bifurcada, duas ventosas para fixação e glândulas produtoras de enzimas proteolíticas que atuam na fragilização da pele humana para facilitar a penetração ativa.

Figura 12 - Caramujo Biomphalaria glabrata

Ciclo de vida do Schistosoma mansoni No homem, os vermes adultos vivem no sistema porta hepático (veia porta hepática e capilares hepáticos), um conjunto de vasos sanguíneos que irrigam o fígado. Esses vermes também parasitam os vasos sanguíneos da parede intestinal (vasos sanguíneos mesentéricos), onde é feita a postura dos ovos. Alguns dos ovos atingem a luz do intestino, empurrados pela grande pressão do fluido circulatório e pela ação perfurante da espícula do ovo. Menos frequente, mas particularmente grave, é a presença de ovos no sistema nervoso central humano, que pode ocasionar paraplegia.

Fonte: Wikimedia Commons

A09  Platelmintos

Figura 14 - 1 – miracídio; 2 – cercária.

Figura 13 - Ovo do Schistosoma mansoni

As larvas cercárias medem cerca de 0,5 mm de comprimento e têm uma sobrevida de 36 a 48 horas após a liberação do caramujo. Podem penetrar através da pele e da mucosa oral de pessoas que entram em contato com a água contaminada, provocando uma coceira característica (dermatite cercariana). As cercárias caem na corrente sanguínea, perdem a cauda e formam os esquistossômulos, que são levados até o fígado. Os esquistossômulos tornam-se adultos, entre 25 e 28 dias, em média, após a contaminação nas lagoas e deslocam-se para os vasos do intestino, veia porta hepática e capilares do fígado, onde permanecem por muitos anos.

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

Macho Pessoa doente Fêmea

Schistosoma mansoni durante a cópula

Ovo nas fezes (o ovo tem cerca de 140 mm de comprimento)

Intestino

Vasos

Larva aquá ca ciliada: miracídio (cerca de 150 mm de comprimento)

Nos vasos do mesentério do intes no do ser humano, os vermes adultos copulam, formando os ovos ÁGUA Ser humano (hospedeiro defini vo - nele o parasita reproduz-se sexuadamente)

Caramujo planorbídeo

Larvas cercárias

Penetração ativa na pele, provocando coceira

(medem cerca de 0,5 mm de comprimento)

Miracídio

(hospedeiro intermediário nele o parasita reproduz-se assexuadamente)

Figura 15 - Esquema do ciclo de vida do Schistosoma mansoni

Na fase aguda, o paciente pode apresentar febre, sudorese, calafrios, emagrecimento, diarreias, hepatoesplenomegalia (aumento do tamanho do fígado e baço) e cólica. Na fase crônica, o paciente apresenta diarreia muco sanguinolento, dor abdominal, alterações hepáticas, anemia, esplenomegalia e ascite (edema abdominal ou barriga d’água). Este último sintoma decorre dos depósitos de ovos do verme dentro dos vasos sanguíneos que podem produzir um quadro inflamatório e obstruções do fluxo. Essas obstruções aumentam a pressão hidrostática, por exemplo, na veia porta (hipertensão portal), causando extravasamento do plasma para a cavidade abdominal. As principais medidas profiláticas são:

n n n

Tratar os doentes com medicamentos específicos, de modo a eliminar os focos de dispersão dos ovos; Implementar medidas de saneamento básico, com a instalação de fossas e rede de esgoto na tentativa de evitar que fezes contaminadas com ovos atinjam diretamente a água; Combater os caramujos, por meio de técnicas de controle biológico, por exemplo: o uso de peixes que consomem larvas do vetor; Promover educação sanitária, com informações às populações sobre a importância da utilização de fossas sépticas e rede sanitárias; Evitar o contato com ambientes aquáticos onde existam caramujos e, consequentemente, chances de contaminação (lagoas de coceira).

A09  Platelmintos

dicaento odas aéo r efiscala s eno de

Biologia

Exercícios de Fixação

itorio. op.br. tado).

01. (IF PE) A vacina brasileira contra a esquistossomose está entrando na fase final de teste em humanos em áreas endêmicas. Causada por um verme, a doença está presente em 19 estados brasileiros, com maior quantidade de casos nos estados do Nordeste, Espírito Santo e Minas Gerais. DANTAS, Carolina. Vacina brasileira de esquistossomose inicia fase final de testes após 30 anos. Disponível em: <http://g1.globo.com/bemestar/noticia/2016/08.html>. Acesso: 03 out. 2016.

Com relação à esquistossomose, podemos afirmar que esta doença é causada a) pelo Schistosoma mansoni e nos contaminamos tomando banho de rio em áreas infectadas. b) pela Taeniasolium e nos contaminamos ingerindo carne de porco crua ou malpassada. c) pela Entamoebahistolytica e nos contaminamos ingerindo água ou alimentos contaminados. d) pelo Aedes aegypti e nos contaminamos tomando banho de rio em áreas infectadas. e) pela Giardialamblia e nos contaminamos ingerindo água ou alimentos contaminados. 02. (IF CE) Analise as assertivas a seguir. I. O agente causador é um animal platelminto sem sistema digestório. II. Educação sanitária e saneamento ambiental são medidas profiláticas contra ela. III. É adquirida quando o ser humano ingere ovos do agente causador. É correto afirmar que se referem à verminose a) teníase. b) cisticercose. c) ancilostomose. d) esquistossomose. e) filariose. 03. (Unisinos RS) Os platelmintos (Filo Platyhelmintes) são animais invertebrados que possuem o corpo achatado. As características que os diferenciam dos outros invertebrados são: sistema circulatório __________; sistema digestivo __________; e excreção realizada através de __________.

A09  Platelmintos

Sobre as características diferenciais dos platelmintos descritas acima, qual das alternativas abaixo preenche correta e respectivamente as lacunas? a) presente; incompleto; metanefrídeos. b) ausente; incompleto; túbulos de Malpighi. c) ausente; incompleto; células-flama. d) presente; completo; túbulos de Malpighi. e) presente; incompleto; células-flama.

04. (Uerj RJ) A simetria também é observada na estrutura corporal dos animais, influenciando, por exemplo, a distribuição interna dos órgãos. Uma característica associada à simetria bilateral, presente em todos os animais com esse padrão corporal, é: a) grande cefalização. b) organização metamérica. c) sistema circulatório aberto. d) sistema digestório incompleto. 05. Investir em saneamento básico é investir em saúde. O esgoto encanado é importante para melhorar o Índice de Desenvolvimento Humano (IDH), porque a ausência de tratamento de esgoto possibilita a contaminação da água, do solo e de alimentos com diversos organismos causadores de doenças. Entre essas doenças, pode-se citar corretamente, a) gripe, hepatite C e AIDS. b) diarreias, cólera e verminoses. c) leptospirose, dengue e varíola. d) verminoses, gripe e elefantíase. e) febre amarela, dengue e AIDS. 06. (Enem MEC) Euphor biamili é uma planta ornamental amplamente disseminada no Brasil e conhecida como coroa-de-cristo. O estudo químico do látex dessa espécie forneceu o mais potente produto natural moluscicida, a miliamina L. MOREIRA. C. P. s.; ZANI. C. L.; ALVES, T. M. A. Atividade moluscicida do látex de Synadeniumcarinatumboiss. (Euphorbiaceae) sobre Biomphalariaglabrata e isolamento do constituinte majoritário. Revista Eletrônica de Farmácia. n. 3, 2010 (adaptado).

O uso desse látex em água infestada por hospedeiros intermediários tem potencial para atuar no controle da a) dengue. d) ascaridíase. b) malária. e) esquistossomose. c) elefantíase. 07. (UEM PR) Sobre o ciclo evolutivo da Taenia solium, assinale a(s) alternativa(s) correta(s). 01. A infecção no homem ocorre pela ingestão da carne suína contendo a larva cisticerco. 02. Cisticercose é o nome da doença causada pelo adulto de Taenia solium. 04. A infecção dos suínos ocorre quando esses animais têm acesso a áreas alagadas, contaminadas com as cercárias que penetram ativamente pela pele. 08. Os humanos, ao ingerirem os ovos do parasito, assumem o mesmo papel de hospedeiro, tal qual o suíno. 16. Uma forma de profilaxia para a cisticercose é o uso constante de calçados durante o trabalho agropecuário.

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

Exercícios C om p l em en t ares 01. (UFU MG) A figura representa, esquematicamente, o ciclo de vida de Schistosoma mansoni. Ovos

Vermes Adutos

originam

(eliminados pelas fezes) Miracídios (larva ciliada)

e originam

a) teníase, grupo dos platelmintos. b) esquistossomíase, grupo dos moluscos. c) ascaridíase, grupo dos anelídeos. d) tripanossomíase, grupo dos protozoários. e) filaríase, grupo dos nematelmintes. 03. (CFT MG) A figura abaixo representa o ciclo de vida de um determinado verme.

que penetram no Homem Caramujo Biomphalaria que penetram pela pele ou mucosa

Cercárias

e originam

(larva flagelada)

02. (FGV SP) A difilobotríase é uma parasitose adquirida pela ingestão de carne de peixe crua, malcozida, congelada ou defumada em temperaturas inadequadas, contaminada pela forma larval do agente etiológico. O ciclo do parasita envolve a liberação de proglotes pelas fezes humanas repletas de ovos, que eclodem na água e passam a se hospedar sequencialmente em pequenos crustáceos, em pequenos peixes e, finalmente, em peixes maiores que, ao serem ingeridos nas condições citadas, contaminam os seres humanos. As informações descritas sobre o ciclo da difilobotríase permitem notar semelhanças com o ciclo da

Disponível em: <http://www.bvsalutz.coc.fiocruz.br/html>. Acesso em 28 set. 2012.

Uma das principais medidas de controle da doença provocada pelo verme em foco é a) vacinar a população afetada da área ribeirinha. b) impedir a construção de casas de barro ou pau a pique. c) destruir criadouros das fases intermediárias dos barbeiros. d) evitar contato com águas possivelmente infestadas pela larva. 04. (UEL PR) A figura mostra um modelo de organismo com simetria bilateral. Nos grupos animais, o aparecimento da bilateralidade está associado às seguintes características morfofisiológicas: a) Sistema circulatório fechado e digestão extracelular no estômago. b) Sistema digestório completo e cordão nervoso ganglionar dorsal. c) Sistema digestório incompleto e órgãos dos sentidos ocelares. d) Sistema nervoso central e coordenação motora para locomoção. e) Sistema nervoso difuso e sangue com hemácias anucleadas.

A09  Platelmintos

A partir da análise do ciclo, considere as afirmativas a seguir. I. A larva do esquistossomo que penetra ativamente pela pele ou pela mucosa das pessoas, infestando-as, é um protozoário flagelado denominado cercária. II. Na profilaxia dessa doença é importante construir redes de água e esgoto, exterminar o caramujo hospedeiro, bem como evitar o contato com águas possivelmente infestadas por cercárias. III. O caramujo Biomphalaria representa o hospedeiro intermediário das larvas ciliadas (miracídios). Estas originam, de modo assexuado, larvas dotadas de cauda (as cercárias). IV. A esquistossomose é ocasionada pela presença da larva do Schistosoma mansoni, e a infestação do homem é ocasionada pela ingestão de ovos do parasita liberados nas fezes de pessoas infectadas. Assinale a alternativa que apresenta, apenas, as afirmativas corretas. a) II e III e IV. c) I, II e III. b) I e IV. d) II, III.

05. (Fac. Med. Petrópolis RJ) As verminoses formam um grupo de doenças causadas por vermes parasitas que se instalam

Biologia

no organismo. São causadas especialmente pela falta de saneamento básico e hábitos de higiene. Os vermes geralmente se alojam nos intestinos, mas podem abrigar-se também em órgãos, como o fígado, pulmões e cérebro. [...] Algumas das verminoses mais comuns são as ancilostomoses, uma infecção intestinal causada por nematódeos e a teníase, provocada pela presença da forma adulta da Taenia solium ou da Taenia saginata no intestino delgado do homem. Disponível em: http://www.blog.saude.gov.br/index.php/57-perguntas-e-respostas/34424-conheca-as-principais-verminoses-que-atingem-o-ser-humano. Acesso em: 17 jul. 2017. Adaptado.

Os vermes citados no texto têm em comum a presença de a) cavidade geral do corpo, durante o desenvolvimento embrionário, totalmente revestido pelo mesoderma. b) três folhetos embrionários, ectoderma, mesoderma e endoderma que surgem no processo de gastrulação. c) tubo digestório incompleto, com a cavidade digestória possuindo uma única abertura. d) sistema circulatório aberto com a hemolinfa circulando dentro e fora de vasos sanguíneos. e) túbulos de Malpighi que excretam cristais sólidos de ácido úrico, substância praticamente insolúvel em água. 06. (Cefet MG) Analise a seguinte ilustração.

juca que invadiu as residências. A maioria dos casos agudos foi em residentes locais que tiveram exposição diária às cercarias durante três semanas, até que as águas baixassem. (Fonte: BARBOSA, C. S. et al. 2001. Epidemia de esquistossomose aguida na praia de Porto de Galinhas. Pernambuco, Brasil. Cad. Saúde Pública, Rio de Janeiro, H(3): 725-728, mai-jun, 2001.)

Após análise dos resultados, os pesquisadores levantaram algumas hipóteses, sendo a mais plausível para explicar o surto a seguinte: a) Caramujos Biomphalaria glabrata foram trazidos pelas enchentes, colonizando as margens do estuário e áreas alagadas das residências. Cercárias presentes no ambiente penetraram no caramujo, desenvolvendo-se até a fase adulta. O consumo de caramujos do mangue levou à contaminação das pessoas. b) As pessoas foram infectadas diretamente pelo platelminto parasita Schistosoma mansoni através da ingestão da água contaminada, durante a enchente. c) O estabelecimento de residências nessas áreas exigiu uma quantidade considerável de areia tanto para aterros como para a preparação das massas utilizadas na construção. Essa areia, procedente de leitos de rios, pode ter sido o veículo que introduziu a espécie Biomphalaria glabrata na localidade. d) Após a enchente, o terreno das casas e a areia da praia foram infestados por Schistosoma mansoni, e o contato com a pele permitiu a contaminação das pessoas. A fase larval da espécie está relacionada, diretamente, à falta de saneamento básico. e) As larvas de Schistosoma mansoni infectaram animais domésticos, como porcos, e as fezes, em contato com a pele humana, permitiram a contaminação das pessoas após a enchente do rio Ipojuca. 08. (UFPE)

A09  Platelmintos

A parasitose que pode ter sua incidência reduzida por esse simples hábito é a a) filariose. b) cisticercose. c) toxoplasmose. d) ancilostomose. e) esquistossomose. 07. (UPE PE) Pesquisadores de Pernambuco notificaram um surto de esquistossomose aguda na praia de Porto de Galinhas (PE) em 2 000, quando 662 pessoas tiveram diagnóstico positivo. A infecção humana em massa ocorreu no feriado de 7 de setembro, quando chuvas pesadas provocaram a enchente do rio Ipo18

A imagem acima representa o ciclo de vida de um parasita que pode causar sérios problemas de saúde em seres humanos. Observando essa imagem, podemos afirmar que: F – F – V – F – V. ( ) as proglótides se formam na carne do porco e são ingeridas pelo homem. ( ) nessa parasitose, o porco assume o papel de hospedeiro definitivo. ( ) pelo ciclo apresentado, a ingestão acidental de alimentos contaminados com fezes humanas pode levar à formação de cisticercos no organismo humano. ( ) o amarelão e a ascaridíase são parasitoses que apresentam o mesmo ciclo vital. ( ) o ciclo apresentado é o da teníase.

FRENTE

BIOLOGIA

MÓDULO A10

NEMATELMINTOS Os nematelmintos ou asquelmintos são representados por um grupo heterogêneo de vermes. Alguns são parasitas de plantas, do homem e de outros animais, outros são animais de vida livre, carnívoros predadores ou fitófagos. Os nematódeos de vida livre são encontrados no mar, na água doce e nos solos encharcados, ocorrendo desde regiões polares até os trópicos.

ASSUNTOS ABORDADOS n Nematelmintos n Características gerais n Organização corporal n Reprodução n Doenças causadas por nematelmintos

Características gerais Acredita-se que os nematelmintos tenham surgido de um animal semelhante a um platelminto. No entanto, evidenciam-se aqui, duas grandes novidades evolutivas em relação aos seus ancestrais: a presença de um pseudoceloma (espaço corporal originado entre a mesoderme e a endoderme), que conferiu uma arquitetura corporal cilíndrica aos vermes e o sistema digestório completo. Eles apresentam boca originada a partir do blastóporo (protostômios) para ingestão de nutrientes e um ânus para a eliminação de dejetos do processo digestivo. São animais triblásticos, com simetria bilateral. Uma característica peculiar do filo é que nenhuma célula de seus representantes apresenta cílios ou flagelos.

Organização corporal O corpo é revestido por uma cutícula protetora, elástica, de constituição proteica, secretada pela epiderme. Apresenta um esqueleto hidrostático, formado pelo líquido do pseudoceloma. A musculatura possui apenas fibras musculares, dispostas longitudinalmente, que permitem ao animal executar apenas movimentos em “chicote” (flexão). As trocas gasosas são feitas diretamente por difusão através da epiderme. Como nos platelmintos, os vermes endoparasitas apresentam uma respiração anaeróbia facultativa (fermentação). Os nematelmintos têm como principal excreta nitrogenada a amônia, que é eliminada por estruturas denominadas renetes. Essa estrutura excretora é constituída por dois canais que correm ao longo das laterais, ligados entre si na região anterior. Esses canais estão dispostos de tal forma que lembram a letra H e há um ducto que se comunica ao poro excretor, pelo qual as excreções são eliminadas do corpo.

Biologia

Boca Intes no

Cu cula

Faringe

Placa retrá l cortante

Ovário

Anel nervoso

Ânus

Figura 01 - Representação esquemática de um nematódeo macho evidenciando as principais estruturas internas.

O sistema nervoso é do tipo ganglionar ventral, possuindo também um anel nervoso em torno da faringe. Há um cordão nervoso dorsal e um ventral. Este é considerado o mais importante, uma vez que apresenta função sensorial e motora.

Reprodução A maioria dos nematelmintos possui sexos separados (dioicos). As fêmeas são maiores que os machos. Há um nítido dimorfismo sexual: o macho, além de ser menor, apresenta a região posterior espiralada, com espículas penianas, enquanto nas fêmeas essa extremidade é distendida. A fecundação é interna e milhares de ovos são colocados diariamente pela fêmea fecundada. O desenvolvimento é indireto, ocorrendo, geralmente, cinco fases larvárias (L1, L2, L3, L4 e L5), com troca da cutícula para que possam completar seu desenvolvimento e chegar à fase adulta.

Doenças causadas por nematelmintos

Fonte: Wikimedia commons

As verminoses correlacionadas ocorrem, em maior frequência, nos países onde não há saneamento básico e moradia de qualidade. O diagnóstico, na maioria dos casos, é dado pelo exame de fezes por meio do qual se pesquisa a presença dos ovos dos vermes. Ascaridíase O verme é encontrado em quase todos os países do Globo, estimando-se que 30% da população mundial esteja parasitada por ele. Popularmente, é conhecido como lombriga e causa a doença denominada ascaridíase ou ascariose.

A10  Nematelmintos

Agente etiológico

Macho: extremidade final do corpo enrolada

Fêmea: extremidade final do corpo reta.

Figura 02 - Vermes dioicos de Ascaris lumbricoides, com evidente dimorfismo sexual.

Ascaris lumbricoides é um verme monóxeno, dioico e com dimorfismo sexual. Quando adulto, a fêmea mede por volta de 40 cm, apresentando a extremidade final do corpo retilínea, e o macho mede aproximadamente 20 cm, possuindo a extremidade final do corpo enrolada. Na boca, ocorrem três fortes lábios usados eventualmente para fixação na mucosa intestinal humana.

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

Transmissão O Ascaris é transmitido por meio dos ovos desse parasita presentes na água, frutas, verduras e nas mãos, principalmente sob as unhas. Ciclo biológico O ser humano ingere ovos que contêm larvas L3 do parasita. No intestino delgado, essas larvas são liberadas dos ovos, perfuram a parede intestinal e caem no sangue. Passam pelo fígado, coração e pulmões, onde perfuram os alvéolos (L5) e migram através dos brônquios, chegando à faringe. Na faringe, ocorre nova deglutição e, no intestino delgado, as larvas originam os vermes adultos. Durante todo o trajeto, elas passam por modificações e amadurecem, mudando de fase. Em nível intestinal, os vermes adultos se reproduzem sexuadamente e as fêmeas fecundadas produzem grande quantidade de ovos, cerca de 200 000 por dia, que são eliminados juntamente com as fezes humanas. Os ovos são fortemente resistentes às condições adversas do ambiente, permanecendo viáveis por até um ano. Após a contaminação pelos ovos embrionados do verme, o homem apresenta, em aproximadamente 75 dias, ovos em suas fezes. lutiç D eg

Ovo contendo L2 Geralmente há ingestão de muitos ovos. Cada um deles contém uma L2. Estômago

Intestino

ão

L4 Forma Traqueia adulta no intestino delgado: havendo macho e fêmea no intestino, há cópula e os ovos embrionados são liberados pela fêmea do Ascaris.

Pulmão Pulmão L4 Coração L3 Fígado

L2 Coração

Estômago L2

Ceco

Intestino

Fígado

Localização dos órgãos

Ovo liberado junto com as fezes humanas Trajeto de invasão Trajeto de migração e de volta das larvas ao intestino delgado L2

L4 - L arvas

Figura 03 - Esquema do ciclo de vida do Ascaris lumbricoides.

Quadro clínico A10  Nematelmintos

A migração larval pelo sistema respiratório pode gerar um quadro pulmonar com febre, mal-estar e tosse. O quadro relacionado ao tubo digestivo apresenta dor abdominal, diarreia, vômitos, náuseas e anorexia. Uma complicação é a obstrução intestinal quando o número de parasitas é muito grande. Os vermes adultos consomem grande quantidade de nutrientes no intestino humano, levando o paciente, principalmente crianças, à subnutrição e depauperamento físico e mental. 21

Biologia

Profilaxia Algumas medidas para evitar o contágio dessa verminose são: tratamento dos doentes; ferver, filtrar ou clorar a água de consumo humano; higiene no preparo dos alimentos; higiene pessoal rigorosa, como lavar corretamente as mãos e saneamento básico.

Transmissão A principal forma de transmissão é a penetração ativa de larvas L3 (forma infectante) por meio da pele. Essas larvas, presentes em alimentos e água, podem, também, contaminar passivamente o homem por via oral.

No Brasil, o amarelão, necatorose ou opilação é causado mais frequentemente pelo verme Necator americanos. O verme Ancylostoma duodenale causa a ancilostomose nomeado popularmente de amarelão. Essa verminose sempre foi motivo de muita preocupação, até mesmo pelo escritor brasileiro Monteiro Lobato, quando em 1919, referindo-se aos 2/3 da população brasileira, mencionou: “17 milhões são caricaturas derreadas no físico e no moral pela ancilostomíase, a inteligência do amarelado atrofia-se e a triste criatura vive em soturno urupê humano, incapaz de ação, incapaz de vontade, incapaz de progresso; os escravos dos vermes…” Agente etiológico

A10  Nematelmintos

Ancylostoma duodenale ou Necator americanus são vermes monóxenos. Quando adultos, a fêmea mede em torno de 2 cm e o macho 1 cm, parasitando o intestino delgado humano. Contudo, as fêmeas de Necator americanus, quando adultas, chegam a medir 10 cm de comprimento. Além disso, apresentam dimorfismo sexual e lâminas ou dentículos cortantes na boca. Essas estruturas promovem fixação do verme na mucosa intestinal humana. Esses helmintos possuem duas fases bem definidas: a 1ª de vida livre (solo úmido) e a 2ª, que se desenvolve no hospedeiro definitivo, o homem.

Fonte: Wikimedia commons

Ancilostomose

Figura 05 - Larva infectante (L3) dos vermes do amarelão, medindo cerca de 600 µm.

Ciclo biológico Ao penetrar ativamente pela pele, as larvas (L3) caem no sangue e são levadas até os pulmões, onde perfuram os alvéolos (L4) e sobem pelos brônquios até a faringe. Na faringe são deglutidas e chegam ao intestino delgado onde originam os vermes adultos. Estes se reproduzem, produzindo ovos que são eliminados com as fezes humanas. No meio externo, os ovos liberam larvas que consomem matéria orgânica do solo sombreado e úmido e amadurecem ao estágio em que, novamente, se transformam em forma infectante (L3). Quadro clínico Na pele podem ocorrer lesões avermelhadas com edema e prurido nos locais onde ocorre a penetração das larvas. A passagem pelos pulmões pode gerar um quadro com tosse, febre e mal-estar. No tubo digestivo, ocorrem náuseas, vômitos, anorexia, obstipação ou diarreia e nos casos crônicos é frequente o quadro de anemia, pois os vermes adultos consomem o sangue humano na mucosa intestinal. Em consequência da anemia, ocorre a geofagia, hábito de ingerir terra, mais comum entre crianças acometidas. Além disso, os indivíduos portadores dessa verminose apresentam palidez (amarelão), sonolência, tontura, cansaço, queda na capacidade cognitiva e fraqueza muscular. As lesões inflamatórias na mucosa do duodeno devido à ação mecânica causada pelos dentículos cortantes do verme resultam na presença de sangue nas fezes. Profilaxia

Figura 04 - Na imagem, Ancylostoma duodenale. Observe a presença de dentículos na boca.

As medidas preventivas contra a doença são: utilização de calçados e luvas ao trabalhar no manuseio da terra, tratamento dos doentes e saneamento básico.

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

Larva migrans cutânea Os animais domésticos possuem uma série de vermes parasitas próprios, cujas larvas infectantes só são capazes de completar o ciclo de vida quando alcançam seu hospedeiro específico. Se as larvas desses parasitas infectarem um hospedeiro que não o seu, normalmente não serão capazes de evoluir nele, podendo realizar migrações pelo tecido subcutâneo ou visceral. Esse é o caso da síndrome conhecida como larva migrans (“Bicho-geográfico”). Ocorre a infestação cutânea pela larva de Ancylostoma caninum ou Ancylostoma braziliense. A larva vagueia o tecido subcutâneo na marcha de 2 a 5 cm/dia, mas não atinge a maturidade sexual e acaba morrendo após semanas ou meses. As regiões do corpo mais frequentemente atingidas são os pés, pernas, nádegas e antebraços. Se ingeridas pelo homem, as larvas atingem o intestino e podem migrar através das vísceras, provocando a síndrome LMV (larva migrans visceral).

Figura 06 - Sintomas do bicho geográfico (larva migrans).

Agente etiológico Ancylostoma braziliensis. Transmissão Penetração ativa de larvas através da pele. Ciclo biológico Os vermes adultos se reproduzem no intestino de cães e gatos. Esses animais liberam ovos com as fezes. Os ovos liberam larvas que permanecem no solo, comumente em areias. As larvas podem infectar novos animais ou penetrar na pele humana. Eventualmente, as larvas podem cair no sangue, ir para os pulmões, brônquios, faringe e intestino, originando o verme adulto. Quadro clínico O quadro caracteriza-se por manchas avermelhadas com forte prurido no caminho percorrido pelas larvas. Esse prurido ocorre principalmente à noite, causando insônia. Profilaxia Como prevenção, recomenda-se não levar cães e gatos a praias ou tanques de areia, assim como evitar o contato da pele com o solo possivelmente contaminado. Enterobíase A enterobíase, também chamada de oxiuríase, é causada por um parasita do intestino grosso humano, comum em crianças de 5 a 15 anos. Na maioria dos casos, o parasitismo passa despercebido pelo paciente. Este só nota que alberga o verme quando sente prurido anal (à noite principalmente) ou quando vê o verme nas fezes. Em infecções maiores, pode provocar inflamação no ceco e apêndice. A fêmea possui tamanho médio de 1 cm de comprimento e o macho apresenta cerca 0,5 cm de comprimento. Ambos vivem no ceco e no apêndice, sendo que as fêmeas, repletas de ovos (5 a 16 mil) são encontradas na região perianal. A10  Nematelmintos

Agente etiológico O agente causador da doença é o Enterobius vermicularis, antigamente nomeado como Oxyurus vermiculares, verme monóxeno. Transmissão A transmissão ocorre pela ingestão de ovos com água e alimentos contaminados ou ingestão do ovo de forma direta da região anal para a boca (autoinfecção). 23

Biologia

Ciclo biológico Após a reprodução, os machos do parasita morrem e são eliminados, enquanto as fêmeas, repletas de ovos, dirigem-se para o ânus (principalmente à noite) onde se rompem, liberando os ovos.

Ingestão de ovos com embrião pela pessoa

Larvas eclodem no intes no delgado 3

1 D Ovos nas pregas perianais Larvas nos ovos maturam em 4 a 6 horas

Estágio de Infecção

Estágio de Diagnós co

Adultos no lúmem do ceco 4

5 Prenhas migram para a região perianal à noite, botando ovos

Figura 07 - Representação esquemática do ciclo biológico do Enterobius vermicularis nos humanos.

Quadro clínico O quadro pode evoluir de forma assintomática ou com dores abdominais, náuseas, vômitos e prurido anal. O prurido pode provocar nervosismo e insônia, principalmente nas crianças. A10  Nematelmintos

Profilaxia Entre as medidas preventivas da enterobíase, destacam-se: tratamento dos doentes; lavagem cuidadosa dos alimentos; troca diária de roupas íntimas e roupas de cama, lavando-as em água fervente ou em molho de hipoclorito de sódio diluído (água sanitária) e corte rente das unhas.

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

Filariose O verme fêmea causador da filariose ou elefantíase mede, em média, 7 a 10 cm, e o macho atinge aproximadamente 3,5 cm de comprimento. São parasitas dos vasos sanguíneos (embrião microfilária) e linfáticos (vermes adultos) do homem, apresentando longevidade de 8 a 10 anos. A filariose é endêmica em várias regiões tropicais, atingindo 83 países da Ásia, África e Américas. Macho e fêmea vivem juntos “enovelados” no sistema linfático humano, provocando a obstrução nos vasos linfáticos. As regiões do corpo que mais frequentemente abrigam as formas adultas nos vasos linfáticos são os braços, pernas, mamas e ocasionalmente a bolsa escrotal.

Figura 08 - Distribuição global da filariose.

Agente etiológico Wuchereria bancrofti, verme heteróxeno. Transmissão A transmissão ocorre por meio da picada de mosquitos fêmeas do gênero Culex contaminados com as larvas do verme (L3). O mosquito vetor pratica hematofagia regularmente ao entardecer. Sincronizadamente, a partir das 17 horas, é verificado também o deslocamento das microfilárias para o sangue periférico dos doentes. Essa correlação revela um caso de coevolução entre o verme e o vetor. O mosquito vetor é típico de regiões tropicais e a fêmea faz a postura dos ovos sobre a matéria orgânica do meio. Ciclo biológico As fêmeas do mosquito adquirem as microfilárias ao exercer a hematofagia. Essas microfilárias sofrem mudanças sucessivas no organismo do mosquito, originando, finalmente, as larvas infectantes (L3) que migram para o aparelho picador do inseto. Quando o mosquito pica uma pessoa, as larvas, aparentemente, atraídas pelo calor do corpo humano, se deslocam pela probóscide do mosquito (por termotactismo) e penetram pela pele lesada. Do sangue, elas migram para os vasos linfáticos, onde se tornam vermes adultos. Após algum tempo, as fêmeas fecundadas começam a liberar microfilárias (embriões) que passam para o sangue. Diariamente, ao entardecer, as microfilárias migram para a circulação sanguínea periférica (pele). Estágio no inseto 8

Penetração de L3 na pele durante a hematofagia

4 Culex infecta-se com microfilérias durante hematofagia Microfilárias migram para os músculo toráxicos do inseto

2 Adultos nos vasos linfá cos

Adultos produzem microfilárias que 3 migram nos canais linfá cos e sanguíneos

A10  Nematelmintos

Larva L3

Larva L2

Estágio no indivíduo humano

Larva migra para a probóscida do inseto

Figura 09 - Ciclo de vida da Wuchereria bancrofti.

Biologia

Fonte: Wikimedia commons

Quadro clínico A obstrução dos vasos linfáticos leva à formação de edema e pode provocar febre e mal-estar. Os casos mais graves podem levar a alterações na pele e aumento de tamanho das pernas, dos braços, do escroto e das mamas, podendo causar mutilações − quadro chamado de elefantíase. Profilaxia

Figura 10 - Sintoma da filariose: edema nos membros – elefantíase.

Como forma de prevenção da doença, pode-se adotar as seguintes medidas: tratamento dos doentes e combate ao inseto vetor de diferentes formas, como uso de repelentes, uso de telas em portas e janelas, combate aos criadouros, em geral, lixo e água rica em matéria orgânica, presentes no peridomicílio.

Exercícios de Fixação 01. As verminoses são doenças causadas por vermes parasitas que se instalam no organismo do hospedeiro. Uma dessas verminoses que afeta milhões de pessoas em todo o mundo caracteriza-se pelo fato de os vermes, no estágio de larvas, penetrarem através da pele, geralmente quando caminhamos descalços em solos contaminados. Dentro do ser humano, os vermes ficam adultos e se fixam à mucosa do intestino delgado. Com suas placas dentárias cortantes, rasgam as paredes intestinais e sugam sangue, provocando hemorragias, anemia, fraqueza, tonturas, desânimo e dores musculares no hospedeiro. A doença parasitária descrita é conhecida como a) doença de Chagas. b) esquistossomose. c) leptospirose. d) amarelão. e) teníase.

A10  Nematelmintos

02. (UECE) O Ascaris lumbricoides é causador da verminose mais difundida no mundo: a ascaridíase. Sobre esses vermes, pode-se afirmar corretamente que a) possuem coloração que varia entre o branco e o amarelado, corpo liso e brilhante, alongado e achatado. b) os machos são maiores do que as fêmeas e apresentam a extremidade posterior do corpo fortemente encurvada para a face ventral. c) a intensidade das alterações provocadas independe do número de larvas presente no hospedeiro e mesmo as pequenas infecções causam sintomas graves, como lesões hepáticas e perfuração de órgão, levando à morte. d) em consequência de sua elevada prevalência e de sua ação patogênica, esse verme pode ser considerado uma das causas do subdesenvolvimento nutricional de grande parte da população de países subdesenvolvidos. 03. (UFPE) Uma série de verminoses acomete o homem, especialmente na infância, como os helmintos - Ascaris lumbricoiV - V - F - V - F.

des (lombriga) e (oxiúro) – que podem ser veiculados por alimentos. Sobre esse assunto, considere as afirmativas abaixo. ( ) Nematelmintos, como A. lumbricoides e E. vermicularis, possuem o corpo cilíndrico,simetria bilateral e pseudoceloma. ( ) O A. lumbricoides, depois de ingerido, migra do intestino para os alvéolos pulmonares através da corrente sanguínea. ( ) A ascaridíase provoca a “barriga d’água”, doença caracterizada pelo aumento do fígado e do baço, o que gera uma expansão abdominal. ( ) No ciclo de vida de E. vermicularis, as fêmeas migram à noite do intestino grosso para a região anal, onde põem seus ovos. ( ) A descarga de dejetos humanos ou animais no solo pode transmitir a oxiuriose e a ascaridíase; assim, andar calçado pode prevenir ambas as doenças. 04. O ser humano pode conseguir muitos benefícios por meio do solo, mas também pode contrair vários tipos de doenças, se o solo estiver contaminado. Entre essas doenças, destacam-se as verminoses, causadas por diferentes vermes parasitas que se instalam no organismo do hospedeiro. Uma das verminoses mais comuns em todo o mundo é a ascaridíase, doença causada pelo verme Ascaris lumbricoides, conhecido popularmente como lombriga. Para prevenir a contaminação do organismo humano por esse verme, é importante a) vacinar anualmente as crianças e os adultos. b) evitar regiões com focos de pernilongos transmissores. c) lavar bem as mãos e os alimentos antes das refeições. d) evitar comer carne de porco ou de boi mal passada ou crua. e) andar sempre calçado, para impedir a penetração das larvas através da pele.

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

Exercícios C om p l em en t ares

Edu Lobo e Chico Buarque, Ciranda da bailarina.

A bailarina dos versos não contrai as doenças causadas por dois parasitas de importância para a saúde pública: a lombriga (Ascaris lumbricoides) e a ameba (Entamoebahistolytica). Todo mundo, porém, pode-se prevenir contra essas parasitoses, quando a) não nada em lagos em que haja caramujos e possibilidade de contaminação com esgoto. b) lava muito bem vegetais e frutas antes de ingeri-los crus. c) utiliza calçados ao andar sobre solos em que haja possibilidade de contaminação com esgoto. d) evita picada de artrópodes que transmitem esses parasitas. e) não ingere carne bovina ou suína contaminada pelos ovos da lombriga e da ameba. 02. (Enem MEC)

O rótulo do produto descreve características de uma doença que pode ser prevenida com o(a) a) uso de calçados. b) aplicação de inseticida. c) utilização de mosquiteiros. d) eliminação de água parada. e) substituição de casas de barro por de alvenaria. 03. (UPE PE) Leia o texto a seguir: A elevada prevalência de parasitos intestinais nos países subdesenvolvidos se deve, principalmente, às precárias condições de saneamento básico e ao baixo nível de escolaridade da população. Num estudo realizado com 200

escolares da periferia de Salvador (BA), os pesquisadores identificaram cinco parasitos com maior frequência. São eles: Entamoeba coli (43,5%), Ascaris lumbricoides (25%), Endolimax nana (22%), Entamoeba histolytica/E. dispar (21,5%) e Giardia duodenalis (12,0%). O resultado apontou para a necessidade de implantação de programas de educação em saúde para a prevenção de infecções parasitárias e para a adoção de medidas que melhorem o estado nutricional das crianças. Disponível em: http://ww.revistas.ufg.br/index.php/iptsp/article/download/16762/10208. Adaptado.

Sobre os parasitas mencionados no texto, observe a sequência a seguir que representa o seu ciclo de vida. 1. Ingerir água ou alimento contaminado. 2. Haver liberação dos ovos no intestino delgado. 3. As larvas penetram no revestimento intestinal e caem na corrente sanguínea, atingindo fígado, coração e pulmões, onde sofrem algumas mudanças de cutícula e aumentam o tamanho. 4. As larvas permanecem nos alvéolos pulmonares, podendo causar sintomas semelhantes de pneumonia. 5. Ao abandonar os alvéolos, as larvas passam para os brônquios, a traqueia, laringe e faringe. 6. Em seguida, as larvas são deglutidas e atingem o intestino delgado, no qual crescem e se transformam em vermes adultos. 7. Após o acasalamento, a fêmea inicia a liberação dos ovos. 8. Os ovos são eliminados com as fezes. Dentro de cada ovo, ocorre o desenvolvimento de um embrião que, após algum tempo, origina uma larva. 9. Ovos contidos nas fezes contaminam a água de consumo e os alimentos utilizados pelo ser humano. É CORRETO afirmar que o ciclo de vida acima pertence, exclusivamente, à a) Entamoeba coli. b) Ascaris lumbricoides. c) Entamoeba histolytica/E. díspar. d) Endolimax nana. e) Giardia duodenalis. 04. (Fatec SP) Segundo dados de 2017 da Organização Mundial de Saúde, um quarto da população mundial sofre com ascaridíase, ancilostomose ou tricuríase. Esse contingente de enfermos afeta também a economia dos países, que investem nos tratamentos e perdem em produtividade. Isso porque as pessoas parasitadas rendem menos no trabalho, particularmente quando apresentam anemia, diarreia e cansaço.

A10  Nematelmintos

01. (Fuvest SP) Procurando bem Todo mundo tem pereba Marca de bexiga ou vacina E tem piriri, tem lombriga, tem ameba Só a bailarina que não tem

Biologia

Assim, o dinheiro público investido em profilaxia (como saneamento básico) apresenta melhores resultados do que o investido no tratamento das doenças. As doenças em questão são causadas por a) nematódeos, que absorvem nutrientes nos intestinos dos hospedeiros. b) bactérias, que se instalam nas articulações dos hospedeiros. c) cnidários, que digerem a parede celular dos hospedeiros. d) anelídeos, que se alimentam dos tecidos nervosos dos hospedeiros. e) equinodermos, que se instalam nos músculos esqueléticos dos hospedeiros. 05. (Ulbra RS) Muitas parasitoses na África e América do Sul ainda são negligenciadas pelas políticas públicas de saúde. Estas doenças atingem milhões de pessoas. As crianças sofrem as maiores consequências, podendo ter o desenvolvimento e desempenho escolar afetados, pois alguns parasitos apresentam ciclos biológicos complexos, envolvendo os sistemas digestório, circulatório e respiratório do hospedeiro definitivo. Considerando o exposto acima, é possível afirmar que os representantes das espécies de nematoides abaixo, que apresentam ciclo vital complexo, são a) Ascaris lumbricoides e Taenia solium. b) Ascaris lumbricoides e Necator americanus. c) Onchocerca volvulus e Enterobiu svermicularis. d) Onchocerca volvulus e Giardia intestinalis. e) Ascaris lumbricoides e Taenia saginata.

A10  Nematelmintos

06. (Fepar PR)

O mebendazol é um anti-helmíntico de amplo espectro, dotado de ação contra certos nematódeos, cestoides e trematódeos. Seu mecanismo de ação antiparasitário inibe de forma seletiva e irre28

versível a absorção da glicose pelo parasita: reduz o nível de ATP e a respiração, causando imobilização e morte lenta do parasita. Também pode inibir o metabolismo anaeróbico, fundamental para muitos helmintos. Além da ação vermicida, pode ser ovicida e larvicida. O medicamento apresenta bons resultados no tratamento de infestações isoladas ou mistas, causadas por Ascaris lumbricoides, Trichuristrichiura, Enterobiusvermicularis, Ancylostomaduodenale, Necatoramericanus, Taeniasolium e Taeniasaginata. (Adaptado do disponível em: <https://www.portaleducacao.com.br/farmacia/ artigos/81/mebendazol>. Acesso em: 10 ago. 2015)

Considere as informações referidas no texto e avalie as afirmativas. ( ) Um único hospedeiro humano de Ascaris lumbricoides pode abrigar até 600 indivíduos. Todos esses vermes são descendentes do primeiro casal que iniciou a colonização do intestino, pois as fêmeas podem colocar milhares de ovos por dia. ( ) Ao ingerir larvas de Taeniasolium ou Taeniasaginata presentes em água, verduras e carnes contaminadas, o homem torna-se hospedeiro intermediário e pode desenvolver neurocisticercose. ( ) Ancylostomaduodenale e Necatoramericanos têm em comum com Ascaris lumbricoides o fato de possuírem um único hospedeiro onde realizam um ciclo cardiopulmonar. ( ) Enterobiusvermicularis, Ancylostomaduodenale e Necatoramericanos parasitam exclusivamente o intestino delgado do hospedeiro. Esses vermes penetram no organismo humano pela sola dos pés ainda na fase larval. ( ) O homem também pode ser o hospedeiro definitivo da Taeniasolium e da Taeniasaginata, quando ingerir carne suína e bovina malcozida contaminada com os cisticercos. 07. (UEPG PR) Em relação às parasitoses humanas e ao ciclo de vida dos vermes, assinale o que for correto. 01. O popular “amarelão” (ou ancilostomose) pode ser prevenido com a construção de instalações sanitárias adequadas, higienização de mãos e alimentos e tratamento de água. O uso de calçados também é importante, visto que uma das formas de infestação é a penetração das larvas pela pele dos pés descalços. 02. Na enterobíase, ou oxiurose, os machos e as fêmeas vivem no intestino grosso. Após a fecundação, a fêmea se dirige para a região em torno do ânus, ocasionando o sintoma mais frequente desta parasitose, a coceira na região anal. 04. Antes de instalar-se definitivamente no intestino, as larvas de Ascaris lumbricoides perfuram a parede intestinal e caem na circulação sanguínea do hospedeiro. Passam pelo fígado, coração, chegando aos pulmões. Perfuram os alvéolos pulmonares e sobem pelos brônquios até atingir a faringe. São novamente deglutidos e, ao atingirem o intestino, dão origem aos vermes adultos. 08. Entre as medidas profiláticas contra a filariose (a popular elefantíase) está o combate ao mosquito transmissor, o qual se comporta como hospedeiro intermediário da doença.

F-F-V-F-V

FRENTE

BIOLOGIA

MÓDULO A11

MOLUSCA O filo apresenta a segunda maior representatividade no Planeta, perdendo apenas para os artrópodes. O sucesso desse grupo está relacionado a uma novidade evolutiva específica – a concha, que tem o valor de um exoesqueleto protetor. Os moluscos dominaram os mares e oceanos na era pré–cambriana, há aproximadamente 600 milhões de anos. As características básicas dos representantes do filo podem ser resumidas em animais de corpo mole, muitas vezes, protegido pela concha calcária. Além de possuírem simetria bilateral, são animais triblásticos, celomados, não segmentados, com sistema digestório completo. Possuem sistema circulatório, respiratório, excretor e nervoso. Muitas espécies de moluscos são utilizadas na alimentação humana, como as ostras, os mariscos, os mexilhões, as lulas e os polvos.

ASSUNTOS ABORDADOS n Molusca n Fisiologia n Classificação

De maneira geral, eles apresentam o corpo constituído das seguintes partes: n

n n

Cabeça: região onde localizam-se a boca e os órgãos sensoriais (olhos e tentáculos). Em algumas formas, como polvo e caracóis, essa estrutura é bem desenvolvida e em outros, como ostras e mexilhões, é muito reduzida; Pé ventral: órgão musculoso relacionado com a locomoção (que pode ser por deslizamento, escavação e natação); Massa visceral dorsal: área onde encontram-se os órgãos de digestão, excreção e reprodução.

Recobrindo a massa visceral existe o manto, uma dobra carnosa da epiderme, que geralmente é responsável pela formação da concha. Entre o corpo e o manto há um espaço denominado cavidade do manto ou cavidade palial. Nele, situam-se as brânquias ou pulmões. Na cavidade localiza-se ainda o ânus, poro excretor e genital.

Olhos

Massa visceral (Abaixo da concha) Tentáculos

Cabeça

Pé

Biologia

Fisiologia Revestimento Apresentam uma epiderme uniestratificada, geralmente ciliada e rica em glândulas mucosas. Nos moluscos terrestres, logo abaixo da boca, existe uma glândula pedal, que secreta uma substância para facilitar a locomoção do animal. Digestão O sistema digestório é completo. Os bivalves utilizam as brânquias para filtrar partículas alimentares presentes na água, que posteriormente serão digeridas por enzimas liberadas pelo estilete cristalino. Os não filtradores (carnívoros ou herbívoros) apresentam uma fileira de dentes quitinosos (chamada de rádula) com função raspadora, que fará a digestão mecânica dos alimentos, e o hepatopâncreas, uma glândula digestiva que fará a digestão química. Circulação Pela primeira vez, ao longo da evolução, ocorre um sistema circulatório constituído de vasos e sangue (que nesse grupo recebe o nome de hemolinfa). Os vasos sanguíneos dorsais, com parede musculosa, assumem função de coração. O sistema circulatório da maioria dos animais do filo é do tipo aberto, ou seja, o sangue, após ser oxigenado nas brânquias ou pulmões, circula para os tecidos, porém os vasos terminam em lacunas. Ocorre oxigenação dos tecidos e o sangue é recaptado para o interior dos vasos sanguíneos, seguindo para o coração. Na sequência, o sangue flui para a estrutura respiratória, reiniciando o ciclo. Polvos e lulas (cefalópodes) possuem circulação fechada, ou seja, o sangue circula, por todo o trajeto, exclusivamente dentro de vasos sanguíneos, não havendo lacunas dentro dos tecidos. No sangue existe um pigmento respiratório análogo à hemoglobina dos vertebrados, denominada hemocianina - um pigmento azulado, pois em vez de ferro, possui cobre em sua estrutura química. Respiração Nos moluscos, existe uma superfície epitelial com função específica para trocas gasosas entre o meio externo e o sangue do animal. Entre os representantes aquáticos como ostras, mariscos, polvos, lulas e alguns caramujos, a superfície respiratória é a brânquia. Nas formas terrestres (caracóis e alconcha guns caramujos), a cavidade do manto é internamente vascularizada, fungônada cionando como um pulmão. A lesma, por exemplo, faz trocas gasosas direglândula diges va tamente com o ar por meio da epimetanefrídeo derme – respiração cutânea. estômago coração

cavidade do ânus manto olhos

gânglio nervoso

tentáculos

brânquia

A11  Molusca

glândula salivar boca

rádula

pé musculoso

Figura 01 - Anatomia interna de um representante do filo molusca.

manto

Excreção A excreção é feita por meio de um par de nefrídeos (denominado metanefrídeos). Essa estrutura inovadora é constituída por um tubo com duas aberturas: uma conectada ao celoma muito reduzido (cavidade pericárdica) do animal e a outra voltada para a superfície do corpo. A abertura ciliada (nefróstoma), de maior diâmetro, por meio do bati-

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

mento vigoroso dos cílios, atrai excretas (solutos) do líquido celomático e faz sua remoção ao encaminhá-las para o canal excretor, eliminando-as por meio de um poro excretor, denominado nefridióporo, que encontra-se na cavidade do manto. A principal excreta nitrogenada é a amônia. Sistema nervoso O sistema nervoso é do tipo ganglionar ventral, apresentando gânglios cerebroides desenvolvidos que demostram cefalização, principalmente no grupo do polvo e da lula. Desses gânglios, partem nervos periféricos para todo o corpo. Além disso, existem órgãos sensoriais como os olhos, bastante desenvolvidos em algumas espécies.

Classificação O filo Mollusca compreende sete classes: Scaphopoda, Pelecypoda, Gastropoda, Cephalopoda, Monoplacophora, Polyplacophora e Aplacophora. Scaphopoda São animais exclusivamente marinhos, cuja concha lembra uma presa de elefante. Possuem cabeça reduzida, tentáculos delicados (captáculos) em torno da boca, rádula e pé musculoso. São de sexos separados e desprovidos de brânquias. Exemplo: Dentalium. Gônada Músculo retrator do pé

Manto Fígado Nefrídios

Coração Boca

Água Areia

Ânus Gânglios nervoso Concha

Concha

Pé

Pé Captáculos Figura 02 - Representação esquemática do Dentalium, classe Scaphopoda.

Pelecypoda Fonte: Wikimedia commons

Figura 03 - Remoção de pérolas do interior de uma ostra.

A11  Molusca

Também classificados como bivalvia, esses moluscos possuem conchas com duas peças (bivalves), como, por exemplo, mexilhão, ostra e marisco. São animais desprovidos de cabeça e de rádula, filtradores, que apresentam estilete cristalino e um bastonete cilíndrico que libera enzimas no estômago. Existem representantes em ambientes marinhos e em água doce. As brânquias, além da função respiratória, fazem a remoção das partículas alimentares em suspensão na água quando essa passa pela cavidade do manto. Esse material associa-se a um muco, sendo arrastado das brânquias para a boca. De modo geral, são dioicos com fecundação externa e desenvolvimento indireto. Os nomes das classes justificam-se pela forma do pé, pelas brânquias laminares e pelas conchas com duas peças (valvas). Alguns bivalves tornam-se sésseis quando glândulas do pé reduzido secretam uma substância cimentante. Como são animais filtradores, podem apresentar nas brânquias concentração de produtos tóxicos, por isso é importante conhecer a procedência das ostras e mariscos antes do consumo. Outro ponto relevante é que certas espécies de ostras produzem pérolas de valor comercial, constituindo uma importante atividade econômica no Indo-Pacífico.

Biologia

SAIBA MAIS PRODUÇÃO DE PÉROLAS Apesar de haver diversas espécies de ostras, somente as denominadas perlíferas, que pertencem à família Pteriidae (que se reproduzem em água salgada) e Unionidae (que vivem em água doce), são capazes de realizar a produção de pérolas. A pérola nada mais é do que uma estrutura de origem orgânica, contendo fisicamente um núcleo e camadas nacaradas na periferia, depositadas de forma concêntrica. Quando grãos de areia ou outros fragmentos intrusos penetram entre o manto e a concha da ostra pode ocorrer uma reação de defesa. O manto começa a secretar substâncias para isolar o elemento estranho. Assim, inicia-se a formação da pérola natural. Concha

Par cula estranha

Manto

Pérola Deposição da camada nacarada

Figura 04 - Processo de formação das pérolas dentro das ostras.

Gastropoda São animais aquáticos marinhos ou de água doce e terrestres, em geral herbívoros, e raspam, por meio da rádula, o substrato para a obtenção de algas e lodo. Possuem pé musculoso muito desenvolvido, cabeça com dois pares de tentáculos e massa visceral protegida pela concha à exceção das lesmas que não possuem conchas. A maioria é hermafrodita sem autofecundação. Lesmas e caracóis apresentam fecundação interna e desenvolvimento direto. Caramujos, em geral, apresentam desenvolvimento indireto. Cephalopoda Esses são os moluscos mais complexos, exclusivamente marinhos, que possuem rádula e têm hábito alimentar carnívoro predador. A concha pode ser externa ou interna (como nas lulas e sépias) ou não existir (como nos polvos). O grupo possui o pé modificado em tentáculos com ventosas e sifão, sendo oito tentáculos no polvo e dez na lula. A cabeça e os olhos, que formam imagens, são muito desenvolvidos. Esse fato está relacionado ao deslocamento eficiente desses animais para a obtenção de presas. Uma modificação do pé deu origem ao sifão ou funil que promove deslocamento por jato propulsão. Ao lançar jatos de água para trás, o animal desloca-se para frente; ao lançar jatos de água para frente, desloca-se para trás. São todos marinhos dioicos, com fecundação interna e desenvolvimento direto. Alguns cefalópodes apresentam células epidérmicas denominadas cromatóforos, que lhes permitem mudar de cor. Com isso, esses animais tornam-se mestres da camuflagem e, ainda como mecanismo de defesa, polvos, lulas e sépias possuem uma bolsa de tinta que contém um pigmento escuro, liberado em situações de perigo. Monoplacofora A11  Molusca

Em latim monoplacophora significa “que possui apenas uma placa”. São animais de tamanho diminuto, não excedendo 4 cm. Possuem uma concha univalve, em forma de capuz, que cobre toda a massa visceral. Acreditava-se que estivessem extintos a pelo menos 400 millhões de anos, quando foram encontrados animais vivos de Neopilina galatheae, em 1952, na costa 32

Fonte: Wikimedia commons

do México, a mais de 3 500 metros de profundidade. Foi como encontrar um elo perdido entre os moluscos e os anelídeos. Existem apenas seis espécies conhecidas ainda viventes. Embora tenham sido muito comuns no período Paleozoico em águas rasas, hoje não podem mais ser encontrados nessas áreas. O descobrimento de espécies de animais considerados extintos, leva-nos a rever essas considerações. As águas rasas são fisicamente mais variáveis do que as águas profundas, em que salinidades, pressão e temperatura são mais estáveis.

Fonte: OLYMPUS DIGITAL CAMERA

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

Figura 06 - Os representantes mais conhecidos dessa classe são os quítons, animais que vivem em costões rochosos nos mares.

Aplacophora Aplacophora significa “que não possui concha”, sendo considerada uma condição primitiva dentre os moluscos. Com a mesma função que as conchas, têm-se as escamas ou espículas calcárias. Alguns desses moluscos vivem em anêmonas do mar e corais e, geralmente, são encontrados entre 80 e 3 000 metros ou mais de profundidade. Carecem de olhos e tentáculos e possuem características primitivas em mistura. Podem, por exemplo, apresentar ou não rádula. Alguns possuem o pé reduzido, outros perderam suas brânquias, ou seja, em geral, possuem características bem distintas dos outros táxons do filo.

Figura 05 - Foto de um espécime de Veleropilina zografi, atualmente o único representante dessa classe encontrado vivo.

A Classe Polyplacophora é diversa em nível de organização dos demais moluscos, apresentando apenas o pé tipicamente em forma de sola, mas a cabeça não é evidente e há ausência de olhos. O corpo é achatado dorsoventralmente e possui forma elíptica, sendo cintado. Dorsalmente é possível encontrar oito placas que constituem a concha desses animais.

Fonte: Wikimedia commons

Polyplacophora

Figura 07 - Epinemia babai, um representante do filo vivendo sobre corais.

Com até 20 metros e 900 quilos, a lula-gigante (espécie: Architeuthis dux) é o maior animal invertebrado (que não tem esqueleto) do Planeta. A espécie também é dona dos maiores olhos já vistos no mundo – 30 centímetros de diâmetro. Os olhos da lula têm as mesmas estruturas dos olhos humanos- pupila, retina e íris. Ela vive no fundo do oceano, entre 200 e 3 000 metros de profundidade. Os cachalotes são predadores naturais das lulas gigantes que se alimentam de peixes de tamanho médio e camarões que habitam nas profundidades do oceano. A fecundação acontece quando o macho introduz um tentáculo especial no poro genital da fêmea. A espécie ganhou fama mundial graças à obra Vinte Mil Léguas Submarinas, do escritor Júlio Verne.

Figura 08 - Lula gigante encontrada em praia da Indonésia em 09/05/17

A11  Molusca

LULA GIGANTE

Fonte: Wikimedia commons

SAIBA MAIS

orpo uem ncha ente uátiesse falóguns con-

Biologia

Exercícios de Fixação 01. (Unicamp SP) O filo Mollusca é o segundo maior do reino animal em número de espécies. É correto afirmar que os moluscos da classe Gastropoda a) são exclusivamente marinhos. b) possuem conchas, mas não rádula. c) são exclusivamente terrestres. d) possuem pé desenvolvido e rádula. 02. (UFRGS RS) Com base nas características dos moluscos, assinale com V (verdadeiro) ou F (falso) as afirmações abaixo. ( ) Os moluscos apresentam simetria radial. ( ) O corpo é constituído por cabeça, pé e massa visceral. ( ) Os bivalves possuem sifões para a entrada e a saída de água. ( ) A composição da concha externa é calcária ou celulósica. A sequência correta de preenchimento dos parênteses, de cima para baixo, é a) F - F - V - F. b) V - F - F - V. c) F - V - V - F. d) V - V - F - V. e) V - V - F - F.

A11  Molusca

03. (UPF RS) Animais de corpo mole, sem esqueleto interno, mas geralmente protegidos por uma concha calcária, são denominados __________. A Classe dos __________ vive exclusivamente no mar e tem a cabeça diretamente ligada aos pés. A Classe que compreende as ostras e os mexilhões corresponde aos __________, enquanto os animais com representantes marinhos, de água doce e terrestres, cuja concha é espiralada, denominam-se __________. E ainda há a Classe dos __________, cuja concha lembra uma pequena presa de elefante, oca e aberta nas duas extremidades. A sequência de termos que completa corretamente o texto acima está na alternativa: a) Moluscos – Gastrópodes – Poliplacóforos – Cefalópodes – Crustáceos. b) Cefalópodes – Crustáceos – Bivalves – Gastrópodes – Escafópodes. c) Gastrópodes – Cefalópodes – Poliplacóforos – Moluscos – Escafópodes. d) Poliplacóforos – Anelídeos – Cefalópodes – Bivalves – Gastrópodes. e) Moluscos – Cefalópodes – Bivalves – Gastrópodes – Escafópodes. 04. (UECE) Nos moluscos, o órgão constituído de uma membrana epidérmica, que possui glândulas responsáveis pela secreção da concha é o(a)

a) rádula. b) papo. c) manto. d) pé. 05. (UFPel RS) Os moluscos possuem sistema digestório completo e com hábitos alimentares variados, podendo ser herbívoros ou carnívoros. Alguns possuem na faringe uma placa de dentes chamada rádula utilizada para ralar o alimento a ser ingerido. Entretanto, outros alimentam-se de organismos microscópicos, tais como protozoários, algas e bactérias e por isso recebem a denominação de filtradores. Com base no texto e em seus conhecimentos, é correto afirmar que a rádula ocorre nos moluscos pertencentes às Classes a) Pelecypoda (mexilhões e ostras) e Polyplacophora (chiton). b) Gastropoda (mariscos e ostras) e Pelecypoda (caracóis terrestres). c) Polyplacophora (polvos e lulas) e Cephalopoda (caracóis aquáticos). d) Cephalopoda (lulas e polvos) e Gastropoda (lesmas e caracóis). e) Gastropoda (lulas e polvos) e Monoplacophora (Neopalina). 06. (UFPE) Na figura a seguir, é ilustrada a organização geral de um molusco gastrópodo, em que se observa um corpo constituído por cabeça, massa visceral (onde se concentram os órgãos) e pé. Com relação ao filo Mollusca, é correto afirmar que Glândula diges va Concha

Massa visceral

Estômago Tentáculo

Cavidade do manto

Cabeça Rádula

Pé

a) não apresenta sistema digestivo completo, de forma que a digestão é processada através de uma bolsa enzimática. b) apresenta respiração exclusivamente branquial. c) o sistema nervoso consiste de um anel situado em torno da boca. d) a excreção é feita através dos túbulos de Malpighi e de glândulas localizadas na base dos pés. e) lesmas, ostras, mexilhões, lulas e polvos são moluscos.

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

Exercícios C om p l em en t ares

02. (CFT MG) (...) Mas, sem saber, a odeia: deseja que ela suma, que um disco voador a rapte e que, por um encanto ou até, quem sabe, por obra de algum poderoso veneno, se dissolva, assim como ocorre com as lesmas, quando ele as cobre de sal. Riter, Caio. Eu e o silêncio de meu pai. São Paulo, Biruta, 2011. p.14.

Essa substância depositada sobre as lesmas causa sua morte porque, em nível celular, provoca a) desnaturação das proteínas, impedindo suas funções. b) absorção de água do citoplasma, desidratando o organismo. c) bloqueio da absorção de oxigênio, intoxicando esses animais. d) acidificação do meio intracelular, dissolvendo esses moluscos. 03. (UECE) Nas areias das praias de todo o mundo, as conchas, estruturas de proteção típicas dos moluscos, são objetos de desejo de muitas pessoas fascinadas por sua beleza e diversidade. Sobre os moluscos, pode-se afirmar corretamente que a) suas conchas são produzidas por glândulas localizadas sob a pele, em uma região denominada umbo. b) todos os moluscos possuem uma estrutura chamada rádula, que é formada por vários dentes de quitina, os quais servem para raspar o substrato para obtenção de alimentos. c) dentre os moluscos, os cefalópodes possuem representantes com uma concha interna, como as lulas; representantes com uma concha externa, como os náutilos; e representantes sem concha, como o polvo. d) os bivalves, representados por espécies exclusivamente marinhas, são conhecidos por sua capacidade de produzir pérolas, como resposta à entrada de partículas estranhas no interior de suas valvas. 04. (PUC SP) Analise a tira de quadrinhos abaixo.

Embora hermafroditas, os caramujos normalmente têm fecundação cruzada, mecanismo que leva a descendência a apresentar a) aumento de variabilidade genética em relação à autofecundação e maior chance de adaptação das espécies ao ambiente. b) diminuição da variabilidade genética em relação à autofecundação e maior chance de adaptação das espécies ao ambiente. c) variabilidade genética semelhante à da autofecundação e as mesmas chances de adaptação das espécies ao ambiente. d) diminuição de variabilidade genética em relação à autofecundação e menor chance de adaptação das espécies ao ambiente. e) variabilidade genética semelhante à da autofecundação e menor chance de adaptação das espécies ao ambiente. 05. (UEPG PR) A respeito dos moluscos bivalvos (ostras, mexilhões, etc.), que são organismos importantes como fonte de alimento para o homem, assinale o que for correto. 01. São chamados filtradores e alimentam-se de organismos presentes no plâncton. 02. Possuem brânquias ciliadas, responsáveis pela circulação da água na cavidade palial e pelas trocas gasosas. 04. Todos são hermafroditas. 08. Não possuem sistema nervoso ganglionar e tampouco sistema digestório. 06. (UEM PR) O “escargot”, Achatinafulica, originário do leste da África, foi introduzido no Brasil e tornou-se uma praga na agricultura, além de atuar como hospedeiro intermediário no ciclo da angiostrongilíase, grave doença que afeta o sistema nervoso central humano. Com base nos conhecimentos sobre a introdução de espécies exóticas, assinale a(s) alternativa(s) correta(s). 01. A espécie Achatinafulica teve sua disseminação facilitada por apresentar elevada plasticidade fenotípica. 02. A melhor forma de controlar a disseminação de Achatinafulica é a catação manual das fêmeas, as quais poderiam ser consumidas pela população de baixa renda, que teriam, assim, uma fonte proteica sem custos. 04. A introdução de espécies exóticas pode levar à extinção de espécies nativas. 08. A ausência de predadores e a alta taxa reprodutiva das espécies exóticas contribuem para o seu sucesso nos ambientes invadidos. 16. Controle biológico se refere ao controle de pragas na agricultura pela introdução de insetos estéreis.

A11  Molusca

01. (Uerj RJ) Esponjas e mexilhões podem ser considerados bioindicadores, uma vez que a análise de seus tecidos revela a concentração de poluentes na água. Isso ocorre porque, no meio aquático, esses animais são caracterizados, em sua maioria, como a) filtradores. b) raspadores. c) predadores. d) decompositores.

FRENTE

BIOLOGIA

MÓDULO A12

ASSUNTOS ABORDADOS n Annelida n Anatomia e fisiologia dos anelídeos n Classificação dos anelídeos n Húmus

ANNELIDA Os anelídeos são animais úmidos, gosmentos e ao longo da história foram temidos, odiados e até mesmo amados pela humanidade. Mas não importa o quanto avancemos tecnologicamente, ainda não surgiu nada para substituir o uso desses seres. As sanguessugas, pertencentes a esse filo, são hermafroditas, possuem nove pares de testículos e uma mandíbula com três filas de cem dentes cada uma. Sua fama vem de tempos remotos. Os babilônios referiam-se a elas como filhas da deusa da medicina, mas também eram consideradas criaturas perigosas capazes de drenar o sangue de qualquer um. Nessa cultura ancestral, as sanguessugas representavam tanto uma ameaça à saúde como uma ferramenta de cura. Tal visão permaneceu ao longo dos tempos, à medida que essas criaturas eram usadas pelos egípcios, gregos e romanos, e por povos na China, na Índia e na Europa Ocidental, até os dias de hoje. Houve até um tempo em que os anelídeos eram muito caros, pois representavam a solução para qualquer mal-estar. Segundo a lenda popular, os profissionais da área médica acreditavam na teoria dos “quatro humores”: que determinados estados da mente eram causados por excesso de sangue no corpo - sangue, fleuma, bílis amarela e bílis negra. Assim, para restaurar o equilíbrio do corpo e virtualmente curar qualquer doença, às vezes, era preciso drenar parte do sangue do paciente. A prática caiu em desuso no começo do século passado por diversos fatores, dentre eles a descoberta das verdadeiras causas das doenças. Com isso, as sanguessugas chegaram à beira da extinção. O Filo Annelida compreende os vermes segmentados, incluindo as conhecidas minhocas e sanguessugas, além de um grande número de espécies marinhas e de água doce. Quanto ao tamanho, existem formas de 1 mm a 2 m de comprimento. Possuem simetria bilateral, sistema circulatório fechado e sistema nervoso ganglionar ventral, além de uma epiderme com células sensitivas como, por exemplo, células fotorreceptoras. São protostômios e esquizocelomados (isso quer dizer que, respectivamente, o blastóporo se diferencia em boca e o celoma tem origem esquizocélica, ou seja, origina-se de fendas que se abrem no interior de blocos mesodérmicos. Todos os seres esquizocelomados são também protostômios).

Figura 01 - Tratamento em paciente, seguindo a técnica de sangria por meio do uso de sanguessugas.

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

Uma novidade evolutiva desse grupo é a segmentaVaso sanguíneo ção (também chamada de metamerismo ou metamedorsal Cutícula ria), que é a divisão do corpo em partes ou segmentos Tiflossole (metâmeros). A segmentação encontrada nesse filo Epiderme é externa e interna. Ao longo da sequência de metâMusculatura meros, há órgãos que se repetem, como nefrídios e circular gânglios nervosos. Na maioria dos segmentos, exterCerdas namente, há cerdas quitinosas filiformes (com exceMusculatura ção das sanguessugas). As cerdas laterais quitinosas, longitudinal pareadas em cada segmento, aumentam a tração com o substrato. Junto à parede do corpo, internamente, Metanefrídio existe um sistema muscular constituído por músculos circulares e longitudinais que possibilita ampla Cavidade Poro excretor movimentação. O fluido celômico funciona como um intestinal esqueleto hidráulico contra o qual os músculos agem para alterar a forma do corpo. A contração dos múscuCeloma los longitudinais da parede do corpo força o líquido ceVaso sanguíneo lomático para os lados, fazendo com que os segmentos ventral Cordão nervoso se encurtem. A contração da camada circular de músventral culos força o líquido celomático para frente e para trás Figura 02 - Representação esquemática do corpo de um anelídeo em corte transversal. e os segmentos se alongam. Assim, a metamerização, juntamente com o hidroesqueleto (fluido celomático) e os dois tipos de musculatura, trouxeram como vantagem evolutiva uma eficiência no deslocamento que movimenta o animal para frente, sendo a maioria dos anelídeos cavadora. A segmentação permite flexibilidade e mobilidade, já que os anelídeos podem dobrar as partes segmentadas.

Anatomia e fisiologia dos anelídeos Os anelídeos podem ser monoicos ou dioicos. Alguns reproduzem também de forma assexuada. Ecologicamente, variam de pacíficos a predadores vorazes e ativos. Digestão O tubo digestivo é completo, apresentando boca, faringe, esôfago, papo para armazenamento do material ingerido, moela com paredes musculares espessas para trituração da terra e separação dos componentes orgânicos, além do intestino que continua até o ânus. Na parede do intestino, existe uma dobra longitudinal que aumenta a superfície para digestão e absorção de nutrientes nomeada tiflossole. Ainda no intestino, o alimento mistura-se a enzimas secretadas pelas células desse órgão e a digestão ocorre na cavidade intestinal. Em relação aos hábitos alimentares, os anelídeos podem ser hematófagos (sanguessugas), carnívoros ou detritívoros, alimentando-se de vegetais e animais em decomposição, ingeridos juntamente com a terra que escava (minhocas e minhocuçus). Faringe

Esôfago

Papo

Moela

A12  Annelida

Boca Ânus Intestino Figura 03 - Tubo digestório da minhoca.

Biologia

Circulação

Corações

Boca

Vaso sanguíneo ventral

Cordão nervoso

Figura 04 - Sistema circulatório da minhoca

O sistema circulatório é fechado, apresentando dois grandes vasos: um dorsal, que conduz o sangue da região posterior para a região anterior e dois vasos ventrais, realizando a condução no sentido inverso. Além disso, capilares sanguíneos estão ligados a esses grandes vasos, levando sangue para as regiões periféricas do corpo do animal. O impulso sanguíneo acontece pela presença de dilatações no sistema circulatório compostas por células musculares (pares de “corações”), com capacidade contrátil, auxiliando o fluxo sanguíneo. Podem ser encontrados, no plasma sanguíneo, vários tipos de pigmentos respiratórios, como a hemoglobina e a hemoeritrina.

Respiração Esses animais não apresentam sistema respiratório. As trocas gasosas são feitas principalmente de forma simples pela superfície corporal (respiração cutânea). Os poliquetos, que são os anelídeos mais complexos, apresentam, além da respiração cutânea, respiração branquial. As brânquias localizam-se entre as longas cerdas quitinosas presentes entre os metâmeros e formam estruturas nomeadas de parapódios. Excreção Existe um par de nefrídeos (denominado metanefrídeos) por segmento corporal, exceto nos três primeiros e no último segmento. As excretas - amônia e ureia - são produzidas nos anelídeos aquáticos e terrestres respectivamente, na parede do corpo e na parede do intestino, entrando no sangue e no líquido celomático. Os metanefrídeos funcionam de modo semelhante aos túbulos dos néfrons humano – por filtração, reabsorção e secreção tubular produzem uma urina livre de proteínas e mantêm a homeostasia do corpo à medida que removem as excreções do fluido celômico e do sangue. As excreções recolhidas pelos metanefrídeos e são eliminadas para o exterior por poros excretores ou nefridióporos, também presentes aos pares em cada segmento corporal. Parede do corpo

Septo entre os metâmeros

Intestino

Cavidade celômica

Funil ciliado (nefróstoma)

Metanefrídio

Poros excretores (nefridióporos)

Figura 05 - Sistema excretor da minhoca. Nefrídeos em cada segmento.

A12  Annelida

Classificação dos anelídeos O Filo Annelida apresenta três grandes classes: Oligochaeta (do grego: Oligo = poucos; e chaite = cerda), Polychaeta (do grego: Polys = muito; e chaite = cerdas) e Hirudinea (do latim Hirudo = sanguessuga) ou Achaeta (sem cerdas). 38

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

Fonte: Wikimedia commons

Oligochaeta Os oligoquetos são anelídeos terrestres (terra úmida) e de água doce, existentes também no mar. Ocorre um pequeno número de cerdas curtas entre os metâmeros ao longo do corpo, derivando daí o nome da classe. Minhocas adultas podem regenerar segmentos removidos das extremidades do corpo por acidente ou experimentalmente. Os representantes mais conhecidos dessa classe são a minhoca e o minhocuçu.

Clitelo

Clitelo A respiração é cutânea, pois esses anelídeos apresentam uma cutícula sempre úmida, secretada pela epiderme, que facilita as trocas gasosas, feitas por difusão. Não existe uma cabeça distinta. A boca encontra-se no primeiro segmento e o ânus situa-se no último segmento. Em espécies maduras, ocorre o clitelo, uma dilatação glandular que reFigura 06 - Minhocas acasaladas para cobre parcial ou totalmente alguns segmentos, formando uma espécie de fecundação cruzada. Observe a região do clitelo. faixa ao redor do corpo. Essa estrutura secreta um anel mucoso móvel, chamado casulo, relacionado com a reprodução das minhocas. As minhocas são hermafroditas, com fecundação cruzada e externa. O desenvolvimento é direto, pois não existe um estágio larval. Dois animais sexualmente maduros unem suas superfícies ventrais, com suas extremidades anteriores opostas de modo a se emparelharem. Assim, ocorre troca de espermatozoides. Cada um dos indivíduos elimina seus espermatozoides nos receptáculos seminais do outro, onde ficam armazenados. Após a troca de gametas (fecundação cruzada), os animais separam-se e o clitelo secreta o casulo, onde os óvulos são colocados. Contrações da parede do corpo fazem o casulo se deslocar em direção à extremidade anterior (boca) e passa pelos poros dos receptáculos seminais. Nesse momento, os espermatozoides aí armazenados são liberados e fecundam os óvulos no interior do casulo (fecundação externa). Esse anel móvel continua deslizando, sai do corpo do animal e, depois de certo tempo, os ovos, ali presentes, se desenvolvem em minhocas jovens (desenvolvimento direto).

Troca de espermatozoides Clitelo Casulo

Liberação de óvulos

União de óvulos espermatozoides

A12  Annelida

Liberação do Casulo já com ovos

Casulo

Ovos Figura 07 - Representação esquemática do processo de reprodução cruzada da minhoca, com fecundação externa e desenvolvimento direto.

Biologia

As minhocas e minhocuçus são comumente utilizados como iscas para pesca, o que demonstra a necessidade da criação desses vermes segmentados para atender a esse mercado. A escavação realizada por esses animais revolve a terra superficial e produz aeração por meio dos túneis e galerias construídos por meio da ingestão de terra, contribuindo para a fertilidade do solo. No solo aerado, a taxa de decomposição de matéria orgânica é maior e nutrientes minerais são gerados como produto dessa atividade. O húmus (fezes) de minhoca também é comercializado como adubo orgânico de alta qualidade.

Húmus A criação de minhocas tem por finalidade principal aproveitar e fazer a reciclagem dos rejeitos domiciliar e agroindustrial, contribuindo para a preservação do meio ambiente e propiciando a recuperação das propriedades físicas, químicas e biológicas do solo, por meio do húmus produzido. A possibilidade de emprego dos recursos disponíveis no sítio ou na fazenda e o pequeno investimento exigido para sua implantação tornam a minhocultura uma importante alternativa na integração das atividades na propriedade rural. O húmus nada mais é que o excremento da minhoca. Esta é a maior produtora biológica de húmus, transformando toda matéria orgânica no mais rico adubo. Pesquisas mostram que a aplicação desse produto no milho gera um aumento de 18% de rentabilidade econômica para a cultura. Já na produção de batata obteve-se um aumento de 17% no primeiro ano. Estudos comprovaram ainda que o trabalho das minhocas no solo e a utilização do húmus aumentam a produção de grãos em 35 a 50% e de folhagem em até 40%, em comparação a outras culturas sem a aplicação do referido adubo. Além disso, o uso de húmus antecipa e aumenta a florada e a frutificação das plantas, equilibra o pH, agrega as partículas do solo - proporcionando maior liga e tornando o solo mais resistente à ação dos ventos e das chuvas, desagrega solos argilosos e agrega os arenosos, retém a água diminuindo substancialmente os efeitos da seca e, entre outros fatores, promove a elevação do nível de cálcio, fazendo a correção do solo.

A12  Annelida

Etapas para a prática da minhocultura: n Em uma caixa grande, forre com plástico e faça furos no fundo para não acumular água; n Coloque uma camada de terra (2 centímetros) no fundo da caixa; n Adicione restos vegetais picados (cascas de legumes, restos de verduras ou grama verde recém-cortada, por exemplo), formando uma camada de mais 2 centímetros; n Coloque uma camada de 2 centímetros de esterco seco de boi, de galinha ou coelho (Use sempre luvas de plástico para lidar com o esterco); n Cubra com uma camada de terra de mais 2 centímetros; n Repita os passos 3, 4 e 5 até encher a caixa; n Regue com um pouco de água, de modo que fique tudo bem úmido, mas não deixe encharcar; n Coloque duas ou mais minhocas (você pode encontrá-las na terra em locais mais úmidos e frescos do jardim); n Cubra tudo com um pouco de palha seca (restos de grama), para manter a umidade e ficar bem fresquinho; n Mantenha a caixa na sombra, protegida da chuva e coloque mais água, sempre que necessário. O húmus estará pronto quando as diferentes camadas que foram colocadas na caixa não puderem mais ser identificadas.

Fonte: Wikimedia commons

SAIBA MAIS

Figura 08 - Em um projeto inicial de criação (minhocário), podem ser colocadas nas caixas, mais ou menos, 100 a 200 minhocas adultas.

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

Polichaeta Os poliquetos são marinhos e apresentam em cada segmento do corpo um par de apêndices laterais, formados por longas cerdas quitinosas, chamados parapódios. Esses apêndices servem para a locomoção e, em algumas espécies, são modificados, funcionando como brânquias. Em geral, esses anelídeos apresentam cabeça diferenciada com apêndices sensitivos, podendo ser errantes (movimentos livres) ou sedentários (tubícolas). Os errantes são vermes nadadores (com parapódios bem desenvolvidos), carnívoros caçadores e, portanto, apresentam adaptações para esse modo de vida. Os poliquetos sedentários vivem dentro de tubos que eles próprios constroem com grãos de areia cimentados e alimentam-se filtrando diminutos organismos, como larvas e microcrustáceos da água do mar. Geralmente, os sexos são separados, a fecundação é externa e o desenvolvimento é indireto, com uma larva nomeada trocófora. Existe também a reprodução assexuada em algumas espécies por regeneração. Achaeta Os hirudíneos (aquetos) são anelídeos aquáticos (de água doce ou do mar), raramente terrestres, sendo considerados os mais especializados dentro do filo. Não possuem cerdas e a maioria é ectoparasita. Alimentam-se de sangue e fluidos de diversos animais. A espécie mais conhecida é a sanguessuga, Hirudo medicinalis, que possui duas ventosas em suas extremidades: uma menor e anterior, que circunda a boca, e uma maior e posterior, na posição ventral. Em geral, esses animais se locomovem por movimentos sinuosos do corpo (movimento semelhante a de uma lagarta) e usam as ventosas para fixação na superfície corporal do organismo hospedeiro. A maioria das espécies é hermafrodita, com fecundação cruzada. O desenvolvimento é direto e há presença de clitelo. A respiração, a exemplo dos oligoquetos, é cutânea. Os hirudíneos podem sugar uma enorme quantidade de sangue − algumas espécies são capazes de ingerir 10 vezes o seu próprio peso. A digestão ocorre muito lentamente, fazendo com que esses seres tolerem grandes períodos de jejum. Há estudos comprovados que sanguessugas medicinais permanecem sem se alimentar por até 1 ano e meio.

Figura 10 - Sanguessuga com a ventosa anterior ao redor da boca e a ventosa ventral na extremidade posterior ventral.

A12  Annelida

Fonte: Wikimedia commons

Figura 09 - Poliqueto tubícola: apresenta cerdas longas modificadas em brânquias, estrutura denominada penacho.

ectos ale o

Biologia

beça so se ncia-

Exercícios de Fixação

tada ado, ma, o

01. (PUC RS) Considerando os filos da escala evolutiva zoológica, pode-se afirmar que __________ e __________ são simultaneamente celomados, protostômios e segmentados. a) caracol-de-jardim – lombriga. b) sanguessuga – mosca. c) tênia – esponja-do-mar. d) estrela-do-mar – cavalo.

sexuada e assexuada. e) celomados, deuterostômios e possuem sistema nervoso formado por gânglios ligados por cordões nervosos. 05. (UFSCar SP) Um biólogo encontra uma nova espécie animal de aspecto vermiforme. A princípio, fica em dúvida se este

ecológico nos ecossistemas, reciclando materiais e atuando

é um representante do Filo Annelida ou Nematoda. Para

como verdadeiros arados que revolvem os solos. Sobre as

decidir entre as duas opções, você recomendaria que ele

minhocas, podemos afirmar corretamente que

examinasse a presença de

a) são monoicas, de reprodução cruzada, apresentam siste-

a) simetria bilateral.

ma circulatório fechado, respiraçãopulmonar e excreção

b) segmentação corporal.

por túbulos de Malpighi.

c) sistema circulatório aberto.

circulatório aberto do tipo lacunoso, respiração cutânea e excreção por nefrídeos. c) são dioicas, de reprodução cruzada, apresentam sistema circulatório aberto, respiração pulmonar e excreção por túbulos de Malpighi. d) são monoicas, se autofecundam, apresentam sistema circulatório fechado, respiração pulmonar e excreção por túbulos de Malpighi. e) são monoicas, de reprodução cruzada, apresentam siste-

d) sistema digestivo completo. e) sistema nervoso difuso. 06. Os vegetais precisam respirar. Para tanto, eles absorvem gás oxigênio do ambiente. Essa absorção ocorre principalmente através de suas folhas e de suas raízes. Assim, o solo precisa ter certa quantidade de ar para que as raízes possam absorver o gás oxigênio. Considerando esse aspecto, podemos afirmar que as minhocas prestam um importante serviço ecológico, pois contribuem para o arejamento do solo.

ma circulatório fechado, respiração cutânea e excreção

As minhocas estão sempre cavando túneis e revolvendo a

por nefrídeos.

terra a procura de restos orgânicos, dos quais se alimentam,

03. A alternativa que contempla a principal novidade evolutiva dos anelídeos em relação aos moluscos, platelmintos, nematelmintos e cnidários é:

deixando a terra fofa e arejada. Além disso, esses túneis facilitam a drenagem das águas das chuvas. Em solos muito duros, normalmente não há minhocas, principalmente porque ali elas não conseguem cavar as suas

a) Metameria.

galerias. Não existindo esses animais, a terra terá menos

b) Brânquias.

húmus e menos gás oxigênio e, portanto, oferecerá menos

c) Gânglios nervosos.

recursos para a vida vegetal.

d) Rádula. e) Celoma. 04. (UFPB) Em uma aula de Ecologia, o professor falou sobre a importância de alguns representantes do grupo dos anelídeos para o meio ambiente e de sua larga utilização no cultivo de produtos orgânicos. Sobre esses organismos, é correto afirmar que são a) acelomados, possuem sistema digestório completo e

A12  Annelida

ram amônia como produto de excreção. d) celomados, diploblásticos e possuem reprodução do tipo

02. (UPF RS) As minhocas desempenham importante papel

b) são dioicas, de reprodução cruzada, apresentam sistema

corpo formado por vários metâmeros. b) acelomados, possuem sistema circulatório aberto e respiração cutânea.

c) celomados, possuem sistema circulatório fechado e libe-

Sobre esses animais, é correto afirmar que a) são invertebrados, de vida parasitária, como as lombrigas e as sanguessugas. b) possuem corpo cilíndrico, não segmentado e respiram por meio de brânquias. c) favorecem a agricultura, pois produzem o gás oxigênio necessário à respiração das raízes dos vegetais. d) sintetizam a matéria orgânica de que necessitam para sobreviver a partir dos minerais que absorvem do solo. e) rastejam e cavam túneis graças à contração e distensão coordenadas dos músculos de cada segmento do corpo.

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

Exercícios C om p l em en t ares

02. (PUC PR) Dos animais a seguir, o oxigênio e o dióxido de carbono são transportados pelo sistema circulatório SOMENTE em a) planárias. b) gafanhotos. c) besouros. d) borboletas. e) minhocas. 03. (UFRN) A atividade das minhocas favorece a agricultura, pois reduz a compactação e facilita a aeração do solo. Entretanto, em função das características climáticas do semiárido nordestino, o uso de minhocas na lavoura não é recomendado devido à baixa sobrevivência desses animais na região. Isso ocorre porque há a) aumento da absorção de gás carbônico, aumentando o metabolismo. b) redução da difusão de oxigênio, aumentando a de gás carbônico. c) redução da concentração do sangue, diminuindo a difusão de oxigênio. d) aumento da desidratação, prejudicando a respiração. 04. (UFSM RS) Com referência ao aspecto biológico, a estrutura, drenagem e aeração do solo são modificadas pelo deslocamento das minhocas, com seu “estica-encolhe”, e pelo movimento ondulatório dos nematódeos.

Com relação a esses organismos, assinale a alternativa correta. a) Só as minhocas têm músculos circulares. b) Só os nematódeos têm celoma verdadeiro. c) Apenas o corpo das minhocas é coberto por uma cutícula protetora. d) Os nematódeos não possuem corpo, afilado. e) Os nematódeos são segmentados. 05. (UFJF MG) Em uma aula de ciências, os alunos buscaram informações em jornais e revistas sobre a importância de espécies animais para o homem. Ao final da aula, entregaram um exercício no qual classificaram como corretas ou incorretas as informações encontradas. Algumas dessas informações são apresentadas a seguir. I. Cnidários possuem células especializadas, os cnidoblastos, capazes de causar queimaduras e irritações dolorosas na pele de pessoas que os tocam. II. Algumas espécies de moluscos gastrópodes podem formar pérola a partir de algas raspadas pela rádula (dentes raspadores). III. Protozoários flagelados causam a inflamação dos ossos das pernas, tornando-as deformadas e provocando uma doença conhecida como elefantíase. IV. Devido ao seu hábito alimentar, as sanguessugas foram muito utilizadas no passado na prática de sangrias, em pacientes com pressão alta. Assinale a opção que apresenta somente afirmativas CORRETAS. a) I e II d) II e IV b) I, II e III e) III e IV c) I e IV 06. (UFMG) Nas floriculturas, tem crescido a venda de “húmus de minhoca” para o preparo do solo de jardins. Esse húmus favorece o crescimento das plantas de forma rápida e saudável, pois contém ovos de minhoca e grande quantidade de matéria orgânica. Considerando-se essa informação, é INCORRETO afirmar que a matéria orgânica e a minhoca são fatores de melhoria do solo porque a) a primeira dá estabilidade aos agregados do solo e a segunda aumenta a circulação do ar. b) a primeira é alimento das plantas e a segunda favorece a entrada de luz no solo. c) a primeira é alimento de bactérias decompositoras e a segunda permeabiliza o solo. d) a primeira retém a umidade e a segunda acelera a circulação de nutrientes.

A12  Annelida

01. (UEL PR) É comum, quando pessoas entram em lagoas do Pantanal, anelídeos sanguessugas se fixarem na pele para se alimentarem. Para isso, utilizam uma ventosa oral que possui pequenos dentes afiados que raspam a pele, provocando hemorragia. Com relação às sanguessugas, considere as afirmativas a seguir. I. Contêm um par de nefrídeo individualizado para cada segmento corporal. II. São celomados com inúmeros segmentos iguais separados internamente por septos transversais membranosos. III. Da mesma forma que as minhocas, as sanguessugas apresentam cerdas para a locomoção. IV. Assim como nas minhocas, os órgãos são irrigados por uma rede contínua de capilares que se estende sob a epiderme. Assinale a alternativa correta. a) Somente as afirmativas I e II são corretas. b) Somente as afirmativas I e III são corretas. c) Somente as afirmativas III e IV são corretas. d) Somente as afirmativas I, II e IV são corretas. e) Somente as afirmativas II, III e IV são corretas.

FRENTE

BIOLOGIA

Questão 01. a) A infestação do homem ocorre na FASE 2 (meio aquático), em que a cercária penetra ativamente a pele do homem. b) Exemplos de características adaptativas ao endoparasitismo: estruturas de fixação dentro do hospedeiro como ventosas, ganchos, etc.; produção de grande número de ovos, resistentes a condições externas aumentando a probabilidade de sobrevivência das espécies; presença de cutícula resistente a substâncias produzidas pelo hospedeiro. Os endoparasitas podem também apresentar sistemas digestórios incompletos ou ausentes, absorvendo nutrientes diretamente do hospedeiro.

Exercícios de A p rof u n dam en t o 01. (Unicamp SP) Notícias recentes informam que, no Brasil, há mais de quatro milhões de pessoas contaminadas pela esquistossomose. A doença, que no século passado era comum apenas nas zonas rurais do país, já atinge mais de 80% das áreas urbanas, sendo considerada pela Organização Mundial de Saúde uma das doenças mais negligenciadas no mundo. A esquistossomose é causada pelo Schistosoma mansoni.

Figura 2

Figura 1

Verme adulto Verme adulto

Ovo Ovo

Cercária

03. (Unicamp SP) A esquistossomose mansônica é uma doença que afeta 7 milhões de brasileiros atualmente. A vacina contra este helminto está em fase pré-clínica de testes e foi desenvolvida por pesquisadores brasileiros. a) Quais são as formas infectantes para o hospedeiro vertebrado e para o hospedeiro invertebrado? Indique esses hospedeiros. b) Vacinas são estratégias profiláticas importantes no combate a infecções, porém, até o momento, não existem vacinas contra essa parasitose. Cite duas medidas profiláticas efetivas para o controle dessa infecção no homem. 04. (Unesp SP) Considere a ilustração publicitária, publicada na revista Almanaque do Biotônico, de 1935.

Figura 3

Miracídio Esporocisto

a) O ciclo do Schistosoma mansoni, acima esquematizado, está dividido em três fases. Em qual das três fases ocorre a infestação do homem? Explique como ocorre a infestação. b) O Schistosoma mansoni pertence ao Filo Platyhelminthes, assim como outros parasitas, como Taeniasaginata,Taenia solium e Fasciola hepatica. Esses parasitas apresentam características relacionadas com o endoparasitismo. Indique duas dessas características e dê a sua função. 02. (UFPR) A esquistossomose é uma doença parasitária considerada grave, por ser a que mais causa morte em humanos dentre as causadas por organismos multicelulares. Uma forma de se combater essa doença é o controle biológico pelo uso de peixes como o tambaqui. De que maneira esse peixe ajuda a combater a doença em humanos? a) O peixe serve como o hospedeiro definitivo do verme da esquistossomose, do gênero Schistosoma, no lugar do homem. b) O tambaqui se alimenta da cercária, forma do parasita que infecta ativamente o humano. c) O miracídio, forma que infecta o caramujo (hospedeiro intermediário), passa a infectar o peixe e nele não consegue completar seu ciclo vital. d) O caramujo (hospedeiro intermediário) é comido pelo peixe, e o parasita não tem como completar seu ciclo de vida. e) O peixe e o caramujo (hospedeiro intermediário) competem pelos mesmos recursos naturais e o primeiro elimina o segundo por competição. 44

Questão 03. a) No ciclo vital do platelminto Schistossoma mansoni, as formas infectantes para o hospedeiro humano são as larvas cercárias e aquelas que infectam o caramujo transmissor, são as larvas miracídios. b) Pode-se prevenir a esquistossomose através de políticas públicas como o saneamento básico e evitando-se lagoas infestadas com os caramujos transmissores.

Na ilustração, Monteiro Lobato diagnostica o caipira com a doença conhecida popularmente como “amarelão”. Cite um dos vermes que causa essa doença e uma medida para sua prevenção, justificando-a. Explique a razão do nome popular da doença e o que isso tem a ver com a “canseira do caipira”, tal como retratado por Monteiro Lobato. 05. (Unicid SP) Materiais aparentemente pouco atrativos, fezes humanas desidratadas e mineralizadas ao longo de milhares de anos, presentes em resquícios arqueológicos denominados coprólitos, ajudam os cientistas a compreender a dispersão dos parasitas no ambiente e as migrações de nossa espécie no passado. De acordo com os resultados de uma pesquisa da Fundação Instituto Oswaldo Cruz, certos parasitas como o Ascaris lumbricoides o Enterobiusvermicularis eram encontrados nas Américas bem antes da época colonial. Os dados geológicos e arqueológicos analisados sugerem que parasitas cujo ciclo de vida tem etapas no solo se espalharam pelo mundo, chegando Questão 04. O amarelão é causado pelos vermes nematelmintes Ancylostomaduodenale e Necatoramericanus. Uma forma de prevenção é andar calçado, pois as larvas infestantes desses vermes se desenvolvem no solo e perfuram ativamente a pele humana. O nome popular “amarelão” decorre do aspecto amarelado da pele do portador. Os vermes mordem a mucosa do intestino delgado, causando perda de sangue. A canseira do Jeca é consequência de um quadro crônico de anemia.

Ciências da Natureza e suas Tecnologias Questão 05. a) Ovos embrionários. O Ascaris lumbricoides e o Enterobiusvermicularis são representantes do filo nematelmintos do reino Animal. b) Os ovos embrionados deglutidos originam larvas perfurantes no intestino delgado do sistema digestório. Essas larvas percorrem os vasos sanguíneos do sistema cardiovascular e atingem os pulmões, órgãos do sistema respiratório.

Questão 08. 1. Espécies exóticas podem se tornar uma praga devido à ausência de predadores ou competidores competentes no ambiente em que foram introduzidas. 2. Competição e(ou) predação causando declínio ou extinção de espécies nativas. 3.a) O sal aplicado na lesma provoca desidratação osmótica causando a morte do animal. b) O solo salgado torna-se hipertônico dificultando ou impedindo a absorção de água pelas raízes das plantas de hortas e jardins.

ao continente americano em consequência de viagens marítimas feitas há milhares de anos.

(http://parasitobiomed.blogspot.com.br. Adaptado.)

fulica espalhou-se por vários estados brasileiros, mas não como uma alternativa econômica, pois seu gosto não foi tão apreciado como o escargot verdadeiro (Helix aspersa).

a) Os exames de fezes frescas e de coprólitos detectam qual estrutura de dispersão dos parasitas citados no texto? Cite o reino e o filo a que pertencem esses parasitas. b) O desenvolvimento do agente etiológico Ascaris lumbricoides no ser humano ocorre em função da passagem desse parasita por três sistemas fisiológicos diferentes. Explique resumidamente essa passagem, citando, na sequência, os três sistemas fisiológicos. 06. (UFCE) Evidências moleculares, baseadas em sequências de RNA, sugerem o parentesco entre moluscos anelídeos. Esses dados reforçam a hipótese de que esses grupos apresentam um ancestral comum. Parentesco entre esses grupos pode ser evidenciado também levando-se em consideração características biológicas tais como: a) Protostomia, cordão nervoso dorsal e desenvolvimento direto. b) Metameria, presença de celoma e desenvolvimento indireto. c) Presença de celoma, simetria bilateral e clivagem espiral. d) Pseudoceloma, simetria bilateral e respiração branquial. e) Protostomia, clivagem espiral e metameria. 07. (UFMG) Observe estas figuras:

Achatina fulica 01. EXPLIQUE por que uma espécie exótica como essa pôde se tornar rapidamente uma praga em diversos ecossistemas brasileiros. 02. CITE duas consequências da introdução de espécies exóticas num ecossistema. 03. Um hábito popular para matar lesmas e caramujos consiste em jogar sal de cozinha sobre seus corpos. a) EXPLIQUE o processo pelo qual, nesse caso, o sal leva à morte. b) Apesar de popular, o extermínio de lesmas e caramujos por adição de sal não é uma prática recomendada para uso em hortas e jardins.JUSTIFIQUE essa afirmativa. 09. (UFES) Os sistemas esqueléticos são consequências das estruturas corporais e delimitam o tipo de locomoção e hábitos de

Crescimento de mexilhões no filtro autolimpantede uma usina

O mexilhão-dourado de água doce, molusco originário do sudoeste da Ásia, é uma espécie invasora do sistema hídrico

vida de cada um dos grupos animais. Na figura a seguir, são indicadas estruturas corporais de um segmento generalizado de uma minhoca, em corte transversal, que estão relacionadas com o sistema esquelético e com a locomoção.

brasileiro, que provoca sérios problemas em estações de água,

indústrias e hidrelétricas.

Entre as características que facilitam a disseminação e o aumento da população desse molusco, NÃO se inclui a) o notável controle de sua população por inimigos naturais.

FRENTE A  Exercícios de Aprofundamento

Mexilhão adulto

b) a intensa disseminação de suas larvas. c) a sua rápida maturação sexual. d) a sua considerável capacidade adaptativa a diferentes ambientes.

08. (UFMG) O caramujo africano (Achatina fulica), mostrado na figura abaixo, foi introduzido no Brasil, ilegalmente, na década de 1980, com o intuito de se explorar comercialmente essa espécie como iguaria gastronômica. De lá para cá, o Achatina Questão 09. a) 1 cerdas; 2 camada muscular circular; 3 camada muscular longitudinal; 4 bolsas celomáticas/celoma b) Peristaltismo / Movimento Peristáltico. Musculatura circular e longitudinal atuam, antagonicamente, sobre as bolsas celomáticas (esqueleto hidrostático) de cada segmento, promovendo alongamento ou encurtamento (respectivamente) deste. As cerdas dos segmentos atuam como âncoras contra o substrato, permitindo a projeção para frente dos segmentos anteriores à ancoragem, que se alongam, e o arrasto dos segmentos posteriores, que se encurtam. c) Aeração (aragem do solo) com a perfuração (escavação) de galerias; Distribuição de suas fezes (húmus) em diferentes profundidades (camadas) do solo, promovendo a adubação; Decomposição da matéria orgânica em decorrência do hábito saprófago/detritívoro.

Biologia Questão 12. a) A vitamina A é importante para a atividade visual, além de atuar também como cofator no desenvolvimento ósseo, na integridade da pele e mucosas, no desenvolvimento dentário, entre outras funções. b) O Ascaris lumbricoides é adquirido pela ingestão de ovos embrionados presentes no alimento mal lavado e água poluída com esgoto. O Ancylostomaduodenale é adquirido, principalmente através de larvas do solo que perfuram ativamente a pele dos pés descalços. c) Os vermes parasitas absorvem a vitamina A ingerida pelo hospedeiro humano. Daí a avitaminose associada às verminoses intestinais.

a) Identifique cada uma das estruturas indicadas pelos números na figura apresentada.

b) Identifique o tipo de movimento realizado pela minhoca e explique como as estruturas indicadas na figura atuam na produção do movimento desse animal. c) Descreva duas das funções ecológicas desempenhadas pelas minhocas nos ambientes que elas colonizam. 10. (UFMG) Observe esta figura:

d) A substância liberada pelas sanguessugas ativa a ação da trombina no sangue de mamíferos, que é uma enzima importante no processo de coagulação.

12. (UFPR) Estima-se que, no mundo, mais de um bilhão de pessoas estão expostas a contrair verminoses transmitidas pelo solo contaminado e que aproximadamente 200 milhões de crianças apresentam deficiência de vitamina A. Dados recentes mostram que verminoses estariam associadas à deficiência de vitamina A. Alguns estudos dão respaldo a essa ideia, ao mostrar que a vermifugação aumenta a efetividade de tratamentos de suplementação vitamínica. (Fonte: Trends in Parasitology, January 2016, v. 32, n. 1)

a) Qual a importância da vitamina A para o organismo? b) Ascaris lumbricoides e Ancylostomaduodenale são dois helmintos que podem ser transmitidos pelo solo contaminado. Como ocorre o seu contágio? c) Proponha uma hipótese para explicar a associação existente entre verminoses e deficiência de vitamina A.

Na prática médica, a utilização de sanguessugas como agentes indutores de sangramento remonta ao ano 180 a.C. Atualmente, as sanguessugas têm sido usadas na prevenção de necrose tecidual, após cirurgias reparadoras. Considerando-se essa situação, é CORRETO supor que o uso de sanguessugas se deve à a) redução da oxigenação dos tecidos lesados. b) estimulação da atividade da trombina. c) ação anestésica, visando-se à redução da dor. d) prevenção da coagulação sanguínea. 11. (PUC MG) “Um menino de cinco anos foi levado ao cirurgião Joseph Upton, em Boston. O Dr. Upton reconstituiu a orelha do menino, após esse ter sido mordido por um cão, mas, depois de quatro dias, o fluxo sanguíneo da orelha foi bloqueado. Se o fluxo não fosse restabelecido rapidamente, a cirurgia seria mal sucedida. Para desobstruir os vasos sanFRENTE A  Exercícios de Aprofundamento

guíneos, o Dr. Upton adotou uma velha técnica: colocou 24 sanguessugas sobre o ferimento.” (Texto extraído de: PURVES, W. et al. Vida, a ciência da biologia. 6 ed.)

Interpretando o texto dado, assinale a afirmativa INCORRETA. a) As sanguessugas, representantes dos anelídeos hirudíneos, utilizaram-se de ventosas bucais para se fixarem à orelha do menino e sugar seu sangue. b) As sanguessugas são ectoparasitas de vertebrados. c) As sanguessugas liberam um poderoso agente anticoagulante que facilita a desobstrução dos vasos sanguíneos permitindo que a orelha do menino fosse irrigada. 46

13. (UFJF MG) Estudo que contou com a participação de um pesquisador brasileiro revela que a presença das minhocas no solo aumenta a produtividade agrícola. O resultado mostra que a presença das minhocas aumentou a produtividade de grãos e a biomassa aérea de plantas, afirma George Brown, pesquisador em ecologia do solo da Embrapa Florestas (PR). “O resultado era esperado”, afirma Brown. “Há centenas de anos as minhocas são consideradas aliadas do agricultor, ajudando no crescimento das plantas. Contudo, o que não sabíamos ainda era a dimensão do efeito positivo, nem como ele funcionava”. Fonte: texto modificado a partir de https://www.embrapa.br/busca-de-noticias/-/noticia/2057172/minhocas. Acesso em 04/10/2016.

Leia as afirmativas a seguir: I. As minhocas vivem em galerias escavadas no solo e a sua atividade de escavação melhora a textura e a estrutura do solo tornando-o mais poroso e aerado. II. As minhocas se alimentam da matéria orgânica disponível no substrato, acelerando a sua decomposição e reincorporação ao solo. III. As minhocas são predadores que se alimentam de invertebrados do solo prejudiciais para as plantas, ajudando, assim, no controle de pragas de plantações. IV. Os excrementos das minhocas são ricos em nitrogênio, um dos nutrientes mais importantes para o crescimento das plantas. V. As fezes das minhocas, quando incorporadas ao substrato, formam o húmus, um excelente adubo natural. Assinale a alternativa com as afirmativas CORRETAS: a) Somente I, II, IV, V. b) Somente II, IV, V. c) Somente I, II, III, IV. d) Somente I, III, IV, V. e) Somente I, III, IV.

Ciências da Natureza e suas Tecnologias Questão 15. a) A clorofila é o pigmento que absorve energia luminosa e a transforma em energia química presente nas moléculas de glicose. b) De acordo com o texto, a espécie Elysia chlorotica por incorporar o gene das algas desenvolveu a capacidade de realizar fotossíntese, desta forma apenas como água e gás carbônico, na presença de luz, será capaz de produzir seu próprio alimento (autótrofo) não dependendo de fontes externas para sua sobrevivência como outros moluscos heterotróficos.

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2 6

Brasil. Ministério da Saúde. Secretaria de Vigilância em Saúde. Guia de vigilância epidemiológica / Ministério da Saúde, Secretaria de Vigilância em Saúde. 6ª ed. Brasília: Ministério da Saúde, 2005.

O texto ressalta a grande ocorrência da esquistossomose no Mundo e no Brasil, permitindo pensar suas formas de prevenção. Sabe-se que as ações de educação em saúde e a mobilização comunitária são muito importantes no controle desse mal, e que o saneamento ambiental é da maior eficácia para as modificações de caráter permanente das condições de transmissão da esquistossomose. Com o objetivo de quebrar o ciclo de vida do parasita, para prevenir essa doença, deve-se a) exterminar as populações de caramujos que infectam os hospedeiros intermediários. b) incentivar o uso de água potável e construir aterros para eliminar coleções hídricas que sejam criadouros de mosquitos. c) impedir que os ovos, do parasita, presentes nas fezes de uma pessoa contaminem corpos aquáticos. d) controlar as populações de nematódeos, hospedeiros intermediários do parasita. 15. (UEL PR) Leia o texto a seguir. Elysia chlorotica (um tipo de lesma-do-mar) é um molusco híbrido de animal e vegetal, considerado o primeiro animal autotrófico. Cientistas identificaram que o Elysia incorporou o gene das algas Vaucheria litore a – o psbO – das quais ele se alimentava, por isso desenvolveu a capacidade de fazer fotossíntese por aproximadamente nove meses. Os últimos estudos revelam que o molusco marinho também desenvolveu capacidades químicas, permitindo-lhe sintetizar clorofila, produzindo, assim, seu alimento. Essa capacidade é a mais nova proeza do Elysia, cujas habilidades evolutivas têm chamado a atenção da comunidade científica. (Adaptado de: Superinteressante. mar.2010. Disponível em: <http://super.abril. com.br/mundo-animal/criatura-fusao-animal-vegetal-543145.shtml>. Acesso em: 20 jun. 2012.)

a) Explique a função da clorofila na fotossíntese. b) Pelo fato de realizar fotossíntese, qual seria uma possível vantagem adaptativa do Elysia chlorotica em relação a outros moluscos que são heterotróficos? 16. (Uespi PI) A Taenia saginata e a Taenia solium são vermes prevalentes em comunidades humanas de várias partes do mundo. Considerando o ciclo de vida das tênias, ilustrado abaixo, é correto concluir que:

a) ovos (1) depositados pelo homem, através das fezes, em solo ou vegetação, tornam-se a fonte de infecção de hospedeiros intermediários. b) animais mamíferos (2 e 3) são susceptíveis à doença, pois os ovos de tênia ingeridos eclodem no intestino causando infecção gastrintestinal. c) quando a infecção do hospedeiro intermediário se dá através do sangue, o cisticerco pode migrar para os tecidos musculares através da circulação. d) após o consumo de carne suína contaminada com a tênia adulta (5), o homem contrai a infecção e se torna o hospedeiro definitivo. e) os vermes adultos (6) migram do intestino humano para outros órgãos, produzindo uma infecção sistêmica que pode levar à morte. 17. (UFJF MG) A figura abaixo é uma representação das principais características corporais encontradas no Filo Mollusca. Os números I, II e III representam algumas classes de moluscos. I

III

a) Denomine uma classe da figura acima que inclui moluscos com rádula e outra sem rádula: b) Como os moluscos sem rádula se alimentam? c) Cite um exemplo que demonstra a importância ecológica dos bivalves.

Questão 17. a) Com rádula: Gastropoda e Cephalopoda; caracol e polvo; caramujo e lula ou II e III; Sem rádula: Bivalvia ou Pelecypoda (ostras, mariscos e mexilhões); concha ou I. b) As minúsculas partículas de alimento presentes no meio são captadas através dos cílios; eles se alimentam ingerindo água e filtrando pequenas partículas de alimento; ingerem pláncton. c) Participam das cadeias alimentares; são bioindicadores da qualidade da água, pois são animais filtradores e capazes de concentrar toxinas e poluentes presentes na água; são filtradores limpando a água; são bioindicadores de poluição; servem de abrigo para outros animais dentre outros.

FRENTE A  Exercícios de Aprofundamento

14. (UFRN) Leia o texto que segue: “A esquistossomose mansônica é uma endemia mundial, ocorrendo em 52 países e territórios, principalmente na América do Sul, Caribe, África e Leste do Mediterrâneo, onde atinge as regiões do Delta do Nilo, além de países como Egito e Sudão. No Brasil, a transmissão ocorre em 19 estados, numa faixa contínua ao longo do litoral, desde o Rio Grande do Norte até a Bahia, na região Nordeste, alcançando o interior do Espírito Santo e Minas Gerais, no Sudeste.”

FRENTE

BIOLOGIA Por falar nisso O Brasil é mesmo um país surpreendente. De Sul a Norte, encontramos uma variação de paisagem jamais encontrada em outros países. Das gramíneas à caa�nga; da mata Atlân�ca à Amazônia. No bioma caa�nga, por exemplo, existem árvores retorcidas, de pequeno porte e com raízes incrustadas no solo seco. Já na floresta Amazônica, deparamo-nos com um a floresta úmida e alagada em alguns trechos. Sem dizer da fauna: impressionante! Nessa floresta, por exemplo, em determinadas regiões, existem árvores de até 60 metros de altura. E, ao olhar para cima, não conseguimos ver o topo delas. Para que uma árvore desse porte cresça por dezenas ou centenas de anos, é necessário um sistema de raízes muito fortes. Por serem gigantescas e seculares, os índios as chamam de “árvores da vida”. E da mesma forma que existem raízes que adentram vários metros no solo, também há aquelas que vivem agarradas a outras árvores. Para se ter ideia, algumas descem vários metros de altura à procura de água na parte inferior. Assim é a diversidade das raízes: pivotantes, tuberosas, escoras, sugadoras, pneumatóforas etc. Elas representam uma parte essencial para o crescimento das plantas.

B09 B10 B11 B12

Nas próximas aulas, estudaremos os seguintes temas Fisiologia da raiz e do caule ..........................................................50 Hormônios vegetais e ﬁtocromos.................................................60 Introdução à ecologia ...................................................................70 Fluxo de energia e matéria nos ecossistemas ..............................82

FRENTE

BIOLOGIA

MÓDULO B09

ASSUNTOS ABORDADOS

FISIOLOGIA DA RAIZ E DO CAULE

n Fisiologia da raiz e do caule

As condições do ambiente refletem, para os vegetais, diferentes estratégias de sobrevivência do ponto de vista fisiológico.

n Absorção de água e nutrientes n Condução da seiva mineral n Condução da seiva orgânica n Balanço entre fotossíntese e respiração

As plantas, como seres autotróficos, sintetizam suas próprias fontes nutritivas, utilizando substâncias químicas disponíveis no ar e no solo, como gás carbônico, água e sais minerais. De acordo com a quantidade requerida pelo vegetal, os minerais podem ser classificados em macronutrientes − quando necessários em maior quantidade, por serem constituintes principais de moléculas orgânicas. Como exemplo podem ser citados: cálcio (Ca), magnésio (Mg), potássio (K), carbono (C), nitrogênio (N) e fósforo (P). Estes três últimos são obtidos, respectivamente, do gás carbônico (CO2), nitrato (NO3−) e fosfato (PO4−3). Da mesma forma, há os minerais conhecidos como micronutrientes − quando sua concentração requerida é baixa, geralmente atuando como co-fatores de enzimas, como por exemplo: cloro (C), ferro (Fe), boro (B), manganês (Mn), zinco (Zn) e sódio (Na). A deficiência de um desses nutrientes resulta em sintomas, tais como diminuição do crescimento, amarelecimento das folhas, necrose em alguns pontos e murchamentos. Após esse diagnóstico, pode ser feita a correção do solo para o cultivo de determinada espécie, fornecendo os nutrientes necessários, na forma de adubos ou fertilizantes.

Absorção de água e nutrientes A seiva é um líquido que circula nas plantas vasculares. Podemos dizer que ela é o equivalente ao sangue dos seres humanos. Sua função, nesse tipo de vegetal, é realizar o transporte de nutrientes e redistribuição de substâncias orgânicas produzidas pelo processo de fotossíntese para todas as células da planta. Os diferentes tipos de seivas podem ser classificados em seiva mineral (também chamada de seiva bruta ou inorgânica) e seiva orgânica (ou elaborada). Em termos de composição, a seiva mineral é constituída de água e sais minerais. Já a seiva orgânica é constituída de água e açúcares, produzidos na fotossíntese, principalmente.

Figura 01 - Na imagem vemos diversos tipos de raízes

A água e os sais minerais penetram nas raízes em maior quantidade pela zona pilífera, seguindo para o cilindro central e tecido xilemático. Nesse caminho, a seiva bruta pode seguir duas rotas: por entre os espaços externos das membranas celulares (via apoplástica) ou por fluxo pelo interior das células (via simplástica). Na via apoplástica, os sais e água não atravessam o citoplasma das células, e por essa razão, os sais são transportados por difusão. Por sua vez, na via simplástica, como as substâncias atravessam as células, os sais se movem por transporte ativo, criando um gradiente de concentração, o que leva ao fluxo de água de célula a célula por osmose.

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

Pelo absorvente

Água

Epiderme

Córtex Via B

Endoderme Estria de Caspary Periciclo

Solo Xilema Via A

Floema Figura 02 - Representação esquemática, em cores fantasia, das vias pelas quais a água e os sais minerais atingem o cilindro central. Na imagem, a via A corresponde à via simplástica, enquanto a via B corresponde à via apoplástica. Fonte: Conecte Bio, 3/ Sônia Lopes, Sergio Rosso – São Paulo: Saraiva, 2011.

Em qualquer uma das vias, as estrias de Caspary (reforço que une as paredes das células endodérmicas, impedindo a passagem de água entre essas células) obrigam a água e os íons a passarem pelo citoplasma das células da endoderme (rota simplástica) para, só assim, acessar o xilema. No cilindro central, os sais minerais são transferidos ao xilema por transporte ativo, e a água, por osmose, formando-se assim, a seiva bruta, que será distribuída pelas células xilemáticas das raízes às folhas.

Condução da seiva mineral A seiva mineral deve atingir as folhas e, juntamente com o gás carbônico, será consumida no processo de fotossíntese, dando origem à seiva elaborada (orgânica). Existem duas teorias que explicam a chegada da seiva bruta das raízes até as folhas: a teoria da pressão positiva (ou impulso da raiz) e a teoria de coesão-tensão (ou teoria de Dixon). Pressão positiva da raiz

B09  Fisiologia da raiz e do caule

As células do parênquima da raiz próximo aos vasos lenhosos bombeiam os sais para o interior dos vasos de xilema, o que provoca aumento da concentração osmótica em relação à solução aquosa do solo. Com isso, há grande entrada de água por osmose, gerando uma pressão positiva, que faz a seiva subir pelos vasos xilemáticos. A entrada constante de água cria uma coluna líquida que empurra a seiva para cima, ao longo dos vasos xilemáticos. O mecanismo de transporte por pressão positiva ocorre, geralmente, quando o solo está encharcado e quando a planta não transpira, em geral à noite. Essa teoria da pressão positiva da raiz não pode ser usada para a explicação da subida da seiva mineral de forma generalizada, pois é restrita às plantas de pequeno porte, uma vez que, se trata de um processo lento que é ineficiente para transportar a quantidade de seiva mineral de que uma planta de grande porte necessita. A pressão da raiz é considerada um mecanismo auxiliar de condução que contribui para a absorção de água resultante do bombeamento ativo de íons para o interior do xilema. 51

Biologia

SAIBA MAIS GUTAÇÃO Fonte: https://pt.wikipedia.org/wiki/Guta%C3%A7%C3%A3o

Esse processo, também conhecido como sudação, consiste na perda de água líquida pela borda das folhas quando o vegetal está submetido a condições físicas especiais, como por exemplo, temperaturas mais baixas, aumento de umidade ambiental que leva ao aumento da absorção de água pela raiz. A planta perde água líquida (seiva mineral) pelos poros localizados na borda das folhas − hidatódios. Estes localizam-se na extremidade dos feixes vasculares (nervuras) da folha. Essa perda reduz a pressão hidrostática dentro dos vasos do tipo xilema e ocorre quando o vegetal não está transpirando (no período noturno). Figura 03 - Gutação: perda de água líquida.

Teoria de coesão-adesão-transpiração A teoria da tensão-coesão-adesão, inicialmente desenvolvida por Dixon e Joly (1895), é o modelo atualmente mais aceito para explicar o movimento ascendente da seiva mineral na planta (movimento esse também chamado de translocação). Segundo essa teoria, o motor do movimento da seiva bruta é a tensão (pressão hidrostática negativa) criada pela transpiração. As células do xilema, condutoras de seiva bruta, são muito finas e formam um tubo de pequeno calibre − um capilar. Devido às propriedades de adesão e coesão características das moléculas de água, essas moléculas conseguem aderir e subir pelo xilema por capilaridade. A adesão da água às paredes de um tubo capilar deve-se à formação de pontes de hidrogênio entre as moléculas de água e as paredes desse tubo. Quando as células do mesófilo da folha libertam vapor de água para o exterior, por transpiração, a concentração de solutos dentro das células do mesófilo aumenta e o potencial hídrico diminui. Como consequência dessa diminuição e das forças de coesão entre moléculas de água, esta vai deslocar-se das células do xilema foliares próximas (onde seu potencial hídrico é mais elevado) para as células do mesófilo, pois a água desloca-se de zonas de potencial hídrico mais elevado para zonas de potencial hídrico mais baixo. Essas células, por sua vez, recebem água de outras células até que, eventualmente, essa cadeia de eventos atinja o sistema vascular e exerça uma “sucção” ou tensão na água do xilema. Devido à extraordinária coesão entre as moléculas de água, essa tensão é transmitida por todo o caminho da água no caule até as raízes.

B09  Fisiologia da raiz e do caule

Essa perda de água torna o potencial hídrico das raízes mais negativo e aumenta sua capacidade de absorver água do solo. Portanto, o potencial hídrico menor nas folhas, devido à transpiração e/ou à utilização da água nas folhas, origina um gradiente de potencial hídrico para a solução do solo na superfície das raízes. Esse gradiente é a força motriz do movimento contínuo da água ao longo do percurso solo-planta-atmosfera. A combinação das três forças – tensão, coesão e adesão, permite manter a corrente de transpiração, responsável pela geração de um déficit hídrico ao nível da raiz e consequente absorção de água. A teoria do movimento da água é chamada de teoria da tensão e coesão, porque a propriedade do líquido de resistir à tensão depende da capacidade de coesão da água. Entretanto, a teoria pode ser também chamada de teoria da tensão-coesão-sucção, de52

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

vido à adesão das moléculas de água nos vasos xilemáticos e à força de sucção exercida pelas folhas à medida que perdem água para o meio por transpiração, e que é tão importante quanto a tensão e a coesão para a ascensão da água. As paredes celulares, ao longo das quais a água se movimenta, evoluíram como uma superfície muito eficiente de atração do líquido. A força de adesão nessas superfícies é grande o suficiente para sustentar a coluna de água ascendente por muitos metros contra a gravidade.

Condução da seiva orgânica

Transpiração (tensão) estômato epiderme superior mesófilo foliar epiderme inferior vapor de água

Coesão e Adesão

vaso xilémico

Absorção radicular pelo

radicular Os compostos orgânicos sintetizados nas folhas devem agora ser mobilizados para os locais onde serão consumidos em prol do crescimento e desenvolvimento da planta. A conxilema água do solo dução da seiva elaborada é realizada endoderme zona epiderme cor cal através dos elementos crivados do floema. Ernst Münch elaborou, em 1930, a teoria do fluxo de massa (hipótese Figura 04 - Esquema representativo da subida da seiva mineral no xilema, segundo a Teoria da coesão-tensão. do desequilíbrio osmótico ou hipótese do fluxo em massa), a mais aceita atualmente para explicar o transporte de seiva elaborada sob pressão no floema. Segundo esse princípio, a água da seiva bruta que chega pelo xilema ao órgão de maior pressão osmótica (geralmente a folha) penetra em seus vasos floemáticos por osmose, empurrando a massa de seiva elaborada neles presente em direção ao órgão de menor pressão osmótica (geralmente, a raiz).

Nas células das folhas, forma-se a sacarose, que se difunde pelas células do parênquima clorofiliano até o floema. Nesse tecido condutor, ela é absorvida por transporte ativo pelas células companheiras dos vasos liberianos e passa para o interior da célula do vaso. Com a chegada da sacarose, a pressão osmótica da célula do vaso aumenta e essa célula absorve água das células xilemáticas vizinhas.

B09  Fisiologia da raiz e do caule

A entrada de sacarose e de água no vaso da folha aumenta o volume de seiva dentro do vaso floemático, elevando também a pressão da água. Observe que se trata da pressão de um líquido em um vaso, ou seja, de uma pressão hidrostática, e não de uma pressão osmótica. Na outra extremidade do floema, onde está o órgão consumidor (um fruto ou uma raiz, por exemplo), o fluxo ocorre no sentido contrário: as células companheiras bombeiam a sacarose do vaso liberiano para as células do órgão consumidor. Com a saída da sacarose, a pressão osmótica da célula do vaso diminui e ela perde água para o órgão consumidor, resultando na diminuição da pressão hidrostática nessa região. Assim, a seiva elaborada move-se da região onde a pressão hidrostática é mais alta para onde é menor. As substâncias orgânicas são distribuídas para as células consumidoras, alimentando-as à medida que faz o deslocamento nos vasos floemáticos. 53

Biologia

Xilema

Floema Elevada concentração de açúcar Água

Sacarose Água sobe por coesão-tensão

Fonte (Célula da folha) Sacarose é transportada ao floema pelo transporte a vo Célula de companhia

Recebedor (Célula da raiz)

II Água Baixa concentração de açúcar

Figura 05 - Da fonte ao dreno. Observe que o floema na folha tem elevada concentração de açúcar, o que estimula a entrada de água vinda do xilema por osmose. Isso determina o fluxo da fonte (folha) para os drenos (raiz).

B09  Fisiologia da raiz e do caule

Balão 1

Água 1 mol/L Sacarose Sacarose

Um experimento pode demonstrar o “fluxo em massa”. Usando dois balões, com paredes semipermeáveis, ligados por um tubo, representam-se no balão 1 os órgãos produtores de glicose e no balão 2, os órgãos consumidores de glicose no organismo vegetal. O balão 1 contém água e sacarose (soFluxo em massa de água e açúcar luto). O balão 2 contém apenas água. Os balões são mergulhados em uma cuba com água destilada, conforme a Balão 2 imagem a seguir. Por osmose, a água Tubo de vidro 1 do recipiente começa a entrar no balão 1 (formação da seiva elaborada no floema das folhas). Essa pressão de água (pressão hidrostática) empurra o fluxo ao longo do tubo (floema) em direção ao balão 2, onde a concentração osÁgua mótica é menor (troncos e raízes). No Água experimento, um equilíbrio nas consolução concentrada centrações dos dois balões acaba sendo atingido e o fluxo cessa. Na planta, contudo, o fluxo é mantido porque o Tubo de vidro 2 açúcar continua sendo produzido nas folhas e consumido em outras regiões Água Pura Água Pura do vegetal, como troncos e raízes (órfrasco A frasco B gãos consumidores).

Figura 06 - Representação esquemática do experimento que ilustra a hipótese do fluxo por pressão.

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

SAIBA MAIS EXPERIMENTOS EM BOTÂNICA: O ANEL DE MARCELLO MALPIGHI O floema, assim como o xilema, é um importante tecido de condução da planta. Esse tecido está relacionado com o transporte de importantes substâncias, tais como sacarose, aminoácidos, hormônios e vitaminas. Atualmente, a função do floema como tecido condutor responsável pelo transporte de seiva elaborada é bastante clara. Entretanto, muitas pesquisas foram necessárias para a real compreAcúmulo de seiva ensão do papel do floema no que diz elaborada respeito ao transporte de assimilados. Um dos principais experimentos que Remoção confirmaram a importância desse teciInterrupção do fluxo Morte das raízes de anel da do foi realizado no século XVII por Marde seiva elaborada e da árvore casca cello Malpighi. Malpighi, inicialmente, retirou um anel da casca de uma árvore adulta. Após a retirada, ele percebeu que, com o tempo, a região acima do corte ficou um pouco mais dilatada. Isso aconteceu porque novos tecidos foram formados graças ao acúmulo de substâncias ricas em nutrientes levadas pelo floema, que não conseguiram ultrapassar o local do corte. Como sabemos, a região chamada de “casca”, em uma árvore adulta, é composta principalmente de periderme e floema, ou seja, todos os tecidos que estão dispostos externamente ao câmbio vascular. Ao retirar a casca, Malpighi acabou retirando o floema e impedindo a condução da matéria orgânica produzida pelos órgãos fotossintetizantes localizados acima do anel. Com o tempo, observou-se a morte das raízes que pararam de receber os nutrientes. Consequentemente, toda a planta morreu, uma vez que, com a morte desse órgão, não foram mais transportadas substâncias como água e sais minerais. Sem dúvida, essa experiência foi fundamental para a compreensão de que o floema exerce um importante papel no transporte de seiva orgânica. O anel retirado de um tronco de árvore, nesse experimento, ficou conhecido por anel de Malpighi.

Como qualquer ser vivo, as plantas também necessitam degradar nutrientes para obterem a energia necessária para os processos metabólicos. Como elas são organismos que sintetizam suas próprias moléculas que irão fornecer energia, o crescimento e o desenvolvimento das plantas estão associados ao balanço entre a produção (fotossíntese) e ao consumo delas (respiração). Fotossíntese: CO2 + H2O → COMPOSTO ORGÂNICO + O2 + H2O Respiração: COMPOSTO ORGÂNICO + O2 → CO2 + H2O Em condições ideais de iluminação, a planta fotossintetiza e respira, enquanto em condições de escuridão ou abaixo da intensidade luminosa requerida, ela apenas respira. Como as taxas de fotossíntese são afetadas, proporcionalmente, pela intensidade luminosa (aumentam até que seja atingido o ponto de saturação luminosa), podemos encontrar uma quantidade de iluminação que faz com que as taxas líquidas de fo-

tossíntese e respiração sejam equivalentes, ou seja, todo o O2 produzido pela fotossíntese será consumido pela respiração e todo o CO2 resultante da respiração será consumido pela fotossíntese. Essa faixa de intensidade luminosa é denominada ponto de compensação luminosa. Os vegetais podem ser, assim, classificados de acordo com esse critério em plantas de sol (heliófilas), quando possuírem um alto ponto de compensação, ou seja, quando necessitarem de alta intensidade luminosa para equilibrar as perdas de reservas pela respiração, como o girassol e algumas espécies de cactos; e em plantas de sombra (umbrófilas), quando possuírem um baixo ponto de compensação luminoso, como as samambaias. É de extrema importância o cultivo desses tipos de plantas em ambientes adequados. As plantas de sol, por exemplo, ao serem cultivadas em ambiente de baixa intensidade luminosa, não acumulam a quantidade suficiente de biomassa resultante da fotossíntese, já que muito será consumido pela respiração, acarretando em pouco crescimento e desenvolvimento. 55

B09  Fisiologia da raiz e do caule

Balanço entre fotossíntese e respiração

Biologia

Exercícios de Fixação 01. (Unesp SP) A figura mostra duas propriedades da molécula de água, fundamentadas na polaridade da molécula e na ocorrência de pontes de hidrogênio. adesão

H O

H coesão

O H

objeto polar ou eletricamente carregado

Essas duas propriedades da molécula de água são essenciais para o fluxo de a) seiva bruta no interior dos vasos xilemáticos em plantas. b) sangue nos vasos do sistema circulatório fechado em animais. c) água no interior do intestino delgado de animais. d) urina no interior da uretra durante a micção dos animais. e) seiva elaborada no interior dos vasos floemáticos em plantas. 02. (Unesp SP) O fluxo de seiva bruta nas plantas está diretamente associado à abertura e ao fechamento dos estômatos. O aumento do fluxo de seiva bruta ao longo do caule é favorecido por a) estômatos abertos e baixa intensidade luminosa. b) estômatos abertos e baixa quantidade de água no solo. c) estômatos fechados e alta concentração de glicose na folha. d) estômatos abertos e baixa concentração de CO2 na folha. e) estômatos fechados e alta concentração de O2 na folha.

B09  Fisiologia da raiz e do caule

03. (Fatec SP) As sequoias são árvores que ocorrem na região oeste da América do Norte e que pertencem ao grupo das coníferas, também chamado de gimnospermas. Elas podem atingir mais de 100 metros de altura e para que ocorra fotossíntese em suas folhas, a água captada pelas raízes precisa percorrer toda essa distância e alcançar as suas copas. Em um edifício de altura equivalente, seria necessário o uso de potentes bombas d’água para realizar o transporte de água até os andares mais altos. Já no caso das sequoias e de qualquer outra planta de grande porte com vasos condutores de seiva, o transporte da água até o topo é explicado pela teoria da coesão-tensão de Dixon.

De acordo com essa teoria, o transporte da água no interior das sequoias é decorrente, principalmente, a) do bombeamento feito por vasos pulsáteis das raízes. b) do aumento da temperatura das folhas e do tronco. c) da perda de água nas folhas por transpiração. d) da entrada contínua de água pelas raízes. e) da movimentação das folhas pelo vento. 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.)

A situação de seca citada na reportagem é determinada por mudanças no ciclo hidrológico, em que as plantas têm papel determinante, uma vez que representam uma fonte de vapor d’água para a atmosfera. Os vasos que conduzem a água das raízes até as folhas são os a) floemáticos e a transpiração ocorre pelos estômatos. b) floemáticos e a transpiração ocorre pelos tricomas. c) xilemáticos e a transpiração ocorre pelos tricomas. d) xilemáticos e a transpiração ocorre pelos estômatos. 05. (UEM PR) Sobre a influência dos fatores ambientais na nutrição e os mecanismos de transporte da seiva bruta e elaborada nos vegetais, é correto afirmar: 01. As plantas necessitam de vários nutrientes minerais, alguns deles em grande quantidade, os quais recebem, por isso, o nome de macronutrientes, dentre eles: ferro, manganês e boro. 02. A seiva bruta é transportada das raízes até as folhas das árvores de grande porte graças à pressão positiva na raiz e à capilaridade. 04. A concentração de gás carbônico também atua no mecanismo de abertura e fechamento dos estômatos, sendo que, em concentração elevada, esse gás estimula o fechamento dos mesmos. 08. Segundo a teoria do fluxo por pressão, o deslocamento da seiva elaborada pelo floema resulta de um desequilíbrio osmótico entre as células produtoras e as células consumidoras das substâncias orgânicas. 16. Durante o dia, as plantas realizam fotossíntese, consumindo gás carbônico e produzindo gás oxigênio, o qual não é consumido durante o dia, mas é utilizado à noite no processo de respiração.

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

06. (UFU MG) Um professor de Biologia propôs a quatro grupos de alunos que pensassem sobre a explicação acerca da condução da seiva bruta no interior das plantas vasculares. Os grupos apresentaram as seguintes possibilidades explicativas:

Grupo

Explicação

A força impulsionadora da seiva bruta é gerada pelo diâmetro diminuto dos tubos crivados presentes nos vasos do xilema. Isso exerce adesão e coesão entre as moléculas dos vasos, promovendo a ascensão da seiva.

A produção de carboidratos nas folhas aumenta a concentração osmótica nesses órgãos que exercem a sucção da seiva bruta e a capilaridade no interior dos vasos do xilema.

A ascensão da seiva bruta é impulsionada pela sucção exercida pelas folhas quando elas perdem água pela transpiração e pela coesão das moléculas de água no interior do xilema.

Os solutos orgânicos acumulados no interior do xilema radicular desenvolvem uma grande pressão osmótica que mantém as forças de coesão entre as moléculas de água, impulsionando a seiva bruta até a copa das árvores.

Qual grupo apresenta a explicação que contém aspectos nos quais se baseia a teoria de Dixon? a) 1 c) 3 b) 2 d) 4 07. (UEM PR) Sobre a absorção de água e de sais minerais e sobre o mecanismo de transporte da seiva bruta e elaborada nos vegetais, assinale a(s) alternativa(s) corretas(s). 01. De acordo com a teoria da coesão-tensão, os processos de absorção e de condução da seiva bruta estão relacionados com a transpiração. 02. A pressão positiva da raiz é responsável pela condução da água e dos sais minerais até as folhas das árvores de grande porte. 04. A seiva elaborada é conduzida das folhas para as diversas partes da planta pelos elementos crivados, ou vasos liberianos do floema. 08. O fluxo da seiva orgânica dentro do corpo vegetal ocorre dos órgãos de alta pressão osmótica para os de baixa pressão osmótica. 16. Retirando-se um anel completo ao redor do caule de uma planta, em uma profundidade que vai até o câmbio vascular, a mesma irá morrer por falta de água para realização da fotossíntese.

Exercícios C om p l em en t ares 01. (OBB) Os vasos condutores das plantas traqueófitas são fun-

02. (UCS RS) Observe a figura abaixo.

damentais para a distribuição de recursos por todas as partes do organismo. Sabendo que essas estruturas estão presentes em todos os órgãos vegetais, escolha o item correto:

Epiderme superior da folha

A B

B09  Fisiologia da raiz e do caule

Epiderme inferior da folha

a) A letra A é referente ao xilema e a letra B ao floema. b) As letras A e B são referentes ao floema, pois é na folha que ocorre a fotossíntese. c) A letra A é referente ao floema e a letra B ao xilema. d) As letras A e B são referentes ao xilema. e) É impossível saber a quais estruturas se referem as letras A e B, sem saber o tipo de seiva que elas conduzem.

Nas plantas, a) o xilema transporta para as raízes a glicose resultante da respiração.

Biologia

b) o floema transporta glicose para todos os tecidos, que a ar-

IV.

a seiva é impulsionada no manômetro, devido à influên-

mazenam na forma de glicogênio.

cia da transpiração estomática.

c) a seiva ascendente é conduzida pelo floema, e a descendente, pelo xilema.

a) II.

d) a raiz, por ser uma região de baixa pressão de turgor, não consome a glicose transportada.

b) III. c) I e IV.

e) o floema transporta para todos os tecidos a glicose resultante da fotossíntese foliar.

d) I e III. e) II e IV.

03. (Unimontes MG) Analise o esquema abaixo e assinale a alternativa que completa corretamente os espaços representados por I, II, III e IV.

05. (UFCE) A teoria de Dixon é uma das hipóteses que tenta explicar o transporte de água da raiz até as folhas de árvores com mais de 30 metros de altura, como a castanheira-do-pará. Assinale a alternativa que contém aspectos nos quais se baseia essa teoria.

plantas vasculares

a) Coesão entre as moléculas de água, adesão entre essas mo-

apresenta

léculas e as paredes do xilema, tensão gerada no interior dos vasos pela transpiração foliar.

tecidos condutores que apresenta

Está correto apenas contido em

xilema

representados pelo

que apresenta

condutor de

vasos xilemá cos condutor de e traqueídes I

III

a) Seiva elaborada, colênquima, estômatos, seiva bruta. b) Seiva bruta, floema, elementos crivados, seiva elaborada.

b) Aumento da concentração osmótica no interior dos vasos xilemáticos da raiz, entrada de água por osmose, impulsão da seiva para cima. c) Semelhança dos vasos do xilema a tubos de diâmetro microscópico, propriedades de adesão e coesão das moléculas de água, ocorrência do fenômeno da capilaridade. d) Permeabilidade seletiva das células do córtex da raiz, pre-

c) Água e nutrientes, esclerênquima, cutículas, dióxido de carbono.

sença da endoderme com as estrias de Caspary, transporte

d) Seiva elaborada, floema secundário, estômatos, minerais e água.

ascendente da seiva bruta.

04. (UFTM MG) O esquema representa uma experiência que foi realizada para se entender a pressão positiva da raiz. Foi adaptado um manômetro de vidro com mercúrio em um pedaço de

e) Produção de carboidratos nas folhas, aumento da concentração osmótica nesses órgãos, ascensão da seiva bruta, por osmose e capilaridade, nos vasos do xilema. 06. (UEM PR) Na tabela a seguir, encontram-se alguns elementos

caule remanescente.

químicos essenciais aos organismos vegetais. A esse respeito, assinale o que for correto.

Pressão da raiz Tubo manométrico

Seiva secretada

Caule cortado Mercúrio

B09  Fisiologia da raiz e do caule

A respeito do mecanismo que ocorre no interior da planta, foram feitas as seguintes afirmações: I.

esse mecanismo é suficiente para explicar como uma ár-

III.

Microelementos

Nitrogênio

Ferro

Fósforo

Boro

Potássio

Manganês

Enxofre

Cobre

Cálcio

Cloro

Magnésio

Zinco

uma pressão que impulsiona a seiva bruta para cima;

01. Todos os microelementos constantes na tabela acima são metais. 02. A fórmula molecular do ácido bórico, uma das principais fontes de boro para as plantas, é H3BO3.

uma raiz de pequena área de absorção promove o mes-

04. Como as plantas necessitam de nitrogênio para crescerem,

mo efeito de condução da seiva pelo floema, se compa-

elas retiram o gás nitrogênio do ar através da absorção em

rada com uma raiz de maior área;

suas folhas, para ser utilizado nas células vegetais.

vore consegue conduzir a seiva bruta até o seu ápice; II.

Macroelementos

a absorção da água na raiz, que entra por osmose, gera

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

08. O fósforo e o boro podem formar compostos que não obedecem à regra do octeto.

d) em 4, são encontradas células embrionárias, mitoticamente ativas, cujo intenso consumo hídrico irá determinar o deslo-

16. Os compostos Fe(OH)2 e Fe(OH)3 são hidróxidos praticamente insolúveis em água.

camento vertical da água na planta. 08. (USF SP) A seguir, você pode observar a imagem de um anel

07. (UEG GO) Na maioria das plantas terrestres, a água é absorvida

de Malpighi.

pelas raízes, deslocando-se pelo corpo do vegetal como ilustrado na figura a seguir.

Água

Anel de Malpighi 3 Folha

FONTE: <http://fisiologiavegetal.webnode.com.br/condu %C3%A7%C3%A3o%20da%20seiva/> Acesso em: 23/09/2016 às 14h56min.

Muitos fruticultores retiram um anel em torno de galhos da Caule

planta. Qual é a razão de tal procedimento? a) Provocar a morte da planta por causar o rompimento do xilema, o que inviabiliza o transporte da seiva bruta. b) Provocar a morte da planta por causar o rompimento do floema, o que impede a subida da seiva bruta. c) Aumentar a concentração de açúcares na região acima do corte

Pelos da raiz

com a finalidade de produzir frutos maiores e mais doces. Água

d) Impedir a chegada da seiva elaborada às células da raiz, o que resulta em galhos maiores e frutos livres de parasitos.

RICKLEFS, R. E. A economia da natureza. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2009. p. 49.

A respeito das células e dos tecidos envolvidos no deslocamento da água, é CORRETO afirmar: a) em 1, são encontradas células jovens, cujas paredes suberificadas favorecem a absorção por osmose da água do solo. b) em 2, são encontradas células de condução, cuja presença

mar frutos partenocárpicos. 09. (PUC Campinas SP) De cada um dos troncos de árvores de uma pequena alameda foi retirado um anel completo de sua casca. Depois de certo tempo, verificou-se que essas árvores morreram. O primeiro efeito, após a retirada do anel de casca, foi a a) interrupção do fluxo de seiva elaborada para as raízes.

de parede celular secundária e ausência de protoplasto fa-

b) interrupção do fluxo de seiva bruta para as folhas.

vorecem o transporte da água.

c) morte das raízes por falta de nutrientes orgânicos.

c) em 3, são encontrados os estômatos, cuja principal função para a planta é a perda de água na forma de vapor.

d) cessação de absorção devido à morte das raízes. e) cessação da fotossíntese devido à falta de “matéria-prima”. 59

B09  Fisiologia da raiz e do caule

Raiz

e) Provocar o desenvolvimento dos óvulos das flores para for-

FRENTE

BIOLOGIA

MÓDULO B10

ASSUNTOS ABORDADOS n Hormônios vegetais e fitocromos n Auxina n Citocinina n Giberelina n Etileno n Ácido abscísico n Movimentos vegetais n Influência da luz no desenvolvimento vegetal

HORMÔNIOS VEGETAIS E FITOCROMOS Os hormônios vegetais, ou fitormônios, são substâncias orgânicas atuantes em baixas concentrações que afetam e regulam o funcionamento de células específicas no corpo do vegetal. Muitas vezes, o local de produção de um fitormônio não é o mesmo do local de ação, sendo essas substâncias transportadas ao longo dos vasos condutores ou via célula a célula. Em nível molecular, os hormônios influenciam processos de desenvolvimento, interagindo com receptores da célula vegetal. Assim, podem agir por dois processos básicos: as moléculas hormonais irão ligar-se a receptores específicos nas células, ativando rotas particulares de resposta; ou esses hormônios ligam-se em regiões específicas do genoma de maneira a modular processos pela ativação ou pela repressão de grupos de genes do núcleo celular.

Auxina A descoberta das auxinas iniciou-se com as observações de Charles Darwin a respeito dos coleóptilos (caules jovens) de alpiste. Ele observou que essas plantas cresciam em direção à fonte de luz e, por meio de experimentos, concluiu que o ápice era o ponto sensor da luz, havendo ali uma “influência transmissível” que passava para o restante da plântula. Fritz Went, em 1926, verificou que havia uma substância capaz de se difundir para blocos de ágar que, quando colocados de forma assimétrica sobre um coleóptilo decapitado, induzia sua curvatura para o lado oposto, sugerindo que havia um alongamento celular. A essa substância, ele denominou auxina. Atualmente, sabe-se que existem vários tipos de auxinas, produzidas pela própria planta, sendo o ácido indolacético (AIA) o mais conhecido. Esse grupo de hormônios é considerado vital para as plantas. As auxinas caracterizam-se por promoverem, na concentração específica de cada órgão vegetal, o alongamento das células, estimulando também o crescimento das raízes e dos caules. Figura 01 - Cultura de vegetais em laboratório sob ação de hormônios e luz artificial

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

Ocorrência e transporte As auxinas aparecem nas plantas vasculares, mas podem ser encontradas também em diversas briófitas, algas e fungos. Nos vegetais vasculares, elas são sintetizadas nas regiões de maior atividade, como meristemas da raiz e caule (especialmente os apicais), folhas jovens, frutos e sementes. O transporte do hormônio é feito do local da síntese para o local de ação. Um experimento de Went, em 1928, e outro de Van Der Weij, em 1932, mostraram que o transporte das auxinas ocorre no sentido ápice-base, independentemente da ação da gravidade e do gradiente de concentração. Esse transporte polar, feito principalmente através do floema, também ocorre de célula a célula, fora do sistema vascular. Ele é mais rápido que a simples difusão, sendo inibido por baixas taxas de oxigênio, ou na presença de inibidores do metabolismo. Principais efeitos Movimentos vegetais As auxinas são promotoras de crescimento orientado (tropismo), por exemplo, em direção à luz (fototropismo) ou em resposta à gravidade (gravitropismo). Esse crescimento produz curvaturas do caule e raiz devido ao alongamento celular diferenciado, gerado por concentrações distintas de auxina no interior de cada um desses órgãos. Quando o corpo vegetal recebe uma fonte de luz de uma direção, as auxinas migram para o lado oposto (menos iluminado), promovendo o alongamento dessa região, que se curva em direção à fonte luminosa, caracterizando um fototropismo. Em raízes colocadas na posição horizontal, as auxinas se concentram na região voltada para o centro de gravidade, inibindo o crescimento dessa área, pois a raiz é mais sensível a baixas concentrações. O alongamento do lado oposto faz com que a raiz se curve em direção ao centro de gravidade. Esse movimento em resposta ao centro de gravidade caracteriza um gravitropismo ou geotropismo. B

Maior alongamento celular

Maior concentração de auxina

Luz

Menor alongamento; menos auxina

Luz

B10  Hormônios vegetais e fitocromos

Figura 02 - Relação da concentração de auxina, alongamento celular e curvatura do caule: a maior concentração de auxina na região de menor iluminação faz com que essa área se alongue e se curve em direção à luz.

Crescimento da raiz e do caule É importante ressaltar que as auxinas promovem o crescimento da planta pelo alongamento das células e não por induzir a divisão celular. O efeito desse hormônio varia de acordo com sua concentração na planta: em concentrações adequadas (concentração ótima), eles promovem o crescimento máximo das células; já em quantidades acima da concentração ótima, há uma inibição do alongamento celular. 61

Crescimeneto % inibição % es mulo

Biologia

botão vegeta vo

caule

raiz Concentração de auxina

Figura 03 - Efeito da auxina sobre diferentes órgãos do vegetal em diferentes concentrações.

Ainda nas raízes, as auxinas estimulam o desenvolvimento de raízes adventícias. O hormônio estimula a desdiferenciação de células específicas, para que estas voltem a exercer a atividade meristemática e, dessa maneira, formar as raízes secundárias.

SAIBA MAIS

B10  Hormônios vegetais e fitocromos

HORMÔNIOS VEGETAIS COMO ARMAS DE GUERRAS Na guerra do Vietnã (1945 a 1975), um triste exemplo da utilização do conhecimento biológico marcou a história da humanidade e gerou impactos ambientais. Sabendo-se que a auxina promove a abscisão foliar, o exército americano utilizou uma mistura de duas auxinas sintéticas como um promotor desfolhante, conhecido como “Agente Laranja”, para o reconhecimento do inimigo em solo. O objetivo inicial era usá-lo para reduzir a densa floresta, de modo que as forças norte-vietnamitas e vietcongs não pudessem utilizá-lo como cobertura, bem como negar ao inimigo a colheita de alimentos necessários à sua subsistência. No processo de produção do “Agente Laranja”, um subproduto cancerígeno, chamado dioxina tetraclorodibenzodioxina (2,3,7,8TCDD), era formado. Essa substância é persistente no ambiente, contaminando a água e o solo e, por ter potencial mutagênico, causou aumento da incidência de diferentes tipos de câncer, distúrbios digestivos, respiratórios e epidérmicos, assim como abortos espontâneos e bebês com deficiências congênitas na população vietnamita.

Dominância apical As auxinas são responsáveis também pela dominância apical. Em elevada concentração no meristema apical, tais hormônios inibem o desenvolvimento das gemas laterais, mantendo-as dormentes. Quando podamos o ápice de uma árvore, podemos perceber que ela se ramifica intensamente por meio das gemas laterais que, livrando-se da inibição que o ápice exercia sobre essas, formam novos galhos. Abscisão foliar Ao envelhecer, as folhas, as flores e os frutos deixam de produzir auxinas. A concentração do hormônio então fica diminuída nas folhas em relação ao caule do vegetal, o que leva à fragilização das paredes celulares na região do pecíolo, criando uma camada celular de separação do corpo da planta. Além disso, a região de ligação da folha ao caule se suberifica, interrompendo o fluxo de seiva à folha. Assim, as auxinas também estão relacionadas com o processo de abscisão foliar. A abscisão é um procedimento controlado que resulta na remoção de partes do corpo vegetal que já completaram suas funções (como as flores) ou em resposta a condições adversas (como as folhas). É um processo importante para a planta, pois permite a dispersão dos frutos (que caem devido ao enfraquecimento do pecíolo) e sua sobrevivência em condições desfavoráveis, como a seca, por meio da queda das folhas, diminuindo a perda de água pela transpiração foliar. Desenvolvimento do fruto Após a fecundação, as sementes formadas passam a liberar auxinas, que atuam sobre a parede do ovário, levando ao desenvolvimento do fruto. Algumas espécies, como a banana, produzem auxina suficiente em seus ovários para estimular o desenvolvimento de um fruto mesmo sem a ocorrência de fecundação e consequente formação de sementes. Esses frutos são denominados partenocárpicos.

Citocinina

As citocininas atuam em associação com as auxinas no estímulo à divisão celular e, portanto, são produzidas em locais da planta onde há grande proliferação celular, como por exemplo, sementes em germinação, ápice radicular, frutos e folhas em desenvolvimento. Outro efeito das citocininas é balizar a dominância apical. Elas têm efeitos antagônicos aos da auxina: enquanto esta se desloca pelo floema (desce pela planta),

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

Giberelina As giberelinas são produzidas nas sementes em germinação, endosperma, frutos imaturos e meristemas de caules. Pesquisadores acreditam que tais substâncias sejam transportadas pelo xilema e floema. O principal efeito delas é o crescimento vegetativo com crescimento caulinar devido ao alongamento celular e aumento das divisões celulares. Durante a germinação, o embrião na semente produz giberelinas, que hidrolisam as reservas do endosperma, disponibilizando os açúcares e aminoácidos para seu crescimento. Em substituição às baixas temperaturas e à luz, a giberelina promove a quebra da dormência de certas sementes. Em outras espécies, estimula a floração. No pessegueiro, por exemplo, esses hormônios são capazes de induzir a partenocarpia.

Etileno É o único hormônio vegetal que se apresenta na forma de um gás. Ele é produzido em vários tecidos vegetais e sua síntese está relacionada com a resposta a algum fator estressante. Esse hormônio é produzido, especialmente, em locais que sofrem o processo de envelhecimento ou amadurecimento. Os efeitos do etileno são variados, destacando-se o amadurecimento de frutos, a senescência (envelhecimento) de flores e folhas, a abscisão (queda) de folhas e frutos e a estimulação da floração de bromélias. Muitas pessoas utilizam-no para amadurecer frutos, sem entender ao certo o processo. Ao enrolar frutas ou colocá-las em locais fechados, como o forno do fogão, o gás etileno liberado pelos frutos é “aprisionando”, acelerando, assim, o processo de amadurecimento. Outra função que pode ser atribuída ao etileno é a determinação do sexo de flores de algumas espécies de plantas, como as da família Cucurbitaceae (conhecida por abóboras). Nesse caso, o etileno aumenta a quantidade de flores femininas.

Ácido abscísico O ácido abscísico (ABA) atua no retardamento do crescimento e desenvolvimento das plantas, inibindo as divi-

sões celulares. Ele pode ser encontrado em todas as partes das plantas, mas acredita-se que a produção ocorra nas regiões meristemáticas, nas raízes, no caule e nas flores, uma vez que são encontradas frequentemente altas concentrações desse hormônio em tais estruturas. Além disso, o ácido pode ser transportado tanto pelo floema, quanto pelo xilema. Esse hormônio sempre entra em ação quando o vegetal se encontra em situações adversas, como por exemplo, no inverno, estações muito secas etc. Assim que entra em ação, além de atuar no retardamento e desenvolvimento dos vegetais, ele inibe a germinação das sementes, promovendo a senescência, a dormência das gemas e também o fechamento dos estômatos. Quando o inverno ou a estação seca passa e as condições melhoram, os vegetais voltam a crescer e a se desenvolver.

SAIBA MAIS APLICAÇÕES AGRÍCOLAS DE HORMÔNIOS VEGETAIS Na agricultura, são utilizados diversos recursos para obter o aumento de produtividade. Entre tais opções, podemos citar o melhoramento genético das espécies e a aplicação de hormônios. A seguir, confira uma relação de aplicações práticas dessas sustâncias de crescimento. As auxinas são utilizadas para: n impedir o brotamento de batatas, graças à ação inibidora sobre as gemas; n impedir a queda precoce de frutos, inibindo a formação

da zona de abscisão; n estimular a floração (e, em consequência, da frutificação)

em várias espécies; n promover o enraizamento de estacas, ajudando na ob-

tenção de novas plantas a partir de mudas por estacas. As giberelinas são utilizadas: n para a quebra de dormência de sementes, estimulando a germinação; n na viticultura, aumentando o tamanho de frutos sem

sementes; n na produção de cerveja, na obtenção mais rápida do mal-

te, por aplicação desse hormônio na cevada. O malte é o endosperma da semente da cevada, parcialmente digerido;

B10  Hormônios vegetais e fitocromos

inibindo o desenvolvimento das gemas laterais, as citocininas produzidas nas raízes (que sobem pela planta) estimulam o desenvolvimento dessas gemas. Assim, quando removemos o ápice caulinar e as gemas laterais, deixam de receber o efeito supressor das auxinas e as citocininas provenientes da raiz irão estimular a ramificação da planta. Outro importante efeito das citocinas está relacionado com o retardamento do envelhecimento dos tecidos vegetais.

n no aumento do rendimento da cana-de-açúcar, promo-

vendo maior crescimento de seu entrenó; n no aumento do rendimento nas pastagens, pois promovem

o crescimento das folhas, aumentando a quantidade de alimento para o gado. As citocininas têm a capacidade de retardar o envelhecimento das folhas. Assim, são utilizadas na horticultura para a preservação das verduras.

Biologia

Movimentos vegetais Na concepção de muitas pessoas, as plantas são seres presos ao solo que ficam imóveis, apenas se movimentando com a influência de uma corrente de ar, por exemplo. No entanto, vale lembrar que os vegetais são seres vivos e embora estejam fixos à superfície terrestre, executam movimentos devido aos estímulos externos - os chamados movimentos vegetais. Tais movimentos, apesar de parecerem pouco importantes, são fundamentais para a sobrevivência de uma espécie. Eles configuram uma importante adaptação dos vegetais ao meio ambiente. Tropismos Tropismos são movimentos de crescimento das plantas em resposta a um estímulo externo. O crescimento pode ser direcionado ao estímulo ou contrário a ele. Quando o crescimento ocorre em direção ao estímulo, é denominado de tropismo positivo. Quando ocorre em sentido contrário, é considerado como tropismo negativo. O referido movimento é controlado pelas auxinas. A auxina estimula o alongamento celular, controlando a direção do crescimento. Os tipos de tropismos são determinados pela natureza do estímulo. Os principais são o fototropismo e o gravitropismo. O fototropismo é o crescimento em resposta à direção da luz. Os caules apresentam fototropismo positivo, pois crescem em direção à fonte de luz. Enquanto as raízes apresentam fototropismo negativo, crescendo em sentido contrário ao da fonte de luz.

B10  Hormônios vegetais e fitocromos

Figura 04 - Fototropismo positivo: crescimento em direção à fonte de luz.

Por sua vez, o gravitropismo, também chamado de geotropismo, corresponde ao crescimento das plantas orientado pela gravidade. O caule apresenta geotropismo negativo, contra o sentido da gravidade, e as raízes, geotropismo é positivo. Outro tipo de tropismo é o tigmotropismo. Nesse caso, o estímulo ao crescimento ocorre ao entrar em contato com um objeto. Um exemplo são as gavinhas, que se enrolam sobre suportes físicos.

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

Tactismo Tactismos são movimentos de deslocamento, exibidos por células (gametas), organelas celulares (cloroplastos), moléculas (AIA) causados e orientados por estímulos externos, tais como luz e compostos químicos. Se o deslocamento ocorrer no sentido de aproximação da fonte estimuladora, o tactismo é positivo; mas se for contrário ao sentido da estrutura do estímulo, é negativo. Alguns exemplos de tactismos são: o deslocamento dos cloroplastos das células das folhas de certas plantas, no sentido da face mais iluminada (fototactismo positivo); o movimento das moléculas de auxinas (AIA), no interior da planta, no sentido da face menos iluminada do caule (fototactismo negativo); e ainda, nas briófitas e pteridófitas, o deslocamento dos anterozoides (gametas masculinos), em meio líquido, aproximando-se da oosfera (gameta feminino), que libera substâncias químicas atrativas (quimiotactismo). Nastismo Nastismos são movimentos reversíveis, que não se orientam em relação à fonte do estímulo. São produzidos diante de uma alteração da turgência das células vegetais. Verifica-se nastismo nas folhas de plantas carnívoras e em folíolos de mimosa (dormideira ou sensitiva, espécie Mimosa pudica), que se movimentam quando são estimulados mecanicamente pelo toque. Também são nastismos os movimentos de folhas e flores que respondem a variações de luminosidade. As folhas assumem posição horizontal durante o dia e abaixam-se à noite; as flores abrem-se durante o dia e fecham-se à noite. O fechamento e abertura dos estômatos também é um exemplo de nastismo.

B10  Hormônios vegetais e fitocromos

Figura 05 - Foto de uma planta carnívora, que promove a captura de alimento através do fechamento de suas estruturas por nastismo.

Biologia

Influência da luz no desenvolvimento vegetal

24 horas

Plantas de dia curto

A luz, além de desencadear o processo da fotossíntese, também possui função de extrema importância como promotora do desenvolvimento.

Feixe de luz

Escuridão

Plantas de dia longo

Luz

As plantas possuem fitocromos - proteínas reguladoras do desenvolvimento vegetal em resposta a estímulos luminosos- que apresentam-se em duas formas interconversíveis: fitocromo vermelho (FV ou Pr, do inglês phytocrome red) e fitocromo vermelho-distante (FVD ou Pfr, do inglês phytocrome far red). O FV transforma-se em FVD ao absorver luz no comprimento de onda de 660 nm e o FVD converte-se em FV ao absorver luz no comprimento de onda de 730 nm ou em condições de escuridão. A forma predominante do fitocromo influenciará processos como germinação e floração, como veremos a seguir. Fotoblastia

Feixe de luz Figura 06 - Diferenças de fotoperiodismo: plantas de dia curto exigem maior quantidade de tempo na escuridão para florescerem, enquanto plantas de dia longo exigem maior quantidade de tempo sob exposição de luz para florescerem. Portanto, plantas de dia longo geralmente florescem no verão, quando se tem mais tempo de exposição solar; e plantas de dia curto, geralmente florescem no inverno, quando se tem um tempo reduzido da intensidade luminosa. Fonte: Traduzido de: Campbell et al. 2008. Biology. 8ª ed. San Francisco: Benjamin Cummings. p. 839.

A influência da luz na germinação de sementes é denominada fotoblastia. As sementes podem ser fotoblásticas positivas ou negativas. Sementes fotoblásticas positivas têm sua germinação induzida pela presença do FVD, ou seja, na presença de luz. De modo geral, são sementes pequenas, com pouca reserva e necessidade premente de realizar fotossíntese após a germinação. Por isso, germinam apenas em condições de luz. Sementes fotoblásticas negativas germinam devido à ausência de FVD, ou seja, em condições de escuridão. O desenvolvimento dessas plântulas no escuro caracteriza um quadro denominado estiolamento, sendo esbranquiçadas (sem clorofilas), alongadas (com crescimento longitudinal acelerado) e frágeis, com sistema radicular reduzido. Fotoperiodismo O fotoperiodismo é a relação da indução da floração pela duração dos períodos de escuridão. Em plantas de dia curto (PDC) – que florescem quando o período iluminado tem duração menor, como o fumo, o morangueiro e o crisântemo, o FVD é inibidor da floração. Portanto, desenvolvem flores em estações de noites longas, quando grande parte do FVD pode ser convertido em FD. Em plantas de dia longo (PDL), como a alface, o espinafre e a íris, o FVD é indutor da floração, desenvolvendo flores em estações com dias com maior período de luz. Algumas variedades vegetais florescem independentemente da estação do ano e, com isso, não relacionam com a exposição a períodos maiores ou menores no escuro- são plantas neutras, como por exemplo, tomate, feijão, girassol e milho. O período contínuo de exposição à escuridão é determinante, pois se ocorrerem lapsos de iluminação durante o período de escuridão em plantas de dias curtos, elas não florescerão mesmo se o tempo requerido de exposição à escuridão for completado após o lapso de luz.

B10  Hormônios vegetais e fitocromos

Cada espécie vegetal apresenta seu fotoperíodo crítico, o seja, ou número de horas cuja planta é submetida ao escuro determinará sua floração. A PDC precisa submeter-se ao escuro, sem interrupção, por um número de horas igual ou superior ao seu fotoperíodo crítico para florescer. A PDL precisa submeter-se ao escuro por um número de horas inferior ao seu fotoperíodo crítico para desencadear a floração. Nesse caso, pode haver interrupções com flashes de luz no período em que a planta está submetida ao escuro. O fitocromo, na sua forma F, predominando na folha do vegetal para a PDL, induz a produção de hormônios florígenos, que se deslocam pelos vasos floemáticos e induzem a formação das flores. Na PDC, a forma R do fitocromo, predominando na folha, vai induzir a produção do hormônio florígeno e, automaticamente, a floração. Esses conhecimentos acerca do fotoperiodismo são utilizados na exploração comercial de flores, fazendo com que as plantas floresçam em qualquer época do ano, sob regimes artificiais controlados de iluminação. Assim, a comercialização torna-se garantida. 66

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

Exercícios de Fixação 01. (Unesp SP) Uma gimnosperma conhecida como cedrinho (Cupressus lusitanica) é uma opção de cerca-viva para quem deseja delimitar o espaço de uma propriedade. Para isso, mudas dessa espécie são plantadas em intervalos regulares. Podas periódicas garantem que o espaço entre as mudas seja preenchido, resultando em uma cerca como a ilustrada na imagem.

em direção à luz. Sendo assim, o crescimento nos vegetais é orientado pelo(a) a) presença da luz (fototropismo), mediado pelo hormônio cinetina. b) presença da luz (fototropismo), mediado pelo hormônio giberelina. c) ausência de luz (fototropismo), mediado pelo hormônio giberilina. d) tipo de solo utilizado (geotropismo), mediado pelo hormônio auxina. e) presença da luz (fototropismo), mediado pelo hormônio auxina. 05. (OBB) Algumas plantas são capazes de reagir a certos estímulos ambientais por meio de movimentos de determinadas estruturas do corpo.

(www.mariplantas.com.br)

02. (Unirg TO) Plantas que apresentam forte dominância apical, como o girassol – Helianthus annuus – podem desenvolver vários ramos laterais caso seu ápice seja removido. Isso ocorre porque, com a remoção do ápice, remove-se também a fonte de hormônio responsável pela manutenção da dominância apical. Esse hormônio é a) o ácido indolacético. b) o ácido abscísico. c) o etileno. d) a citocinina. 03. (UEMG) O procedimento cotidiano adequado para se retardar o amadurecimento de um mamão é a) embalar o fruto em jornal. b) gerar cicatrizes em sua superfície. c) fornecer calor de forma moderada. d) manter o mamão em local ventilado. 04. (IF CE) Através de observações do crescimento em gramíneas, constatamos um movimento do ápice dos coleóptilos

Fonte: http://www.colegioweb.com.br/

As gavinhas (foto acima) apresentam um tipo de movimento vegetal chamado: a) Gravitropismo. d) Tactismo. b) Fototropismo. e) Tigmotropismo. c) Nastismo. 06. (FMJ SP) Respostas a estímulos internos e externos ajudam a planta a sobreviver em ambientes pouco estáveis e, algumas vezes, hostis. Para organismos sem sistema nervoso e que estão literalmente enraizados no chão, as plantas possuem uma grande variedade de respostas de desenvolvimento. Através dos hormônios translocados, uma parte da planta pode “se comunicar” com outra.

B10  Hormônios vegetais e fitocromos

Para se obter uma cerca-viva de altura controlada, que crie uma barreira física e visual, deve-se a) estimular a produção de auxinas pelas gemas laterais das plantas, podando periodicamente a gema apical. b) estimular a produção de auxinas pela gema apical das plantas, podando periodicamente as gemas laterais. c) inibir a produção de auxinas pela gema apical e pelas gemas laterais das plantas, podando periodicamente as gemas laterais e a gema apical. d) inibir a produção de auxinas pela gema apical das plantas, podando periodicamente as gemas laterais. e) inibir a produção de auxinas pelas gemas laterais das plantas, podando periodicamente a gema apical.

(Murray W. Nabors. Introdução à botânica, 2012. Adaptado.)

É correto afirmar que os mecanismos fisiológicos controlados por hormônios vegetais a) atuam exclusivamente na fase adulta da planta. b) respondem a estímulos externos e dependem das sinapses entre as células. c) não respondem a estímulos luminosos. d) atuam na curvatura do caule e podem inibir o crescimento. e) independem da ação dos genes para serem sintetizados.

Biologia

Exercícios C om p l em en t ares 01. (Fatec SP) Na caatinga brasileira, plantas como os mulungus (Erythrina spp.) são classificadas como caducifólias porque apresentam a perda sazonal das folhas. O hormônio e a adaptação diretamente relacionados a esse mecanismo fisiológico são, respectivamente, a) ácido abcísico e aumento da transpiração. b) auxina e diminuição da fotossíntese. c) citocinina e aumento da transpiração. d) etileno e diminuição da transpiração. e) giberelina e aumento da fotossíntese.

32. As plantas de dias longos, na verdade, são plantas de noites curtas. 04. (Fac. Israelita de C. da Saúde Albert Einstein SP) Hormônios vegetais agem em diversas fases do desenvolvimento das angiospermas. A figura a seguir ilustra algumas dessas fases, e o quadro abaixo da figura registra, em diferentes cores, as fases em que atuam quatro hormônios, representados pelos algarismos I, II, III e IV.

02. (Unic MT) Germinação Crescimento Florescimento Fru ficação Desfolhamento

Fonte de Luz I

Hormônio I Hormônio II Hormônio III Hormônio IV

Assinale a alternativa que identifica corretamente os hormônios vegetais representados pelos algarismos I, II, III e IV.

Em relação à concentração de AIA para o crescimento do vegetal, é correto afirmar: 01. A concentração de AIA é distribuída de maneira uniforme na região apical do caule. 02. A concentração do AIA é maior no lado I. 03. A região II foi a que mais cresceu. 04. Na raiz, a distribuição na concentração de AIA é a mesma observada no caule. 05. O AIA é sintetizado por todo o vegetal e reduz a dominância apical.

B10  Hormônios vegetais e fitocromos

03. (UFMS) Assinale a(s) alternativa(s) correta(s) com relação ao assunto Fotoperiodismo. 01. As plantas de dias curtos florescerão quando forem expostas a um fotoperíodo maior que o seu fotoperíodo crítico. 02. As plantas de dias longos não florescem se tiverem a noite interrompida por um “flash” de luz branca ou vermelho extremo. 04. A capacidade de percepção da duração dia-noite, em plantas, deve-se ao fitocromo. 08. Uma planta com fotoperíodo crítico de 11 horas é uma planta de dias curtos. 16. As plantas de dias curtos somente florescem se a temperatura for inferior a 15 °C.

Hormônio II

Hormônio III

Hormônio IV

Ácido abscístico

Etileno

Auxina

Citocinina

Auxina

Giberelina

Etileno

Citocinina

Giberelina

Auxina

Ácido abscísico

Giberelina

Auxina

Citocinina

Etileno

05. (Fameca SP) Dois grupos de plantas da mesma espécie foram submetidas a tratamentos diferentes. As plantas do grupo A foram mantidas em condições ideais, enquanto que as do grupo B foram submetidas ao estresse hídrico num determinado período. Foram analisadas as taxas de transpiração das plantas de ambos os grupos e os valores das mesmas foram plotados em um gráfico. A seta indica o momento em que as plantas do grupo B deixaram de receber água. 4 taxa de transpiração (mmol m-2 s-1)

O desenvolvimento do vegetal depende da concentração de AIA em regiões específicas do vegetal, o fototropismo do caule, conforme se observa na figura.

Hormônio I

3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0

Grupo A Grupo B 1

7 (dias)

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

Pode-se prever que, a partir do ponto indicado pela seta, as folhas das plantas do grupo B a) secretaram alta taxa do hormônio citocinina, que induziu a dormência dos estômatos, reduzindo a transpiração. b) absorveram grande quantidade de íons potássio nas células-guarda, resultando no fechamento estomático e na redução da transpiração. c) secretaram o hormônio ácido abscísico, que induziu o fechamento estomático, fazendo reduzir a transpiração. d) mantiveram seus estômatos abertos, porém conseguiram produzir uma camada espessa de cutícula para evitar a desidratação. e) conseguiram eliminar rapidamente um grande número de estômatos ativos no lado superior da folha, reduzindo a transpiração. 06. (UFMS) O fotorreceptor envolvido no fotoperiodismo das plantas, e também em muitos outros tipos de respostasà luz, é a proteína denominada fitocromo, presente nas células desses organismos. Sobre o papel do fitocromo, assinale a(s) alternativa(s) correta(s). 01. Nas plantas de dia curto, o fitocromo F é um estimulador da floração. 02. Nas plantas de dia longo, o fitocromo F é um inibidor da floração. 04. Nas sementes fotoblásticas positivas, o processo de germinação é induzido pelo fitocromo F, que seforma durante o período de exposição à luz. 08. O fitocromo R transforma-se em fitocromo F ao absorver luz vermelha de comprimento de onda na faixa dos 730 nanometros, ou na escuridão. 16. Durante o dia, as plantas apresentam as duas formas de fitocromos (R e F), com certa predominânciado fitocromo F. 32. No período noturno, o fitocromo R converte-se espontaneamente em fitocromo F, de modo que aplanta, ao final de uma noite, pode apresentar apenas fitocromo F. 07. (FCM MG) tratamento adequado pela raiz tratamento luminoso

tratamento adequado pela raiz

c) As folhas são indispensáveis para que haja a resposta adequada à percepção do estímulo luminoso. d) Ambos referem-se ao Fotoperiodismo, que exerce influência sobre a floração das plantas. 08. (UFPR) Produtores de frutas utilizam permanganato de potássio para desencadear a reação representada pela seguinte equação: Permanganato de potássio + Etileno → Óxido de manganês + Gás carbônico + Hidróxido de potássio O objetivo de colocar as frutas em contato com o permanganato de potássio é: a) acelerar seu crescimento. b) retardar seu amadurecimento. c) alterar seu sabor. d) modificar sua cor. e) reduzir a quantidade de sementes. 09. (Fatec SP) Os hormônios vegetais são substâncias orgânicas produzidas em determinadas partes da planta e transportadas para outros locais, onde atuam, em pequenas quantidades, no crescimento e no desenvolvimento daquelas. Assim, uma planta colocada em um ambiente pouco iluminado, submetida a uma luz unilateral, por exemplo, uma janela entreaberta, apresenta seu desenvolvimento conforme o esquema a seguir. Acerca desse desenvolvimento e da ação dos hormônios vegetais foram feitas as seguintes afirmações: I. Esse crescimento é resultado da ação direta de hormônios vegetais conhecidos como citocininas, que estimulam as divisões celulares e o desenvolvimento das gemas laterais, fazendo com que o caule cresça em direção à fonte de luz. II. Nessa planta, o hormônio conhecido como auxina fica mais concentrado do lado menos iluminado, o que faz com que as células desse lado alonguem-se mais do que as do lado exposto à luz, provocando a curvatura da planta para o lado da janela entreaberta. III. O movimento de curvatura apresentado por essa planta é denominado tigmotropismo e pode ser explicado pela ação do hormônio giberelina, que se concentra no lado iluminado do caule, como uma resposta ao estímulo luminoso da janela entreaberta.

floração Planta A

Planta B

Planta A

Planta B (Ambas as plantas)

Luz (janela entreaberta) ausência de floração

B10  Hormônios vegetais e fitocromos

tratamento adequado pela raiz c)

Figura 1

floração

Planta A

Planta C Figura 2

Planta A

Planta C Floresce

Sobre os experimentos interpretados pelas ilustrações 1 e 2, podemos afirmar, EXCETO: a) A interrupção do período noturno para forçar o florescimento de plantas fora da estação regular não é possível, devido ao fenômeno em questão. b) Experimentos com enxertos evidenciam a existência de uma substância estimuladora do florescimento.

Dessas afirmações, somente está (estão) correta(s) a) I. c) III. e) I e III. b) II. d) I e II. 69

FRENTE

BIOLOGIA

MÓDULO B11

ASSUNTOS ABORDADOS n Introdução à ecologia n Histórico e conceitos básicos n Níveis de organização dos seres vivos n Os componentes de um ecossistema n Cadeias e teias alimentares n Concentração de poluentes ao longo da cadeia alimentar

INTRODUÇÃO À ECOLOGIA Talvez com um pouco de sorte, ainda seja possível encontrar o primata Callicebus caquetensis em algum lugar no coração da Floresta Amazônica. A nova espécie de macaco, até pouco tempo desconhecida, já se apresenta ameaçada pelo desmatamento resultante da expansão agrícola na região. O que você acha que acontecerá com o animal e com outras espécies recentemente descobertas se a derrubada da floresta continuar sem controle? Apesar de os cientistas terem descrito e nomeado aproximadamente 1,8 milhões de espécies de seres vivos, acredita-se que existam cerca de 10 milhões de espécies ainda desconhecidas, muitas das quais nem chegaremos a conhecer. Para que o recém-descoberto macaco da Amazônia e muitas outras espécies não desapareçam do mapa, faz-se necessário que todo conhecimento em ecologia possa ser aplicado para entender e solucionar esses e outros problemas ambientais. A palavra “ecologia” deriva do grego “oikos” = casa e “logos” = estudo. Podemos vagamente designá-la como o estudo do local de moradia dos organismos vivos. Entretanto, questionamentos a respeito de onde os organismos ocorrem, em quantos ocorrem, como eles se relacionam e porque se relacionam, são recorrentes nesse campo de estudo. Assim, a ecologia pode ser melhor definida como a ciência que estuda as interações entre os seres vivos e o ambiente.

Fonte: Wikimedia commons

Figura 01 - Foto de um representante da espécie em extinção: Callicebus caquetensis.

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

Histórico e conceitos básicos

Fonte: Wikimedia commons

O “pensamento ecológico” não é recente. Ele remete-nos à Antiguidade Clássica. Acredita-se que filósofos como Aristóteles e seu discípulo Theophasto tenham sido os primeiros estudiosos da ecologia. Ambos descreveram diversas relações entre animais, plantas e o ambiente onde viviam. Theophasto é considerado o pai da botânica pelo fato de caber a ele a construção do primeiro Jardim Botânico ocidental, criado por volta de 370-285 a.C., em Atenas, na Grécia, onde realizava seus estudos.

Figura 02 - Estátuas de Aristóteles (esquerda) e de seu discípulo Theophasto (direita), filósofo grego considerado pai da botânica.

Apesar da busca pelas raízes da ecologia nos remeter a um período anterior, a palavra ecologia só passou a ter o significado moderno e ser vista como um ramo da biologia a partir da segunda metade do século XX, quando o biólogo alemão Ernst Haeckel, em 1866, cunhou o termo. Após surgir como ciência, os pesquisadores da área passaram e ser denominados ecólogos e, assim, o próximo passo foi definir perante os outros campos do conhecimento a área de atuação da nova disciplina científica. A ecologia, desde sua origem, acumulou uma série de conhecimentos sobre o mundo natural. Esses estudos são reveladores da variação sofrida pela natureza devido à penetrante influência das atividades humanas, que se estendem às regiões mais remotas da Terra. Contexto em que a ecologia ganha força e projeta-se como ferramenta essencial à sobrevivência das espécies, inclusive a nossa.

Níveis de organização dos seres vivos O foco de estudo dessa disciplina pode variar de um único organismo até todo o Planeta. Compreender a hierarquia natural dos sistemas ecológicos auxilia na tomada de decisões ambientais, frente ao desafio da utilização sustentável dos recursos naturais.

B11  Introdução à ecologia

O organismo é a unidade básica da ecologia. Apesar dos seres vivos serem constituídos por unidades biológicas menores, como os órgãos, células ou até mesmo moléculas, nenhuma dessas unidades tem vida separada e autônoma no ambiente. Ainda assim, o organismo não subsiste de forma isolada na natureza. Os seres vivos relacionam-se entre si e com o ambiente em que se encontram. Entende-se por população um grupo de indivíduos da mesma espécie que vivem em um determinado local em um mesmo intervalo de tempo. Ao conjunto de todas as populações de diferentes espécies que encontram-se em interação em uma determinada área, dá-se o nome de comunidade. Alguns ecólogos utilizam o termo biota ou biocenose (do grego bios = vida, e koinos = comum) para se referir à comunidade. A biocenose enfatiza a relação entre os seres vivos que compartilham um determinado ambiente. As populações dentro de uma comunidade interagem de várias for71

Biologia

Biosfera

Organismo

Ecossistema

mas, com um contínuo fluxo de matéria e energia entre si. O conjunto composto pela comunidade de seres vivos de uma área e os fatores físicos e químicos com os quais eles interagem é denominado ecossistema. Nosso Planeta abriga diversos ecossistemas, sendo a biosfera o ecossistema global – a reunião de todas as paisagens e ecossistemas do Planeta. Em ecologia, pode-se também utilizar o termo biótopo para referir-se aos componentes abióticos do meio. Assim, tem-se um ecossistema como o resultado da interação entre a biocenose e o biótopo.

Os componentes de um ecossistema

Comunidade

População

Figura 03 - Os seres vivos não vivem isolados. Grupos de indivíduos da mesma espécie formam as populações. Conjuntos de populações formam as comunidades biológicas, que em conjunto com os fatores abióticos compõem o ecossistema.

Um ecossistema é composto por fatores abióticos e bióticos. O componente abiótico é formado por todos os elementos físico-químicos que atuam sobre os seres vivos, tais como umidade, temperatura, luminosidade, salinidade etc., enquanto que os fatores bióticos compreendem os seres vivos que habitam determinada área.

Fatores abióticos de um ecossistema A vida depende do mundo físico e a atividade de sobrevivência dos seres vivos o modifica. O meio físico possui variáveis mensuráveis, como temperatura, umidade, ventilação, disponibilidade de nutrientes minerais, pH, luminosidade, oxigenação e outras. Esses fatores são ditos abióticos ou físicos ou ainda fatores climáticos. Se, por um lado, os fatores abióticos proporcionam o contexto para a manutenção da vida, por outro, restringem sua expressão. Os sistemas biológicos precisam utilizar energia para manter em atividade seu metabolismo vital e se as condições físicas de um local não permitem que uma espécie sobreviva e se reproduza, ela não poderá ser encontrada nesse local.

B11  Introdução à ecologia

As condições meteorológicas de longa duração que prevalecem em determinada área constituem o clima, uma condição ecológica decisiva para a distribuição dos animais e plantas sobre a Terra. Embora os diferentes lugares da superfície terrestre não abriguem o mesmo conjunto de espécies, é possível, por exemplo, agrupar os ecossistemas terrestres com base em semelhanças de suas características vegetais. Essas categorias são denominadas biomas. Habitat e nicho ecológico Define-se o habitat como o lugar em que vive uma determinada espécie. Para se compreender melhor, quando dizemos que uma espécie vive no deserto ou na floresta, estamos nos referindo ao seu habitat. Entretanto, esse conceito pode ser ainda mais específico, dado que uma espécie que vive na copa de uma árvore ocupa um habitat dentro da floresta diferente de outra que vive sob as folhagens do chão. 72

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

A variedade de habitats justifica a diversidade dos seres vivos. Existe uma enorme pluralidade de condições às quais os organismos estão expostos. Essas diferentes condições ambientais exercem pressão seletiva sobre as populações. Populações dotadas de características adaptativas ao meio sobrevivem, gerando especializações.

Fonte: Wikimedia commons

O termo nicho ecológico representa o modo pelo qual cada espécie explora seu habitat, isto é, seu papel ecológico dentro daquele ecossistema que vive. Com base nesse conceito, que é muito amplo, estão inseridos: as condições abióticas que a espécie necessita para viver, o tipo de alimento que consome, o horário e a maneira pela qual a espécie obtém esse alimento por exemplo. Nesse contexto, a competição e o hábito predatório ou parasita, ou seja, as interações tróficas entre as populações, também norteiam a delimitação do nicho ecológico de uma espécie, definindo a função de uma população sobre a outra, no sentido de regulação mútua do tamanho delas. A forma como uma espécie escapa de seus inimigos naturais, os mecanismos reprodutivos, também são elementos que definem o nicho ecológico. Duas espécies podem dividir o mesmo habitat, mas o mesmo não vale para os nichos. Espécies com nichos ecológicos semelhantes, acabam tendo que competir entre si pelos recursos do meio. Caso essa situação continue por um determinado período de tempo, a tendência é que um delas seja extinta ou que seja expulsa pelo outra espécie competidora.

Figura 04 - As espécies interagem entre si e com o meio ambiente. O nicho ecológico pode ser visto como a função desempenhada pela espécie no ecossistema.

Componentes bióticos de um ecossistema No que se refere às relações de alimentação, os organismos podem ser divididos em três categorias básicas: produtores, consumidores e decompositores. Os níveis tróficos são a maneira utilizada pela Ecologia para organizar os organismos que compõem uma cadeia alimentar, na qual ocorre transferência de massa e energia entre indivíduos ou populações. Cada etapa da cadeia alimentar é chamada de nível trófico. Na categoria dos produtores, encaixam-se os seres autótrofos − capazes de produzir matéria orgânica através de substâncias inorgânicas simples. Tais organismos ocupam o 1º nível trófico de qualquer ecossistema e podem ser classificados em fotossintetizantes (como por exemplo: cianobactérias, algas e plantas) quando utilizam energia luminosa para produzir glicose, e em quimiossintetizantes (algumas bactérias) quando aproveitam a energia liberada da oxidação de compostos inorgânicos para produzir glicose.

SAIBA MAIS Alguns dos casos mais impressionantes de como os organismos se relacionam dentro de um ecossistema ocorre quando os humanos introduzem acidentalmente, ou de maneira intencional, espécies exóticas em novas áreas. As espécies introduzidas costumam perturbar o delicado equilíbrio daquelas nativas, entrelaçadas nas comunidades, já estabelecidas naquele ecossistema e, geralmente, através da predação ou exploração de nichos ecológicos semelhantes (competição por recursos) comprometem a sobrevivência das espécies locais.

B11  Introdução à ecologia

Cadeias e teias alimentares

Fonte: Wikimedia commons

Biologia

Figura 05 - Algas, plantas e bactérias, respectivamente. Organismos capazes de produzir o próprio alimento.

SAIBA MAIS

Figura 06 - Em uma relação alimentar, lagartas podem ser consumidoras primárias, sapos, consumidores secundários e as cobras, consumidoras terciárias.

Ao morrerem, tanto os produtores quanto os consumidores são decompostos por bactérias e fungos, seres heterótrofos, que ao se nutrirem, degradam a matéria orgânica presente nos cadáveres, devolvendo ao ambiente os nutrientes inorgânicos (minerais) que poderão ser novamente utilizados pelos produtores para a síntese de matéria orgânica. Esses consumidores especiais constituem os seres decompositores e atuam em todos os níveis das cadeias e teias alimentares, promovendo a devolução de átomos para o meio físico.

Fonte: Wikimedia commons

A ação decompositora dos fungos, apesar de permitir a reciclagem da matéria, às vezes, é responsável por causar certos prejuízos à espécie humana. Roupas, sapatos, móveis e alimentos podem ser perdidos devido à instalação de colônias de fungos. Locais úmidos, escuros e ricos em matéria orgânica são ambientes propícios à proliferação dos chamados, informalmente, de mofos ou bolores.

Fonte: Wikimedia commons

O grupo dos consumidores compreende os organismos que são incapazes de produzir o próprio alimento (glicose), sendo denominados heterótrofos, ou seja, nutrem-se de produtores ou de outros consumidores. Os herbívoros são animais que se nutrem de plantas. Portanto, ocupam o 2º nível trófico de uma cadeia alimentar, sendo considerados consumidores primários. Os carnívoros, animais que se alimentam de carne, são classificados como consumidores secundários (3º nível trófico), caso se alimentem dos consumidores primários, e como consumidores terciários (4º nível trófico), caso obtenham seu alimento de um consumidor secundário, e assim por diante.

Fonte: Wikimedia commons

B11  Introdução à ecologia

Figura 07 - Orelhas-de-pau, fungos que vivem na madeira em decomposição, nutrindo-se da matéria orgânica vegetal.

Figura 08 - Os fungos que decompõem material orgânico são responsáveis pela deterioração de diversos materiais e alimentos.

Cadeias alimentares Consideremos como exemplo uma cadeia alimentar composta por 3 níveis tróficos: um campo, em que o capim constitui os produtores (1º nível trófico); os gafanhotos, que comem as plantas, são os consumidores primários (2º nível trófico); e os pássaros, que se nutrem dos gafanhotos, são os consumidores secundários (3º nível trófico). Ao morrer, qualquer um dos organismos citados, fornecerá matéria orgânica aos decompositores do solo (fungos e bactérias).

Fonte: Wikimedia commons

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

Figura 09 - Representação esquemática de uma cadeia alimentar.

A cadeia alimentar é a transferência da energia do alimento, de maneira linear entre os organismos, iniciando pelos produtores, seguindo aos consumidores primários, passando pelos consumidores secundários, terciários, quaternários e, finalmente, até chegar aos decompositores.

Sol

Produtores CAPIM

Consumidor primário GAFANHOTOS

Consumidor secundário PÁSSAROS

Decompositores BACTÉRIAS E FUNGOS Figura 10 - Representação de uma cadeia alimentar terrestre. Observe que os decompositores atuam em todos os níveis tróficos da cadeia.

Enquanto no ambiente terrestre os produtores são representados pelas plantas, nos ecossistemas marinhos, eles são representados por organismos aquáticos microscópicos, que possuem capacidade fotossintética e que vivem dispersos, flutuando na coluna de água, constituindo o fitoplâncton (do grego phyton = planta e plankton = errante). Fazem parte desse grupo as algas unicelulares e as cianobactérias. O zooplâncton corresponde aos consumidores do fitoplâncton. São, portanto, organismos heterotróficos e aquáticos, como por exemplo, protozoários, larvas de animais invertebrados e microcrustáceos. A comunidade planctônica (plâncton) de um ecossitema aquático corresponde ao conjunto do fitoplâncton e zooplâncton. Nos ecossistemas aquáticos, a posição dos consumidores primários é ocupada pelos organismos constituintes do zooplâncton, enquanto os níveis tróficos dos consumidores secundários e terciários são, predominantemente, ocupados pelos peixes, que dependendo de seu tipo de alimentação, podem se encaixar em diferentes níveis tróficos.

B11  Introdução à ecologia

Teias alimentares Como os seres vivos interagem com diversos organismos em um ecossistema, as cadeias alimentares não acontecem de maneira isolada na natureza, e sim, de maneira integrada. Denomina-se como teia alimentar o conjunto de cadeias que interagem no ecossistema. Observe a representação abaixo de uma teia alimentar. As setas indicam o sentido do fluxo de energia entre os componentes dos níveis tróficos e, portanto, ilustram de onde os nutrientes saem para onde vão.

Biologia

Perna-vermelha vermelha

Águia-sapeiraa Águia-sap

Garça-real arça-real Robalo alo Caboz-da-areia C Zooplâncton Zooplâncto oplâncto oplâncton

Caranguejo-verde Carang guejjo verd d

Tainha

Camarão-mouro

Fitoplâncton

Lambujinha Lamb Lam bu i buj

Decompositores Figura 11 - Representação esquemática de uma teia alimentar.

Nessa complexa rede nutricional, a posição de alguns consumidores pode variar de acordo com o tipo de presa que consomem em diferentes momentos. Por exemplo, o peixe robalo pode ocupar o quarto ou o quinto nível trófico, conforme consome o camarão ou o caranguejo, respectivamente. Assim, apesar de possibilitar uma visão geral das relações alimentares em uma dada comunidade, as teias podem ser bastante complexas. Para simplificar esse estudo, costuma-se isolar as cadeias alimentares e agrupar as espécies com relacionamentos tróficos similares. Observe as seguintes cadeias alimentares desmembradas a partir da teia alimentar acima: FITOPLÂNCTON (Produtor)

LAMBUJINHA (Consumidor 1º)

CABOZ-DA-AREIA (Consumidor 2º)

ROBALO (Consumidor 3º)

DECOMPOSITOR.

FITOPLÂNCTON (Produtor)

ZOOPLÂNCTON (Consumidor 1º)

CABOZ-DA-AREIA (Consumidor 2º)

ROBALO (Consumidor 3º)

DECOMPOSITOR.

FITOPLÂNCTON (Produtor)

ZOOPLÂNCTON (Consumidor 1º)

CAMARÃO-MOURO (Consumidor 2º)

ROBALO (Consumidor 3º)

DECOMPOSITOR.

B11  Introdução à ecologia

Cadeia Alimentar 1

Cadeia Alimentar 2

Cadeia

(Produtor)

(Consumidor 1º)

(Consumidor 2º)

(Consumidor 3º)

Cadeia Alimentar 2

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

FITOPLÂNCTON (Produtor)

ZOOPLÂNCTON (Consumidor 1º)

CAMARÃO-MOURO (Consumidor 2º)

ROBALO (Consumidor 3º)

DECOMPOSITOR.

Cadeia Alimentar 3

ROBALO FITOPLÂNCTON ZOOPLÂNCTON CAMARÃO-MOURO CARANGUEJO-VERDE (Consumidor 1º) (Consumidor 2º) (Consumidor 3º) (Consumidor 4º) (Produtor)

DECOMPOSITOR.

Cadeia Alimentar 4

Perceba que as diferentes espécies que fazem parte de um ecossistema desempenham funções diferentes dentro da cadeia alimentar. O equilíbrio do ecossistema está profundamente ligado à realização de todas essas etapas. Caso alguma dessas espécies seja extinta, as outras não resistirão, uma vez que todas possuem uma relação de interdependência, ou seja, uma depende da outra para sobreviver. Nesse sentido, o desequilíbrio do ecossistema é um dos principais problemas ambientais da atualidade. Com a extinção de algumas espécies animais e vegetais, estão ocorrendo problemas em cadeias alimentares e, por consequência, prejuízos para o ecossistema. A caça predatória de animais, a poluição das águas, do ar e a contaminação de rios são os fatores que influenciam diretamente nesse tipo de problema ambiental.

Concentração de poluentes ao longo da cadeia alimentar A magnificação biológica, magnificação trófica, ou ainda biomagnificação é um fenômeno que ocorre quando há acúmulo progressivo de substâncias de um nível trófico para outro, ao longo da teia alimentar. Sendo assim, os organismos que estão

no topo da cadeia alimentar apresentam mais acúmulo de substâncias, uma vez que acumulam também a substância presente nos organismos que lhes serviram de alimento. As substâncias químicas que persistem no ambiente e bioacumulam-se são chamadas de Poluentes Orgânicos Persistentes (POP) e também podem ser denominados de compostos bioacumuláveis. Sendo assim, os POPs são considerados substâncias altamente tóxicas aos seres vivos, já que se acumulam e não são eliminados com o passar do tempo. Essas substâncias tóxicas envolvidas no processo de bioacumulação não são biodegradáveis, o que representa uma grande ameaça aos seres vivos, já que elas percorrem quilômetros de distância por muitos anos e afetando diversos organismos em diferentes níveis tróficos da cadeia. Algumas substâncias tóxicas são lipossolúveis (podem ser dissolvidas em gorduras), podendo se fixar com facilidade em tecidos de organismos vivos. Dos poluentes não biodegradáveis que se acumulam ao longo da cadeia, merecem destaque os metais pesados, como o mercúrio, o chumbo e o cádmio, elementos frequentemente presentes em processos industriais, no lixo eletrônico e em garimpos irregulares (mercúrio). Também contribuem para a magnificação biológica os compostos organoclorados − como o DDT e o BHC (inseticidas) − e o cloreto de vinila, que são substâncias muito usadas na indústria, principalmente na produção de plásticos e insumos agrícolas. Os organofosforados, também utilizados na produção de pesticidas, são altamente tóxicos aos seres vivos, além do potencial de bioacumulação nos mesmos. O uso de muitas dessas substâncias como o DDT, já foi proibido por vários países, exatamente devido ao alto teor de toxidez. 77

B11  Introdução à ecologia

Nas quatro cadeias estudadas, o fitoplâncton permanece como produtor. Contudo, tanto o zooplâncton como a lambujinha podem ocupar a posição de consumidor primário, assim como tanto o caboz-da-areia quanto o camarão-mouro podem ocupar a posição de consumidor secundário. O robalo, consumidor terciário nas cadeias 1, 2 e 3 posiciona-se como consumidor quaternário na cadeia 4. Uma cadeia alimentar, geralmente, apresenta três ou quatro níveis tróficos, sendo raros os casos de mais de seis níveis tróficos.

Biologia

Uma considerável fração do plástico presente nos oceanos consiste em pequenos detritos menores que 5 mm, partículas que não são visíveis a olho nu, denominadas, em geral, como microplásticos. A maior parte do microplástico presente em ambientes marinhos é resultante da fotodegradação pela radiação solar e intemperismo de fragmentos de plástico nas praias, processo que é extremamente lento na água do mar. Os microplásticos também são introduzidos diretamente nos oceanos pelo escoamento de micropartículas plásticas fabricadas para uso em diversos produtos, como cosméticos, higiênicos e roupas. Essas partículas são ingeridas por diversos animais marinhos, incluindo os peixes que nós comemos, e também pelo zooplâncton. Estudos recentes mostraram que o microplástico pode ser transferido de níveis tróficos inferiores a superiores por meio da alimentação, o que foi observado em caranguejos que comiam mexilhões com microplástico.

Água do mar

0.000 002

Sedimento ou plás co

0.005-0.16

Mamíferos marinhos 160

Fitoplâncton (microalgas)

Zooplâncton (plâncton “animal”10

Invertebrados 5-11

Peixes 1-37

Aves marinhas 110

Figura 12 - Esquema mostrando a biomagnificação de um poluente orgânico persistente (POP) no ambiente marinho, em que os números e os círculos azuis indicam a concentração de PCB (bifenilas policloradas).

Águias

Peixes grandes

DDT = 25ppm

DDT = 2ppm

Peixes pequenos B11  Introdução à ecologia

Zooplâncton

Fitoplâncton

DDT = 0,5ppm

DDT no plâncton= 0,04 ppm DDT na água = 0,000.003 ppm

Figura 13 - Bioacumulação: incorporação do inseticida DDT (organoclorados) ao longo da cadeia alimentar. A concentração do DDT está expressa em partes por milhão.

Ciências da Natureza e suas Tecnologias Gabarito questão 02 Os organismos podem ser divididos em três categorias básicas: produtores, consumidores e decompositores, sendo que cada categoria delimita um nível trófico dife-

rente. Na categoria dos produtores, estão os organismos capazes de sintetizar matéria orgânica através de substâncias inorgânicas simples. Os consumidores, incapazes de tal feito, nutrem-se dos produtores ou de outros

consumidores. Ao morrer, tanto os produtores quanto os consumidores são decompostos por bactérias e fungos.

Exercícios de Fixação 01. (UCB DF) Os seres vivos organizam-se em diversos níveis hierárquicos. Um ecossistema é (são) a) um aglomerado de tecidos. b) um conjunto de organismos da mesma espécie em determinada região. c) um conjunto de comunidades juntamente com as condições ambientais, como temperatura, relevo e umidade, entre outros. d) várias populações coabitando uma região. e) diversos sistemas atuando em conjunto.

06. (UEAM) O governo do Amazonas regulamentou a licença

02. No que se refere às relações alimentares, como os seres vivos podem ser classificados? 03. (IF RS) Em um pomar com três espécies de árvores frutíferas, é correto afirmar que elas constituem Gabarito questão 04 a) uma população. a) A nova espécie inserida, ao se alimentar de serpenb) uma sociedade. tes (consumidor terciário), ocupará a posição de conc) um ecossistema. sumidor quaternário na cadeia alimentar. b) É provável que a redução populacional das serpentes, d) três comunidades. ocasionada pelo fato de elas se tornarem presas da nova 07. e) três populações. espécie, resulte em um aumento populacional das aves e sapos, que passam a ser menos predados por existir uma quantidade menor de serpentes na comunidade.

04. Observe a teia alimentar abaixo: Árvore

grilo

ave

serpente

ambiental para o garimpo, liberando o uso de mercúrio na separação do ouro de outros materiais. A utilização do metal é polêmica, porque polui os rios e contamina peixes e seres humanos, podendo provocar intoxicação e lesões no sistema nervoso. Há 20 anos, ecologistas pediram a proibição do uso do mercúrio na Carta da Terra da Eco-92. (www.folha.com.br)

Considerando o texto e uma rede alimentar formada por plantas aquáticas, moluscos e crustáceos, peixes herbívoros, peixes carnívoros e botos-cinza e cor-de-rosa, as maiores concentrações de mercúrio serão observadas nos tecidos a) dos peixes herbívoros. b) dos botos-cinza e cor-de-rosa. c) das plantas aquáticas. d) dos moluscos e crustáceos. e) dos peixes carnívoros. (Enem MEC) A figura representa uma cadeia alimentar em uma lagoa. As setas indicam o sentido do fluxo de energia entre os componentes dos níveis tróficos.

Decompositores

sapo

Suponha que, nesta comunidade, seja introduzida uma espécie que se alimente de serpentes. a) A que nível trófico pertencerá essa nova espécie? b) Com a introdução dessa nova espécie na comunidade, o que poderá acontecer com as populações de sapos e aves?

Sobre os conceitos básicos em Ecologia, identifique a alternativa INCORRETA. a) Os seres vivos de uma comunidade, que são seus componentes bióticos, interagem com as partes não vivas do ambiente, os fatores abióticos. b) A biosfera pode ser definida como o conjunto de regiões do ambiente terrestre onde não há a presença de seres vivos. c) Habitat é o ambiente em que vivem determinadas espécies ou comunidades biológicas. d) Os Biomas são grandes ecossistemas terrestres com uma fisionomia vegetal característica, determinada principalmente pela influência de fatores macroclimáticos. e) O termo ecossistema é utilizado para descrever uma unidade em que seres vivos (comunidade biológica) e fatores abióticos (físicos e químicos) interagem.

Sabendo-se que o mercúrio se acumula nos tecidos vivos, que componente dessa cadeia alimentar apresentará maior teor de mercúrio no organismo se nessa lagoa ocorrer um derramamento desse metal? a) As aves, pois são os predadores do topo dessa cadeia e acumulam mercúrio incorporado pelos componentes dos demais elos. b) Os caramujos, pois se alimentam das raízes das plantas, que acumulam maior quantidade de metal. c) Os grandes peixes, pois acumulam o mercúrio presente B11  Introdução à ecologia

05. (UFRR) “O termo Ecologia designa o estudo das relações dos seres vivos entre si e com o ambiente em que vivem” (AMABIS; MARTHO, 2010, p.230).

nas plantas e nos peixes pequenos. d) Os pequenos peixes, pois acumulam maior quantidade de mercúrio, já que se alimentam das plantas contaminadas. e) As plantas aquáticas, pois absorvem grande quantidade de mercúrio da água através de suas raízes e folhas.

Biologia

Exercícios C om p l em en t ares 01. (UPF RS) O esquema abaixo apresenta fatores bióticos e abióticos do ambiente em que vive uma joaninha.

03. (UEPG PR) A ecologia designa o estudo das relações entre os seres vivos e o ambiente em que vivem. Assinale o que estiver correto sobre alguns termos empregados no estudo

8- Outros Animais

1- Temperatura

desta ciência. 2- Outras Joaninhas

01. A biosfera é formada por milhões de espécies de seres vivos. Uma população é um conjunto de seres da mesma espécie que vivem em uma determinada área geográfica. 02. O nicho ecológico de uma espécie refere-se ao conjunto de interações adaptativas da espécie ao seu habitat, envolve desde o tipo de alimento utilizado pelo animal,

3- Água

7- Vento

até as condições de reprodução, tipo de moradia, hábitos e estratégias de sobrevivência, por exemplo. 04. Os seres vivos (componentes abióticos) de uma comunidade interagem com componentes bióticos. Em uma floresta, o solo e atmosfera são exemplos de componentes bióticos, enquanto as plantas, são os abióticos. 08. Um ecossistema é composto de seres vivos e compo-

6- Plantas

5- Patógenos

4- Luz

Nesse ambiente, os fatores abióticos estão identificados apenas pelos números a) 3, 4, 5 e 7. b) 2, 5, 6 e 8. c) 1, 3, 4 e 7. d) 1, 2, 5, 7 e 8. e) 1, 3, 4, 5 e 7. 02. (IF PE) Na savana africana, existem duas espécies endêmicas de pássaros, conhecidas por Oxpeckers (Buphagus africanus e B. erythrorhynchus), que passam a maior parte de suas vidas no dorso de grandes mamíferos, tais como girafas, antílopes, hipopótamos, rinocerontes, búfalos, zebras. O motivo é o item pelo qual esta ave prioritariamente se alimenta: carrapatos. Esses parasitas são abundantes na pele desses animais, e uma simples inspeção com o bico pela pelagem do hospedeiro é suficiente para que o pássaro encontre alimento farto. CARTA EDUCAÇÃO. Parceria animal por sobrevivência. Carta Capital. Disponível em: <http://www.cartaeducacao.com.br/aulas/fundamental-2/parceria-animal/> Acesso: 16 jun. 2017.

B11  Introdução à ecologia

Na cadeia alimentar apresentada no texto, ao se alimentarem de carrapatos do dorso dos mamíferos, os pássaros Oxpeckers desempenham o papel de a) consumidores primários. b) consumidores terciários. c) consumidores secundários. d) parasitas. e) decompositores.

nentes não vivos que interagem, formando um sistema estável. Por exemplo, um ecossistema pode ser uma floresta, um lago, uma ilha ou um recife se corais. 04. (Fuvest SP) A cobra-coral – Erythrolamprus aesculapii – tem hábito diurno, alimenta-se de outras cobras e é terrícola, ou seja, caça e se abriga no chão. A jararaca – Bothrops jararaca – tem hábito noturno, alimenta-se de mamíferos e é terrícola. Ambas ocorrem, no Brasil, na floresta pluvial costeira. Essas serpentes a) disputam o mesmo nicho ecológico. b) constituem uma população. c) compartilham o mesmo habitat. d) realizam competição intraespecífica. e) são comensais. 05. (IF PE) Um forte terremoto ocorreu na noite de 16 de setembro de 2015 ao norte de Santiago, perto da região de Coquimbo, no Chile. A magnitude do tremor foi 8,3 (segundo o Serviço Geológico dos Estados Unidos - USGS) e 8,4 (segundo o serviço sismológico Chileno). O epicentro do tremor ocorreu às 19h54min (hora local, mesma de Brasília) e localizou-se no mar, a 243 km de Santiago e a pouco mais de 10 km da costa. De acordo com o Centro Nacional de Sismologia da Universidad de Chile, o sismo teve seu epicentro localizado 36 Km ao oeste da cidade de Canela e a 11 Km de profundidade, ocorrendo pelo menos 11 réplicas de tremores com magnitude maior que 4,4. Um alerta de tsunami foi emitido pelas autoridades para toda a região costeira e a

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

marinha chilena registrou ondas de até 4,5 metros atingindo a

b) A quantidade de energia do primeiro nível trófico é sempre

cidade de Coquimbo após o tremor.

maior do que a do último nível trófico. c) Os indivíduos da base da cadeia alimentar são os chamados

O Centro de Alerta de Tsunami do Pacífico (PTWC) afirmou que sia Francesa. Se todo o litoral chileno fosse atingido por um

consumidores primários e como sua energia é menor, apresentam menor massa corporal.

tsunami, tendo como consequência a mortandade de todos

d) Quanto maior a cadeia alimentar, maior o nível de energia

ondas de até 3 metros podiam chegar até a costa da Poliné-

dos organismos dos últimos níveis tróficos, por isso suas massas corporais são maiores.

os grupos de plantas daquela região, isso representaria uma alteração no nível de organização dos seres vivos denominado: a) comunidade.

08. Observe a seguinte teia alimentar, encontrada em uma plantação de laranjas:

b) organismo.

Produtor: laranjeiras; consumidores primários: lagartas, beija-flores; consumidores secundários: sapos, corujas; consumidores terciários: cobras, corujas; consumidores quaternários: corujas.

c) população. d) fator abiótico.

Cobras

Lagartas

e) nicho ecológico. Sapos

Laranjeiras

06. (Acafe SC) Perda de biodiversidade ameaça ecossistemas do planeta, diz estudo

Beija-flores

A dimensão da perda de biodiversidade no mundo todo ame-

Corujas

aça o funcionamento dos ecossistemas da Terra e, inclusive, a sobrevivência dos seres humanos, segundo um estudo publicado na revista científica americana “Science”. Em 58% da superfície terrestre, onde vive 71% da população mundial, “o nível de perda de biodiversidade é substancial o suficiente para questionar a capacidade dos ecossistemas de

Utilizando seus conhecimentos sobre ecologia, agrupe as espécies com relacionamentos tróficos similares. 09. (Uncisal AL) A figura representa os nichos ecológicos de uma determinada população animal.

Assim, é correto afirmar, exceto: a) Ecótono é uma área de transição ambiental, onde se encontra grande número de espécies e, por conseguinte, uma

Espaço ambiental realizado Nicho fundamental Nicho potencial

grande biodiversidade. b) Denomina-se biótopo a reunião das várias espécies que ocorrem em um mesmo espaço geográfico e no mesmo tempo cronológico. c) O termo biodiversidade ou diversidade biológica refere-se à variedade e variabilidade de organismos vivos, nos seus diferentes níveis, e os ambientes nos quais estão inseridos. d) Dentre as causas da perda de biodiversidade destacam-se a destruição de habitat e a introdução de espécies exóticas. Essas espécies possuem vantagens competitivas, são favorecidas pela ausência de inimigos naturais, podem predar fortemente espécies nativas, reproduzirem-se exageradamente e até mesmo provocam doenças, impactando negativamente na biodiversidade de um ecossistema. 07. (Unirv GO) Uma cadeia alimentar é um processo de transferência de energia entre um nível trófico e outro. Nesse contexto, julgue os itens abaixo se verdadeiro (V) ou falso (F). V-V-F-F a) A energia do segundo nível trófico é obtida do primeiro nível trófico.

Nicho realizado Variável ambiental 1 VAZQUEZ, Diego P. Reconsiderando el nicho hutchinsoniano. Ecol. austral, Córdoba, v. 15, n. 2, p. 149-158, dic. 2005 (adaptado).

Dadas as afirmativas, I. Nicho ecológico é uma propriedade da população ou espécie e não do ambiente. II. Nichos ecológicos são mutáveis. III. Nichos ecológicos são representados pelas condições em que um organismo (espécie, população) pode persistir (sobreviver e reproduzir-se); são, em geral, maiores do que as condições em que o organismo realmente vive. IV. As alterações do nicho ecológico são causadas por interações bióticas. Verifica-se que está(ão) correta(s) a) I, II, III e IV. b) II e III, apenas. c) I e IV, apenas. d) I e II, apenas. e) III, apenas.

B11  Introdução à ecologia

Fonte: Zero hora, 14/07/2016. Disponível em: http://zh.clicrbs.com.br

Variável ambiental 2

suportar as sociedades humanas”, alerta o estudo.

FRENTE

BIOLOGIA

MÓDULO B12

ASSUNTOS ABORDADOS n Fluxo de energia e matéria nos

ecossistemas

n Pirâmides ecológicas

FLUXO DE ENERGIA E MATÉRIA NOS ECOSSISTEMAS Os organismos necessitam de energia e de matéria para realizar seus processos vitais e para sua construção corpórea, respectivamente. Essas necessidades são supridas por meio das diferentes formas de nutrição. As plantas, algas e cianobactérias (organismos autótrofos fotossintetizantes) são capazes de captar a energia luminosa proveniente da radiação solar e utilizá-la para a síntese de matéria orgânica (glicose). Por isso, tais organismos, juntamente com algumas bactérias quimiossintetizantes são denominados produtores e, como são os únicos capazes de produzir glicose, constituem a “porta de entrada” para a energia nas cadeias alimentares. Oxigênio

Oxigênio

Glicose Energia solar

Gás carbônico Água + sais minerais

Figura 01 - A figura acima ilustra o processo fotossintético que permite às plantas converter energia luminosa em energia química, utilizada para a produção de carboidratos. Parte dessa energia é transferida para os níveis tróficos seguintes por meio da alimentação.

Nem todos os seres vivos são capazes de produzir os nutrientes de que necessitam. Os organismos localizados nos níveis tróficos após os produtores são heterótrofos e obtêm sua energia e a maior parte de seus nutrientes alimentando-se de plantas, animais ou dos restos mortais deles. Ao alimentarem-se das plantas, os herbívoros (consumidores primários) utilizam a energia contida nas moléculas das plantas ingeridas para a manutenção dos seus processos vitais. Os carnívoros, por sua vez, consomem os organismos do segundo nível trófico para se manterem, e assim por diante. Isso faz com que o fluxo energético se desenvolva de maneira unidirecional na cadeia alimentar. A fotossíntese realizada pelos produtores nada mais é do que a transformação de energia luminosa em energia química. Por esse processo, a energia é introduzida nos ecossistemas na forma de glicose (energia química). O produtor gasta parte dessas glicoses, produzidas pela atividade fotossintética, em sua própria respiração celular. A “sobra” de glicoses pode ser armazenada nesses organismos, por exemplo, na forma de amido. Os consumidores primários obtêm a glicose estocada nas células dos produtores, mas gastam, imediatamente, na respiração celular. Desse modo, o segundo nível trófico nunca 82

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

terá acesso à mesma oferta de energia química (glicoses) que os produtores tiveram. Além disso, há perdas de glicoses por meio das fezes dos consumidores. Outra parte da energia contida nas glicoses é perdida na forma de calor, que se dissipa no meio. O consumidor secundário, ao se alimentar do consumidor primário, obterá ainda menos glicoses do que quando o consumidor primário consumiu os produtores. A redução da disponibilidade de energia química ocorre devido aos gastos, principalmente, da respiração celular. Desse modo, as “sobras” disponíveis para o quarto nível trófico (consumidor terciário) serão ainda mais reduzidas do que as disponibilizadas para o nível trófico anterior.

Energia gasta Energia captada pelas plantas Fluxo energé co

Energia transferida

Como a energia u lizada não é reaproveitada pelos seres vivos, diz-se que o fluxo de energia num ecossistema é unidirecional. Figura 02 - Cada componente da cadeia alimentar consome parte da energia adquirida e transfere, para o nível trófico seguinte, apenas uma pequena parcela da energia recebida. Assim, a transferência de energia ao longo das cadeias alimentares, além de unidirecional, é decrescente.

Estima-se que apenas 10% da energia disponível em um nível trófico possa ser utilizada pelo nível seguinte. É por causa dessa redução da energia disponível à medida que se avança nos níveis tróficos, que raramente encontramos mais de cinco níveis tróficos em uma cadeia alimentar. Enquanto a energia tem fluxo acíclico, não podendo ser reaproveitada depois de gasta ou dissipada (o que torna os produtores componentes essenciais em qualquer cadeia alimentar), a matéria tem fluxo cíclico e é constantemente reciclada. Ao morrer, os restos mortais dos seres vivos são degradados, devolvendo ao ambiente os nutrientes minerais que poderão ser reutilizados pelos produtores para a síntese de matéria orgânica.

Sol Fluxo de energia B12  Fluxo de energia e matéria nos ecossistemas

Ciclo da matéria Perda de energia

Produtores

Consumidores primários Consumidores secundários

Decompositores Figura 03 - Fluxo de energia e matéria nos ecossistemas. O movimento cíclico dos elementos e substâncias constitui os ciclos biogeoquímicos.

Biologia

Fluxo de Energia em um Ecossistema

Decompositores

Consumidor secundários

Consumidor terciários

Respiração

Calor não u lizável pelos organismos do ecossistema

Cons. primários (herbívoros)

Fotossíntese

Fotossíntese Digestão, assimilação e crescimento

Transferências representa va, as perdas entre os níveis tróficos é da ordem de 90%

Excreção e morte Respiração

Figura 04 - Esquema representativo da transferência de energia ao longo dos níveis tróficos.

Pirâmides ecológicas As pirâmides ecológicas são representações gráficas do ecossistema no que diz respeito à estrutura dos níveis tróficos. Cada barra representa um nível trófico da cadeia alimentar, em que o comprimento é proporcional ao número de indivíduos, biomassa ou quantidade de energia. Pirâmides de energia Essa pirâmide representa a quantidade de energia acumulada em cada nível trófico por unidade de área ou volume e por unidade de tempo (por exemplo, quilocaloria (kcal) por metro quadrado (m2) por ano). Dessa forma, a pirâmide indica o fluxo de energia presente entre os níveis tróficos de uma cadeia alimentar de um ecossistema, levando em conta o fator tempo. Como o fluxo de energia é unidirecional e decrescente, parte da energia é perdida pelos organismos a cada nível. Por essa razão, as pirâmides em questão nunca serão invertidas. Quanto mais longe dos produtores estiver o consumidor, menor será a quantidade de energia recebida. As cadeias alimentares estão geralmente limitadas a 4 ou 5 níveis tróficos, porque há perdas de energia muito significativas nas transferências entre os diferentes níveis. Consequentemente, a quantidade de energia que chega aos níveis mais elevados já não é suficiente para suportar ainda outro nível trófico. B12  Fluxo de energia e matéria nos ecossistemas

10 kcal 100 kcal 1 000 kcal 10 000 kcal

Consumidores terciários Consumidores secundários Consumidores primários Produtores

Figura 05 - Representação esquemática de uma pirâmide de energia.

Produtividade bruta x produtividade líquida A quantidade de energia no primeiro nível trófico corresponde ao total de energia química produzida pelos organismos autotróficos de um ecossistema em um determinado intervalo de tempo. Chamamos isso de produção primária bruta (PPB). Uma par84

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

te da PPB é utilizada pelo próprio produtor em seu metabolismo (respiração) e a outra parte é liberada sob forma de calor. A matéria orgânica não utilizada pelos produtores é incorporada aos seus tecidos (energia retida), ficando disponível para os níveis tróficos seguintes, correspondendo à produção primária líquida (PPL). PPB – R = PPL - onde R é a energia retida O total de matéria orgânica obtida pelo segundo nível trófico corresponde à produção secundária bruta. Parte dessa matéria orgânica é gasta pela atividade respiratória dos consumidores primários. O que sobra desse processo constitui a Produção secundária líquida. Esse é o total de energia disponível para o nível trófico seguinte. PSB – R = PSL O total de matéria orgânica obtida pelo terceiro nível trófico corresponde à produção terciária bruta. Subtraídos os valores de matéria orgânica consumidos na respiração, é obtido o valor de produção terciário líquido e assim sucessivamente. PTB – R = PTL Pirâmide de energia

Con Consumidores de Terc Terceira ordem Consumidores de Segunda ordem Consumidores de Primeira ordem

Produtores

Energia captada pelo produtor

Energia re da no sistema vivo

Energia perdida pelo sistema vivo

B12  Fluxo de energia e matéria nos ecossistemas

Figura 06 - Ilustração de uma pirâmide de energia indicando as perdas de calor nos níveis tróficos. Repare que cada nível trófico é composto pela energia retida e dissipada no organismo.

Pirâmides de biomassa As pirâmides de biomassa representam a quantidade de biomassa (matéria orgânica) ou matéria viva produzida em cada nível trófico. A barra que forma a base da pirâmide refere-se à biomassa dos produtores. O segundo degrau representa a biomassa dos consumidores primários, o terceiro degrau a dos consumidores secundários, e assim por diante. A medida da biomassa é um valor obtido instantaneamente, em cada nível trófico, e não um valor obtido em um intervalo de tempo. Portanto, na pirâmide de biomassa, não se contabiliza a variável tempo, diferentemente da pirâmide de energia. Se o ecossistema considerado for aquático, os valores de matéria orgânica são dados em unidade de massa, em uma determinada área ou em um determinado volume. 85

Biologia

Nesse caso, é computada a soma da matéria orgânica dentro de cada nível trófico da cadeia alimentar e não a quantidade de energia transferida. Na maioria das vezes, os produtores terão maior biomassa que os consumidores primários que, por sua vez, apresentarão maior biomassa que os consumidores secundários, por exemplo. Pessoa 50 kg Vaca 1 000 kg Alfafa 8 000 kg

Consumidores secundários Consumidores primários Produtores

Figura 07 - Representação esquemática de uma pirâmide direta de biomassa.

SAIBA MAIS

Fonte: Wikimedia commons

B12  Fluxo de energia e matéria nos ecossistemas

Quando as populações humanas consomem grãos, elas obtêm maior valor energético nesse tipo de alimento, ocupando o segundo nível trófico. Já quando consomem carnes, obtêm menor valor energético, uma vez que o animal que está servindo de alimento, já gastou uma parte da energia química, pois nesse contexto, o animal ocupa o segundo nível trófico e o homem estará no terceiro nível trófico. Por esse motivo, nos países em que há uma grande parcela da população sem alimentos, devido à pobreza, as políticas públicas priorizam o acesso dessas pessoas a alimentos de origem vegetal e não animal. Dessa maneira, essas pessoas vão receber uma quantidade maior de energia alimentando-se de fontes vegetais do que de fontes animais.

Figura 11 - Em todo o mundo, 815 milhões de pessoas passam fome. Um dos desafios da humanidade será garantir que, em 2050, com uma população estimada em 10 bilhões de pessoas, todos tenham o que comer, prevê o relatório The State of Food Security and Nutrition in the Word 2017.

A pirâmide de biomassa pode, entretanto, apresentar-se invertida em alguns ecossistemas, como por exemplo, em ecossistemas aquáticos em que menor biomassa de fitoplâncton com elevada capacidade reprodutiva consegue sustentar uma grande biomassa de zooplâncton. O fitoplâncton não tem órgãos de estocagem de matéria orgânica, pois é constituído por microrganismos e apresentam ciclo de vida curto. Ecossistemas terrestres, como uma fazenda de criação de gado, também apresenta uma pirâmide de biomassa invertida, já que a biomassa das gramíneas (pasto) é pequena, pois essa vegetação não tem crescimento secundário, apresentando rápida reposição no meio. Zooplâncton 21 g/L

Consumidores primários

Fitoplâncton 4 g/L

Produtores

Figura 08 - Representação esquemática de uma pirâmide invertida de biomassa.

Pirâmides de números Representam a quantidade de seres vivos em cada nível trófico. A barra que forma a primeira camada (base da pirâmide) refere-se ao número de produtores; a segunda camada representa o número de consumidores primários; a terceira camada, os consumidores secundários, e assim por diante. 5 sapos 500 gafanhotos 7 000 gramíneas

Consumidores secundários Consumidores primários Produtores

Figura 09 - Representação esquemática de uma pirâmide direta numérica.

Caso a cadeia alimentar envolva a participação de parasitas, a tendência é que a pirâmide apresente aspecto invertido, em função dos últimos níveis tróficos serem mais numerosos. 150 piolhos 10 macacos 8 árvores

Consumidores secundários Consumidores primários Produtores

Figura 10 - Representação esquemática de uma pirâmide invertida numérica.

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

Exercícios de Fixação

02. (Unioeste PR) As relações de forrageio entre seres vivos podem ser representadas graficamente através da construção das chamadas pirâmides ecológicas. Com relação a essas representações gráficas, estão corretas todas as alternativas, EXCETO a) a pirâmide de biomassa é de forma direta nos ecossistemas terrestres, e que tem produtores com biomassa muito maior que os consumidores. b) a pirâmide de biomassa é representada pelo peso seco consumido numa cadeia alimentar e expressa a quantidade de matéria orgânica por área. c) a pirâmide de número representa o número de organismos que participa de uma determinada cadeia alimentar, e jamais poderá ser invertida. d) a pirâmide de biomassa é invertida em ecossistemas aquáticos, onde os produtores são bem menores e consumidos em grande quantidade por consumidores cada vez maiores. e) a pirâmide de energia jamais poderá ser invertida. 03. (Unitau SP) As pirâmides ecológicas são representações gráficas entre os diferentes níveis tróficos de cada ecossistema. Elas podem ser de números, quando informam o número de indivíduos de cada nível trófico; de biomassa, quando representam a quantidade de matéria orgânica por área ou volume em unidades ecológicas, ou, ainda, pirâmides de energia, que levam em conta a biomassa acumulada por unidade de área ou volume, por unidade de tempo, em cada um dos níveis tróficos. Sobre as pirâmides ecológicas, assinale a alternativa CORRETA. a) A pirâmide de energia nunca é invertida, uma vez que representa uma consequência natural das leis universais da termodinâmica. b) A pirâmide de biomassa nunca é invertida, pois atribui a mesma importância a diferentes tipos de tecidos, tanto vegetais como animais. c) A pirâmide de números pode ser totalmente invertida e leva em consideração o tamanho corporal dos indivíduos.

d) A pirâmide de números é mais utilizada do que as de biomassa e energia, por apresentar sempre o ápice voltado para cima e, por isso, a melhor maneira de expressar a transferência de energia. e) A pirâmide de biomassa considera vários níveis tróficos, sendo o primeiro correspondente à produtividade primária líquida. 04. (UECE) As pirâmides ecológicas, que podem ser de números, de biomassa e de energia, são bons modelos para análise de cadeias alimentares. Sobre esses modelos, é correto afirmar que a) a cada nível trófico, a energia do nível anterior é obtida em maior quantidade. b) a pirâmide de energia representa o número total de indivíduos de uma cadeia alimentar. c) a quantidade de energia em cada nível trófico é calculada multiplicando-se o número de indivíduos pela sua massa. d) a pirâmide de energia não pode ser expressa na forma invertida. 05. (Mackenzie SP) O desenho abaixo mostra uma pirâmide que representa uma cadeia alimentar. Carnívoros Herbívoros Produtores Sobre essa pirâmide, é correto afirmar que ela representa a) apenas uma “pirâmide de número”. b) apenas uma “pirâmide de energia”. c) apenas uma “pirâmide de massa”. d) uma “pirâmide de massa” e “pirâmide de energia”. e) uma “pirâmide de número” e “pirâmide de energia”. 06. (Mackenzie SP) Um ecossistema pode ser representado sob a forma de pirâmides ecológicas de três tipos: de número, de biomassa e de energia. A esse respeito, são feitas as seguintes afirmações: I. Em todas elas, os produtores ocupam a sua base. II. Em um ecossistema equilibrado, a pirâmide de energia sempre apresenta a base maior do que o topo. III. A pirâmide de número nunca se apresenta na forma invertida. IV. Os decompositores não são mostrados na pirâmide, pois não representam parcela importante no ecossistema. Assinale se estão corretas, apenas, a) I e II. d) II e III. b) I e III. e) II e IV. c) I e IV.

B12  Fluxo de energia e matéria nos ecossistemas

01. (UEG GO) As transformações, a distribuição e o aproveitamento de energia na natureza apresentam muitas peculiaridades. Dentre elas, destaca-se a) a energia na forma de luz é convertida em energia química dos alimentos e perde-se na forma de calor, que não é reutilizado. b) a fotossíntese transforma energia luminosa em energia física que, por sua vez, é armazenada na matéria orgânica. c) a quantidade de energia aumenta a cada transferência de um ser vivo para outro, confirmando a entropia natural. d) nos ecossistemas, a energia tem fluxo unidirecional, ou seja, é constantemente reciclada e reaproveitada.

Biologia

sistemas são frequentemente representadas de modo gráfico. Considerando-se uma pirâmide de energia, construída com base na biomassa acumulada por unidade de área por unidade de tempo, é correto afirmar que essa pirâmide pode ser repre-

gramas de ouriço-do-mar por 0,25 m2

07. (UEFS BA) As transferências de matéria e de energia nos ecos-

400 300 200 100 0

sentada pelo item

Número de algas marinhas por 0,25 m2

1972

1985

1989

1993

1997

1972

1985

1989

1993

1997

10 8 6 2 0

B12  Fluxo de energia e matéria nos ecossistemas

08. (Unesp SP) A lontra-marinha é uma predadora considerada espécie-chave no Pacífico Norte. Ela se alimenta de ouriços-do-mar que, por sua vez, consomem principalmente algas marinhas. Um estudo realizado por mais de 25 anos apontou a evolução da densidade populacional de ouriços-do-mar e algas marinhas. Segundo os pesquisadores, as variações observadas nos gráficos são justificadas pela alteração do número de lontras-marinhas na região estudada.

Número de lontras (% máxima encontrada)

Número de lontras Número de lontras (% máxima encontrada) (% máxima encontrada)

Número de lontras (% máxima encontrada)

O gráfico que melhor representa a variação do número de lontras-marinhas ao longo do tempo é 100 80 60 40 20 0 1972 1985 1989 1993 1997 100 80 60 40 20 0 1972 1985 1989 1993 1997 100 80 60 40 20 0 1972 1985 1989 1993 1997 100 80 60 40 20 0 1972 1985 1989 1993 1997 100 80 60 40 20 0 1972 1985 1989 1993 1997

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

Exercícios C om p l em en t ares

a) e

02. (Unicamp SP) Em uma pirâmide de energia, as plantas têm importante papel na captação e transformação da energia luminosa e são responsáveis pela produtividade primária líquida. Nessa pirâmide, aparecem ainda os herbívoros e os carnívoros, que acumulam energia e determinam assim a produtividade secundária líquida. Sobre as pirâmides de energia, é correto afirmar que a) a energia é conservada entre os níveis tróficos. b) a respiração dos autótrofos é uma fonte de energia para os heterótrofos. c) a produtividade primária líquida é representada na base da pirâmide. d) a excreção é uma fonte de energia para os níveis tróficos superiores. 03. (Mackenzie SP) Considere o diagrama da pirâmide abaixo que representa uma cadeia alimentar.

Carnívoros Herbívoros Produtores A respeito dessa pirâmide, é correto afirmar que ela pode representar a) apenas uma pirâmide de energia ou de massa. b) apenas uma pirâmide de energia ou de número. c) apenas uma pirâmide de massa ou de número. d) apenas uma pirâmide de energia. e) pirâmides de energia, de massa e de número. 04. (UCS RS) Considere os seguintes processos, que representam a eficiência com que os organismos utilizam a energia. I. Quantidade de energia armazenada na biomassa dos organismos produtores, disponível para o nível trófico seguinte. II. Quantidade de energia que um animal herbívoro foi capaz de absorver e armazenar. III. Quantidade total de energia fixada por um organismo produtor no processo de fotossíntese. Assinale a alternativa que corresponde corretamente ao nome de cada um dos processos. I

III

produtividade primária bruta

produtividade primária líquida

produtividade secundária líquida

produtividade primária líquida

produtividade secundária líquida

produtividade primária bruta

produtividade secundária bruta

produtividade primária líquida

produtividade terciária líquida

produtividade secundária líquida

produtividade primária líquida

produtividade terciária líquida

produtividade secundária líquida

produtividade primária bruta

B12  Fluxo de energia e matéria nos ecossistemas

01. (UFT TO) As pirâmides de níveis tróficos são representações gráficas que podem representar o número de organismos, energia e biomassa. Sendo assim, é possível transformar uma pirâmide de energia em uma pirâmide de números ou biomassa e vice-versa. Marque a alternativa que contém uma representação CORRETA de uma pirâmide de biomassa e de energia (nesta ordem) obtidas a partir da transformação da pirâmide de números abaixo:

05. (UEAM) Um professor de biologia solicitou a seus alunos a construção de uma pirâmide de biomassa para uma comunidade de cerrado, cujos elementos eram: capim, gafanhoto, pássaros insetívoros e cobras. O professor estimou a biomassa dos diversos níveis tróficos e obteve, para os pássaros, o equivalente a 160 quilos. O valor mais próximo, em quilos, do que seria esperado encontrar para a biomassa das cobras é a) 180. c) 220. e) 40. b) 160. d) 200.

Biologia

06. (Puc MG) O esquema apresenta duas cadeias alimentares (I e II) com três níveis tróficos. As respectivas pirâmides de número também estão representadas. I

II 20 sapos 300 grilos 3 000 plantas

20 pássaros 300 lagartas

d) borboleta, pois a energia vai se acumulando em cada nível trófico. e) cobra, pois ela se alimenta de consumidores terciários. 08. (Fuvest SP) A figura representa a estrutura de três populações de plantas arbóreas, A, B e C, por meio de pirâmides etárias. O comprimento das barras horizontais corresponde ao número de indivíduos da população em cada estágio, desde planta recém-germinada (plântula) até planta senescente. Estágios

Populações A

Senescente Adulto 2 Adulto 1

Com base nos esquemas e em seus conhecimentos sobre o assunto, é INCORRETO afirmar. a) Apenas parte da biomassa consumida é mantida pelo consumidor. b) As pirâmides são representativas do fluxo de energia entre os níveis tróficos. c) A redução da população do terceiro nível trófico pode afetar negativamente o primeiro. d) A redução na população de herbívoros pode afetar os dois outros níveis tróficos.

B12  Fluxo de energia e matéria nos ecossistemas

07. (Enem MEC) A figura mostra o fluxo de energia em diferentes níveis tróficos de uma cadeia alimentar.

Juvenil 2 Juvenil 1 Plântula

A população que apresenta maior risco de extinção, a população que está em equilíbrio quanto à perda de indivíduos e a população que está começando a se expandir são, respectivamente, a) A, B, C. c) B, A, C. e) C, A, B. b) A, C, B. d) B, C, A. 09. (Mackenzie SP) A China contra os pardais [...] em 1958, enquanto colocava em ação seus planos para o Grande Salto à Frente, Mao deflagrou uma ampla campanha de combate aos pardais. A ave era um dos alvos da chamada Campanha das Quatro Pestes, que pretendia eliminar também os ratos, as moscas e os mosquitos, considerados inimigos públicos pelo líder chinês. Mao dizia que cada pardal, ciscando nas plantações, consumia 4 quilos de grãos por ano. [...] os chineses, então, saíram às ruas e começaram a caça aos pardais. Seus ninhos eram destruídos, os ovos quebrados e os filhotes mortos. [...] A campanha foi um retumbante fracasso. Não se levou em conta que os pardais, além de comer grãos, se alimentam também de insetos, e que uma de suas iguarias prediletas são os gafanhotos. A população de gafanhotos se multiplicou pelos campos chineses, arruinando plantações e causando desequilíbrio ao ecossistema. Revista Veja, 14/09/2011

Entre os consumidores representados nessa cadeia alimentar, aquele cujo nível trófico apresenta menor quantidade de energia disponível é o(a) a) gavião, porque parte da energia transferida vai se dissipando a cada nível trófico. b) sapo, pois ele se alimenta de grande quantidade de consumidores secundários. c) libélula, pois ela se alimenta diretamente de consumidores primários. 90

Relacionando esse episódio com uma cadeia alimentar, é correto afirmar que a) os pardais podem ser considerados como consumidores de 1ª e de 2ª ordens. b) os ratos podem ser considerados somente como consumidores de 2ª ordem. c) os gafanhotos podem ser considerados como consumidores de 1ª e de 2ª ordens. d) o homem pode ser considerado somente como consumidor de 2ª ordem. e) todos os consumidores envolvidos podem ser considerados de 2ª ordem.

FRENTE

BIOLOGIA

Exercícios de A p rof u n dam en t o 01. (Fuvest SP) As moléculas de glicídios produzidas a partir da fotossíntese são utilizadas no local da produção ou transportadas, pelo floema, para utilização em outras partes da planta; são, ainda, convertidas em substância de reserva, que é armazenada. Aponte a alternativa que, corretamente, descreve o processo de transporte e o local de armazenamento dessas substâncias na planta.

Armazenamento

células, permitindo que, por osmose, absorvessem água com corante do floema. d) seiva bruta, sendo que a evapotranspiração na parte aérea da planta criou uma pressão hidrostática negativa no interior do xilema, forçando a elevação da coluna de água com corante até as pétalas das flores. e) seiva elaborada, sendo que a solução colorida era hipotônica em relação à osmolaridade da seiva elaborada e, por osmose, a água passou da solução para o interior do floema, forçando a elevação da coluna de água com corante até as pétalas das flores.

Unidirecional ↓

Apenas nos órgãos subterrâneos

03. (UFJF MG) O esquema abaixo representa caminhos de absorção de água pelos vegetais:

Unidirecional ↓

Em todos os órgãos

Transporte ativo

Bidirecional ↑↓

Em todos os órgãos

Transporte passivo

Bidirecional ↑↓

Em todos os órgãos

Transporte passivo

Unidirecional ↓

Apenas nos órgãos subterrâneos

Transporte Entrada no floema

Fluxo no floema

Transporte ativo

02. (Unesp SP) Considere o seguinte experimento: Um experimento simples consiste em mergulhar a extremidade cortada de um ramo de planta de flores com pétalas brancas em uma solução colorida. Após algum tempo, as pétalas dessas flores ficarão coloridas. (Sergio Linhares e Fernando Gewandsznajder. Biologia hoje, 2011.)

Considere os mecanismos de condução de seiva bruta e seiva elaborada nos vegetais. Nesse experimento, o processo que resultou na mudança da cor das pétalas é análogo à condução de a) seiva elaborada, sendo que a evapotranspiração na parte aérea da planta criou uma pressão hidrostática positiva no interior do floema, forçando a elevação da coluna de água com corante até as pétalas das flores. b) seiva bruta, sendo que, por transporte ativo, as células da extremidade inferior do xilema absorveram pigmentos do corante, o que aumentou a pressão osmótica nas células dessa região, forçando a passagem de água com corante pelo xilema até as células das pétalas das flores. c) seiva elaborada, sendo que, por transporte ativo, as células adjacentes ao floema absorveram a sacarose produzida nas pétalas da flor, o que aumentou a pressão osmótica nessas

c) A camada Y é a endoderme. As estrias de Caspary fazem com que a água que estava sendo absorvida via espaços intercelulares, passe a ser conduzida por dentro das células.

Sobre o esquema, responda às seguintes questões:

a) Qual órgão vegetal está representado no esquema acima e qual a região, quanto à morfologia externa, onde foi realizado o corte esquematizado? Raiz. Zona pelífera. b) Quanto à compartimentalização, diferencie os caminhos (A e B) que a água pode seguir quando está sendo absorvida pelo

A absorção de águadá-se pelo caminho a, por dentro das células (via

vegetal. simplasto) e pelo caminho B, pelos espaços intercelulares (via apoplasto). c) A camada de células (Y) se encontra entre o córtex e o cilindro vascular, possui suas paredes celulares impregnadas por suberina, formando faixas denominadas estrias de Caspary. Nomeie a camada Y e cite a função das estrias de Caspary no processo de absorção de água pelos vegetais. 04. (UFRJ) A auxina é um hormônio vegetal que, dependendo da concentração, pode inibir ou estimular o crescimento das células jovens do caule e da raiz. Injetando esse hormônio numa concentração de 10-5 molar, lateralmente, na região de crescimento do caule eda raiz, o órgão cresce curvando-se para o lado, como mostra a figura a seguir:

Gabarito questão 04 Como o caule curvou-se para a direita concluímos que as células da esquerda cresceram mais e, portanto, a concentração de 10-5 molar de auxina estimula o crescimento de células do caule. Por outro lado, a raiz cresceu para a esquerda, o que significa que as células da direita (que não receberam o hormônio) cresceram mais. Consequentemente, a concentração de 10-5 molar inibe o crescimento de células da raiz. Essas conclusões são compatíveis com a curva A correspondendo a raiz e a curva B correspondendo ao caule.

Biologia to), mas não afetará a cana-de-açúcar, que é monocotiledônea. Porém, em uma plantação de tomates, a aplicação dos tais herbicidas poderá se transformar em catástrofes, isso porque tomate é uma planta dicotiledônea.,

caule

raiz

Os efeitos da injeção de auxina no caule e na raiz estão representados no gráfico a seguir. +

crescimento

A 0

10 -11

10 -9 10 -7 10 -5 10 -3 10 -1 concentração molar de auxina

Determine e curva que corresponde ao caule e a que corresponde à raiz. Justifique sua resposta.

FRENTE B  Exercícios de Aprofundamento

05. (Unicamp SP) Sabe-se que uma planta daninha de nome “striga”, com folhas largas e nervuras reticuladas, invasora de culturas de milho, arroz, cana e de muitas outras espécies de gramíneas na Ásia e na África, é a nova dor de cabeça dos técnicos agrícola no Brasil. Sabe-se também que algumas auxinas sintéticas são usadas como herbicidas, porque são capazes de eliminar dicotiledôneas e não agem sobre monocotiledôneas. a) Qual seria o resultado da aplicação de um desses herbicidas no combate à “striga” invasora em um canavial? E em uma plantação de tomates? Explique sua resposta. b) Indique uma auxina natural e mencione uma de suas funções na planta. 06. (Unesp SP) Em ruas e avenidas arborizadas, periodicamente as companhias distribuidoras de eletricidade realizam cortes da parte superior das árvores que estão em contato com os fios elétricos de alta tensão. As podas são necessárias para se evitarem problemas que podem ocorrer em dias chuvosos e de fortes ventos. a) O que deverá acontecer com as árvores após o corte da região apical que estava atingindo os fios elétricos? b) Que mecanismo explica o resultado obtido com o corte da região apical?

b) Um exemplo de auxina natural é o ácido indolacético (AIA). Algumas de suas funções: estimula a formação de raízes adventícias e a elongação celular entre outras.

Com base nessas informações, é correto afirmar que a drósera a) e a larva da mosca são heterotróficas; a larva da mosca é um decompositor. b) e a larva da mosca são autotróficas; a drósera é um produtor. c) é heterotrófica e a larva da mosca é autotrófica; a larva da mosca é um consumidor. d) é autotrófica e a larva da mosca é heterotrófica; a drósera é um decompositor. e) é autotrófica e a larva da mosca é heterotrófica; a drósera é um produtor.

08. (Unifesp SP) Na costa oeste da América do Norte, as comunidades marinhas que ocupam a zona rochosa entremarés são biologicamente diversas. Nessa zona, ocorrem mexilhões da espécie Mytilus californianus, que é dominante e concorre fortemente por espaço com as demais espécies presentes. A estrela-do-mar Pisaster ochraceus é o principal predador de Mytilus californianus, além de outros organismos, como ilustra a teia alimentar em que a espessura das setas é proporcional à frequência de alimentação. Robert Paine, pesquisador da Universidade de Washington, realizou um experimento no qual examinou o efeito da remoção de Pisaster ochraceus sobre o número das demais espécies presentes nessa zona ao longo de dez anos. Os resultados são apresentados no gráfico. Pisaster ochraceus

Thais clavigera

Quítons

Lapas

My lus californianus

Cracas

Pollicipes mitella

Produtores

Número de espécies presentes

Gabarito questão 05 a) A aplicação de herbicidas em canaviais deverá ser coroada de êxito, porque deverá destruir a “striga” que é dicotiledônea (pela descrição das características no tex-

20 15 10

com Pisaster ochraceus (controle) sem Pisaster ochraceus (experimental)

5 0

07. (Fuvest SP) Recentemente, pesquisadores descobriram, no Brasil, uma larva de mosca que se alimenta das presas capturadas por uma planta carnívora chamada drósera. Essa planta, além do nitrogênio do solo, aproveita o nitrogênio proveniente das presas para a síntese proteica; já a síntese de carboidratos ocorre como nas demais plantas. As larvas da mosca, por sua vez, alimentam-se dessas mesmas presas para obtenção da energia necessária a seus processos vitais. 92

Gabarito questão 06 a) Deverá ocorrer o aumento do número de ramos laterais nas árvores.

1963 1964 1965 1966 1967 1968 1969 1970 1971 1972 1973 Anos

a) Em qual nível trófico da teia alimentar a energia química disponível é menor? Justifique sua resposta. b) Por que a retirada de Pisaster ochraceus interferiu no número de espécies presentes na zona entremarés em que o experimento foi realizado? b) A região apical produz ácido indol acético, uma auxina que, entre outras funções, inibe as gemas laterais. A remoção da região apical implica o desenvolvimento das gemas laterais, que se desenvolvem e aumentam a quantidade de ramos nessas árvores. O mecanismo denomina-se dominância da gema apical.

Ciências da Natureza e suas Tecnologias Gabarito questão 08 a) Espécie Pisaster ochraeus. A estrela-do-mar ocupa os níveis tróficos mais distantes dos produtores, sendo consumidor secundário ou terciário.

09. (Uerj RJ) O Parque Nacional de Yellowstone é considerado o habitat selvagem dos EUA com maior variedade de megafauna. Depois de 70 anos ausentes, os lobos cinzentos foram reintroduzidos nesse espaço, causando grande impacto no ecossistema. A figura abaixo ilustra uma teia alimentar do parque, após a reintrodução dos lobos.

b) As estrelas do mar são predadoras e a sua retirada da zona entremarés estimula o aumento de suas presas, bem como a competição interespecífica entre elas.

a) Coelhos e bezerros têm a mesma PSL. b) Coelhos têm PSL menor que bezerros. c) O bezerro tem a PSL duas vezes maior que os coelhos. d) Os coelhos têm a PSL quatro vezes maior que os bezerros. e) Os bezerros têm a PSL quatro vezes maior que os coelhos. 12. (Fuvest SP) Recentemente, pesquisadores descobriram, no

Com a redução da população de coiotes, haverá crescimento da população de castores e ratos, aumentando o consumo dos vegetais A e B. A reintrodução dos lobos reduziu a população de alces e veados, aumentando a população das plantas C e D.

Brasil, uma larva de mosca que se alimenta das presas captu-

lobo cinzento

radas por uma planta carnívora chamada drósera. Essa planta,

coiote

falcão

além do nitrogênio do solo, aproveita o nitrogênio proveniente castor

rato

alce

das presas para a síntese proteica; já a síntese de carboidra-

veado

tos ocorre como nas demais plantas. As larvas da mosca, por sua vez, alimentam-se dessas mesmas presas para obtenção da energia necessária a seus processos vitais.

Explique por que a reintrodução dos lobos provoca redução das espécies A e B. 10. (UFPR) Abaixo estão representados três exemplos de cadeias alimentares na coluna da esquerda e, na coluna da direita, três pirâmides que expressam o número relativo de indivíduos em cada nível, numa situação de equilíbrio ecológico. Relacione as cadeias alimentares da coluna da esquerda com as pirâmides da direita. 1- Árvore preguiça pulgas

( )

2- Árvore co as

( )

3- Milho

jagua ricas

roedores

cobras

( )

Um grupo de pesquisadores de diferentes nações, incluindo o

11. (FPS PE) Observando o gráfico, o que podemos afirmar da comparação entre 300 coelhos e um bezerro, com relação à produtividade secundária líquida (PSL) destes animais?

Brasil, analisou 1.148 florestas secundárias ou em regeneração - que voltam a crescer após terem sido convertidas em áreas de pastagem ou agrícola - na América Latina e Caribe. Os autores observaram que em 20 anos essas florestas recuperaram 122 toneladas de biomassa por hectare. Isso corresponde à absorção de aproximadamente três toneladas de CO2 por hectare por ano - quase 11 vezes mais do que a taxa de absorção das florestas tropicais primárias, aquelas em estágios avançados de sucessão e maturidade florestal. Se protegido adequadamente, esse tipo de vegetação neutralizaria as emissões da América

Peso (kg)

Latina e do Caribe acumuladas entre 1993 e 2014. Fonte: Adaptado de: Pesquisa Fapesp (http://revistapesquisa.fapesp.br/2016/06/07/florestas-secundarias-podem-contribuir-para-mitigaras-mudancas-climaticas/). Acesso em 20/Out/2016.

109

Pergunta-se:

os elh o C

a) Por que a produção primária é maior nas florestas secundáBezerro 30

rias em relação às florestas primárias? 120

Tempo em dias

b) Considerando a sucessão da floresta, explique a relação entre aumento da biomassa e homeostase nas florestas secundárias.

Questão 13. a) As florestas primárias, em função da idade avançada, já chegaram a níveis máximos de estocagem de carbono e deixam de absorver quantidades elevadas de CO2 da atmosfera, com um processo de ganho (via fotossíntese) balanceado com a perda (via respiração), atingindo o ponto de compensação fótico. Já as florestas secundárias estão em franco desenvolvimento, incorporando mais CO2 da atmosfera em processo de ganho (via fotossíntese) superior à perda (via respiração), gerando uma elevada produtividade primária líquida. b) O ecossistema em sucessão secundária tende a aumentar sua biomassa, o que permite o aparecimento de novos nichos ecológicos e o aumento da diversidade de espécies na comunidade. Esse crescimento da teia de relações entre seus componentes permite à comunidade ajustar-se cada vez mais às variações impostas pelo meio, aumentando sua homeostase – capacidade de manter-se estável apesar das variações ambientais. O máximo da homeostase será atingido quando a sucessão atingir seu clímax, como observado nas florestas primárias.

FRENTE B  Exercícios de Aprofundamento

Assinale a alternativa que apresenta a numeração correta da coluna da direita, de cima para baixo. a) 1 – 2 – 3. b) 1 – 3 – 2. c) 3 – 1 – 2. d) 2 – 1 – 3. e) 3 – 2 – 1.

FRENTE

BIOLOGIA Por falar nisso ete bilhões de seres humanos na erra. ada um com seu eito próprio e com seu DNA − uma estrutura que até há bem pouco tempo os cien�stas não conseguiam modificar. as agora não é mais assim. amos entender por qu odos os seres vivos os humanos, os animais e as plantas − são formados por células. E é claro que essas células são microscópicas. Dentro delas, fica o núcleo. No interior do núcleo, enrolado, fica guardado o DNA. E é ele quem armazena toda informação gené�ca. DNA tem um formato como se fosse uma escada em caracol, a chamada dupla-hélice. Ele é formado, principalmente, por quatro substâncias simbolizadas pelas iniciais A . No DNA humano, existem seis bilhões dessas “letrinhas”. eoricamente, se nós re�rarmos um par dessas letrinhas, iremos modificar a estrutura da tal “escada” em formato de caracol. A técnica que permite fazer isso é conhecida por uma sigla em ingl s P . por meio dela que um cien�sta consegue cortar fragmentos do DNA exatamente no ponto que ele dese a. ma vez re�rado esse fragmento, o DNA tem suas pontas emendadas. e quiser, pode-se trocar, o pedaço de DNA re�rado, por outro. e não foi fácil para endel entender como as ervilhas transmi�am suas caracterís�cas para seus descendentes, ho e, com o P , podemos até dizer, teoricamente, quais caracterís�cas queremos em um descendente. E é, nesse sen�do, que a sociedade precisa encarar os avanços cien ficos sempre pautados com muitas argumentações para que essa e outras técnicas de manipulação do DNA venham de fato ser empregadas de maneira é�ca no campo da medicina. Nas próximas aulas, estudaremos os seguintes temas

C09 ntrodução à gené�ca ......................................................................9 6 C10 Primeira ei de endel..................................................................1 04 C11 enes letais, dominância incompleta, codominância e polialelia...1 1 3 C12 ei da egregação ndependente ..................................................1 20

FRENTE

BIOLOGIA

MÓDULO C09

ASSUNTOS ABORDADOS n Introdução à Genética n Um pouco de história n Conceitos fundamentais n Norma de reação

INTRODUÇÃO À GENÉTICA A Genética é uma área relativamente nova dentro da Biologia, apesar de a humanidade, desde seus primórdios, manifestar curiosidade quanto às semelhanças entre genitores e descendentes e quanto à variabilidade de características dentro de uma única população. Com existência de aproximadamente 100 anos, a genética dedica-se principalmente ao estudo dos mecanismos de transmissão e dos mecanismos de expressão das características hereditárias.

Um pouco de história A descoberta dos gametas, na década de 1670, derrubou a ideia de que a mulher era uma simples incubadora do sêmen masculino e este era responsável pela formação de novos indivíduos. Novas ideias surgiram então, como por exemplo, a presença de homúnculos dentro dos espermatozoides. Era a teoria da pré-formação. Nessa teoria, o desenvolvimento do novo indivíduo limitava-se ao aumento do tamanho e à amplificação das estruturas preexistentes do homúnculo que estava no espermatozoide. A teoria da epigênese, divulgada na década de 1820 por Karl Ernst Von Baer, admitia a fecundação dos gametas e a formação de uma célula-ovo. Esta se dividia sucessivamente e formava tecidos indiferenciados que, mais tarde, especializavam-se nos diversos tecidos e órgãos do novo indivíduo. Já na pangênese, os gametas continham miniaturas de todos os órgãos (chamadas gêmulas) necessários para construir um novo organismo. Essas miniaturas eram produzidas pelo órgão original, transportadas pelo sangue e reunidas nas gônadas. Essa teoria foi proposta pelo filósofo grego Hipócrates e chegou a ser defendida por Charles Darwin, autor da Teoria evolucionista da seleção natural. Depois de reconhecidos os gametas e o processo de fecundação, a grande questão passou a ser- como essas células transmitiam as características hereditárias? A herança por meio de fatores foi sugerida por Gregor Mendel (1822-1884), que realizou experimentos com ervilhas, no Mosteiro de Brunn, na Áustria (atualmente Brno, na República Theca). Ele desenvolveu teorias que foram publicadas em 1865, mas não receberam a atenção da comunidade científica da época. Os fatores mencionados por Mendel em suas leis estão nos gametas e hoje os reconhecemos como genes. O grande mérito de Mendel, que se transformou no “Pai da Genética”, foi imaginar o processo gerador de células reprodutoras, atualmente conhecido como meiose, e projetar a separação dos fatores (genes) durante a formação das células reprodutoras. Nesses termos, ele foi um visionário, pois a meiose não tinha sido ainda observada. Em 1900, Carl Correns, Erick Von Tschermark e Hugo de Vries, trabalhando de forma independente, redescobriram as leis de Mendel. No período entre 1866 e 1900, a citologia apresentou grandes avanços. Os processos de divisão celular foram descritos e estruturas como os cromossomos foram descobertas.

Figura 01 - Homúnculos − um pequeno, mas completo ser humano encapsulado na cabeça de um espermatozoide.

A teoria cromossômica da herança foi elaborada por Thomas Hunt Morgan (1866-1945) e colaboradores, em 1910, com base em experimentos com a mosca Drosophila melanogaster. Esses pesquisadores descreveram que os genes organizavam-se na estrutura do cromossomo e a segregação deles procedia conforme os fatores descritos por Mendel.

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

Novas descobertas, como a estrutura da molécula de DNA (1953), a transferência de genes entre espécies diferentes, a transgenia e a clonagem animal por técnica de transferência nuclear, marcada pelo nascimento da ovelha Dolly, em 1996, na Escócia, são adicionadas dia a dia na história da evolução da genética, aumentando a relevância dessa ferramenta para o estudo dos seres vivos.

Conceitos fundamentais Cromatina Cromatina é uma massa homogênea altamente basófila formada por um conjunto de filamentos delgados, que correspondem às moléculas de DNA (ácido desoxirribonucleico), espiralizadas em torno das proteínas, nomeadas histonas. A unidade básica da cromatina é o arranjo entre o DNA e as histonas que funcionam como carretéis para a dupla-hélice de DNA (nucleossomos). Já a cromatina apresentase de duas maneiras: heterocromatina e eucromatina. A heterocromatina é mais condensada e mais corada, correspondendo aos segmentos de DNA que não são transcritos, pelo menos naquela célula. A eucromatina é menos condensada e menos corada, e corresponde ao DNA frequentemente transcrito na célula. O DNA, no estado de cromatina, ocorre na célula eucariota em interfase, ou seja, quando a célula não está realizando processos de divisão celular (mitose e meiose).

Dupla-hélice de DNA

Croma na (Eucroma na)

Nucleossomos

Cromossomo

Croma na (Heterocroma na)

C09  Introdução à genética

Figura 02 - Níveis de compactação do material genético: DNA, cromatina (eucromatina e heterocromatina) e cromossomo.

Cromossomo Cromossomo é a estrutura resultante da compactação da cromatina. Ele ocorre na célula eucariota que está realizando a divisão celular. Além disso, é formado por uma molécula de DNA associada às histonas e às proteínas não histônicas. As histonas são carregadas positivamente, sendo conhecidas por “proteínas básicas”. Assim, cada cromossomo é uma estrutura individualizada, apresentando o nível máximo de condensação que é superior à condensação do DNA na condição de cromatina. 97

Biologia

Cromossomos homólogos

Cromossomos homólogos são aqueles que guardam, ao longo da sua extensão, a mesma sequência de genes para o mesmo caráter, em regiões cromossômicas específicas definidas como locus (no plural: loci). Eles ocorrem aos pares nas células diploides. Assim, a célula humana diploide possui 23 pares de cromossomos homólogos. Na célula haploide, não existem pares de cromossomos homólogos, somente um cromossomo de cada par. A célula haploide humana tem 23 cromossomos.

Genes alelos b

Gene Loci gênico

Gene é um segmento de DNA, ou seja, uma determinada sequência de nucleotídeos do DNA que é transcrita em RNA e que pode conter a informação para gerar um polipeptídeo. O gene pode ser dominante sobre o outro, caso sua expressão aconteça mesmo em heterozigose. Ele será recessivo, se sua expressão for inibida pela presença do gene dominante.

Cromossomos homólogos

Genes alelos

Figura 03 - Representação esquemática de um par de cromossomos homólogos.

Genes alelos são aqueles que ocupam o mesmo locus (lugar) no par de cromossomos homólogos. Eles podem conter a mesma informação para um determinado caráter ou informações diferentes. Dois genes alelos, por exemplo, podem conter a mesma informação – número normal de dedos na espécie humana (AA/aa condição de homozigose) ou podem ser genes alelos, contendo, um deles, a informação para número normal de dedos e o outro para número extra de dedos (Aa, condição de heterozigose). Também é condição de heterozigose quando há dominância simultânea de dois genes alelos (codominância) ou quando um alelo não exerce dominância sobre o outro (dominância incompleta). Célula diploide

Célula haploide

Par de genes alelos A

Único gene alelo a

2n=6

n=3

Par de cromossomos homólogos

Cromossomos despareados

Genótipo

C09  Introdução à genética

Denomina-se genótipo o conjunto de genes alelos de um organismo. O termo pode ser aplicado a cada par de genes em particular. Por exemplo, genótipo heterozigoto Aa, genótipo homozigoto - AA e aa. Fenótipo Dá-se o nome de fenótipo ao conjunto de características morfofisiológicas e comportamentais que resultam da interação do genótipo com o meio ambiente. Os caracteres nem sempre são visíveis podendo, por vezes, ser determinados por testes, como no caso dos grupos sanguíneos. 98

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

Expressividade A expressividade corresponde ao grau de expressão do genótipo, produzindo fenótipos mais ou menos intensos - expressividade variável. A polidactilia, por exemplo, na população humana, tem diferentes graus de expressividade: pode expressar-se discretamente, como uma leve formação que insinua um sexto dedo; ou expressando de maneira mais intensa levando a formação de quatro dedos a mais em cada mão ou pé. Penetrância A penetrância refere-se à porcentagem de indivíduos que exibem o fenótipo fiel ao genótipo que possuem. Nos trabalhos de Mendel sobre cruzamentos de ervilhas e análise das descendências, a penetrância das características determinadas pelos alelos que ele analisou era de 100%, pois todas as ervilhas apresentaram o fenótipo correspondente ao genótipo, penetrância completa. Alguns genes possuem penetrância incompleta, ou seja, apenas uma parcela dos portadores do genótipo apresenta o fenótipo correspondente. Fenocópia Fenocópia é a característica adquirida ou congênita que assemelha-se a uma característica geneticamente determinada. A surdez determinada por infecções, por exemplo, é uma fenocópia da surdez hereditária. Cariótipo

Grupo A

Denomina-se cariótipo o conjunto cromossômico típico de uma espécie em termos de número e morfologia. A imagem dos cromossomos para montagem de um cariótipo é obtida a partir de uma fotografia ampliada da célula em metáfase - fase da mitose em que os cromossomos estão no máximo de condensação, portanto, mais visíveis. Pela análise do cariótipo, é possível a constatação de alterações na estrutura do cromossomo (mutação cromossômica estrutural), no número de cromossomos (mutação cromossômica numérica – aneuploidias e euploidias) e identificação do sexo.

Grupo A

6 7 8 Grupo D

Genoma é a sequência nucleotídica completa de todas as moléculas de DNA de um conjunto cromossômico haploide de uma espécie. O genoma de um organismo é composto por DNA codificante, ou seja, que é transcrito em RNA, e o DNA não codificante, que nunca é transcrito.

16 17 18

6 7 8 Grupo D

Grupo F

Gru

19 20

21 22

19 20

21 XY

Figura 04 - Cariótipo de mulher normal.

Grupo B

Grupo A

Grupo B

16 17 18 Grupo G

Meiose é o processo de divisão celular em que uma célula-mãe diploide dará origem 21 19 20 a quatro outras células-filhas, geneticamente diferentes e haploides. Na meiose, ocorXX rem duas divisões sucessivas, meiose I e meiose II. Esse é o processo responsável, 23 por exemplo, pela formação dos gametas dos animais e esporos vegetais.

Grupo C 6 7 8 Grupo D

9 10 11 12 Grupo E

13 14 15

16 17 18

Grupo F

Grupo G

19 20

21 22 XY

Figura 05 - Cariótipo de homem normal.

C09  Introdução à genética

Grupo F

16 1

13 14 15

Grupo G

1 2 3 Mitose é o processo de divisão celular em que uma célula (haploide ou diploide) Grupo C dará origem a duas outras células “filhas” idênticas à célula “mãe”. Esse é o processo que promove o crescimento dos organismos pluricelulares, a regeneração 9 10 11 12 6 7 de 8 tecidos Grupo D Grupo E lesados e a própria reprodução assexuada nos organismos unicelulares.

13 14 15

9 10 11 Gru

Grupo F

Mitose

Meiose

4 Grupo C

9 10 11 12 Grupo E

13 14 15

Gru

Grupo C

Genoma

Grupo A

Grupo B

Biologia

Célula diploide (2n = 4)

Mitose

Meiose I

Prófase I (sinapse)

Cromá desirmãs

Tétrade

Metáfase (Cromossomos duplicados, cada um consis ndo em um par de cromá des-irmãs)

Metáfase (duas tétrades)

Divisão reducional

Anáfase Telófase

Díades

Célula-filha (2n)

Meiose II

Divisão equacional Mônadas

Figura 06 - Na Meiose, os genes alelos se dividem em consequência da separação dos cromossomos homólogos. Uma célula-mãe (2n) resulta em quatro células-filhas (n) e com variabilidade genética. A primeira Lei de Mendel corresponde a uma descrição da meiose (segregação aleatória de genes alelos). Já na Mitose, a célula-mãe gera duas células-filhas geneticamente idênticas.

C09  Introdução à genética

Norma de reação O ambiente pode interagir, em diferentes níveis, com o genótipo e produzir um fenótipo inesperado. O estilo de vida, o tipo de dieta, o tipo de exposição do organismo ao meio físico, influenciam em maior ou menor grau na construção do fenótipo. Um único genótipo pode produzir fenótipos diferentes, dependendo do ambiente no qual os organismos se desenvolvem. O mesmo fenótipo pode ser produzido por genótipos diferentes dependendo do ambiente. Essa interação entre genótipo e ambiente é a norma de reação. Algumas características fenotípicas, como a estatura, é fortemente influenciada pela dieta ao longo 100

da infância e juventude do indivíduo. Já o tipo sanguíneo humano não depende do estilo de vida, nem é influenciado pelo ambiente. Imagine a seguinte situação: uma vaca leiteira é criada em condições controladas no Rio Grande do Sul. Sua produção diária chega a 50 kg de leite. Essa vaca é levada para o Acre e sua produção diária passa a ser de 2 kg. No Rio Grande do Sul ou no Acre, o animal é o mesmo. Assim, o genótipo é o mesmo, fixo, desconsiderando o efeito dos agentes mutagênicos que podem alterar o DNA. Portanto, o que mudou foi apenas o ambiente. O fenótipo (produção de leite) variou de 50 a 2 kg ao dia, apenas pela alteração do ambiente. Isso é norma de reação.

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

Uma das formas de estudar a influência relativa dos genes e do ambiente sobre as características humanas é comparar pares de gêmeos monozigóticos e de gêmeos dizigóticos. Como os primeiros são geneticamente idênticos, qualquer diferença entre eles deverá ser resultado da influência do ambiente. Como gêmeos dizigóticos não são geneticamente iguais, a diferença poderá ser genética ou ambiental. Em relação aos grupos sanguíneos, por exemplo, os gêmeos monozigóticos são sempre do mesmo grupo sanguíneo. Uma concordância menor que 100% indica que fatores não genéticos podem estar influenciando a característica. No caso do diabetes melito, a concordância entre os gêmeos monozigóticos é de 65%; nos gêmeos dizigóticos é de 18%. A diferença entre esses valores indica que há fatores genéticos que predispõem ao diabetes. Mas, como a concordância entre os gêmeos monozigóticos é menor que 100%, os fatores ambientais também exercem alguma influência sobre esse problema. Característica

Concordância em gêmeos monozigóticos (%)

Concordância em gêmeos dizigóticos (%)

Grupo sanguíneo (sistema ABO)

100

Câncer

Desenvolvimento de obesidade (entre 25 e 30 anos)

Tabagismo

Artrite reumatoide

Tabela 01 - Comparação de taxas de concordância de características em pares de gêmeos monozigóticos e dizigóticos.

SAIBA MAIS

101

C09  Introdução à genética

MECANISMOS DE HERANÇA Herança é o nome atribuído ao direito ou condição de herdar, ganhar, obter ou conquistar algo por via de sucessão, ou seja, transmitido de alguém para alguém. Desde os anos de 1865, quando Gregor Mendel anunciou as leis da hereditariedade, deduzidas a partir de seus experimentos com ervilhas, os genes têm sido considerados como a única forma pela qual as características biológicas podem ser transmitidas através de sucessivas gerações, processo conhecido como herança genética. Herança genética ou biológica é o processo pelo qual um organismo ou célula adquire características semelhantes à do organismo ou célula que o gerou, por meio de informações codificadas (código genético) que são transmitidas à descendência. Entretanto, hoje existem várias evidências moleculares da existência de uma herança não genética (modificações que não ocorrem nos genes). Esses estudos mostram que essas alterações que são adquiridas durante a vida de um organismo podem frequentemente ser transmitidas para os descendentes - um fenômeno conhecido como herança epigenética. A epigenética é definida como modificações da cromatina, que não alteram a sequência de nucleotídeos do DNA, ou seja, mantêm os genes intactos, mas alteram a estrutura da cromatina. Mudanças na estrutura da cromatina influenciam a expressão dos genes. Os genes localizados na cromatina condensada (heterocromatina) estão inativos e os genes são expressos quando localizados em trechos da cromatina não condensada (eucromatina). Existem dois mecanismos principais e reversíveis envolvidos na epigenética que compactam a cromatina ou a relaxam: metilação do DNA e modificações químicas das proteínas histonas. Essas “marcas” epigenéticas adquiridas ao longo da vida é que são transmitidas aos descendentes, repare que não houve alteração da sequência original de nucleotídeos do DNA. A metilação de um gene (adição de um grupo metila), que geralmente ocorre em regiões que controlam a expressão gênica (promotores), está relacionada à repressão gênica, ou seja, genes que estão metilados não são transcritos, se tornam genes silenciados. Nas histonas pode ocorrer tanto a metilação como a acetilação em aminoácidos específicos. Quando sofrem metilações a cromatina pode descompactar ou se compactar resultando em ativação de Me lação da citosina genes ou silenciamento de genes, respecG tivamente. Na acetilação das histonas, geDNA C C C G ralmente, ocorre a ativação gênica. G Existem evidências científicas mostrando que hábitos da vida e o ambiente social em que uma pessoa está inserida podem provocar essas mudanças químicas que vão resultar na repressão de genes ativos Croma na ou ativação de genes que estavam silenciados. Essas mudanças nomeadas “epiModificação das histonas genéticas” são fortemente influenciadas Nucleossomos pelo ambiente e seriam responsáveis por Figura 07 - Mecanismos epigenéticos: um aumento na variabilidade fenotípica metilação da citosina na molécula de Cromossomo DNA e modificações nas histonas. de indivíduos o que favoreceria a evolução.

istrianta udes ados aram um nho. coleadas a ao nado s re-

Biologia

Exercícios de Fixação 01. (Fatec SP) Mapas conceituais são diagramas que organizam informações sobre um determinado assunto por meio da interligação de conceitos através de frases de ligação. Os conceitos geralmente são destacados por molduras e são utilizadas setas para indicar o sentido das proposições. O mapa conceitual a seguir refere-se à relação entre cromossomos e proteínas, e nele quatro conceitos foram omitidos. Fosfato

Cromossomos é formado por são compostos por

III

possui

são transcritos em Genes

são formados por

Açúcar Base nitrogenada

é traduzido em Proteínas

são formados por

Os conceitos I, II, III e IV podem ser substituídos, correta e respectivamente, por a) RNA, DNA, aminoácidos e nucleotídeos. b) RNA, DNA, nucleotídeos e aminoácidos. c) DNA, RNA, nucleotídeos e aminoácidos. d) DNA, RNA, monossacarídeos e aminoácidos. 02. (Uerj RJ) Em células eucariotas, a cromatina pode se apresentar como eucromatina, uma forma não espiralada, ou como heterocromatina, uma forma muito espiralada. Na metáfase, muitas regiões de eucromatina se transformam em heterocromatina, formando cromossomos bastante espiralados, conforme mostra o esquema. Diferentes estágios de organização da croma na Croma na

maior espiralização

cromossomo bastante espiralado

eucroma na

heterocroma na

C09  Introdução à genética

Considerando uma mitose típica, a formação do cromossomo bastante espiralado favorece o seguinte processo: a) transcrição dos genes pela RNA polimerase. b) distribuição do DNA para células-filhas. c) síntese de proteínas nos ribossomos. d) redução do cariótipo original. 03. (Enem MEC) Em 1999, a geneticista Emma Whitelaw desenvolveu um experimento no qual ratas prenhes foram submetidas a uma dieta rica em vitamina B12, ácido fólico e soja. Os filhotes dessas ratas, apesar de possuírem o gene para obesidade, não expressaram essa doença na fase adulta. A autora concluiu que a alimentação da mãe, durante a

102

gestação, silenciou o gene da obesidade. Dez anos depois, as geneticistas Eva Jablonka e Gal Raz listaram 100 casos comprovados de traços adquiridos e transmitidos entre gerações de organismos, sustentando, assim, a epigenética, que estuda as mudanças na atividade dos genes que não envolvem alterações na sequência do DNA. A reabilitação do herege. Época, nº 610, 2010 (adaptado).

Alguns cânceres esporádicos representam exemplos de alteração epigenética, pois são ocasionados por a) aneuploidia do cromossomo sexual. b) polipoidia dos cromossomos autossômicos. c) mutação em genes autossômicos com expressão dominante. d) substituição no gene da cadeia beta da hemoglobina. e) inativação de genes por meio de modificações nas bases nitrogenadas. 04. (IF SP) Cada pessoa tem um padrão de DNA particular. Um filho herda 50% de suas moléculas de DNA da mãe e 50% do pai. No núcleo de cada célula somática (célula dos tecidos que constituem o corpo), há 23 pares de cromossomos homólogos: 23 desses cromossomos vieram do óvulo e os outros 23, do espermatozoide. A união do óvulo com o espermatozoide deu origem ao zigoto. Esse zigoto originou o embrião e depois o feto. Como cada cromossomo é formado por uma molécula de DNA e de proteínas, há em cada célula somática __________ de DNA. Assinale a alternativa que completa corretamente o espaço acima. a) 23 moléculas. b) 92 moléculas. c) 46 moléculas. d) 69 moléculas. e) 56 moléculas. 05. (Fuvest SP) Qual das alternativas se refere a um cromossomo? a) Um conjunto de moléculas de DNA com todas as informações genéticas da espécie. b) Uma única molécula de DNA com informação genética para algumas proteínas. c) Um segmento de molécula de DNA com informação para uma cadeia polipeptídica. d) Uma única molécula de RNA com informação para uma cadeia polipeptídica. e) Uma sequência de três bases nitrogenadas do RNA mensageiro correspondente a um aminoácido na cadeia polipeptídica.

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

Exercícios C om p l em en t ares

A representação refere-se ao cariótipo de um(a) a) homem com a síndrome de Klinefelter. b) homem com a síndrome de Down. c) mulher normal. d) mulher com a síndrome de Klinefelter. e) homem com um número normal de cromossomos. 02. (UTF PR) O núcleo celular contém todas as informações sobre a função e a estrutura da célula. Analise as afirmativas a seguir sobre a estrutura do núcleo celular eucariótico. I. O material genético do núcleo localiza-se em estruturas chamadas cromossomos. II. Os nucléolos são orgânulos delimitados por uma membrana e constituídos de DNA. III. A carioteca ou membrana nuclear é dupla e porosa. IV. O nucleoplasma ou suco nuclear é formado por água, ribossomos e material genético. Estão corretas apenas as afirmativas a) I e II. b) II e III. c) III e IV. d) I e III. e) II e IV. 03. (UEM PR) O núcleo é considerado portador dos fatores hereditários e controlador das atividades metabólicas da célula animal. Sobre esse assunto, assinale a(s) alternativa(s) correta(s). 01. Os nucléolos representam o material genético contido no núcleo, sendo resultantes da associação entre proteínas e moléculas de DNA. 02. Cromossomos homólogos são os dois representantes de cada par cromossômico presente em células diploides, provenientes originalmente do par de gametas. 04. Um trecho da molécula de DNA cromossômico que contém informações para sintetizar a cadeia de aminoácidos de uma proteína é definido como gene.

08. A principal função da carioteca é manter o conteúdo nuclear separado do meio citoplasmático, impedindo o intercâmbio de substâncias entre o núcleo e o citoplasma. 16. A análise do cariótipo de um feto revela a forma, o número e o tamanho dos cromossomos, possibilitando detectar alterações cromossômicas antes do nascimento da criança. 04. (UEG GO) Além de identificar um número representativo de genes humanos e de outros organismos, os cientistas brasileiros desenvolveram uma estratégia de sequenciamento do genoma de uma bactéria que causa a doença conhecida como “amarelinho” e que atinge as plantações de frutos cítricos no Brasil. A finalidade dos “projetos genômicos” dos diferentes seres vivos permite: a) identificar os organismos transgênicos e possibilitar a reprodução sexuada em ambiente natural destes organismos. b) reconhecer as mutações como alterações no código genético e os fatores radioquímicos que geraram tais mutações. c) identificar a posição de cada gene no cromossomo e estabelecer a sequência de base nitrogenada. d) manipular genes, corrigir defeitos no código genético e diminuir os efeitos dos genes letais. 05. (Unifesp SP) O mapeamento de toda a sequência de nucleotídeos existente nos 23 pares de cromossomos humanos a) é o que ainda falta fazer após a conclusão do projeto Genoma Humano em 2003. b) é a condição necessária para se saber o número de moléculas de RNA existentes em nosso organismo. c) é o que nos permitiria conhecer qual a real proporção de proteínas em relação às moléculas de DNA que possuímos. d) é o que foi conseguido pelos pesquisadores há alguns anos, sendo apenas um passo no conhecimento de nosso genoma. e) significa decifrar o código genético, que só foi descoberto depois da conclusão do projeto Genoma Humano em 2003. 06. (UFPI) A grande parte do DNA em células eucarióticas está compactada em __1__, formados imediatamente após a __2__, que é composta por um núcleo com oito proteínas __3__, com DNA enrolado em torno deste núcleo, formando um fio cromossômico helicoidal chamado __4__. Marque a alternativa que completa corretamente o trecho anterior. a) 1-microssomos; 2-transcrição; 3-não histônicas; 4-nucleoide. b) 1-microssomos; 2-replicação; 3-histônicas; 4-fio de cromossomo extranuclear. c) 1-nucleossomos; 2-replicação; 3-histônicas; 4-solenoide. d) 1-microssomos; 2-tradução; 3-endonucleases; 4-mesossomo. e) 1-nucleossomos; 2-transcrição; 3-não histônicas; 4-fio de cromossomo plasmidial.

103

C09  Introdução à genética

01. (Udesc SC) Analise a figura que representa um cariótipo humano.

FRENTE

BIOLOGIA

MÓDULO C10

ASSUNTOS ABORDADOS n Primeira Lei de Mendel n Por que ervilhas? n O método de Mendel n Primeira Lei de Mendel e meiose n Retrocruzamento n Análise de genealogias n Características humanas que são transmitidas, obedecendo à Primeira Lei de Mendel

PRIMEIRA LEI DE MENDEL Na antiguidade, criadores de animais e agricultores já trabalhavam com a possibilidade de “direcionar” cruzamentos entre organismos à sua disposição para conseguir novas linhagens que deveriam exibir determinadas características que lhes fossem úteis (por exemplo, vacas que produzissem mais leite). No entanto, os criadores faziam isso de maneira empírica, pois não tinham conhecimento sobre mecanismos e processos genéticos. Por volta da metade do século XIX, Gregor Mendel, um monge austríaco, planejou, cuidadosamente, experimentos para estudar como se dava a transmissão de características de uma geração para outra em certos grupos de plantas. Os estudos mais importantes sobre esse fenômeno foram feitos com ervilhas (Pisum sativum) e desenvolvidos entre os anos de 1856 e 1863, nos jardins do mosteiro onde vivia em Brno, hoje República Tcheca. Foi somente em 1900 que um grupo de geneticistas, investigando a função dos cromossomos, redescobriram os trabalhos de Mendel e os tornaram imediatamente evidentes.

Figura 01 - Mendel (1822 - 1884) foi um monge que se dedicou ao estudo da transmissão de características de uma geração para outra. Em suas pesquisas, ele usou ervilhas, promovendo a autofecundação e a fecundação cruzada. Na imagem, vemos parte do jardim na Abadia de São Tomás, local onde Mendel conduziu os experimentos com ervilhas.

104

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

Por que ervilhas? As ervilhas eram relativamente fáceis de cultivar, tinham o ciclo de vida curto, autopolinizavam-se e produziam muitas sementes. O fato de elas possuírem também características contrastantes, de fácil observação, como por exemplo, flores púrpura ou brancas, sementes lisas ou rugosas, vagens verdes ou amarelas, contribuiu com a precisão das conclusões obtidas. Cada sequência de cruzamentos planejada por Mendel analisava a transmissão de um determinado caráter fenotípico de cada vez (herança monogênica ou monoibridismo), dentro do conjunto de sete caracteres presentes na ervilha utilizada. Como professor de Matemática, Mendel soube analisar os resultados quantitativos obtidos dos cruzamentos que realizava e, dessa maneira, conseguiu desenvolver seus postulados. Cor Forma Cor da da vagem semente semente

Cor da flor

Posição das flores

Altura da planta

Branca

Terminal

Baixa

Púrpura

Auxiliar

Alta

Recessivo

Forma da vagem

Amarela

Rugosa

Verde

Inflada

Verde

Lisa

Amarela

Dominante

Comprimida

Figura 02 - As sete características (fenótipos) das ervilhas testadas por Mendel.

O método de Mendel

Geração P

Flores púrpura × Flores brancas

Geração F1

100% Flores púrpura

C10  Primeira Lei de Mendel

Mendel, inicialmente, preparou linhagens puras de ervilhas para o caráter “cor de flor”. A linhagem pura é obtida por meio de uma sucessão de cruzamentos entre indivíduos portadores do mesmo fenótipo por várias gerações. Hoje utiliza-se o termo homozigoto para definir “linhagem pura”. Assim, Mendel cruzou (autopolinização manual) ervilhas produtoras de flores púrpura, homozigotas, com ervilhas produtoras de flores brancas, também homozigotas. Desse cruzamento inicial, chamado geração parental (P), obtiveram-se descendentes 100% produtores de flores púrpura. Essas plantas constituíram a geração F1, “primeira geração”. Analisando esse resultado, Mendel concluiu que o fenótipo “púrpura”, de alguma maneira, inibia a manifestação do fenótipo “branco”. Definiu-se, então, a cor púrpura como uma característica (fenótipo) dominante, e a cor branca como uma característica recessiva. Mendel especulava, nesse contexto, a presença de algo que denominava fatores nos gametas das plantas e que eram responsáveis pela manifestação de cada um dos fenótipos. Atualmente, os fatores são reconhecidos como genes, representados por letras maiúsculas ou minúsculas, conforme definam características dominantes ou recessivas respectivamente. Gene para a cor púrpura e gene para a cor branca são ditos genes alelos.

105

Biologia

Assim, Mendel promoveu a autopolinização (autogamia) das plantas da geração F1 entre si e o resultado foi mais interessante ainda. A maioria das novas plantas nascidas nessa “segunda geração”, chamada geração F2, eram produtoras de flores púrpura (3 em cada 4 plantas, ou 75% do total). Contudo, uma menor parte das novas plantas (1 em cada 4 plantas, ou 25% do total) apresentava, outra vez, o fenótipo “flor branca”. Flores púrpura x Flores brancas 75% Flores púrpura 25% Flores brancas

Geração P x Flores púrpura Geração F1

Flores brancas Todas as plantas têm flores púrpura

Geração F2 3:1

Figura 03 - Esquema mostrando a característica “cor de flor” nas diferentes gerações de ervilhas.

O fator responsável pela produção de flores brancas não havia desaparecido completamente das plantas. Era como se esse fator estivesse “escondido” nos vegetais da geração F1, sendo inibido pelo fator dominante. A planta era, nessa condição, heterozigota. Mendel elaborou sua primeira lei a partir do resultado de inúmeros cruzamentos semelhantes aos analisados acima e seus relatos baseavam-se apenas nos fenótipos encontrados e suas proporções. Vale ressaltar que o pesquisador desconhecia a estrutura dos fatores por ele mencionados, assim como sua localização. Ele não conhecia termos que são largamente utilizados atualmente como: gene, alelos, cromossomo, cromossomos homólogos, célula haploide, célula diploide, mitose, meiose e outros.

A primeira lei de Mendel, também denominada “Lei da segregação dos fatores”, “Lei fundamental da genética”, “Lei da pureza dos gametas” ou “Monoibridismo” pode ser enunciada da seguinte maneira: “Cada característica é determinada por dois fatores que se separam na formação dos gametas, onde ocorrem em dose simples” Na fecundação, por meio da fusão dos gametas, os fatores novamente pareavam-se, gerando combinações de heterozigose e/ ou homozigose nos descendentes. Geração P

BB X bb

Gametas

Beb

100% Bb

Geração F1

BB X bb

Gametas

Beb

25% BB, 50% Bb, 25%bb

BB: Flores púrpuras. Bb: Flores púrpuras. bb: Flores brancas.

C10  Primeira Lei de Mendel

Primeira Lei de Mendel e meiose A primeira Lei de Mendel é, de fato, uma descrição simplificada da meiose, ou seja, uma célula diploide, durante a divisão, terá seus pares de fatores (genes alelos) separados, culminando na formação de células reprodutoras que são haploides (não possuem cromossomos aos pares). Na anáfase da primeira divisão meiótica, os cromossomos homólogos se separam. Consequentemente, os genes alelos (fatores) também se dividem, indo um alelo (fator) para cada “célula-filha”. Entre os vegetais, a meiose resulta em esporos haploides e geneticamente variados. Entre os animais, a meiose ocorrerá nas gônadas, resultando em gametas também portadores de variabilidade genética. 106

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

Retrocruzamento É o cruzamento de indivíduos da geração F1 com um dos seus genitores (dominantes ou recessivos). Exemplo 1 Geração Parental (P)

1ª prole (Geração F1)

2ª prole (Geração F2)

Exemplo 2 AA

Figura 03 - Representação esquemática de duas maneiras (exemplo 1 e 2) de se desenvolver um retrocruzamento.

Cruzamento-teste Tipo de retrocruzamento em que um indivíduo com fenótipo dominante e genótipo desconhecido é cruzado com um indivíduo com fenótipo recessivo. Esse cruzamento pode apresentar dois resultados: 1º – 100% dos descendentes são dominantes. Nesse caso, o indivíduo dominante é homozigoto. 2º – 50% dos descendentes são dominantes e 50% são recessivos. Nesse caso, o indivíduo dominante é heterozigoto. Observe: Suponha que a cor púrpura das flores seja um fenótipo dominante sobre a cor branca. Você tem plantas com flores púrpura, mas que desconhece o genótipo, e plantas com flores brancas, e que essas, por serem recessivas, você sabe que o genótipo, necessariamente, é duplo homozigoto recessivo. Fenó po dominante Genó po desconhecido AA ou Aa

Fenó po recessivo Genó po conhecido aa

a Aa

C10  Primeira Lei de Mendel

AA x aa 100% Aa

AA x aa 50% Aa 50% aa

Figura 04 - Representação esquemática de duas maneiras de se desenvolver um cruzamento-teste.

107

Biologia

Análise de genealogias Os heredogramas ou genealogias são representações gráficas da herança de uma ou mais características genéticas em uma linhagem familiar. Cada indivíduo é representado por um símbolo que mostra sua relação de parentesco com os demais e suas características particulares. A construção de genealogias para a espécie humana é importante para a determinação do padrão de herança das características e facilita ao geneticista determinar se um traço fenotípico é ou não hereditário e como ele é herdado. Observe o quadro a seguir com os principais símbolos:

O heredograma, a seguir, mostra quatro gerações. Usualmente, as gerações são numeradas em algarismos romanos e os membros de cada geração são indicados por algarismos arábicos. Assim, o indivíduo I.2, III.1, III.3, III.4 e III.7 são afetados pelo fenótipo analisado (indivíduos coloridos). Os demais indivíduos não são afetados. Nesse heredograma, quatro cruzamentos são indicados, sendo um deles entre primos (casamento consanguíneo), na geração III. Existem homens e mulheres afetados. Isso insinua para uma herança que independe da condição sexual, ou seja, herança autossômica. Na geração II, temos dois casais não afetados (II.1, II.2 e II.3, II.4), mas que tiveram filhos afetados. Isso sugere que os casais “escondiam” o gene para o caráter afetado. Portanto, os dois casais da geração II devem ser heterozigotos. Sendo assim, a condição afetada manifesta-se quando o indivíduo é homozigoto, ou seja, o gene recessivo só se expressa em dose dupla, herança recessiva. Para facilitar a análise, as genealogias ou heredogramas devem possuir uma legenda. I

II 1

III 1

1 Afetados

Normais

Figura 06 - Genealogia, heredograma ou árvore genealógica. Figura 05 - Principais símbolos utilizados em heredrogramas.

SAIBA MAIS

Figura 09 - Polidactilia: gene dominante, entretanto, com frequência baixa na população humana.

108

Fonte: Wikimedia commons

C10  Primeira Lei de Mendel

POLIDACTILIA Nem sempre o gene dominante é o mais frequente na população, como por exemplo, no caso da polidactilia. Essa condição caracteriza-se pela presença de número de dedos superior a cinco nas mãos, ou nos pés ou em ambos. O gene para polidactilia, apesar de dominante, tem a frequência baixa na população humana. Assim, o fenótipo mais comum entre os seres humanos é “número normal de dedos”, condicionado por gene recessivo.

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

Características humanas que são transmitidas, obedecendo à primeira lei de Mendel: n n n

Fonte: Wikimedia commons

Polidactilia - característica hereditária determinada por alelo dominante; Fibrose cística - característica hereditária determinada por alelo recessivo; Sensibilidade ao PTC (feniltiocarbamida)- característica hereditária determinada por alelo dominante. O PTC é uma substância desagradavelmente amarga para algumas pessoas e totalmente insípida para outras; Capacidade de dobrar a língua – característica hereditária determinada por alelo dominante;

Figura 10 - Capacidade de dobrar a língua: característica dominante.

Tipo de implantação do lóbulo da orelha – característica hereditária determinada por alelo recessivo para lóbulo preso e dominante para lóbulo solto.

Figura 11 - Primeira imagem, da esquerda para direita, lóbulo da orelha preso: característica recessiva, segunda imagem, lóbulo da orelha solto: característica dominante.

109

C10  Primeira Lei de Mendel

Fonte: Wikimedia commons

ecesSilva,

Biologia

Exercícios de Fixação 01. (IF PE) O albinismo é um distúrbio hereditário caracterizado por uma distorção na produção da melanina, pigmento que atua na proteção da pele contra os raios solares. É determinado por um gene autossômico recessivo. Pessoas albinas apresentam o genótipo aa, enquanto as não albinas apresentam os genótipos AA ou Aa. Maria não é albina, porém seu pai é. Ela é casada com João, que também não é albino, mas cuja mãe é. Numa consulta a um geneticista, o médico explica ao casal a probabilidade de eles virem a ter uma criança albina. Que probabilidade seria essa? a) 1/3 c) 1/4 e) 2/4 b) 2/4 d) 3/4

ença m um do a

02. (Mackenzie SP) No heredograma abaixo, os indivíduos marcados apresentam uma determinada condição genética.

04. Casais homozigotos dominantes para este gene têm a possibilidade de gerar apenas descendentes capazes de sentir o gosto amargo do PTC. 08. Um descendente incapaz de sentir o gosto amargo do PTC herda um alelo recessivo do pai (p) e outro da mãe (p). 04. (Col. Naval RJ) O lóbulo da orelha é uma pequena proeminência que se situa na região inferior da orelha dos seres humanos. O lóbulo solto das orelhas é uma característica condicionada por um alelo dominante. O homozigoto recessivo, por sua vez, tem os lóbulos presos. Sendo assim, considere que um homem heterozigoto se case com uma mulher com lóbulos presos e tenha quatro filhos, conforme o heredograma abaixo. I 1

II 1

Assinale a alternativa correta. a) Os indivíduos 3, 4, 5 e 6 são, obrigatoriamente, heterozigotos. b) O casal 3 x 4 tem 50% de chance de ter filhos normais. c) Se o indivíduo 5 casar-se com um homem normal, terá 25% de chance de ter filhos afetados. d) O indivíduo 3 pode ser filho de pais normais. e) Um dos pais do indivíduo 2 é, obrigatoriamente, normal.

que

usti-

C10  Primeira Lei de Mendel

raro, goto, ância II-4.

03. (UEPG PR) Uma característica de herança genética na espécie humana é a sensibilidade ao PTC sigla da substância feniltiocarbamida. Algumas pessoas são capazes de sentir um sabor amargo em soluções diluídas de PTC enquanto outras são incapazes de sentir sabor algum. Esses traços têm herança monogênica simples, sendo o alelo condicionante da sensibilidade ao PTC(P) dominante sobre o alelo condicionante da insensibilidade (p). Com relação a esta herança genética humana, assinale o que for correto. 01. Casais heterozigóticos quanto a este gene (Pp) têm a possibilidade de gerar a seguinte combinação genotípica em seus descendentes: 1/2 PP e 1/2 pp. 02. Casais homozigotos recessivos sempre geram descendentes capazes de sentir o gosto amargo do PTC.

110

Legenda Lóbulo de orelha solto: Homem Mulher Lóbulo de orelha preso Homem Mulher

Com a análise do heredograma acima, é correto afirmar que a) todos os filhos do indivíduo II 2 terão lóbulos presos e o genótipo desse indivíduo é AA. b) o indivíduo II 1 é totalmente dominante e seu genótipo é AA. c) todos os filhos do indivíduo II 3 terão, pelo menos, um gene para lóbulo preso e o genótipo desse indivíduo éaa. d) qualquer descendente do indivíduo II 4 receberá o gene para lóbulo preso e seu genótipo é aa. e) o indivíduo I 2 é totalmente dominante e seu genótipo é AA. 05. (Fac. Albert Einstein SP) A fenilcetonúria, também conhecida como PKU, é uma doença genética humana caracterizada pela incapacidade de metabolizar o aminoácido fenilalanina. Como consequência, há acúmulo de fenilalanina no organismo, o que interfere negativamente no desenvolvimento cerebral e provoca deficiência intelectual. É um tipo de distúrbio que afeta crianças de ambos os sexos, que, na maioria das vezes, nascem de pais normais. O diagnóstico, quando realizado precocemente pelo teste do pezinho, é útil para se estabelecer uma dieta planejada que previne a deficiência intelectual. Considerando essas informações, pode-se inferir que os fenilcetonúricos a) são heterozigotos e devem seguir uma dieta com algumas restrições lipídicas. b) são homozigotos e devem seguir uma dieta com algumas restrições proteicas. c) podem ser heterozigotos ou homozigotos e sua dieta deve ser rica em proteínas. d) podem ser heterozigotos ou homozigotos e devem evitar proteínas e lipídios.

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

Exercícios C om p l em en t ares 01. (FMP RJ) A doença renal policística autossômica recessiva,

O indivíduo representado pelo número 10, preocupado

conhecida em inglês pela sigla ARPKD, é uma rara enfer-

em transmitir o alelo para a anomalia genética a seus filhos, calcula que a probabilidade de ele ser portador

midade hereditária. Para desenvolver a enfermidade, uma causa a ARPKD. Quem tem apenas uma cópia do gene com

desse alelo é de a) 0%

problema não desenvolve a doença, embora possa trans-

b) 25%

criança deve herdar as duas cópias defeituosas do gene que

miti-la a seus filhos se seu parceiro também carregar uma mutação nesse mesmo gene. Considere o heredograma abaixo que mostra uma família na

c) 50% d) 67% e) 75% 03. (Enem MEC) A acondroplasia é uma forma de nanismo que ocorre em 1 a cada 25 000 pessoas no mundo. Curiosamen-

qual o indivíduo V nasceu com ARPKD:

te, as pessoas não anãs são homozigotas recessivas para o gene determinante dessa característica. João é um anão, filho de mãe anã e pai sem nanismo. Ele é casado com Laura,

que não é anã. Qual é a probabilidade de José e Laura terem uma filha anã?

III

a) 0% b) 25% c) 50%

A probabilidade de o indivíduo III ser portador do gene para a ARPKD é

d) 75% e) 100% 04. (IF BA) As pessoas com albinismo, infelizmente, sofrem muito preconceito. A reportagem intitulada “Violência e preconceito: a perseguição aos albinos na África do Sul” re-

a) 1/3 b) 2/3 c) 1 d) 1/2 e) 1/4 02. (Enem MEC) O heredograma mostra a incidência de uma anomalia genética em um grupo familiar.

lata a situação enfrentada por estas pessoas e suas famílias, como podemos observar na fala da mãe de um menino albino, moradores da região: “Eu posso lidar com os problemas de pele, de visão e até de preconceito, apesar de machucar. Mas me apavoro em pensar que meus filhos são alvos de caçadores”. A representante do Departamento de Educação Básica da África do Sul garante que o governo já está tentando reverter essa realidade através de um programa social.

Disponível em: http://operamundi.uol.com.br/conteudo/noticias/29322/ violencia+e+preconceito+a+perseguicao+aos+albinos+ na+africa+do+sul.shtml. Acesso em 09.09.2015.

Sobre a doença albinismo, considere as afirmativas. 6

A consanguinidade, ou seja, o cruzamento entre indivíduos aparentados, pode aumentar a probabilidade de o filho deste casal possuir o albinismo.

II.

O albinismo é uma característica geneticamente determinada com padrão de herança autossômico recessivo,

Mulher com anomalia

ou seja, para portar a doença, a pessoa deve herdar

Mulher sem anomalia

dois alelos com mutação, um do pai e outro da mãe.

Homem com anomalia Homem sem anomalia

III.

O albinismo é uma condição cuja causa é uma mutação genética que resulta em pouca ou nenhuma

111

C10  Primeira Lei de Mendel

Biologia

produção de colágeno, que é o pigmento produzido

07. (UECE) As doenças ligadas à genética são muitas e variadas,

pelas células chamadas de melanócitos encontradas

e algumas dessas patologias aparentam não ter muita impor-

na pele e nos olhos.

tância, uma vez que não são quantitativamente significantes,

Dentre as afirmações relativas ao albinismo, assinale: a) se somente I estiver correta.

como é o caso da polidactilia. Há uma variação muito grande em sua expressão, desde a presença de um dedo extra, completamente desenvolvido, até a de uma simples saliência car-

b) se somente I e II estiverem corretas.

nosa. Distinguem-se dois tipos de polidactilia: a pós–axial, do

c) se somente I e III estiverem corretas.

lado cubital da mão ou do lado peroneal do pé, e a pré–axial,

d) se somente II e III estiverem corretas.

do lado radial da mão ou tibial do pé.

e) se I, II e III estiverem corretas.

(http://fisiounec2015.blogspot.com.br/2011/05/polidactilia.html).

05. (UEM PR) Em algumas variedades de bovinos, a ausência de chifres é produzida por um gene dominante C. Um touro sem chifres é cruzado com três vacas. Com a vaca 1, com chifres, produziu um bezerro sem chifres; com a vaca 2, com chifres, produziu um bezerro com chifres; e com a vaca 3, sem chifres, produziu um bezerro com chifres. Com base nestes dados e em conhecimentos de Genética, assinale a(s) alternativa(s) correta(s). 01. O genótipo do touro é Cc.

No que concerne à polidactilia, é correto afirmar que a) se trata de uma hereditariedade autossômica dominante, onde somente um sexo é afetado. b) se trata de uma hereditariedade autossômica dominante, que se manifesta em heterozigóticos e afeta tanto indivíduos do sexo masculino quanto do sexo feminino. c) os indivíduos do sexo feminino a transmitem em maior proporção do que os indivíduos do sexo masculino.

02. O genótipo da vaca 1 é Cc.

d) os filhos normais de um indivíduo com polidactilia terão, por

04. O genótipo da vaca 2 é cc.

sua vez, todos os seus filhos saudáveis.

08. O genótipo da vaca 3 é CC. 16. O bezerro com chifres produzido com a vaca 2 tem o

08. (Unicamp SP) Para um determinado caráter, fenótipo é o

mesmo genótipo que o bezerro com chifres produzido

conjunto de características que o organismo exibe como fru-

com a vaca 3.

to de seu genótipo. No entanto, no molusco hermafrodita

06. (Unifesp SP) Um casal buscou um serviço de aconselhamento genético porque desejava ter filhos. Os indivíduos desse casal possuíam, em suas respectivas famílias, indivíduos afetados por uma mesma doença genética. O geneticista consultado detectou que havia um único gene envolvido na patologia das famílias e constatou que marido e mulher eram heterozigóticos. A partir dos dados obtidos, foi elaborado o seguinte heredo-

Lymnaea peregra, ocorre algo diferente. Neste animal, há dois tipos de fenótipo da concha (ver figura a seguir), que não são determinados pelo genótipo do próprio indivíduo. A prole formada pela fertilização de óvulos vindos de um parental com genótipos AA ou Aa tem conchas dextrógiras; já a prole formada pela fertilização de óvulos vindos de um parental aa tem conchas levógiras.

grama: I 1

Mulher normal Mulher afetada Homem normal

Homem afetado

Considere que o estudo de caso foi realizado com o casal II2- II3

C10  Primeira Lei de Mendel

do heredograma.

Concha levógira

a) Se o casal tiver uma filha e um filho, alguma das duas crian-

Se óvulos de um molusco Aa forem fertilizados por esperma-

ças tem maior probabilidade de ser clinicamente afetada

tozoides de um molusco aa, as probabilidades de ocorrência

pela doença? Justifique sua resposta, mencionando dados

de indivíduos Aa dextrógiros, Aa levógiros, aa dextrógiros e aa

do heredograma.

levógiros na prole resultante são, respectivamente,

b) Determine a probabilidade de uma primeira criança, clinica-

112

Concha dextrógina

a) 1/4, 1/4, 1/4 e 1/4.

mente normal e independentemente do sexo, não possuir

b) 1/2, 0, 0 e 1/2.

o alelo para a doença. Determine a probabilidade de uma

c) 1/2, 0, 1/2 e 0.

primeira criança ser menina e manifestar a doença.

d) 1, 0, 0 e 0.

Questão 06. a) Não. O heredograma sugere a ocorrência de herança recessiva e autossômica. Dessa forma, a probabilidade de filhos e filhas afetados, com pais heterozigotos é a mesma e igual a 1/2. b) Alelos: a (anomalia) e A (normalidade) Pais: Aa x Aa P(normal e AA = 1/3 P (menina e aa) = 1/8

FRENTE

BIOLOGIA

MÓDULO C11

GENES LETAIS, DOMINÂNCIA INCOMPLETA, CODOMINÂNCIA E POLIALELIA

ASSUNTOS ABORDADOS n Genes letais, dominância incom-

pleta, codominância e polialelia

Genes letais

n Genes letais

Após a redescoberta dos trabalhos de Mendel, por volta de 1905, cruzamentos comuns, eventualmente, não apresentavam as proporções mendelianas previstas na prole. Esses desvios chamaram a atenção de pesquisadores. Eles pensavam: por que as proporções fenotípicas previstas não apareciam entre os descendentes? Constatou-se que determinadas combinações alélicas ou gênicas geravam uma combinação “quimicamente desastrosa”. Essas combinações podiam resultar, por exemplo, na morte do organismo antes do nascimento. Por isso, aquele indivíduo nunca estava presente entre os descendentes vivos. Nesse contexto, chamaram esses genes de letais, podendo ser dominantes ou recessivos. Quando o gene dominante é letal em homozigose, a morte ocorre durante o desenvolvimento embrionário, provocando alteração na proporção fenotípica do cruzamento entre heterozigotos. Ao invés da proporção 3/4 dominantes para 1/4 recessivos, ocorrerá a proporção de 2/3 dominantes para 1/3 recessivos.

n Dominância incompleta n Codominância n Polialelia

O primeiro caso surgiu quando um pesquisador observou a herança da cor do pelo em camundongos. O cruzamento de camundongos amarelos originava sempre camundongos amarelos e agutis (cinzas) na proporção de 2/3 e 1/3. A conclusão final foi que o gene que determinava a cor amarela era dominante e letal quando em homozigose. Exemplo 1 Amarelo (Kk)

Embrião morto (KK)

Amarelo (Kk)

Agu (kk)

Figura 01 - Genes letais: alteração das proporções mendelianas prevista para cruzamento entre heterozigotos.

113

Biologia

Hung Chung Chih / Shutterstock.com

Gene letal recessivo A doença de Tay-Sachs (TSD, também conhecida como Gangliosidose GM2 ou deficiência de Hoxosaminidase A) é uma doença genética autossômica recessiva. Na sua variante mais comum conhecida, como doença de Tay - Sachs infantile, apresenta-se com uma implacável deterioração das capacidades físicas e mentais que começa com seis meses de idade e, geralmente, resulta em morte até os quatro anos de idade. Genótipo

Fenótipo

Normal

Doente/morte

A: normalidade a: doente

Gene letal dominante

C11  Genes letais, dominância incompleta, codominância e polialelia

Figura 02 - Kathmandu, Nepal, 28 de setembro de 2012. Na imagem, vemos Chandra Bahadur Dangi em visita à Praça Durbar. Dangi é o homem de menor estatura do mundo. Sua altura é de 54,6 cm, de acordo com o Guinness Book of Records.

A acondroplasia (palavra derivada do grego a = privação, chóndros = cartilagem e plásis = formação), também chamada de nanismo acondroplásico, é uma das formas mais comuns de baixa estatura desproporcional, que ocorre devido ao impedimento do correto desenvolvimento dos ossos em comprimento. Popularmente, os indivíduos portadores dessa condição são conhecidos como anões. Essa doença é causada por uma mutação causada em um gene relacionado com o crescimento dos ossos. Em homozigose – quando o indivíduo gerado carrega o alelo para a doença tanto da mãe como do pai –, ele não sobrevive, isto é, todos homozigotos morrem antes de nascer. Portanto, os indivíduos vivos que vemos com acondroplasia são, obrigatoriamente, heterozigotos, carregando consigo um alelo dominante para a doença e outro recessivo. Genótipo

Fenótipo

Morte

Acondriplásico

Normal

a: doente A: anormalidade

Dominância incompleta Na genética clássica, um caráter é dito dominante quando se manifesta fenotipicamente no heterozigoto, ocultando completamente o fenótipo recessivo. No entanto, há situações em que, do resultado do cruzamento de indivíduos de linhagens puras (homozigoto), surgem indivíduos heterozigotos com fenótipo intermediário entre os fenótipos dos indivíduos parentais. Essa interação é chamada dominância incompleta ou ausência de dominância. Figura 03 - Na imagem, vemos a planta boca-de-leão (Antirrhinum majus) florescendo no jardim − exemplo típico de dominância incompleta.

114

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

Um exemplo de dominância incompleta ocorre na planta boca-de-leão (Antirrhinum majus), em que plantas homozigóticas produzem flores vermelhas (linhagem pura). Quando cruzadas com plantas homozigóticas de flores brancas (linhagem pura), produzem uma geração F1 de plantas heterozigóticas 100% produtoras de flores cor-de-rosa (fenótipo intermediário). O cruzamento de plantas da F1, por sua vez, produz 25% de plantas produtoras de flores vermelhas, 50% cor-de-rosa e 25% de flores brancas. É usual representar o genótipo de indivíduo heterozigoto, no caso de dominância incompleta, por duas letras maiúsculas diferentes.

Geração P Vermelho VV

BB V

B x

Geração F1

Cor-de-rosa Autopolinização

Geração F2

Gametas

Codominância

Gametas

Nos casos de codominância, o heterozigoto expressa simultaneamente os dois alelos. Essa fonte está maior do que o resto do texto.

V VV

BB VB Como exemplo da codominância, podemos citar a produção de antígenos que determinam grupos sanguíneos em humanos. Figura 04 - Exemplo de dominância incompleta: fenótipo intermediário Por exemplo, no sistema ABO, indivíduos com genótipos IAIB produzem ambos os antígenos. Assim, dizemos que os alelos IA e IB são codominantes. No sistema MN de tipagem sanguínea, também ocorre caso de codominância. Os indivíduos heterozigotos (MN) expressam, simultaneamente, os dois alelos, produzindo os dois antígenos M e N que se apresentam na membrana plasmática das hemácias humanas.

Anemia falciforme

Do ponto de vista patogenético, a anemia falciforme está classificada entre as anemias por “defeito da síntese de hemoglobina” - a proteína que transporta oxigênio presente nos glóbulos vermelhos. Os sintomas, geralmente, começam a aparecer entre os 5 e 6 meses de idade. Podem desenvolver vários problemas de saúde, tais como crises Figura 05 - Hemácia falcêmica e hemácia normal de dor, anemia, infecções bacterianas e acidentes vasculares cerebrais. A anemia falciforme severa ocorre quando a pesHb normal (HbA) Hb siclêmica (HbS) soa herda duas cópias anormais (homozigose) do gene de hemoglobina, um de cada progenitor. Essa forma da α2 α2 β1 β1 doença é, em geral, fatal. A formação Val 6 dessa hemoglobina anormal é deter- Glu 6 minada pelo gene mutante (HbS), localizado no cromossomo 11, que teve sua sequência de nucleotídeos alterada em relação à sequência original do Val 6 Glu 6 β2 gene. A hemoglobina normal possui, β2 α1 α1 na sexta posição da cadeia polipeptídica, o aminoácido ácido glutâmico. Já na proteína alterada,há o aminoácido valina nessa mesma posição. Figura 06 - Hemoglobina normal, ácido glutâmico, na sexta posição da cadeia polipeptídica Hemoglobina mutante, valina, na sexta posição da cadeia polipeptídica.

115

C11  Genes letais, dominância incompleta, codominância e polialelia

A anemia falciforme é uma doença hereditária monogênica, caracterizada pela produção anormal de hemoglobinas. Entre estas a mais comum é a forma HbS, que sob determinadas condições de desoxigenação, polimeriza, deformando as hemácias, que assumem uma forma semelhante a foices, causando deficiência no transporte de oxigênio e gás carbônico e outras complicações nos indivíduos acometidos pela doença.

Biologia

Um heterozigoto tem uma mistura dos dois tipos de hemoglobinas - a HbA e HbS e, normalmente, não apresenta sintomas - há, apenas, um traço falcêmico. Essas pessoas são também referidas como portadoras. O gene mutante tem uma relação de codominância com o gene normal. Assim, há indivíduos portadores de uma forma branda e de uma forma severa da mesma doença. Contudo, ao contrário da anemia comum, não há tratamento definitivo para a forma falciforme. A única cura possível para a anemia falciforme é o transplante de medula óssea. Genótipos

Fenótipos

HbA/HbA

normal

HbA/HbS (codominância)

anemia falciforme branda

HbS/HbS

anemia falciforme severa

Polialelia A polialelia também pode ser tratada como alelos múltiplos. É um tipo de herança em que existem mais de dois alelos para determinar um caráter. Esses alelos são mutantes diferentes que estão no mesmo locus de cromossomos homólogos. É importante lembrar que apesar de existirem mais de dois alelos diferentes para o caráter, cada indivíduo apresenta nas células somáticas (diploides) apenas um par desses alelos. Os gametas transportam apenas um desses alelos. Portanto, o zigoto formado recebeu um alelo de cada gameta. A herança da cor da pelagem de coelhos é um caso de polialelia, pois existem quatro genes alelos para esse caráter. Contudo, um coelho é portador de apenas dois alelos para cor do pelo. Possivelmente, o gene dominante “C” sofreu mutações, dando origem aos outros três alelos. São eles, por ordem de dominância: n n

C11  Genes letais, dominância incompleta, codominância e polialelia

n n

Aguti

C, determina pelagem aguti ou selvagem (pelo marrom) e é dominante sobre os demais alelos; cch, determina pelagem chinchila (pelo cinza prateado) e é dominante sobre os alelos ch e ca; ch, determina pelagem himalaia (pelo branco com extremidades negras) e é dominante sobre ca; ca determina pelagem albina (pelo totalmente branco) e é recessivo em relação a todos os outros alelos.

Chinchila

Figura 07 - Fenótipos e genótipos para o caráter “cor da pelagem” de coelhos.

116

Himalaia

Albino

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

Os genótipos possíveis para os diferentes fenótipos (cor da pelagem) de coelhos são: Alelo

Fenótipo

Genótipo

Aguti

CC, Ccch, Cch, Cca

Cch

Chinchila

cchcch, cchch, cchca

Himalaia

chch, chca

Albino

caca

Tabela 01 - Genótipos e fenótipos para o caráter “cor da pelagem” de coelhos.

Na espécie humana, existem casos de polialelia ou alelos múltiplos, como por exemplo, o sistema ABO de determina-

ção de tipagem sanguínea. Ocorrem entre a população os alelos: IA , IB e i, ou seja, mais de dois alelos para um único caráter- tipo sanguíneo do sistema ABO. As pessoas podem ter um dos seguintes genótipos: IAIA, IBIB, IAIB, IAi, IBi e ii. Alelo

Fenótipo

Genótipo

Grupo sanguíneo A

IA IA, IAi

Grupo sanguíneo B

IBIB, IBi

IA, IB

Grupo sanguíneo AB

I A IB

Grupo sanguíneo O

Tabela 02 - Genótipos e fenótipos para o caráter tipagem sanguínea do sistema ABO.

Exercícios de Fixação

minante D que prejudica o desenvolvimento ósseo. Pessoas que apresentam a acondroplasia são heterozigotas e pessoas normais são homozigotas recessivas. Assinale a opção que corresponde ao genótipo em que o gene é considerado letal. a) DD b) Dd c) dd d) D_ 02. (Uerj RJ) Em algumas raças de gado bovino, o cruzamento de indivíduos de pelagem totalmente vermelha com outros de pelagem totalmente branca produz sempre indivíduos malhados, com pelagem de manchas vermelhas e brancas. Admita um grupo de indivíduos malhados, cruzados apenas entre si, que gerou uma prole de 20 indivíduos de coloração totalmente vermelha, 40 indivíduos com pelagem malhada e 20 indivíduos com coloração inteiramente branca. O resultado desse cruzamento é exemplo do seguinte fenômeno genético: a) epistasia. b) pleiotropia. c) dominância. d) codominância. 03. (UEM PR) Considerando os conceitos de Genética, assinale o que for correto.

01. De acordo com a lei da segregação cada par de alelos presente nas células diploides, separa-se na meiose, sendo que cada célula haploide recebe apenas um alelo do par. 02. O termo “herança monogênica” é usado em casos onde apenas um par de alelos de um gene está envolvido na herança da característica, como por exemplo, a sensibilidade ao PTC (feniltiocarbamida) na espécie humana. 04. O cruzamento entre dois indivíduos heterozigotos para um gene produzirá descendência de 75%de indivíduos com traço dominante e de 25% com traço recessivo. 08. Alelos múltiplos ocorrem quando um indivíduo heterozigoto apresenta dois alelos diferentes de um gene, não apresentando um fenótipo intermediário, mas sim os dois fenótipos simultaneamente. 16. Epistasia ocorre quando a ação do meio atua de forma a imitar um caráter congênito, provocando alguma anomalia no indivíduo afetado. 04. (Feevale RS) A cor vermelha da flor boca-de-leão é incompletamente dominante em relação à cor da flor branca e os heterozigotos originam flores de coloração rosa. Se uma boca-de-leão com flores vermelhas é cruzada com uma de flores brancas e a F1 é intercruzada para produzir a F2, é incorreto afirmar que a) o fenótipo da F1 é 100% rosa. b) o fenótipo da F2 é 25% rosa. c) o fenótipo da F2 é 25% vermelho. d) o fenótipo da F2 é 25% branco. e) 50% das plantas da F2 são heterozigotas.

117

C11  Genes letais, dominância incompleta, codominância e polialelia

01. (UECE) Os genes letais foram identificados, em 1905, pelo geneticista francês Lucien Cuénot. A acondroplasia é uma forma de nanismo humano condicionada por um alelo do-

Biologia

Exercícios C om p l em en t ares 01. (IF BA) De acordo com a tabela dos variados tipos sanguíneos humanos do sistema ABO, abaixo, responda: quais os tipos de heranças genética que são encontradas na expressão da variedade dos tipos sanguíneos humanos? Escolha a alternativa correta. Tipos sanguíneos Tipo sanguíneo humano

Alelos envolvidos

IA IA e I A i

IBIB e IBi

IAIB

a) Dominância/recessividade e Codominância. b) Dominância/recessividade e genes letais. c) Dominância/recessividade e dominância incompleta. d) Dominância incompleta e alelos múltiplos. e) Codominância e dominância incompleta. 02. (UEFS) Considere que um cientista tenha descoberto um novo sistema de grupo sanguíneo para seres humanos. O

C11  Genes letais, dominância incompleta, codominância e polialelia

sistema envolve dois antígenos, P e Q cada um determinado por um alelo diferente de um gene chamado de N. Os alelos para esses antígenos são mais ou menos igualmente frequentes na população geral. Considerando-se que NP e NQ são codominantes, é correto afirmar. a) São dotados da mesma sequência nucleotídica. b) Estão localizados no mesmo alelo, em um mesmo cromossomo. c) Estarão, em condições normais, em um mesmo gameta ao final da meiose. d) Um indivíduo heterozigoto para esse grupo sanguíneo apresentará os dois antígenos, P e Q. e) De um casal NPNQ , a possibilidade de nascer uma criança do sexo masculino ou com o genótipo NPNP é de 3/4. 03. (UFPE) O avanço nas técnicas de diagnóstico de doenças genéticas tem levado algumas pessoas a realizar procedimentos radicais para prevenir o aparecimento dos sintomas, como, por exemplo, a extração cirúrgica das mamas para evitar o câncer. V-V-F-V-F A propósito desse tema, analise o que é afirmado a seguir. ( ) As pessoas podem carregar em seus genótipos alelos recessivos deletérios; mas estes somente se manifestam quando em condição de homozigose.

118

( ) Casamentos entre parentes de primeiro grau podem produzir anormalidades genéticas, pois o casal tem maior chance de possuir um mesmo alelo deletério. ( ) O diagnóstico de alelos recessivos, em condição heterozigótica para Anemia Falciforme, em ambos os componentes de um casal, geralmente os encoraja a ter filhos após o aconselhamento genético. ( ) Se um alelo deletério é dominante, mas apenas a homozigose leva o indivíduo à morte, este alelo comporta-se como um “alelo letal recessivo” na determinação da sobrevivência. ( ) A probabilidade de um casal não aparentado, ambos heterozigóticos para um alelo recessivo deletério, ter filhos com alguma doença associada a esse gene é 0%. 04. (UFSM RS) A saúde de pessoas com a doença das células falciformes é comprometida. Nessa doença, a hemoglobina alterada deforma-se em baixa tensão de gás oxigênio, o que reduz a eficiência do transporte do oxigênio pelo sangue, causando os sintomas da doença, tais como anemia recorrente e fortes dores musculares. Normal

Normal Pro

G C A T G C

Glu

Glu Siclêmico

Siclêmico Pro

Val

Glu

Indique o genótipo de um indivíduo heterozigoto para a doença das células falciformes e verifique se há ou não dominância em nível molecular entre os alelos da hemoglobina, respectivamente. a) HBS/HBS — há dominância. b) HBA/HBA — há dominância. c) HBA/HBS — não há dominância. d) HBA/HBA — não há dominância. e) HBA/HBS — há dominância. 05. (UFRGS) A cor da pelagem em coelhos é causada por quatro alelos diferentes do gene c: os alelos selvagem, chinchila, himalaia e albino. O alelo tipo selvagem é totalmente dominante em relação aos demais; o alelo chinchila apresenta dominância incompleta em relação ao alelo albino e codo-

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

06. (UFSC) Considere um gene que apresenta 3 alelos, aqui denominados “alfa”, “beta” e “gama”. Considere que os alelos “alfa” e “beta” são codominantes e “gama” é recessivo em relação a ambos. Tal gene deve determinar: 01. três fenótipos, correspondentes a cinco genótipos. 02. três fenótipos, cada um correspondente a um genótipo. 04. quatro fenótipos, cada um correspondente a dois genótipos. 08. seis fenótipos, correspondentes a quatro genótipos. 16. quatro fenótipos, correspondentes a seis genótipos. 07. (Unicamp SP) Em uma espécie de planta, o caráter cor da flor tem codominância e herança mendeliana. O fenótipo vermelho é homozigoto dominante, enquanto a cor branca é característica do homozigoto recessivo. Considerando o esquema abaixo, é correto afirmar que

VII

III

VIII

a) os fenótipos de II e III são iguais. b) o fenótipo de X é vermelho. c) os fenótipos de IX e X são os mesmos dos pais. d) o fenótipo de IV é vermelho. 08. (UEM PR) Considere uma espécie de vertebrado que apresenta dominância incompleta para um determinado gene codificador do fenótipo da pelagem do animal, e assinale o que for correto. 01. Animais homozigotos dominantes, homozigotos recessivos e heterozigotos terão fenótipos de pelagem distintos. 02. A proporção fenotípica de pelagem esperada para descendentes do cruzamento de parentais heterozigotos é de 3 : 1. 04. Os gametas produzidos por animais homozigotos com fenótipos de pelagem distintos terão genótipos idênticos.

08. Nesta espécie de vertebrados, fenótipos de pelagem distintos em animais com genótipos de pelagem distintos ocorrem porque a primeira lei de Mendel não se aplica durante a formação dos gametas desta espécie. 16. O cruzamento entre animais homozigotos com fenótipos de pelagem distintos gera descendentes com fenótipos de pelagem iguais entre si e diferentes dos parentais. 09. (UFRGS) O quadro apresenta a distribuição dos 4 diferentes alelos do gene A cujas combinações genotípicas são responsáveis pelos padrões de coloração da pelagem de algumas raças caninas.

Raça

Padrão de coloração

Genótipo

Doberman

tan

atat

Collie

dourada

ayay

Collie

dourada

ayat

Pastor de Shetland

preta

Pastor de Shetland

tan

ata

Pastor de Shetland

dourada

aya

Eurasier

preta

Eurasier

prateada

awaw

Eurasier

prateada

awat

Eurasier

dourada

ayaw

Eurasier

prateada

awa

Adaptado de Dreger D.L.; Schmutz, S. M. A SINE insertion causes the Black- andtan and Saddle Tan Phenotypes in domestie dogs. Joumal of Heredity, volume 102, supplement l,September/ October 2011, S11-S18.

Com base no quadro, a hierarquia de dominância dos diferentes alelos é a) aw > a > ay > at. b) ay > at > a > aw. c) at > ay > aw > a. d) ay > aw > at > a. e) aw > ay > a > at. 10. (Fuvest SP) Numa espécie de planta, a cor das flores é determinada por um par de alelos. Plantas de flores vermelhas cruzadas com plantas de flores brancas produzem plantas de flores cor-de-rosa. Do cruzamento entre plantas de flores cor-de-rosa, resultam plantas com flores a) das três cores, em igual proporção. b) das três cores, prevalecendo as cor-de-rosa. c) das três cores, prevalecendo as vermelhas. d) somente cor-de-rosa. e) somente vermelhas e brancas, em igual proporção. 119

C11  Genes letais, dominância incompleta, codominância e polialelia

minância em relação ao alelo himalaia. O alelo himalaia, por sua vez, é totalmente dominante em relação ao alelo albino. De acordo com essas informações, quantos diferentes fenótipos podem ser encontrados para a pelagem de coelhos? a) 2 b) 3 c) 4 d) 5 e) 6

FRENTE

BIOLOGIA

MÓDULO C12

ASSUNTOS ABORDADOS n Lei da Segregação Independente n A proporção 9 : 3 : 3 : 1 n Determinando os tipos de gametas n Determinando genótipos e fenótipos no diibridismo

LEI DA SEGREGAÇÃO INDEPENDENTE Dando prosseguimento à sua investigação sobre os padrões de transmissão de características peculiares em ervilhas, Mendel, por meio de cruzamentos entre plantas com características contrastantes, começou a estudar como seria o resultado dos cruzamentos entre ervilhas, acompanhando a transmissão de dois ou mais caracteres. Assim, realizou cruzamentos e analisou duas características da planta, por exemplo, entre ervilhas produtoras de flores vermelhas e sementes de textura lisa com ervilhas produtoras de flores brancas e sementes rugosas, homozigotas para as duas características. Dois caracteres foram analisados na descendência ao mesmo tempo: cor da flor e textura da semente. Os resultados dos cruzamentos e as conclusões levaram ao estabelecimento da “Segunda Lei de Mendel” ou Diibridismo. Caso acompanhasse a transmissão de três caracteres, simultaneamente, seria Triibridismo e assim por diante. Ao todo, Mendel analisou sete caracteres, que apresentavam perfis contrastantes, e testou dois a dois em todos os cruzamentos. Veja a seguir: Caráter Testado

Fenótipo

Textura da semente

Lisa ou rugosa

Cor da semente

Amarela ou verde

Revestimento da semente

Colorido ou branco

Textura da vagem

Inflada ou enrugada

Cor da vagem

Verde ou amarela

Posição da flor

Axilar ou apical

Comprimento do caule

Longo ou curto

Figura 01 - Local em que Gregor Mendel realizou suas experiências no processo de transmissão de dois caracteres, simultaneamente, nas ervilhas para chegar à Lei do Diibridismo.

120

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

A proporção 9 : 3 : 3 : 1 Quando Mendel rastreou a herança de duas características contrastantes, concomitantemente, no cruzamento diíbrido, foram obtidos, novamente, resultados uniformes. As plantas da geração F1 exibiam os dois estados dominantes das características analisadas e, em F2, apareciam quatro tipos de plantas na proporção de 9 : 3 : 3 : 1. Isto é, 9/16 de F2 mostrava ambas as características dominantes, 3/16 da F2 apresentava uma determinada característica dominante e a outra recessiva, 3/16 mostrava inversamente a situação anterior e 1/16 tinha ambos os estados recessivos dos caracteres. Assim, quando as plantas cruzadas na geração original P eram produtoras de sementes do tipo lisas e amarelas (características sabidamente dominantes) com plantas produtoras de sementes rugosas e verdes (características sabidamente recessivas), homozigotas para as quatro características, todos os descendentes da F1 apresentavam sementes do tipo lisas e amarelas. Ao promover a autofecundação de ervilhas da F1, Mendel obteve a geração F2 com 315 sementes do tipo lisas e amarelas, 108 lisas e verdes, 101 rugosas e amarelas e 32 rugosas e verdes. Para um total de 556, a proporção dos diferentes tipos foi de 9,8 : 3,4 : 3,2 : 1. Estas proporções representam os dados reais, mas Mendel propôs a hipótese de que o resultado teórico esperado deveria ser 9 : 3 : 3 : 1. Cor da semente Genótipos

Fenótipos

Amarela

Verde

Genes: V = amarela; v = verde

Textura da semente Genótipos

Fenótipos

Lisa

Rugosa

Genes: R = lisa; r = rugosa

Geração parental (P)

Fenótipo

Amarelas lisas

Verdes rugosas

Genótipo

VVRR

Vvrr

Gametas

1ª geração filial (F1) F1 x F1

C12  Lei da segregação independente

Análise de cruzamentos

100% VvRr (amarelas e lisas) Fenótipo

Amarelas lisas

Genótipo

VvRr

Gametas

VR vR Vr vr

121

Biologia

Pólen F2 Amarela Redonda VVRR

1/4 vR

1/4 vr

VVRR

VVRr

VvRR

VvRr

VVRr

VVrr

VvRr

Vvrr

VvRR

VvRr

vvRR

vvRr

VvRr

Vvrr

vvRr

vvrr

1/4 vR

Óvulos

Gametas

1/4 VR

Verde Rugosa vvrr

1/4 Vr

1/4 VR

Amarela Redonda VvRr

F1 x F1 VvRr x VvRr

1/4 vr

Figura 02 - Cruzamentos que conduziram à Segunda Lei.

Figura 03 - Descendentes gerados a partir da autofecundação da F1.

Proporção geno pica de F2 1 VVRR; 2 VVRr; 1 VVrr; 2 VvRR; 4 VvRr; 2 Vvrr; 1 vvRR; 2 vvRr; 1 vvrr; 16 16 16 16 16 16 16 16 16 Proporção feno pica de F2: 9 = sementes amarelas -lisas 16 3 = sementes amarelas -rugosas 16 3 = sementes verdes -lisas 16

C12  Lei da segregação independente

1 = sementes verdes -rugosas 16

A análise dos resultados levou Mendel a concluir que o fato de a semente ser lisa ou rugosa independe do fato de ela ser amarela ou verde. Assim, a herança da cor da semente segrega-se de forma independente do caráter “textura da semente”. Devido a isso, a segunda lei de Mendel é denominada Lei de Segregação Independente e pode ser enunciada da seguinte maneira: “Pares de genes alelos distintos, localizados em cromossomos diferentes segregam-se independentemente uns dos outros durante a meiose.” A análise desses resultados, mantendo uma característica constante e observando a variação da outra, evidencia as mesmas proporções ocorridas na primeira Lei de Mendel. Esse fato foi fundamental para que ele pudesse concluir que os fatores segregavam-se de forma independente. 122

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

Outra observação importante é que para que ocorra a segregação independente, é necessário que os dois pares de genes distintos estejam situados em pares diferentes de cromossomos homólogos. A Genes independentes

A a

B b

Metáfases possíveis

Gametas a

Célula de híbrido para dois pares de genes independentes

a A

B b

Figura 04 - A Segunda Lei de Mendel só é válida para pares de genes localizados em pares distintos de cromossomos homólogos e esse processo é resultado da meiose que acontece para a formação dos gametas

SAIBA MAIS EM QUE SITUAÇÕES A SEGUNDA LEI DE MENDEL NÃO É APLICÁVEL?

47,4%

Genes ligados A B

A B

a b

A a B b

a b

Metáfases

A B

a b Gametas

2,6%

47,4% de crossing over: quatro tipos de gametas são formados em diferentes

Figura 05 - Linkage ou genes ligados durante uma meiose sem ocorrência de crossing over:os pares de genes alelos estão no mesmo cromossomo e por essa razão o gameta que receber o gene “A” também receberá o gene “B”. Nesse caso, a Segunda Lei não é aplicável. Figura 06 - Linkage ou genes ligados durante uma meiose com ocorrência proporções. Nesse caso, a Segunda Lei não é aplicável.

123

C12  Lei da segregação independente

A Segunda Lei de Mendel não é válida quando os dois pares de genes alelos envolvidos na transmissão estão localizados no mesmo par de cromossomos homólogos. Nessa situação, não temos a segregação independente dos alelos durante a meiose. Esse caso é denominado linkage ou “genes ligados”. Na produção de gametas por meiose, sem ocorrência de crossing over (permutação), não serão formados, na mesma proporção, quatro tipos de gametas, como ocorre na segregação independente. Observe a imagem: Caso ocorra crossing over (permutação) na meiose, ocorrerá também a formação de quatro tipos de gametas, porém em diferentes proporções.

Biologia

Determinando os tipos de gametas Uma das formas mais utilizadas para saber os tipos de gametas formados é adotar o método das ramificações. Vamos analisar alguns exemplos. n

Quais os tipos de gametas formados por um indivíduo AaBb?

Como ocorre a segregação dos genes, um gameta tem que ter o gene A e outro, o gene a: tendo o gene A, o outro gene que pode ocorrer nesse gameta é o B ou o gene b; tendo o gene a, o outro gene que pode ocorrer nesse gameta pode ser o B ou o b. Com base nesse raciocínio, montam-se as ramificações. gameta

1 4

gameta

1 4

gameta

1 4

gameta

1 4

Figura 05 - Formação de gametas em duplo-heterozigotos (AaBb). n

Quais os tipos de gametas formados por um indivíduo AabbCc? gameta

AbC

1 4

gameta

Abc

1 4

gameta

abC

1 4

C A

b c

C a

1 4 Figura 06 - Formação de gametas a partir de células AabbCc. c

gameta

abc

C12  Lei da segregação independente

Quando se deseja saber o número de gametas diferentes que serão formados, pode-se usar a fórmula: 2n, em que n é o número de pares de genes que estão em heterozigose. Portanto, no exemplo acima, como temos 2 pares de genes em heterozigose, o cálculo a ser feito é: 22 = 4 tipo de gametas diferentes, como ilustrado na figura.

Determinando genótipos e fenótipos no diibridismo O diibridismo é a ocorrência simultânea de dois monoibridismos. Sendo assim, pode-se calcular separadamente a F2 de cada um e multiplicar o resultado. Observe o cruzamento de sementes amarelas e lisas diíbridas (duplo heterozigotas) feito separadamente. 124

Amarelas e lisas VvRr Lisas x Lisas

1 VV 4 2 Vv 4

Rr x Rr

1 RR 4

3 Amarelas 4

2 Rr 4

1 Verdes 4

1 rr 4

3 Lisas 4

1 Rugosas 4

Figura 07 - Cruzamentos isolados para cor e textura das ervilhas.

a b

Amarelas x Amarelas

1 vv 4

A b

Amarelas e lisas VvRr

É possível, a partir dos dois cruzamentos feitos isoladamente, combinar os eventos desejados simultaneamente. Baseado nos cruzamentos acima, entre plantas diíbridas (VvRr), observe a resolução desses problemas: 1) Qual a probabilidade de obtenção de plantas produtoras de sementes lisas e verdes? Será a probabilidade de se obter plantas com sementes lisas (3/4), multiplicada pela probabilidade de se obter sementes verdes (1/4). 3 1 3 × = 4 4 16 2) Qual a probabilidade de obtenção de plantas produtoras de sementes portadoras das duas características dominantes (textura e cor da semente)? Será a probabilidade de se obter plantas lisas: 3/4 (dominante, RR ou Rr), multiplicada pela probabilidade de se obter plantas amarelas: 3/4 (dominante, VV ou Vv). 3 3 9 × = 4 4 16 3) Qual a probabilidade de obtenção de plantas duplo homozigotas recessivas? Será a probabilidade de a planta ser rugosa: 1/4 (recessivo, rr), multiplicada pela probabilidade da semente ser verde: 1/4 (recessivo, VV). 1 1 1 × = 4 4 16

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

Exercícios de Fixação

02. (PUC RJ) Uma linhagem pura de uma variedade de ervilhas de sementes lisas (gene dominante) e flores brancas (gene recessivo) foi cruzada com outra linhagem pura de uma variedade de sementes rugosas (gene recessivo) e de flores roxas (gene dominante). Caso os híbridos sejam fecundados posteriormente, a proporção de indivíduos com sementes rugosas e flores brancas será a seguinte: a) 1/16. b) 2/16. c) 3/16. d) 6/16. e) 9/16. 03. (UECE) A probabilidade de que o cruzamento AabbCc x aaBBCc origine um descendente de genótipo aaBbCC é dada por a) P = 0,125. b) P = 0,5. c) P = 1. d) P = 0,333... 04. (PUC Campinas SP) Um homem tem surdez congênita devido a um alelo recessivo em homozigose no gene A. Ele se casou com uma mulher com surdez congênita de herança autossômica recessiva devido a um alelo recessivo no gene B. O filho do casal nasceu com audição normal. O genótipo dessa criança é

a) aaBB. b) aaBb. c) AaBb. d) Aabb. e) aabb. 05. (UECE) Como dinâmica de aula durante a exposição do assunto genética mendeliana, a professora construiu o seguinte modelo para demonstrar a 2ª Lei de Mendel: RV

RrVv

RV RRVV

RRVv

RrVV

RRVv

RRvv

RrVv

Rrvv

RrVV

RrVv

rrVV

rrVv

RrVv

Rrvv

rrVv

rv rrvv

Se o R é o gene dominante que expressa uma característica semente do tipo lisa; o r o gene recessivo que expressa uma característica semente do tipo rugosa; V o gene dominante que expressa a característica cor verde da semente e v o gene recessivo que expressa a característica cor amarela, então é correto afirmar que a) em um cruzamento do tipo RRVv x RRVV os descendentes serão todos sementes lisas e amarelas. b) no cruzamento R_V_ x RRVV pode-se determinar os genótipos possíveis. c) todas as sementes verdes do cruzamento RrVv x RrVv são lisas. d) a leitura da proporção para o cruzamento exemplificado no quadro acima é de 9 : 3 : 2 : 1. 06. (Mackenzie SP) Um homem polidáctilo e não albino, filho de mãe albina, casa-se com uma mulher não polidáctila e albina. O primeiro filho desse casal é normal para ambos os caracteres e a mulher está grávida da segunda criança. A probabilidade de essa segunda criança ser polidáctila e albina é de a) ¼. b) 1/8. c) ½. d) 1. e) ¾.

125

C12  Lei da segregação independente

01. (UEM PR) Durante a meiose, cromossomos homólogos de origem materna e paterna segregam-se com total independência uns dos outros, levando à segregação independentemente dos genes situados em pares diferentes de cromossomos homólogos. Sobre o assunto, e outros correlatos, assinale o que for correto. 01. Um indivíduo heterozigoto, para dois genes localizados em pares diferentes de cromossomos homólogos, produz quatro tipos de gametas haploides com quatro combinações gênicas na mesma proporção. 02. Genes são compostos por segmentos de ácido ribonucleico. 04. O enunciado do comando da questão refere-se à primeira Lei de Mendel. 08. No cruzamento de parentais heterozigotos para dois genes localizados em cromossomos diferentes, as proporções fenotípica e genotípica esperadas nos descendentes serão iguais. 16. A proporção fenotípica esperada nos descendentes do cruzamento de parentais homozigotos, um recessivo e outro dominante, para dois genes localizados em pares de cromossomos diferentes, é de 100% de heterozigotos.

Biologia

Exercícios C om p l em en t ares 01. (UFSC) Em cães, a cor escura da pelagem é dominante em relação ao albino. A pelagem curta também é dominante em relação à longa. Os dois genes segregam-se independentemente. Na tabela abaixo, são mostrados alguns cruzamentos realizados e os respectivos resultados. Os fenótipos são representados na tabela pelas letras: E (escuro), A (albino), C (curto) e L (longo).

Cruzamento

Fenótipos dos genitores

Fenótipo dos filhotes EC

EC x EC

EC x EL

III

EC x AC

EC x EC

C12  Lei da segregação independente

Com base nos dados acima, é correto afirmar que: 01. no cruzamento I, o genótipo de um dos genitores é duplamente heterozigoto e o outro é heterozigoto para apenas um dos genes. 02. no cruzamento II, com certeza um dos genitores é homozigoto recessivo para a cor da pelagem e o outro genitor é homozigoto dominante para o tamanho da pelagem. 04. a possibilidade de surgir uma fêmea albina com pelagem longa, no cruzamento I, é de 6,25%. 08. no cruzamento III, a possibilidade de surgir um filhote de pelagem escura e longa é de 50%. 16. no cruzamento I, a possibilidade de um dos filhotes possuir o mesmo genótipo dos genitores é de 50%. 32. no cruzamento IV, um dos genitores é duplo homozigoto dominante e o outro é duplo homozigoto recessivo. 64. a possibilidade de um dos filhotes do cruzamento II ser uma fêmea de pelagem escura e longa é de, aproximadamente, 25%. 02. (Udesc SC) Em uma espécie de inseto, o tamanho e a formação das asas são determinados geneticamente. O gene que “determina o tamanho das asas” (longas, curtas ou intermediárias) possui dois alelos sem relação de dominância entre si. O gene que determina o desenvolvimento das asas também possui dois alelos; o dominante determina o aparecimento das asas, o recessivo a ausência destas. Vários casais de insetos, duplo heterozigoto, são cruzados e obtém-se um total de 2 048 descendentes. Assinale a alternativa que indica, deste total, o número esperado de insetos com asas intermediárias.

126

a) 128 insetos. b) 384 insetos. c) 768 insetos. d) 512 insetos. e) 1024 insetos. 03. (UEM PR) Considere três pares de alelos em cromossomos distintos, que determinam as seguintes características na espécie humana: A → pele normal a → albino

M → visão normal m → miopia

L → lobo normal l → lobo colado

Um homem heterozigoto para pele, para visão e para lobo da orelha casou-se com uma mulher albina, míope e heterozigota para o lobo da orelha. Sobre a descendência desse casal, é correto afirmar que 01. a possibilidade de nascer um menino albino, com visão normal e lobo da orelha normal é 3/32. 02. a probabilidade de nascer uma criança míope, independentemente do sexo, será de 50 %. 04. um dos descendentes do sexo masculino poderá ter o genótipo AA, mm, ll. 08. a probabilidade de um descendente com pigmentação de pele normal ser homozigoto é de 1/4. 16. o homem pode produzir 23 gametas distintos referentes a essas três características. 04. (UFJF MG) Em uma determinada raça de gato, a cor e o comprimento da pelagem são controlados por genes autossômicos que podem ser dominantes ou recessivos. A tabela abaixo demonstra as características para esses alelos: Gene

Características

pelagem negra

pelagem branca

pelagem curta

pelagem longa

Sobre o cruzamento de um gato macho (BbSs) com uma gata fêmea (bbSS) responda: a) Qual a probabilidade de se obterem filhotes brancos com pelos curtos? b) Quais os genótipos dos gametas que podem ser produzidos pela fêmea e pelo macho? c) Se a gata acima cruzar com um gato com pelagem longa, qual é a probabilidade de nascer um descendente com pelagem longa?

Questão 04. a) A probabilidade de obterem filhotes com pelos brancos e curtos é de 50%. b) Os genótipos produzidos pela fêmea são apenas bS e pelos machos BS, Bs, bS e bs. c) A probabilidade da gata acima (bbSS) cruzar com um gato de pelagem longa_ _ss e nascer descendente de pelagem longa é de 0%, pois de acordo com o cruzamento, só haverá Ss (pelagem curta).

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

05. (Unesp SP) As figuras representam células de duas espécies animais, 1 e 2. Na célula da espécie 1, dois genes, que determinam duas diferentes características, estão presentes no mesmo cromossomo. Na célula da espécie 2, esses dois genes estão presentes em cromossomos diferentes. Espécie 2

A b

a) 16; plantas homozigóticas em relação às duas características. b) 48; plantas homozigóticas em relação às duas características.

A a b

Tendo por base a formação de gametas nessas espécies, e sem que se considere a permutação (crossing-over), constata-se a Primeira Lei de Mendel a) tanto na espécie 1 quanto na espécie 2, mas a Segunda Lei de Mendel se constata apenas na espécie 1. b) apenas na espécie 1, enquanto a Segunda Lei de Mendel se constata apenas na espécie 2. c) apenas na espécie 2, enquanto a Segunda Lei de Mendel se constata apenas na espécie 1. d) apenas na espécie 2, enquanto a Segunda Lei de Mendel se constata tanto na espécie 1 quanto na espécie 2. e) tanto na espécie 1 quanto na espécie 2, mas a Segunda Lei de Mendel se constata apenas na espécie 2. 06. (UFRGS RS) No milho, grãos de coloração púrpura são dominantes em relação a amarelos, e grãos cheios são dominantes em relação a murchos. Do cruzamento entre duas plantas, foi obtida uma prole com as seguintes proporções: 25% de grãos púrpura e cheios; 25%de grãos amarelos e cheios; 25% de grãos púrpura e murchos; 25% de grãos amarelos e murchos. Sabendo que uma das plantas parentais era totalmente homozigota, assinale a alternativa correta. a) Os dois genes citados não estão segregando de forma independente. b) A planta homozigota era dominante para as duas características. c) Uma das plantas parentais era heterozigota para as duas características. d) A prole seria mantida na proporção 1 : 1: 1 : 1 se as duas plantas parentais fossem duplo heterozigotas. e) Os resultados obtidos são fruto de recombinação genética. 07. (Fuvest SP) Em tomates, a característica planta alta é dominante em relação à característica planta anã e a cor vermelha do fruto é dominante em relação à cor amarela. Um agricultor cruzou duas linhagens puras: planta alta/fruto vermelho x planta anã/fruto amarelo. Interessado em obter uma linhagem de plantas anãs com frutos vermelhos, deixou que os descenden-

c) 48; plantas heterozigóticas em relação às duas características. d) 60; plantas heterozigóticas em relação às duas características. e) 60; plantas homozigóticas em relação às duas características. 08. (FGV SP) Analise o heredograma que ilustra a transmissão de duas características genéticas, cada uma condicionada por um par de alelos autossômicos com dominância simples. (Parentais)

(F1)

(F2) Fenó pos

Genó pos

A_B

A_bb

aa B_

aa bb

Admitindo que todos os indivíduos da geração parental são duplo homozigotos, e que foram gerados em (F2) cerca de cem descendentes, é correto afirmar que a proporção esperada para os fenótipos 1, 2, 3 e 4, respectivamente, é de a) 3:1:3:1. b) 9:3:3:1. c) 1:1:1:1. d) 3:3:1:1. e) 1:3:3:1. 09. (Mackenzie SP) A fibrose cística e a miopia são causadas por genes autossômicos recessivos. Uma mulher míope e normal para fibrose cística casa-se com um homem normal para ambas as características, filho de pai míope. A primeira criança nascida foi uma menina de visão normal, mas com fibrose. A probabilidade de o casal ter outra menina normal para ambas as características é de a) 3/8. b) 1/4. c) 3/16. d) 3/4. e) 1/8.

127

C12  Lei da segregação independente

Espécie 1

tes dessas plantas cruzassem entre si, obtendo 320 novas plantas. O número esperado de plantas com o fenótipo desejado pelo agricultor e as plantas que ele deve utilizar nos próximos cruzamentos, para que os descendentes apresentem sempre as características desejadas (plantas anãs com frutos vermelhos), estão corretamente indicados em:

FRENTE

BIOLOGIA

Questão 01. A característica 2, pois gêmeos com o mesmo padrão genético (univitelínicos) apresentam grau de concordância menor em ambientes diferentes.

Questão 02. Como o projeto visava determinar a sequência completa de todos os cromossomos humanos, era importante incluir nesse conjunto o cromossomo Y. Como o cromossomo Y só existe nos indivíduos do sexo masculino, assim o doador teria que ser um indivíduo desse sexo.

Exercícios de A p rof u n dam en t o 01. (UFRJ) A formação de uma característica fenotípica depende,

vezes, há uma interação entre fatores genéticos e ambientais. Um dos métodos utilizados para avaliar a importância relativa dos genes e dos fatores ambientais na formação de uma característica é o estudo comparativo entre irmãos gêmeos monozigóticos criados juntos e criados separados.

12 Produ vidade (g de Carbono/m2/dia)

em alguns casos, apenas de fatores genéticos. Em outros casos, prevalece a influência de fatores ambientais. Na maioria das

10 8 6 4 2 0 0

200

A tabela a seguir, elaborada a partir de um grande número de pares de gêmeos, indica o grau de concordância de quatro características. Uma concordância significa que quando um irmão possui a característica, o outro também a possui.

Característica

Grau de concordância (%) Criados juntos

Criados separados

70%

65%

70%

20%

60%

50%

100%

Indique a característica que mais depende de fatores ambientais. Justifique sua resposta. 02. (UFRJ) Em junho de 2001, foi publicada a sequência quase completa do genoma humano. Esse projeto contou com a participação de diversos laboratórios, que individualmente determinaram a sequência de vários trechos diferentes do DNA de todos os cromossomos, a partir da amostra de somente um indivíduo, que permaneceu anônimo. Sabe-se, no entanto, que o DNA era de um indivíduo do sexo masculino. Por que foi importante determinar a sequência do DNA de um homem e não de uma mulher? 03. (UFRJ) Um pesquisador observou que uma certa espécie de planta apresentava uma grande variação de produtividade relacionada à altitude onde a planta se desenvolvia. Em grandes altitudes, a produtividade era muito baixa; à medida que a altitude se aproximava do nível do mar, a produtividade aumentava. Ele, então, realizou um experimento em que sementes dessa espécie, coletadas em diversas altitudes, foram plantadas ao nível do mar em idênticas condições ambientais. Após algum tempo, a produtividade dessas plantas foi medida e apresentou os seguintes resultados: 128

Questão 03. O componente genético predomina na determinação da produtividade das plantas. As plantas originadas em localidades altas mantiveram a baixa produtividade quando plantadas ao nível do mar.

400

600

800

1000

Al tude de origem das sementes (m)

Identifique se é o componente genético ou o componente ambiental que predomina no condicionamento da produtividade dessas plantas. Justifique sua resposta. 04. (Fuvest SP) No heredograma abaixo, estão representadas pessoas que têm uma doença genética muito rara, cuja herança é dominante. A doença é causada por mutação em um gene localizado no cromossomo 6. Essa mutação, entretanto, só se manifesta, causando a doença, em 80% das pessoas heterozigóticas. I 1

II 1

III 1

Mulheres e homens com a doença Mulheres e homens clinicamente normais

a) Usando os algarismos romanos e arábicos correspondentes, identifique as pessoas que são certamente heterozigóticas quanto a essa mutação. b) Qual é a probabilidade de uma criança, que II-5 venha a ter, apresentar a doença? Justifique sua resposta. 05. (UFJF MG) Aconselhamento genético é um processo que serve para o portador de qualquer doença hereditária e seus familiares conhecerem as consequências e também a probabilidade de ser transmitida para os descendentes. Com base em uma investigação inicial através de questionários, foi possível construir o heredograma que se segue:

Questão 04. a) São, obrigatoriamente, heterozigotos os indivíduos I-2, II-1, II-5 e III-2. Sendo o gene raro, as pessoas que entraram na família são aa (I-1, II-2 e II-3). O indivíduo II-1 é heterozigoto, porque tem uma filha afetada (III-2), porém não manifesta o caráter, porque a penetrância do gene dominante é incompleta. Não é possível determinar o genótipo do indivíduo II-4. b) pais (II-5) Aa aa ´ (II-6) P (criança Aa ) = 0,5 P (criança Aa e 0,8 de chance de manifestar o caráter) = 0,5 × 0,8 = 0,4 ´= P (criança Aa e afetada) = 40%

Ciências da Natureza e suas Tecnologias Questão 05. a) Herança Autossômica, podendo ser dominante ou recessiva. b) Indivíduos II.3 e III.4 que descarta ligação ao sexo. c) Para Autossômica Dominante, probabilidade é 0% para Recessivo é 25% se o indivíduo II.1 for heterozigota.

Questão 06. a) A fibrose cística é uma condição patológica em que os tecidos glandulares secretam grande quantidade de muco espesso. Esse muco provoca a obstrução dos ductos que conduzem o suco pancreático para o duodeno, daí a desnutrição do paciente que não consegue utilizar as enzimas pancreáticas para digerir os alimentos de sua dieta. b) Alelos: f (fibrose cística) e F (normalidade) 2/240 = 1/120

dos, há mínima atividade da enzima hexosaminidase e, na sua ausência, o lipídeo GM(2) gangliosídio aumenta anormalmente no corpo humano, afetando particularmente as células nervosas do cérebro. Os indivíduos heterozigotos expressam 50% de atividade dessa enzima, comparados aos indivíduos homozigotos para os alelos não mutados.

III

a) Qual é o mecanismo de herança dessa doença? Justifique. b) Se uma mulher normal com relação à atividade da enzima

hexosaminidase casa-se com um homem que apresenta 50% da atividade dessa enzima, qual seria a probabilidade

= Fenó po Normal

de o casal ter um filho homem e que apresente a doença?

= Fenó po Afetado

c) Considerando que os indivíduos homozigotos recessivos

Pergunta-se: a) Qual é o padrão de herança nessa genealogia? b) Explique quais indivíduos do heredograma permitiram chegar à conclusão da letra “a”? c) Qual é a probabilidade de o indivíduo II.2 ter um próximo filho com fenótipo afetado? 06. (Famema SP) A fibrose cística é uma doença monogênica autossômica grave e mais frequente em pessoas caucasianas, principalmente descendentes de europeus. Com o passar dos anos, pessoas com fibrose cística podem apresentar problemas em órgãos do sistema digestório, reprodutor, cardiovascular e respiratório, podendo ainda ter outros órgãos afetados. a) Explique a relação entre o prejuízo na atividade pancreática, causado pela fibrose cística, e a desnutrição. b) A genealogia a seguir refere-se a uma família em que a mulher II.3 apresenta fibrose cística e os demais membros são todos normais.

morrem nos primeiros anos de vida, não chegando à idade reprodutiva, cite um fator evolutivo que explica a manutenção do alelo mutado na população e justifique sua resposta. 08. (UEPG PR) A figura abaixo esquematiza dois dos sete pares de cromossomos homólogos de uma célula de ervilha. A cor da pétala da ervilha é determinada pelos alelos dominante (B) para púrpura e recessivo (b) para cor branca. O alelo dominante (R) determina a forma lisa da ervilha, enquanto o recessivo (r) gera formato rugoso. Com relação aos conceitos fundamentais em genética e mendelismo, assinale o que for correto. 1

I 1

2 3

5 2 ?

01. A frequência e tipos de gametas formados a partir da célula Sabendo que a frequência de indivíduos heterozigotos na população é de 1/20, calcule a probabilidade de o casal II.4 e II.5 gerar uma criança com fibrose cística. 07. (UFJF MG) É sabido que indivíduos homozigotos recessivos para alelos mutados do gene codificador da enzima hexosaminidase desenvolvem uma doença conhecida como Tay-Sachs, e morrem antes do quarto ano de vida. Nos indivíduos afeta-

representada na figura é de 25% BR, 25% Br, 25% bR e 25% br. 02. O número 2 aponta a condição heterozigota para a característica da cor da pétala da ervilha. 04. O loco gênico para a forma da ervilha é mostrado em 3. 08. A combinação genotípica demonstrada na figura resulta em fenótipo de cor da pétala branca e forma da ervilha rugosa. 16. Em 1, as linhas apontam o par de cromossomos homólogos.

Questão 07. a) Mecanismo de dominância incompleta, pois os indivíduos heretozigotos apresentam nível intermediário da atividade da enzima com relação a ambos homozigotos. b) Nenhuma ou zero c) Mutação que é a única fonte de variabilidade genética, portanto, permite o surgimento de alelos mutados independente do seu valor adaptativo. Os indivíduos heterozigotos sobrevivem e transmitem a mutação aos seus descendentes.

129

FRENTE C  Exercícios de Aprofundamento

Biologia Questão 09. a) A cor da flor é determinada por um alelo dominante por ocorrer em todos os descendentes da F1. O fenótipo rugoso é determinado por alelo recessivo, uma vez que não ocorre na F1.

09. (Unicamp SP) Para determinada espécie de planta, a cor das pétalas e a textura das folhas são duas características monogênicas de grande interesse econômico, já que as plantas com pétalas vermelhas e folhas rugosas atingem alto valor comercial. Para evitar o surgimento de plantas com fenótipos indesejados nas plantações mantidas para fins comerciais, é importante que os padrões de herança dos fenótipos de interesse sejam conhecidos. A simples análise das frequências fenotípicas obtidas em cruzamentos controlados pode revelar tais padrões de herança. No caso em questão, do cruzamento de duas linhagens puras (homozigotas), uma composta por plantas de pétalas vermelhas e folhas lisas (P1) e outra, por plantas de pétalas brancas e folhas rugosas (P2), foram obtidas 900 plantas. Cruzando as plantas de F1, foi obtida a geração F2, cujas frequências fenotípicas são apresentadas no quadro a seguir.

Cruzamento

Descendentes

P1 x P2

900 plantas com pétalas vermelhas e folhas lisas (F1)

F1 x F1

10. (Puc SP) Uma determinada doença humana segue o padrão de herança autossômica, com os seguintes genótipos e fenótipos: AA - determina indivíduos normais. AA1 - determina uma forma branda da doença. A1A1 - determina uma forma grave da doença.

FRENTE C  Exercícios de Aprofundamento

Selvagem

Sabendo-se que os indivíduos com genótipo A1A1morrem durante a embriogênese, qual a probabilidade do nascimento de uma criança de fenótipo normal a partir de um casal heterozigótico para a doença? a) 1/2 b) 1/3 c) 1/4 d) 2/3 e) 3/4 11. (Fac. Santa Marcelina SP) As imagens mostram alguns fenótipos em coelhos. Sabe-se que o alelo C determina a pelagem selvagem, o alelo cch determina pelagem chinchila, o alelo ch determina a pelagem himalaia e o alelo ca determina a pelagem albina. A ordem de dominância entre eles é C > cch > cc > ca. Questão 11. a) pais: Ccch x chca. filhos: selvagens e chinchilas b) Os coelhos pertencem à mesma espécie, porque não apresentam isolamento reprodutivo entre si. Os alelos múltiplos surgem por mutações de genes preexistentes.

Chinchila

Himalaia

Albino

a) Considere o cruzamento entre um macho Ccch e uma fêmea chca. Quais os possíveis fenótipos dos descendentes desse cruzamento? b) Embora sejam fenotipicamente diferentes, por que não podemos afirmar que esses coelhos são de espécies diferentes? De acordo com a genética, como provavelmente surgiram os diferentes alelos nesses animais? 12. (UFLavras MG) Oitenta células de um animal com a constituição apresentada na figura sofrem meiose.

A B

900 plantas com pétalas vermelhas e folhas lisas; 300 com pétalas vermelhas e folhas rugosas; 300 com pétalas brancas e folhas lisas; e 100 com pétalas brancas e folhas rugosas (F2)

a) Qual é o padrão de herança da cor vermelha da pétala? E qual é o padrão de herança do fenótipo rugoso das folhas? Justifique. b) Qual é a proporção do genótipo duplo-heterozigoto (genótipo heterozigoto para os dois locus gênicos) em F2? Justifique.

130

b) Alelos: B (vermelha) e b (branca); R (lisa) e r (rugosa) F1: BbRr x BbRr 1 1 1 F2: P(BbRr)= 25%. 2 2 4

G g

O número de espermatozoides diferentes produzidos por esse animal e o número de espermatozoides com a constituição AbGm será, respectivamente: a) 16 e 40. c) 16 e 20. b) 8 e 20. d) 8 e 40. 13. (Mackenzie SP) normal 1

albino e canhoto albina

canhota

Assinale a alternativa correta a respeito do heredograma acima. a) O indivíduo 1 pode ser homozigoto para o albinismo. b) O casal 1X2 tem 50% de probabilidade de ter uma criança destra e normal para o albinismo. c) Um dos pais do indivíduo 4 é obrigatoriamente canhoto. d) Todos os filhos do casal 6X7 serão albinos. e) Os indivíduos 1 e 8 têm obrigatoriamente o mesmo genótipo.

Coleção 10 V - Livro 8 - Biologia - Professor

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