Célula

 

As células são unidades estruturais e funcionais dos organismos vivos, ou seja, todos os seres vivos são formados por células – compartimentos envolvidos por membrana, preenchidos com uma solução aquosa concentrada de substâncias químicas. As formas mais simples de vida são células individualizadas que se propagam por cissiparidade.

Todas as células apresentam uma mesma estrutura formada de membrana plasmática, citoplasma e núcleo ou nucleóide, no caso das células procariontes.

As células procarióticas não tem um núcleo organizados. Nelas, o material nuclear existe, mas está disperso no citoplasma e recebe o nome de nucleóide.

As células eucarióticas são aquelas que possuem núcleo organizado. Nelas, o material nuclear existe e está contido por uma membrana, chamada membrana nuclear ou carioteca. 

1 - A membrana plasmática

Controla a entrada e saída de substâncias.

A célula é isolada do meio exterior por uma membrana lipoprotéica muito fina, formada por fosfolipídios e proteínas, que se apresentam de forma dinâmica, distribuídos conforme o modelo do mosaico fluido, ou seja, os fosfolipídios se deslocam continuamente sem perder o contato uns com os outros, e as moléculas de proteína “flutuam” nestes lipídios, podendo se deslocar de um lado para o outro. Ela é também responsável pela seleção das substâncias que devem entrar ou sair da célula, pois a célula viva deve trocar substâncias com o meio. Portanto, se diz que a membrana plasmática possui uma permeabilidade seletiva.

Na membrana:

- Ocorre passagem de moléculas pela bicamada lipídica;

- Passagem de íons e moléculas via proteínas transportadoras e proteínas de canais

- Passagem de íons e moléculas via substâncias carregadoras ou formadoras de canais introduzidas na membrana.

2 - O citoplasma

 Tem consistência coloidal, abriga diversas organelas celulares. O citoplasma da célula procariótica é muito simples quando comparadas ao da célula eucariótica. Ele é formado por uma matriz rica em água., com diversos íons e moléculas dissolvidos. Não existem estruturas delimitadas por membranas, como ocorrem nas células eucarióticas. O citoplasma das células eucaróticas corresponde a toda a região situada entre a membrana plasmática e a carioteca (estrutura que delimita o núcleo).

3 - Organelas Citoplasmáticas

As organelas que compõem o Sistema de Endomembranas são formadas por membranas bilipídicas similares à membrana plasmática. São elas: Retículo Endoplasmático Rugoso, Retículo Endoplasmático Liso, Complexo golgiense, Ribossomos, Lisossomos

Complexo de Golgi - O Complexo Golgiense (cujo nome é uma homenagem ao cientista que o descobriu, Camillo Golgi) é um conjunto de saquinhos membranosos achatados e empilhados como pratos. Estas pilhas, denominadas dictiossomos, encontram-se no citoplasma perto do núcleo. O complexo é a estrutura responsável pelo armazenamento, transformação, empacotamento e “envio” de substâncias produzidas na célula. Portanto, é o responsável pela exportação de substâncias na célula. É comum compará-lo a uma agência do correio, devido ambos terem funções semelhantes. Este processo de eliminação de substâncias é chamado de secreção celular. Praticamente todas as células do corpo sintetizam e exportam uma grande quantidade de proteínas que atuam fora da célula.

O complexo golgiense recebe do retículo endoplasmático rugoso (R.E.R.), proteínas, transportadas em vesículas membranosas. Essas moléculas são então separadas e modificadas quimicamente, sendo depois encaminhadas para as suas localizações definitivas. Destinam-se ao exterior da célula, sendo “embaladas” em vesículas que se irão fundir com a membrana plasmática e libertadas para o exterior. Destinando-se ao citoplasma, as vesículas irão fundir-se com outros organitos. As vesículas formadas pelo R.E.R. são recebidas pela face cis, ou de recepção, do Golgi, as proteínas alteradas no lúmen das cisternas e libertadas pela face trans, ou de formação, virada para a membrana plasmática.

Ribossomo – As únicas estruturas presentes tanto no citoplasma de células procariótica como no de célula eucarióticas são os ribossomos, pequenos grãos formados por proteínas associadas a um tipo de ácido nucleico.

Lisossomo - As células possuem no citoplasma, dezenas de saquinhos cheios de enzimas capazes de digerir diversas substâncias orgânicas. Com origem no complexo golgiense, os lisossomos existem em quase todas as células animais. As enzimas são produzidas no RER, depois são transferidas para os dictiossomos do complexo golgiense. Lá, são identificadas e enviadas para uma região especial do complexo e por fim serão empacotadas e liberadas como lisossomos. Eles são as organelas responsáveis pela digestão da célula (a chamada digestão intracelular). Num certo sentido, eles podem ser comparados a pequenos estômagos intracelulares. Além disso, os lisossomos tem a função de ajudar no processo de autofagia. Também podem ser comparados à centros de reciclagem, ou até mesmo a desmanches pois digerem partes celulares envelhecidas e desgastadas, de modo a reaproveitar as substâncias que as compõem.

Retículo endoplasmático rugoso - O retículo rugoso deve o seu nome ao fato de as suas membranas conterem ribossomos, locais de síntese proteica. As proteínas são lançadas para o interior das membranas, onde serão transformadas ou dirigidas a outras localizações da célula.

Retículo Endoplasmático Liso - O retículo liso não apresenta ribossomos nas suas membranas e nele as proteínas sintetizadas no retículo rugoso são quimicamente alteradas. Ocorrem, ainda, no seu lúmen as hidrólises do glicogênio, síntese de esteroides e alteração de drogas e outras substâncias nocivas ao corpo.

Mitocôndrias - As mitocôndrias têm duas membranas, como o núcleo ou os cloroplastos. A membrana externa é lisa e fornece proteção, embora seja bastante permeável à passagem de substâncias. A membrana interna contém grandes complexos proteicos embebidos, envolvidos na síntese de ATP e na respiração celular. Esta membrana está dobrada em pregas achatadas designadas cristas, que aumentam grandemente a sua área. O número de cristas varia muito com a taxa metabólica da célula em que a mitocôndria se encontra. A matriz é a região interna da mitocôndria, rodeada pela membrana interna. Contém numerosas proteínas envolvidas nos processos respiratórios, bem como ribossomos e DNA, usados na síntese da maioria das suas proteínas.

Cloroplastos - Nos cloroplastos ocorre a reação da mais fundamental importância para a vida das plantas e, indiretamente, para a vida dos animais: a fotossíntese. Os cloroplastos são geralmente discoidais. Sua cor é verde devido a presença de clorofila. No seu interior existe um conjunto bem organizado de membranas, as quais formam pilhas unidas entre si, que são chamadas de grana. Cada elemento da pilha, que tem o formato de uma moeda, é chamado de tilacóide. Todo esse conjunto de membranas encontra-se mergulhado em um fluído gelatinoso que preenche o cloroplasto, chamado de estroma, onde há enzimas, DNA, pequenos ribossomos e amido. As moléculas de clorofila se localizam nos tilacóides, reunidas em grupos, formando estruturas chamadas de “complexos de antena”.

Centríolos - Os centríolos estão intimamente relacionados com o movimento celular, seja por meio de flagelos ou de cílios, em cuja base existe sempre um corpo basal, em tudo semelhante ao centríolo típico. Esta relação é confirmada pelo fato de muitas vezes os flagelos ou cílios serem reabsorvidos e os seus corpos basais deslocados para o interior da célula, passando a funcionar como centríolos. A estrutura do centríolo é formada por nove grupos de três microtúbulos fundidos. Estes nove conjuntos formam a “parede” da estrutura, ligeiramente rodados para o interior, como hélices de uma turbina. Cada conjunto está ligado longitudinalmente ao adjacente por outro tipo de proteínas.

Microtúbulos - formados por subunidades de tubulina, estas estruturas são polares: existe uma extremidade (ponta +) capaz de rápido crescimento e outra (ponta -) que tende a perder subunidades se não for estabilizada. Na maioria das células tal é conseguido ligando a ponta - do microtúbulos ao centrossoma, localizado perto do núcleo, no centro da célula. Por este motivo, o centrossoma é um dos MTOC conhecidos (microtubule organizing center). 

4 - O núcleo

Nessa estrutura encontramos o material genético em forma de cromossomos que controlam todas as atividades celulares. Uma das principais características da célula eucarionte é a presença de um núcleo de forma variável, porém bem individualizado e separado do restante da célula. Ao microscópio óptico o núcleo tem contornos nítidos, sendo o seu interior preenchido por elementos figurados. Dentre os elementos distinguem-se o nucléolo e a cromatina. Na célula ao lado, nota-se o nucléolo formando uma estrutura enovelada. Entre as malhas do nucléolo observa-se a cromatina. No restante do núcleo, a cromatina está uniformemente dispersa; o envoltório nuclear é bem visível.

Obs.: Nas células procarionte existe o nucléolo onde encontramos um filamento de Dna que tem a mesma função do núcleo, mas não apresenta membrana nuclear (carioteca).

 

 

Sistema Digestivo

O sistema digestivo é formado pela boca, faringe, esôfago, estômago, intestino delgado e intestino grosso e ânus, existindo ainda duas glândulas anexas: o fígado e o pâncreas. Esse sistema tem a função de transformas os alimentos em substâncias que possam ser absorvidas ou absorver substâncias, como no caso das vitaminas e sais minerais.

A digestão química na boca é devido à ação das enzimas da saliva. A principal enzima da saliva é a ptialina (amilase salivar), ela acelera a hidrólise de polissacarídeos (amido e derivados). Posteriormente, o alimento passa pela faringe, atinge o esôfago e chega ao estômago, empurrado pelos movimentos peristálticos.

No estômago, o alimento sofre a ação da pepsina principal enzima do suco gástrico. A pepsina é produzida na forma inativa de pepsinogênio, que é ativado pelo HCl (ácido clorídrico). Esta enzima digere as proteínas. Para lubrificação do bolo alimentar e proteção da parede estomacal contra a ação das enzimas e do HCl, ocorre a produção do muco.

Saindo do estômago, o bolo alimentar termina a digestão no intestino delgado, onde recebe a ação do suco pancreático, da bile e do suco entérico. 

Para se manter saudável, você precisa de três fatores na dieta: 

1) substratos energéticos;

2) matéria prima para elaborar novos compostos, por exemplo membranas celulares, DNA ou proteínas (aliás, o tipo de composto orgânico mais comum no seu corpo) e;

3) nutrientes, como minerais e vitaminas que, mesmo em quantidades muito pequenas, são essenciais por interferir em processos vitais. 

Além de nutrientes essenciais, como vitaminas e sais minerais, uma boa dieta deve incluir carboidratos, lipídeos e proteínas.

O que é a digestão? Onde ela acontece?

Na verdade, digestão é a quebra dos alimentos até a formação de substâncias assimiláveis pelo corpo. Esse processo acontece ao longo do trato digestório, com a participação de alguns outros órgãos. O corpo tem só duas maneiras de quebrar os alimentos: mecânica e quimicamente. A quebra mecânica sozinha é incapaz de produzir partículas suficientemente pequenas para serem assimiladas. Você possivelmente já adivinhou em que consiste a quebra mecânica do alimento e onde ela acontece (você já pensou o que acontece na sua boca quando você mastiga?); assim vamos verificar a quebra química.

Existem substâncias chamadas enzimas digestivas, que desfazem os enlaces químicos dos alimentos, transformando partículas grandes em partículas pequenas. Como os tipos de ligações químicas presentes em carboidratos, lipídeos e proteínas são muito diferentes, diferentes enzimas são necessárias para quebrá-las. Assim sendo, existem proteases, enzimas especializadas na quebra de proteínas em partes menores (convertidas em polipeptídios e aminoácidos); carboidrases, que dividem os carboidratos complexos em carboidratos simples; e as lipases, que quebram os lipídeos em partes menores.

Existem substâncias chamadas enzimas digestivas, que desfazem os enlaces químicos dos alimentos, transformando partículas grandes em partículas pequenas. Como os tipos de ligações químicas presentes em carboidratos, lipídeos e proteínas são muito diferentes, diferentes enzimas são necessárias para quebrá-las. Assim sendo, existem proteases, enzimas especializadas na quebra de proteínas em partes menores (convertidas em polipeptídios e aminoácidos); carboidrases, que dividem os carboidratos complexos em carboidratos simples; e as lipases, que quebram os lipídeos em partes menores.

Enzimas diferentes requerem ambientes diferentes para trabalhar. A atividade de uma enzima muda com fatores dos locais na qual ela se encontra, como temperatura e pH (grau de acidez), e muitas proteases só trabalham bem se o pH é baixo. O seu estômago, por exemplo, é um ambiente muito ácido, particularmente durante a digestão. Este ambiente ácido é essencial para a ação de uma enzima chamada pepsina, secretada pelo próprio estômago e muito eficiente na digestão de proteínas. A produção desta eficiente enzima proteolítica não teria sentido em um ambiente de pH neutro ou básico. Assim, o estômago secreta, durante a digestão, não só pepsina mas, também, ácido clorídrico (HCl), conseguindo, graças a esta combinação de substâncias, ser o principal órgão associado à digestão de proteínas.

As enzimas terão uma eficiência maior se atuarem uniformemente em todo o alimento (você consegue dizer por quê). Assim, para que se tenha um melhor desempenho da digestão, necessita-se de movimentos que façam uma melhor mistura dos alimentos com as enzimas. A musculatura lisa associada ao trato digestório faz esses movimentos de mistura e, também, o fluxo direcionado dos alimentos ao longo do trato.

A digestão enzimática é iniciada na boca, por meio de uma enzima chamada amilase, presente na saliva e responsável pela quebra de amido em açúcares mais simples. As enzimas que digerem as gorduras ou lipídeos são chamadas de lipases, e algumas são secretadas já na boca por glândulas associadas. Porém, boa parte da digestão enzimática de gorduras ocorre no intestino. Após uma refeição, o bolo alimentar presente no estômago, chamado de quimo, passa, em pequenas quantidades, para a parte inicial do intestino, que é chamada duodeno. Lá, o quimo atua de muitas maneiras, inibindo a passagem de mais quimo por vias hormonais e nervosas.

Três importantes órgãos associados ao sistema digestório são o fígado, a vesícula biliar e o pâncreas. Estes órgãos fornecem enzimas e outros compostos químicos necessários para a digestão. O papel do fígado na digestão é limitado à produção da bílis, uma substância muito importante na digestão dos lipídeos.

A bílis contém os sais biliares, um grupo de substâncias que ajudam nessa digestão, que é um pouco complicada. Você já deve ter percebido que as refeições muito gordurosas são um pouco indigestas, certo? Parte do problema vem do fato de as gorduras não serem dissolúveis em água. Lembra o que acontece se você coloca água e azeite em um copo? E se você mistura bem, o que acontece? Bem, a situação no intestino é similar. A atuação dos sais biliares lembra um pouco o efeito de um detergente (o que acontece no copo de água e azeite se você coloca um pouquinho de detergente e agita?), e esses sais contribuem para reduzir o tamanho das gotinhas de gordura.

O seu pâncreas secreta mais de um litro de sucos pancreáticos por dia! Para quê tanto? Você se lembra do que já foi falado sobre as enzimas, que algumas atuam melhor em ambientes ácidos e outras em ambientes básicos? Pois bem, muitas enzimas requerem ambientes básicos, mas o quimo é muito ácido, já que contém o HCl produzido pelo estômago. O que fazer? Neutralizar o HCl com uma substância básica. O pâncreas secreta grandes quantidades de bicarbonato de sódio, que neutraliza o HCl; secreta também diversos tipos de enzimas para a digestão de proteínas, lipídeos, carboidratos e ácidos nucléicos (pois é, o DNA e o RNA fazem parte da dieta e precisam ser digeridos).

Uma vez que os alimentos tenham sido digeridos (agora você já sabe que isso significa somente que eles foram transformados em pedaços muito pequeninos), eles têm que ser absorvidos pelo organismo. A maior parte da absorção acontece no intestino delgado, após o duodeno. As pequenas unidades finais dos carboidratos (açúcares de pequeno porte) e das proteínas (aminoácidos e pequenos peptídeos) podem ser absorvidas pelas células do epitélio intestinal, ou seja, aquelas que cobrem a parede interna do intestino, e daí aos capilares (que veremos mais adiante). O problema com os lipídeos é que, dentre os vários produtos da sua digestão, somente os ácidos graxos pequenos conseguem atravessar os capilares. Assim sendo, muitos produtos da digestão dos lipídeos são rearranjados nas células intestinais e convertidos em pequenas esferas (quilomicrons) formadas por um certo tipo de lipídeos chamados triglicídeos. Essas esferas são grandes demais para entrar nos capilares, mas podem entrar nos vasos linfáticos. O sistema linfático, então, tem um papel muito importante na absorção das gorduras da dieta. O intestino grosso é o local onde se dá a formação das fezes, que são os restos não absorvidos dos alimentos, células descamadas das paredes do trato digestório e bactérias e microorganismos presentes nesse sistema.

Tipos de Alimentos:

Proteínas – é um alimento plástico ou construtor.

Carboidratos – é um alimento energético.

Lipídeos (gorduras) – é um alimento energético e construtor.

Vitaminas – são consideradas substâncias reguladoras. 

2 - Resumo do Processo Digestivo 

Amido - O processo de digestão do amido se inicia na boca com a mastigação e a salivação. Parte do amido é transformado em maltose. O restante do amido é transformado em maltose no intestino delgado. Nesse mesmo local a maltose é transformada em glicose que é a absorvida, passando para corrente sanguínea.

Proteínas - Parte das proteínas são transformadas em polipeptídios parte no estômago e o restante no intestino delgado, onde são transformados em aminoácidos que podem ser absorvidos no mesmo local.

Lipídeos - Os lipídeos só sofrem digestão quando já estão no intestino delgado onde são emulsionados pela bile, que é produzida no fígado e armazenada na vesícula biliar. Esse processo facilita a transformação dos lipídeos em ácidos graxos e glicerol no intestino, pois diminui as partículas de gordura. Final mente o intestino delgado absorve essas substâncias.

Noções de Ecologia

 

A palavra Ecologia deriva de duas palavras: oikós (casa) e logos (estudo). Assim, ecologia significa literalmente o 'estudo da casa'. Essa palavra foi usada pela primeira vez em 1870 pelo biólogo alemão Ernst Haeckel, para designar o estudo das interações dos organismos entre si e com os demais componentes do ambiente.

1 - Habitat e Nicho Ecológico

O habitat é o local em que uma espécie vive e nicho ecológico é o conjunto de atividades exercidas pelas espécies (ou populações) na natureza. Assim, em um ecossistema representado por uma lagoa, o habitat de uma alga microscópica é a água superficial. Seu nicho ecológico pode ser assim resumido: as algas necessitam de luz, de nutrientes minerais, de temperatura adequada, realizam fotossíntese, reproduzem-se, servem de alimento para alguns animais.

2 - População e comunidade

População é o conjunto de indivíduos da mesma espécie e comunidade o conjunto de populações de um determinado lugar.

3 – Ecossistema

Os ecossistemas apresentam dois componentes estruturais básicos e intimamente inter-relacionados:

- componente abióticos: podem ser físicos (como a radiação solar, a temperatura, a luz, a umidade, os ventos), químicos (como os nutrientes presentes nas águas e nos solos) ou geólogos (como o solo);

- componentes bióticos: são os seres vivos.

Em um ecossistema podem-se reconhecer dois tipos de componentes bióticos:

- organismo autótrofos ( auto = próprio, trofos = alimento):sintetizam seus próprios alimentos a partir de substâncias inorgânicas, como o gás carbônico e a água, e uma fonte de energia, por exemplo, a energia luminosa. 

Os organismos autótrofos são chamados produtores. entre eles, os mais importantes em termos ecológicos são os que realizam a fotossíntese. 

- organismo heterótrofos (hetero = diferente, trofos = alimento): não são capazes de sintetizar seus próprios alimentos como fazem os autótrofos; os heterótrofos dependem da matéria orgânica sintetizada pelos autótrofos para obter a matéria-prima para seu crescimento, reprodução e reparação de perdas, e a energia necessária para a realização de seus processos vitais.

 Os heterótrofos podem ser:

- consumidores: organismos que se alimentam de outros organismos. Todos os animais são consumidores.

- decompositores: organismos heterótrofos que degradam a matéria orgânica contida em produtores ou em consumidores mortos. os decompositores estão representados por certas bactérias e fungos.

4 – Biosfera

É a parte do planeta capaz de abrigar vida compreendendo todos os ecossistemas. A reunião de todos os ecossistemas do planeta forma a biosfera, ou seja, o conjunto de todas as regiões da terra habitadas por seres vivos.

Relação entre seres vivos

 ALELOBIOSES 

O termo alelobiose representa as interações que os organismos vivos mantêm entre si, podendo ocorrer entre indivíduos de mesma espécie ou entre espécies diferentes, podendo ainda caracterizar beneficio ou prejuízo para os indivíduos que mantêm o relacionamento. As relações que os organismos vivos desenvolvem no meio são fundamentais para o equilíbrio ambiental, mesmo que possa parecer um desajuste da natureza. De uma forma geral podemos classificar as alelobioses em Intraespecíficas, interespecíficas, harmônicas e desarmônicas.

Intraespecíficas, que ocorrem entre seres da mesma espécie, e as interespecíficas, entre seres de espécies diferentes. 

1 - Relações Intraespecíficas e Harmônicas 

São aquelas que ocorrem entre organismos da mesma espécie e que estes não apresentam prejuízos. Os principais exemplos são: 

a) Colônias - Os indivíduos apresentam um alto grau de dependência, podendo ocorrer ou não a divisão do trabalho. Ex.: Corais, caravelas.

As colônias são associações entre indivíduos de mesma espécies que realizam a divisão das atividades do grupo, no entanto apresentam-se fundidas fisicamente. Essa fusão é conseqüência da sua forma de reprodução e desenvolvimento. Podemos citar como principais exemplos de colônias os corais e caravelas, ambos pertencentes ao grupo dos celenterados, nestes organismos ocorre uma divisão clara das funções, como captura de alimento, defesa, digestão, flutuação (caravelas) entre outras funções menos vitais. Os corais desenvolvem-se normalmente em águas tropicais ou subtropicais e albergam uma infinidade de organismos que representam uma alta diversidade e produtividade, muitos espécies se associam a algas. 

b) Sociedades - Os indivíduos apresentam capacidade de viver isolados, mas vivem em grupo, apresentando, às vezes, uma diferenciação nas formas e divisão do trabalho. Ex.: formigas, abelhas, cupins.

As sociedades apresentam características muito próximas às colônias, pois também realizam divisão de tarefas, no entanto seus corpos não são unidos. Os mamíferos e insetos são exemplos de grupos que formam sociedades, apesar da maior complexidade dos mamíferos, os insetos constituem sociedades altamente organizadas. Entre os mamíferos destacamos os cetáceos como exemplo de sociedades altamente organizadas, apresentando inclusive sinais de comunicação entre os indivíduos, sinais estes que vêm sendo estudados por muitos pesquisadores em todo o mundo. Muitas espécies de golfinho são atualmente estudadas devido a sua inteligência bastante desenvolvida e capacidade de mostrar comportamentos sociais únicos entre os animais, só se comparando aos seres humanos.

2 - Relações Intraespecíficas e Desarmônicas

Este grupo de alelobioses é caracterizado por relações entre indivíduos de mesma espécie e que ocorre prejuízo para pelo menos um dos organismos envolvidos. 

Os principais tipos são: 

- Competição intraespecífica 

Os mecanismos de competição são extremamente importantes para o equilíbrio do meio, apesar de considerarmos que em um processo de competição ocorre prejuízo par um dos organismos.

- Canibalismo 

As citações de canibalismo na literatura estão restritas a poucos grupos funcionais, devido ao fato que esta relação é pouco comum na natureza. Entendemos por canibalismo quando um organismo mata um outro da mesma espécie para satisfazer suas necessidade alimentares. Em algumas espécies de insetos, como o Louva-a-deus existe uma situação muito comum onde as fêmeas bem mais fortes e maiores devoram os machos após a cópula. Entre os escorpiões esta prática de canibalismo após a cópula também é notada, podendo em alguns casos ser observada a fuga do macho do local da cópula na tentativa de escapar da feracidade da fêmea. Mas existem outras condições onde ocorre a prática do canibalismo, como ocorre com ratos em situação de stress devido à superpopulação. Alguns estudos mostram que a partir de um limiar de suporte de espaço ou alimentação os animais mais fortes começam a matar os mais fracos e passam a se alimentar destes. Esta na verdade é uma prática extremamente útil para promover uma diminuição da densidade local.

Relações Interespecíficas e Harmônicas 

Estas relações são caracterizadas pelo fato de ocorrerem entre organismos de diferentes espécies e que não ocorre prejuízo para os que se relacionam. Os principais tipos são: 

a) Protocooperação: As espécies têm dependência, mas essa associação não é obrigatória, podendo cada espécie viver isoladamente. Ex.: Caramujo e anêmona-do-mar.

Este é um tipo de interação em que dois organismos de espécies diferentes desenvolvem benefícios mútuos. Este tipo de relação normalmente é conseqüência de um longo processo de coevolução. Falo em coevolução devido ao fato que para que duas espécies possam conviver com tamanho grau de intimidade só é possível através de evolução conjunta. Contudo na Protocooperação ou simplesmente cooperação os organismos envolvidos podem sobreviver sozinhos, caso o seu párea não seja encontrado. São situações portanto, de interdependência parcial, permitindo desta forma que os organismos tenham maior capacidade de aproveitamento das condições do meio.

b) Mutualismo - As espécies envolvidas tem interdependência, cada espécie só consegue viver na presença da outra. Ex.: Liquens, cupins e protozoários, ruminantes e micro-organismos.

O mutualismo é uma das relações mais harmônicas da natureza, no entanto não é tão importante para o equilíbrio do meio. Nesta relação ocorre um beneficio mútuo como na cooperação, no entanto as espécies necessariamente precisam viver conjuntamente, isto quer dizer que caso sejam separadas não conseguirão viver livremente. Esta relação por muito tempo ficou também conhecida como simbiose, devido ao fato de representar o equilíbrio da natureza, uma visão romântica do meio natural, posteriormente outras descobertas foram feitas e o termo simbiose passou a ser utilizado como sinônimo para qualquer tipo de alelobiose. Lembre-se que as relações tendem a gerar equilíbrio para as comunidades e populações

c) Comensalismo - Denominação para os organismos que se alimentam dos restos de alimento de outros indivíduos. Ex.: Rêmora e tubarão.

Essa é uma relação onde existe um benefício unilateral, como no caso acima, no entanto a relação aqui não se estabelece em relação à moradia como no inquilinismo, mas em relação à disponibilidade alimentar. Podemos citar dois exemplos simples, a relação existente entre tubarões e rêmoras e a relação existente entre leões e hienas. No primeiro exemplo vamos identificar ambos como peixes carnívoros, apenas diferenciando o tamanho e a ferocidade dos tubarões com relação às rêmoras. A rêmora é um pequeno peixe que apresenta ventosas em sua região dorsal e que pode facilmente prender-se a outros animais maiores. No entanto costumamos vê-las presas à região ventral de tubarões, prende-se aí com o objetivo de conseguir um pouco das sobras deixadas pelo grande carnívoro, esta relação em nada atrapalha o tubarão em suas atividades, por isso apenas a rêmora se beneficia.

d) Inquilinismo - É a associação em que uma espécie (inquilino) procura abrigo ou suporte no corpo de outra espécie (hospedeiro). Ex.: Orquídeas em árvores, peixe-agulha e holotúria.

No inquilinismo como o nome já sugere corresponde a uma associação onde um dos indivíduos vai servir de moradia para um outro ser. Existe um caso clássico de inquilinismo entre um pequeno peixe denominado fierásfer e um equinodermo denominado pepino do mar. Este equinodermo apresenta uma cavidade central em seu corpo por onde circula a água, que é fundamental ao seu metabolismo, enquanto o pequeno peixe se aloja nesta cavidade, sem promover nenhum tipo de prejuízo ao pepino, mas o peixe por sua vez se beneficia desta associação devido ao fato de conseguir moradia. Verifique que apenas o peixe se beneficia sem, no entanto ocorrer prejuízo para o outro.

3 - Relações Interespecíficas e Desarmônicas

Estes tipos de alelobioses são aquelas que ocorrem entre indivíduos de espécies diferentes e que ocorre prejuízo para pelo menos um dos organismos. Neste grupo de relações estão aquelas que são fundamentais para o equilíbrio ambiental das populações e das comunidades.

a) Parasitismo - Quando uma espécie se instala no corpo de outra, dela retirando matéria para a sua nutrição. Ex.: Lombriga e homem, Esquistossomo e o homem.

O parasitismo se configura como a relação entre um parasita e seu respectivo hospedeiro. É importante ressaltar que nesta relação o parasita vive as custas do hospedeiro causando-lhe prejuízos. Existe nesta relação uma série de aspectos a serem analisados e vamos iniciar pelo seu aspecto evolutivo. Podemos entender que as relações de parasitismo são evolutivamente recentes, onde o parasita encontrou no hospedeiro as condições ideais para reprodução e sobrevivência.

b) Predatismo - Ocorre quando um organismo se alimenta de outro de espécie diferente. O mecanismo de predatismo é um dos processos mais bem estudados quando estamos nos referindo à dinâmica das populações, justamente porque é uma das formas mais eficientes de controle das populações naturais. Este tipo de relação se caracteriza por um organismo, normalmente maior ou mais forte denominado predador e um outro organismo menor ou mais fraco denominado presa. Então é muito comum falarmos que predatismo é a relação predador/presa.

Chamamos de presa o organismo que se alimenta e presa o que serve de alimento. Ex.: Leão e zebra, cobra e ratos.

Poluição

A poluição é a alteração do equilíbrio ecológico devido à presença de resíduos em quantidade que o ambiente tem de absorver provocando danos ao seu funcionamento. Os resíduos podem ser sólidos, líquidos ou gasosos; eles afetam o ar, as águas e o solo. A poluição também pode ser causada pela presença de vírus, bactérias e fungos, ou pela emissão de calor, som e luz. Os poluentes essencialmente são produzidos pelas atividades humanas: meios de transporte (queimam gasolina ou outros combustíveis), industriais (emissão de diversos gases, entre eles o dióxido de enxofre), queima de florestas, uso de fertilizantes e defensivos agrícolas, esgoto, resíduos hospitalares.

1 – Atmosférica 

a) Redução (Buraco) na camada de ozônio 

A camada de ozônio protege a o nosso planeta contra o excesso de raios ultravioletas. Ela funciona como um filtro que permite a passagem de uma quantidade ideal e essencial à vida.

Devido ao uso de CFC (clorofluorcarboneto) em aparelhos de refrigeração e aerossóis a camada de ozônio vem diminuindo. Com a destruição da camada de ozônio, ocorre maior passagem de radiação ultravioleta, provocando sérios danos aos seres vivos, como o câncer de pele, catarata, queda nas colheitas, diminuição de resistência a infecções, destruição do fitoplâncton. Outros gases também são responsáveis por esse problema ambiental, mas o principal é o CFC.

b) Efeito estufa 

O efeito estufa é o responsável pela manutenção da temperatura da Terra e graças a ele os raios que aquecem a superfície terrestre ficam retidos em parte na atmosfera. O principal responsável por isso é o gás carbônico atmosférico. O grande problema é que como a quantidade desse gás na atmosfera vem aumentando, devido ao excesso de emissão desse gás (Ex.: queimadas, queima de combustíveis fósseis, etc.) o efeito estufa tem aumentando, retendo mais a temperatura que o normal. Em conseqüência disso, a temperatura terrestre tem aumentado causando problemas climáticos e o derretimento de geleiras. O aumento da temperatura terrestre provocará catástrofes, segundo as previsões, como o risco de as calotas polares derreterem e provocarem alterações no nível das marés, entre outras alterações atmosféricas

c) Chuva ácida. 

A chuva ácida é provocada pela de combustíveis fósseis e pelos poluentes industriais que lançam dióxido de enxofre e de nitrogênio na atmosfera. Esses gases ao se combinarem com o hidrogênio presente na atmosfera sob a forma de vapor de água formam ácidos que chegam a superfície terrestre junto com a água da chuva. Eles podem causar problemas respiratórios, intoxicação em rios e mares, e corroer fachadas de prédios e monumentos. 

d) Inversão térmica 

O solo e o ar são aquecidos pelo Sol. O ar quente é menos denso e sobe, dispersando os poluentes. No inverno, o ar frio, que é mais denso, não sobe e retém os poluentes, provocando problemas respiratórios e cardíacos, ou irritação da mucosa ocular.

2 – Hídrica 

Os metais pesados, agrotóxicos, detergentes e derramamento de petróleo são os principais poluentes hídricos. Os primeiros contaminam a água e dependendo da substância pode contaminar os peixes e toda cadeia alimentar, incluindo o homem. Os dois últimos formam uma camada espessa que impede a passagem da luz solar provocando problemas na cadeia alimentar, já que prejudica os produtores na cadeia alimentar. O efeito do derramamento de petróleo no mar é drástico para a fauna (animais) e flora (vegetais). Os pássaros encharcam suas penas de óleo, impedindo o voo e, ao limpar suas penas, ingerem o óleo, morrendo envenenados.

O esgoto proveniente das regiões sem tratamento de esgoto também provoca a eutrofização, fazendo com que diminua a quantidade de oxigênio na água e a mortandade de peixes e outros organismos nos rios. 

Eutrofização é o aumento da matéria orgânica em meio aquático, acarretando a proliferação das algas. O aumento exagerado da quantidade de algas pode provocar deficiência da entrada de luz na região mais profunda, causando a morte dos vegetais e animais.

Esgotamento de nutrientes 

A decomposição da biomassa por bactérias aeróbias consome o oxigênio da água, acarretando a morte da fauna (animais) e flora (vegetais). Com a morte dos animais e vegetais, a decomposição passa a ocorrer por ação de bactérias anaeróbias. Estas eliminam substância como gás sulfídrico, que tem cheiro típico, como de ovos podres. A água torna-se imprópria para o consumo humano e para o desenvolvimento de outros seres vivos. 

 3 – Solo

O lixo é um poluente que contamina os solos devido ao descaso em seu armazenamento e o consumismo desenfreado, que provoca um aumento constante na quantidade de lixo produzida nas cidades. Os lixões e os aterros sanitários mal estruturados despejam o chorume diretamente no solo, o que pode chegar até os lençóis freáticos e contaminar rios. Os adubos sintéticos e pesticidas também têm sua contribuição.

Metabolismo celular

O nome da substância misteriosa que é produzida por todas aquelas pequenas usinas de energia (mitocôndrias) e que serve de moeda de troca energética para a célula é Adenosina tri fosfato mais conhecida como ATP. 

1) Mas que substância é mesmo esse ATP? Essa substância é um nucleotídeo constituído por uma base nitrogenada (a adenina), por um açúcar (a ribose) e por três grupamentos fosfato, por isso e chamada tri fosfato. A adenina ao se unir a ribose forma a adenosina. Se apenas um fosfato se ligar a adenosina, teremos então o monofosfato de adenosina: AMP (que é super importante para o sistema nervoso dos organismos!); a ligação a um segundo fosfato vai originar o difosfato de adenosina (ADP) e, ao ligar-se a um terceiro fosfato teremos o famoso trifosfato de adenosina ou ATP (a sigla vêm do inglês Adenosine Triphosphate).

2) Por que o ATP é um bom armazenador de energia? Isso têm a ver com os 3 fosfatos que ele carrega? Boa pergunta! Sim, a característica do ATP ser um ótimo armazenador de energia tem tudo a ver com os fosfatos. As ligações dos fosfatos (entre eles) são ligações de alta energia, permitindo acumulá-la em grande quantidade. Outra coisa muito importante é que o ATP pode “ceder” essa energia à maioria dos processos vitais realizados pela célula, ou seja, ela não somente armazena como principalmente transfere de maneira eficaz, a energia acumulada. 

O papel do ATP como “moeda energética” da célula. As reações catabólicas liberam energia, que é armazenada nas moléculas de ATP. A célula utiliza essa energia armazenada para realizar trabalho, por exemplo para a união de aminoácidos, para a fabricação das proteínas, no transporte de substâncias através da membrana plasmática, na contração muscular etc.

3) Será que a energia que o nosso corpo precisa para realizar todas as muitas atividades que realiza provêm dos alimentos? Sim, sem dúvida, os alimentos que ingerimos fornecem a energia necessária para que as nossas células, e o nosso organismo possam realizar as suas funções. 

4) Isso ocorre com todos os alimentos? Mesmo com a alface que a mãe obriga a comer? Sim, todos os alimentos fornecem energia ao nosso organismo em forma de ATP, incluindo o alface, o jiló, o quiabo e por aí vai. Existem alimentos mais e outros menos energéticos, mas vamos por parte.

Em princípio TODOS os alimentos que ingerimos devem ser degradados em moléculas mais simples a serem utilizadas pelas células, utilizando reações exotérmicas (exo=exterior e térmica vem de calor: energia), ou seja, reações que produzem energia. Dito de uma outra forma, todos os alimentos que ingerimos estão reduzidos, isto é, possuem elétrons que podem ser doados, e precisam ser transformados (os alimentos) em substâncias bem mais simples que sejam capazes de receber elétrons (substâncias oxidadas). Lembre-se: quando acontece uma reação química em que moléculas são degradadas, os átomos se reassociam formando outras moléculas. Então para que os nutrientes que ingerimos sejam oxidados, estes precisam reagir com o gás oxigênio (O2 ), liberando energia. Parte dessa energia é armazenada no ATP, que você já conhece muito bem! Para ser utilizada nos processos celulares.

5) Até aqui tudo bem, mas estamos falando de nutrientes e de O2 . O oxigênio será utilizado na respiração celular (que ocorre na mitocôndria); e quando comemos aquela alface ou aquela batatinha frita estamos ingerindo glicose que é um carboidrato, entre outros nutrientes. Logo falaremos desses outros nutrientes. Quando uma molécula de glicose reage com 6 moléculas de oxigênio, formam-se 6 moléculas de gás carbônico (CO2 ) e 6 de água (H2 O). A energia liberada nesse processo é suficiente para a fabricação de cerca de 38 moléculas de ATP: isto ocorre a partir de 38 moléculas de ADP e 38 fosfatos. TODO esse processo a partir dos nutrientes, utilizando O2 para obter energia em forma de ATP e produzir CO2 e H2 O é chamado de respiração celular ou respiração aeróbica por utilizar o oxigênio atmosférico.

Para obter a energia da batatinha frita (que está reduzida) o organismo precisa oxidá-la completamente, para finalmente obter a energia em forma de ATP. Esse processo todo chama-se respiração celular e ocorre principalmente dentro das mitocôndrias (as pequenas usinas) da célula. 

O processo de respiração celular têm três etapas: glicólise, ciclo de Krebs e fosforilação oxidativa. Bom, em primeiro lugar, a glicose é degradada através de várias enzimas específicas num total de 10 reações a duas moléculas menores o ácido pirúvico ou piruvato. Este processo chamado glicólise ocorre no citoplasma celular (especificamente no citosol ou líquido citoplasmático). Para que a glicose possa ser ativada a célula gasta 2 ATP, esse “investimento” é pago com juros, pois a cada molécula de glicose são produzidos pela glicólise 4 ATPs. Isto significa que o rendimento total da glicólise são 2 ATP (Produz 4, mas gasta 2, o “saldo” são 2 ATPs). Na glicólise também são liberados elétrons energizados e íons H+.

Os ácidos pirúvicos e os íons H+ produzidos durante a glicólise são conduzidos para dentro da mitocôndria, onde libertarão sua energia restante. O ácido pirúvico libera uma molécula de gás carbônico e uma de acetil. A molécula de acetil inicia uma série de oito reações (lembra que estamos dentro da mitocôndria) chamada de ciclo de Krebs ou ciclo do ácido cítrico. Os produtos finais do ciclo de Krebs são 2 CO2 além de mais elétrons energizados e íons H+ . 6) Os elétrons energizados e íons H+ devem ser muito importantes, pois são produzidos tanto na glicólise como no ciclo de Krebs. Isto é verdade? Por quê?

Sim, é verdade, estes elétrons energizados e íons H+ passam por substâncias transportadoras que ficam literalmente “enfileiradas” na membrana interna da mitocôndria formando a chamada cadeia respiratória ou cadeia de transporte de elétrons. Este transporte de elétrons permite que eles liberem gradativamente o excesso de energia. Essa energia é utilizada para forçar os íons H+ para o espaço entre as duas membranas mitocondriais. Os íons H+ acumulados nesse espaço são difundidos de novo para dentro da matriz mitocondrial. Essa passagem de íons H+ produz muita energia, pois fosforila ADP para formar ATP, esse processo é chamado de fosforilação oxidativa.

Muitos fungos e bactérias vivem em ambientes pobres em O2 , a obtenção de energia se dá pela degradação parcial de moléculas orgânicas a moléculas menores. Este processo é a fermentação. As células do nosso corpo também podem realizar a fermentação quando falta O2 para a respiração celular. Este processo também começa com a degradação da glicose, a glicólise produzindo 2 ácidos pirúvicos, e liberando energia para um “saldo” de 2 ATP. Em seguida o ácido pirúvico pode-se transformam em ácido lático ou etanol e CO2 .

Como você já deve ter ouvido falar, os esportistas podem acumular ácido lático nos seus músculos. Este processo é denominado de fermentação lática, e além das células musculares pode ser realizado por algumas bactérias, por exemplo, as bactérias que fermentam o leite. Em outra situação o ácido pirúvico proveniente da glicólise transforma-se em etanol (álcool etílico) e CO2 , este processo de fermentação alcoólica é realizado por alguns fungos, como o fermento de pão ou o fungo de padaria Saccharomyces cerevisiae. Há milênios a humanidade utiliza as leveduras para produzir bebidas alcoólicas e na produção de pão.

Continuando, nós sabemos que você não ingere somente glicose na sua alimentação! Então vamos estudar quais substâncias estão presentes nas células, e consequentemente, nos alimentos.

7) Os átomos que formam a matéria componente dos seres vivos são diferentes daqueles que formam a matéria não viva? Não, embora na matéria viva predominem certos tipos de átomos. Eles são idênticos aos encontrados na matéria não viva. Os átomos são unidades que compõem as moléculas. Uma molécula pode ser formada por dois, três ou milhares de átomos, por exemplo, a molécula de água é formada por dois átomos de H (hidrogênio) e um átomo de O (oxigênio), já a molécula de DNA (que você tem ouvido falar muito) têm milhares de átomos de C (carbono) entre milhares de átomos de outros elementos químicos. Quando a matéria viva é analisada em relação aos átomos que a formam, os mais abundantes são: carbono (C), hidrogênio (H), oxigênio (O), nitrogênio (N), fósforo (P) e enxofre (S).

8) Então se os átomos da matéria não viva são os mesmos da matéria viva, existe algum deles que faça a diferença? A matéria viva está formada por moléculas orgânicas, e o átomo de carbono (C) forma a estrutura básica de todas elas. Nestas moléculas há carbonos unidos em sequência formando cadeias carbônicas. O carbono pode formar ligações com outros átomos e dessa forma originar diferentes moléculas orgânicas.

Os átomos quase nunca se encontram sozinhos, eles estão unidos a outros átomos por ligações. A ligação covalente ocorre na camada mais externa do átomo (entre os elétrons mais externos) e é muito firme e estável. O átomo de H, pode realizar apenas uma ligação covalente, o átomo de oxigênio, duas; o átomo de nitrogênio, três; e o átomo de carbono pode realizar quatro ligações covalentes! Será por isso que o átomo de carbono forma esqueletos carbônicos nas moléculas orgânicas?

 As proteínas são formadas pelos ribossomos da célula, estas, uma vez desligadas dos ribossomos, entram no retículo endoplasmático rugoso (RER) onde são transferidas para o aparelho de Golgi. Nesta “viagem” pelo RER e pelo Golgi as proteínas são identificadas, modificadas e empacotadas em pequenas bolsas membranosas podendo atuar dentro da própria célula ou no meio externo.

– O retículo endoplasmático rugoso (RER) e o aparelho de Golgi funcionam de modo integrado. Proteínas produzidas pelos ribossomos penetram no RER, de onde são transferidas para o aparelho de Golgi. Neste, as proteínas são identificadas, modificadas e empacotadas em pequenas bolsas membranosas, que podem atuar dentro da própria célula ou no meio externo. A fotomicrografia eletrônica mostra a região apical de uma célula animal, repleta de grãos de secreção prontos para ser eliminados (aumento ≅ 6.600 vezes).

10) As proteínas são de fato as moléculas orgânicas mais abundantes nos seres vivos. E quanto às outras? Voltando a nossa conversa sobre a composição da matéria viva, em segundo lugar (em termos de abundância) estão as gorduras: 

A principal característica das gorduras ou lipídios é que são insolúveis em água e há três tipos principais: 

a) Glicerídeos: são os óleos e as gorduras, sendo todos eles formados por uma molécula de glicerol (um álcool de três carbonos) e ácidos graxos. Os glicerídeos são usados como reserva de energia. 

b) Ceras: longas moléculas de ácidos graxos unidas a moléculas de álcool de cadeia longa. São altamente insolúveis e impermeabilizam a superfície das folhas das plantas, reduzindo a perda de água pela transpiração. 

c) Esteroides: constituem uma categoria “especial” de lipídeos. São compostos de quatro anéis de carbono, interligados com átomos de hidrogênio (H) e oxigênio (O). O vilão colesterol é um esteroide. Se você lembra, a membrana celular é formada por um tipo especial de lipídeo (um tipo de glicerídeo) os fosfolipídeos que são constituídos por duas cadeias de ácidos graxos e um átomo de fósforo.

Os ácidos nucléicos formam o DNA, a molécula que carrega toda as informações genéticas dos seres vivos! O nome deriva deles terem sido encontrados no núcleo das células.

Existem dois tipos de ácidos nucléicos: o DNA (ácido desoxiribonucléico) e o RNA (ácido ribonucléico). Ambos possuem uma estrutura básica chamada nucleotídeo, constituída por uma base nitrogenada, um açúcar, e pelo ácido fosfórico. Os açúcares são a desoxirribose para o DNA e a ribose para o RNA. As bases adenina e guanina são púricas e as bases citosina e timina são pirimídicas.

Resumindo, o metabolismo celular é o conjunto de todas as reações químicas ocorridas nas células dos seres vivos, é o que lhes permite crescer, manter a sua identidade e se reproduzir.

11) Por que a Teoria Celular é uma ideia unificadora dentro da Biologia? Porque ela permitiu vislumbrar um princípio básico em meio a toda a diversidade dos seres vivos: apesar de variarem em uma série de aspectos, TODOS os seres vivos são formados por células. A Teoria Celular foi estabelecida entre os anos de 1938 e 1939 por dois pesquisadores Matthias Schleiden e Theodor Schwann, baseados nas próprias observações e na de vários outros cientistas: “Todos os seres vivos – animais, vegetais ou protozoários – são compostos por células e por produtos dessas células”.

DNA

Durante a evolução da célula formou-se uma molécula, que hoje sabemos ser o ácido desoxirribonucléico (DNA ou ADN): molécula longa, formada pela junção de um grande número de nucleotídeos, e que contém a informação genética codificada.

O DNA constitui uma espécie de código que determina o que uma célula tem. Além disso, o DNA é capaz de produzir uma cópia dele mesmo.

Antes de entrarmos no estudo do DNA propriamente dito, faz-se necessária a compreensão de alguns conceitos sobre relação entre cromossomos e DNA.

Os cromossomos contêm os genes que por sua vez são formados por DNA (ácido desoxirribonucléico). Estes genes permitem a transmissão das informações genéticas de geração a geração.

O material responsável pelo comando e coordenação de toda a atividade celular e pelas divisões celulares e transmissões das características hereditárias está representado nas células pelos cromossomos.

Nas células procarióticas, o cromossomo é uma única molécula de um ácido nucléico, denominado ácido desoxirribonucléico, o DNA.

Nas células eucarióticas, o cromossomo é formado por DNA associado a moléculas de histona, que são proteínas básicas. É na molécula de DNA que estão contidos os genes, responsáveis pelo comando da atividade celular e pelas características hereditárias. Cada molécula de DNA contém vários genes dispostos linearmente ao longo da molécula. Cada gene, quando em atividade, é transcrito em moléculas de outros ácidos nucléicos denominados ribonucléicos, que comandarão a síntese de proteínas.

Nas células procarióticas, os cromossomos encontram-se imersos no próprio citoplasma formando uma estrutura denominada nuclóide. Nas células eucarióticas os cromossomos encontram-se separados dos citoplasma pela membrana nuclear ou carioteca, em uma estrutura denominada núcleo. A presença de carioteca é uma característica típica das células eucarióticas, que as distingue das procarióticas. Além disso, as células procarióticas não apresentam organelas membranosas, como ocorre com as eucarióticas.

A molécula de DNA é constituída por uma seqüência de nucleotídeos, que por sua vez é formado por três diferentes tipos de moléculas:

- um açúcar (pentose)

- um grupo fosfato

- uma base nitrogenada

               O Nucleotídeo:

              A orientação das ligações entre as três moléculas constituintes dos nucleotídeos é essencial para se determinar o sentido da dupla fita de DNA.

                           A ligação entre a base nitrogenada e a pentose

Esta ligação é feita covalentemente através de uma ligação N-glicosídica com a hidroxila ligada ao carbono-1 da pentose.             

                            A ligação entre o grupo fosfato e a pentose

Esta ligação é feita através de uma ligação fosfoéster com a hidroxila ligada ao carbono-5 da pentose.

Para a formação da molécula de DNA é necessário que ocorra a ligação entre os nucleotídeos.

Os nucleotídeos estão ligados covalentemente por ligações fosfodiéster formando entre si pontes de fosfato.

O grupo hidroxila do carbono-3 da pentose do primeiro nucleotídeo se liga ao grupo fosfato ligado a hidroxila do carbono-5 da pentose do segundo nucleotídeo através de uma ligação fosfodiéster.

Devido a esta formação a cadeia de DNA fica com uma direção determinada, isto é, em uma extremidade temos livre a hidroxila do carbono-5 da primeira pentose e na outra temos livre a hidroxila do carbono-3 da última pentose.

 Isto determina que o crescimento do DNA se faça na direção de 5' para 3'

 Sabendo-se como são feitas as ligações entre os nucleotídeos, formando assim a fita de DNA, podemos analisar a estrutura tridimensional do DNA.

James Watson e Francis Crick postularam um modelo tridimensional para a estrutura do DNA baseando-se em estudos de difração de raio-X.

O DNA consiste de duas cadeias helicoidais de DNA, enroladas ao longo de um mesmo eixo, formando uma dupla hélice de sentido rotacional à direita.

 Ainda com base nestes estudos, concluiu-se que na dupla hélice as duas fitas de DNA estão em direção opostas, isto significa que são anti-paralelas. O termo anti-paralelas deve-se ao fato de que uma das fitas tem a direção exata da sua síntese (5'---3') enquanto que a outra está invertida (3'----5').

Esta conformação em fitas anti-paralelas levará à necessidade de mecanismos especiais para a replicação do DNA.

 Com base na estrutura de dupla hélice do DNA e nas características de hidrofobicidade das moléculas, a estrutura do DNA fica da seguinte forma:

O grupo fosfato e o açúcar (parte hidrofílica) - estão localizados na parte externa da molécula.

As bases nitrogenadas (parte hidrofóbica) - estão localizadas na parte interna da molécula.

A relação espacial entre as duas fitas cria um sulco principal e um sulco secundário.

O pareamento das bases de cada fita se dá de maneira padronizada, sempre uma purina com uma pirimidina, especificamente: adenina com timina e citosina com guanina.

A proximidade destas bases possibilita a formação de pontes de hidrogênio, sendo que adenina forma duas pontes de hidrogênio com a timina e a citosina forma três pontes com a guanina.

A dupla hélice é mantida unida por duas forças:

Por pontes de hidrogênio formadas pelas bases complementares

Por interações hidrofóbicas, que forçam as bases a se "esconderem" dentro da dupla hélice.

Estudos recentes mostram que existem duas formas de DNA com a hélice girando para a direita, chamadas A-DNA e B-DNA, e uma forma que gira para a esquerda chamada Z-DNA. A diferença entre as duas formas que giram para a direita está na distância necessária para fazer uma volta completa da hélice e no ângulo que as bases fazem com o eixo da hélice.

    B-DNA: Tem a dupla hélice mais longa e mais fina. Para completar uma volta na hélice são necessários 10 pares de bases.

      A-DNA: Tem a forma mais curta e mais grossa. Para completar uma volta na hélice são necessários 11 pares de bases.

Em solução, geralmente o DNA assume a conformação B. Quando há pouca água disponível para interagir com a dupla hélice, o DNA assume a conformação A-DNA.

Existe uma terceira forma de DNA que difere das duas anteriores, pois seu sentido de rotação é para a esquerda, este tipo de DNA é chamado de Z-DNA. Esta conformação é mais alongada e mais fina do que o B-DNA. Para completar uma volta na hélice são necessários 12 pares de bases. O DNA, em solução com altas concentrações de cátions, assume a conformação Z-DNA.

Em eucariotos o DNA tende a assumir a conformação Z-DNA devido a metilação do DNA.

Soluções de DNA, em pH = 7,0 e temperatura ambiente, são altamente viscosas;

A altas temperaturas ou pH extremos o DNA sofre desnaturação, isto porque ocorre ruptura das pontes de hidrogênio entre os pares de bases. Esta desnaturação faz com que diminua a viscosidade da solução de DNA;

Durante a desnaturação nenhuma ligação covalente é desfeita, ficando, portanto, as duas fitas de DNA separadas;

Quando o pH e a temperatura voltar ao normal, as duas fitas de DNA espontaneamente se enrolam formando novamente o DNA dupla fita. Este processo envolve duas etapas:

A primeira é mais lenta pois envolve o encontro casual das fitas complementares de DNA, formando um curto segmento de dupla hélice.

A segunda etapa é mais rápida e envolve a formação das pontes de hidrogênio entre as bases complementares reconstruindo a conformação tridimension

Replicação do DNA é o processo de auto-duplicação do material genético mantendo assim o padrão de herança ao longo das gerações.

 Duas teorias tentaram explicar a replicação do DNA:

Teoria conservativa: Cada fita do DNA sofre duplicação e as fitas formadas sofrem pareamento resultando num novo DNA dupla fita, sem a participação das fitas "parentais" (fita nova com fita nova formam uma dupla hélice e fita velha com fita velha formam a outra dupla fita).

 Teoria semi-conservativa: Cada fita do DNA é duplicada formando uma fita híbrida, isto é, a fita velha pareia com a fita nova formando um novo DNA; de uma molécula de DNA formam-se duas outras iguais a ela. Cada DNA recém-formado possui uma das cadeias da molécula mãe, por isso o nome semi-conservativa.

A molécula do DNA vai-se abrindo ao meio, por ação de uma enzima chamada DNA polimerase. Essa enzima quebra as ligações de pontes de hidrogênio existentes entre as duas bases nitrogenadas das cadeias complementares de nucleotídeos.

 

Ao mesmo tempo que o DNA polimerase vai abrindo a molécula de DNA, outra enzima chamada DNA ligase vai ligando um grupo de nucleotídeos que se pareiam com os nucleotídeos da molécula mãe.

 Além da capacidade de duplicação o DNA também é responsável pela síntese de outro ácido nucléico muito importante para a célula: o ácido ribonucléico ou RNA. Da mesma forma que o DNA, o RNA também é uma molécula grande formada por várias partes menores chamadas nucleotídeos. Por isso diz-se que tanto DNA como RNA são polinucleotídeos.

Em 1941, os pesquisadores Beadle e Tatum, fazendo experiências com um tipo de bolor de pão, a Neurospora sp, observaram que nem sempre a autoduplicação do DNA ocorria de modo perfeito. O bolor crescia num meio de cultura contendo açúcar e diversos sais inorgânicos. Seus esporos eram submetidos a raios X e alguns deles passavam depois a produzir bolores com novas características. Por exemplo, alguns perdiam a capacidade de fabricar lisina e só conseguiam sobreviver quando aquele aminoácido era acrescentado ao meio de cultura. Essa incapacidade foi relaciona com a falta de uma enzima necessária para a síntese de lisina. Concluíram, então, que os raios X teriam danificado a formação daquele tipo específico de enzima.

Como a produção de uma enzima depende de informação codificada no DNA, a conclusão daqueles pesquisadores ficou conhecida como a relação "um gene - uma enzima". Atualmente, fala-se, com maior precisão, na relação "um gene - uma cadeia polipeptídica".

A modificação genética induzida através dos raios X é conhecida como mutação. As mutações podem resultar de uma alteração na seqüência dos nucleotídeos, ou de quebras e mudanças de posição dos fragmentos da molécula de DNA. Portanto são mutações as alterações numéricas e estruturais dos cromossomos, que persistem através das autoduplicações, transmitindo-se às células-filhas. Existem também erros que ocorrem no RNA, no momento das transcrições ou das traduções, e afetam somente a própria célula.

As mutações são produzidas por agentes mutagênicos, que compreendem principalmente vários tipos de radiação, dentre os quais os raios ultravioleta, os raios X e substâncias que interferem na autoduplicação do DNA ou na transcrição do RNAm, determinando erros nas seqüências dos nucleotídeos.

 A lista das substâncias mutagênicas tem aumentado muito nos últimos anos, sendo bastante conhecidos o gás mostarda, o ácido nitroso, a bromouracila, o formaldeído, a nicotina. Vários tipos de câncer podem ser produzidos por alterações ocorridas nos ácido nucléicos; por isso os mesmos agentes mutagênicos podem ser também cancerígenos.

O RNA (ácido ribonucléico) é o ácido nucléico formado a partir de um modelo de DNA.

O DNA não é molde direto da síntese de proteínas. Os moldes para síntese de proteínas são moléculas de RNA. Os vários tipos de RNA transcritos do DNA são responsáveis pela síntese de proteínas no citoplasma.

 Existem três tipos de RNAs:

      •RNA mensageiro: Contêm a informação para a síntese de proteínas.

 Os RNAm representam cerca de 4% do RNA celular total.

      •RNA transportador: Transporta aminoácidos para que ocorra a síntese de proteínas.

 Os RNAt correspondem a 10% do RNA total da célula, e são denominados de adaptadores.

     •RNA ribossômico: Componentes da maquinaria de síntese de proteínas presente nos ribossomos.

 Os RNAr correspondem a 85 % do RNA total da célula, e são encontrados nos ribossomos (local onde ocorre a síntese protéica).

  Todas as formas de RNA são sintetizadas por enzimas (RNA polimerases) que obtêm informações em moldes de DNA.

 O RNAr é produzido pelo DNA da região organizadora do nucléolo e, associado a proteínas, vai constituir os nucléolos. Depois passa ao citoplasma para formar os ribossomos.

 O RNAm leva para o citoplasma as informações para a síntese das proteínas. Existe um tipo de RNAm para cada tipo de cadeia polipeptídica, que vai constituir uma proteína. O RNAm transporta a informação genética na forma de códons, copiados do DNA; um códon consiste em uma seqüência de três nucleotídeos.

O RNAt move-se do núcleo para o citoplasma, onde se liga a aminoácidos, e deslocando-se até os ribossomos. Apresenta regiões com pareamento de bases, que lhe conferem um aspecto de "trevo de três folhas".

Cada molécula de RNAt apresenta uma extremidade que se liga a diferentes tipos de aminoácidos e uma região com uma sequência de três nucleotídeos, o anticódon, que pode parear com um dos códons do RNAm.

Os vários tipos de RNA, transcritos do DNA, que vão participar da síntese de proteínas, deslocam-se do núcleo para o citoplasma.

O RNAr, inicialmente armazenado nos nucléolos, passa para o citoplasma e, associado a proteínas, forma os ribossomos, que se prendem às membranas do retículo endoplasmático. Os ribossomos dispõem-se enfileirados, constituindo os polirribossomos ou polissomos, junto dos quais as proteínas vão ser sintetizadas. Cada polissomo é também denominado unidade de tradução, pois permite a síntese de um tipo de polipeptídeo.

O RNAm move-se para o citoplasma e vai ligar-se aos polirribossomos. Ele é formado por uma sequência de trios de nucleotídeos, que correspondem a diferentes aminoácidos. Cada trio é um códon, e os diferentes códons determinam o tipo, o número e a posição dos aminoácidos na cadeia polipeptídica.

O RNAt desloca-se para o citoplasma, onde se liga a aminoácidos, deslocando-os até pontos de síntese proteica. Numa determinada região, a molécula de RNAt apresenta um trio especial de nucleotídeos, o anticódon, correspondente a um códon do RNAm. Uma das extremidades da molécula de RNAt só se liga a um tipo de aminoácido.