Aulas
1
1a3
Níveis de organização dos seres vivos.
Modelos celulares.
Noções de bioenergética
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BIOLOGIA
Algumas áreas da Biologia
Os níveis de organização dos seres vivos permitem separar áreas de estudo na Biologia, tais como:
Bioquímica, Citologia, Histologia, Anatomia, Fisiologia, Ecologia entre outras.
Níveis de organização
dos seres vivos
Bioquímica
Todas as onças-pintadas de um ambiente constituem
uma população.
Moléculas
Orgânulos
Citologia
Células
Histologia
Tecidos
Fisiologia
Órgãos
Anatomia
Sistemas
Organismo
População
Comunidade: é o conjunto de todos os seres vivos
de um ambiente.
Comunidade
Ecologia
Ecossistema
Biosfera
Áreas de estudo da Biologia e sua relação com os níveis de
organização.
O organismo e o ambiente
• Um ambiente apresenta os seguintes níveis de organização:
– População: é o conjunto de seres vivos da mesma espécie que vivem em um mesmo ambiente.
– Comunidade: é o conjunto de populações
que habitam um mesmo ambiente.
– Ecossistema: ambiente formado por uma
comunidade em interação com os fatores
abióticos do meio.
– Biosfera: é o conjunto de todos os ecossistemas do planeta.
520
B IOL OGIA
A organização de um organismo animal
• O organismo de um animal, e também de plantas,
apresenta níveis de organização em:
– Sistemas: partes do organismo que exercem
papéis definidos, contribuindo para o seu
funcionamento.
– Órgãos: são integrantes dos sistemas, colaborando para o seu funcionamento.
– Tecidos: são camadas componentes dos órgãos;
geralmente apresentam células semelhantes.
– Células: são unidades funcionais dos seres vivos; normalmente, as células do organismo humano possuem membrana, citoplasma e núcleo.
– Organoides: são estruturas com funções especializadas, contribuindo para a atividade
celular.
– Moléculas: são constituídas por átomos e
têm papel fundamental para a realização dos
processos que mantêm a vida.
• Há seres unicelulares e seres pluricelulares.
• Vírus são acelulares.
Aulas
1a3
Organismo
(humano)
Sistema
(digestório)
Órgão
(estômago)
Tecido
(muscular)
Átomo
(fósforo)
Molécula
(DNA)
Organoide
(mitocôndria)
Célula
(muscular)
Membrana
Núcleo
Citoplasma
Níveis de organização dos seres vivos: exemplos de estruturas do organismo ao átomo.
Célula animal
Uma célula animal apresenta três componentes
principais: membrana, citoplasma e núcleo.
No interior das células, ocorrem atividades metabólicas.
• Metabolismo
– Conjunto de reações químicas responsáveis pela
manutenção da vida. As reações que ocorrem no
âmbito celular são controladas por enzimas.
• Membrana plasmática
– Constituída de lipídeos e proteínas (lipoproteica).
– Controla as trocas que a célula realiza com o ambiente em que se encontra: tem permeabilidade
seletiva.
– É delimitado pela carioteca (envoltório nuclear de
natureza lipoproteica), a qual é ligada ao retículo
endoplasmático.
– Seres vivos que apresentam carioteca são denominados eucariontes, como animais e plantas.
– No interior do núcleo, há os componentes:
○ Nucleoplasma (cariolinfa).
○ Filamentos de cromatina, formados por DNA
e histonas (proteínas).
○ Nucléolo, rico em RNA ribossômico (um dos
componentes dos ribossomos).
• Núcleo
– Tem DNA (ácido desoxirribonucleico): material
genético.
TE TRA I
Ribossomos
Carioteca
Cariolinfa
Cromatina
Nucléolo
Núcleo
Retículo endoplasmático
Organização do núcleo e sua ligação com o retículo
endoplasmático.
BIOLOGI A
521
Aulas
1a3
Citoplasma
•
– Localizado entre a membrana e o núcleo.
– Possui citosol e orgânulos (organelas/
organoides).
– As organelas desempenham papéis específicos no metabolismo celular: são
exemplos as mitocôndrias (respiração
celular) e os ribossomos (síntese de
proteínas).
Carioteca
Cariolinfa
Núcleo
Cromatina
Nucléolo
Complexo golgiense
Mitocôndria
Citoplasma
Centríolo
Citosol
Orgânulos
Lisossomos
Ribossomos
Retículo endoplasmático
Componentes de uma célula animal.
Orgânulos do citoplasma de uma célula animal:
Orgânulo
Características
Ribossomos
Mitocôndrias
Complexo golgiense
Retículo
endoplasmático
liso ou agranular
(sem ribossomos)
rugoso ou granular
(com ribossomos)
Lisossomos
Centríolos
Peroxissomos
Funções principais
Estruturas com aspecto granular e que não são
delimitados por membrana. Possuem RNA e proteínas.
Formadas por duas membranas. Seu interior possui
um coloide, ribossomos e DNA.
Constituído por sacos membranosos achatados,
empilhados e com extremidades dilatadas.
Constituído por tubos membranosos ramificados que
não têm ribossomos aderidos à sua superfície.
Constituído por canais membranosos ramificados e mais
achatados, em cuja superfície aderem-se ribossomos.
Vesículas membranosas que contêm enzimas digestivas;
são derivados do complexo golgiense.
Normalmente constituem pares, dispostos perpendicularmente entre si. Cada centríolo é constituído por blocos de
proteínas.
Vesículas membranosas que contêm enzimas.
Síntese de proteínas
Respiração celular
Concentração de substâncias, empacotamento e
secreção
Transporte e síntese de lipídeos
Transporte e síntese de proteínas
Digestão no interior da célula (intracelular)
Formação de cílios e flagelos e participação na divisão
celular
Contêm enzimas, como a catalase, que degrada água
oxigenada
Os orgânulos citoplasmáticos, suas características e funções.
Célula vegetal
Membrana
Núcleo
Citoplasma
Citosol
Proteínas
H2O
Orgânulos
Mitocôndria
Ribossomos
Respiração
celular
Síntese das
proteínas
Os principais componentes celulares.
522
B IOL OGIA
Outros
Uma célula vegetal típica apresenta estruturas que
não são encontradas em células animais, como cloroplastos e parede celular.
• Cloroplastos: são orgânulos membranosos; contêm DNA e pigmentos (como a clorofila). São responsáveis pela fotossíntese.
• Parede celular (membrana esquelética): envolve a célula. Suas funções são a proteção da célula e
a sustentação mecânica. Seu principal componente
é a celulose.
• Vacúolo: é uma grande vesícula que deriva do retículo endoplasmático; armazena água, sais, açúcares e outros materiais. Participa de processos
osmóticos (osmose) da célula.
Recebe enzimas digestivas provenientes do retículo endoplasmático e desempenha papel na digestão intracelular (função correspondente à dos
lisossomos).
Aulas
1a3
Energia e vida
• Obtemos energia por meio do alimento.
• Utilizamos energia na realização de nossas atividades metabólicas.
• Parte da energia é dissipada na forma de calor.
Membrana
Mitocôndria
Parede
celular
Núcleo
Vacúolo
Retículo
endoplasmático
Cloroplasto
Ribossomos
Energia
do alimento
Componentes de uma célula vegetal.
Dissipação
de calor
Atividades
metabólicas
Célula bacteriana
Uma célula bacteriana apresenta estrutura distinta
das células animal e vegetal, com itens em comum e
itens inéditos.
• Parede celular de peptidoglicano: presente na
maioria das bactérias, atua como proteção.
• Cápsula: aderida à superfície externa da parede
celular, contribui para uma proteção adicional à
célula bacteriana.
• Membrana plasmática: apresenta invaginações,
os mesossomos, estruturas responsáveis pela respiração celular e que contribuem para a divisão celular bacteriana.
• Nucleoide: é a região onde se localiza o material
genético, constituído por uma molécula de DNA
circular, sem histonas associadas.
• Bactérias não têm carioteca: são desprovidas de
núcleo, sendo consideradas seres procariontes.
• Plasmídeos: são moléculas menores de DNA, dispersas pela célula e que podem contribuir para a
sobrevivência da bactéria.
• Citoplasma: compreende todo o espaço interior à
membrana. Inclui o citosol, as moléculas de DNA
e os ribossomos.
Cápsula
Mesossomo
Parede
celular
Membrana
plasmática
Plasmídeos
Nucleoide
(região com
cromatina)
Citosol
Impulso
nervoso
Contração
muscular
Síntese de
proteínas
Destino da energia proveniente do alimento.
Fotossíntese
• Seres fotossintetizantes empregam água, gás carbônico (CO2) e luz, fazendo com que o processo
ocorra durante o dia.
• Há produção de glicose (C6H12O6), água e gás
oxigênio (O2).
• Assim, durante a fotossíntese, ocorre a produção de
matéria orgânica por meio de matéria inorgânica.
Executada por
Equação
Plantas
Algas
Algumas bactérias
6CO2 + 12H2O
Gás
carbônico
Água
luz
clorofila
C6H12O6 + 6O2 + 6H2O
Glicose
Gás
oxigênio
Água
Fotossíntese: equação e ocorrência entre os seres vivos.
Autótrofos e heterótrofos
• Autótrofos: são organismos capazes de produzir
matéria orgânica utilizando matéria inorgânica.
• Heterótrofos: são organismos que não são capazes de produzir matéria orgânica por meio de matéria inorgânica.
Ribossomos
Componentes de uma célula bacteriana.
TE TRA I
BIOLOGI A
523
Aulas
1a3
–
Autótrofos
Heterótrofos
Produzem matéria orgânica
por meio de matéria inorgânica.
Não produzem matéria orgânica
por meio de matéria inorgânica.
Matéria
inorgânica
Matéria
orgânica
Matéria
orgânica
Matéria
orgânica
Exemplos:
Exemplos:
Plantas
Algas
Algumas bactérias
Animais
Fungos
Protozoários
Muitas bactérias
A respiração ocorre entre diversos tipos de
autótrofos e de heterótrofos; é realizada durante o dia e durante a noite.
Executada por
Equação
Plantas
Animais
Algumas bactérias etc.
C6H12O6 + 6O2
Glicose
Quimiossíntese
• Quimiossíntese é um processo de síntese de matéria:
– Converte matéria inorgânica em matéria orgânica, sem empregar energia luminosa.
– A fonte energética desse processo é sempre
alguma reação química de oxidação, envolvendo substâncias inorgânicas.
– Bactérias nitrificantes realizam quimiossíntese.
Executada por
Microrganismos
Ex.: Fungos (leveduras) e algumas bactérias
C6H12O6
Glicose
Amônia
Oxidação
Energia
Nitrito
2a ETAPA CO2 + H2O
Glicose
Matéria
inorgânica
Matéria
orgânica
Liberação de energia
A glicose é degradada nos processos de respiração celular ou de fermentação.
• Respiração celular:
– É um processo aeróbico de liberação de
energia.
– A energia é dissipada como calor e uma parte é utilizada para a realização de processos
metabólicos.
B IOL OGIA
2CO2 + 2C2H5OH + Energia
Gás
carbônico
Etanol
–
NO2
Quimiossíntese realizada pela oxidação de compostos de
nitrogênio.
524
Gás
carbônico
• Fermentação:
– É um processo anaeróbico de liberação de
energia.
– Pode gerar resíduos, como o álcool ou o
ácido láctico.
– Libera menos energia que a respiração.
Equação
NH3
Água
Equação da respiração celular.
Tipos de nutrição dos seres vivos.
1a ETAPA
6H2O + 6CO2 + Energia
Gás
oxigênio
Equação da fermentação alcoólica.
ATP
• O ATP (adenosina trifosfato) apresenta três fosfatos (P) e uma adenosina.
– A adenosina é formada pela base nitrogenada adenina e por uma ribose.
• Funciona como um acumulador temporário de
energia proveniente da respiração celular ou da
fermentação.
• A energia liberada na degradação do ATP (em ADP
+ P) é empregada em atividades celulares.
• O ADP (adenosina difosfato) apresenta dois fosfatos (P) e uma adenosina.
Aulas
1a3
Exercícios de Sala
1
UFPE 2013
Núcleo
c
Microtúbulos
Microfilamentos
c
Lisossomo
Microfilamentos
Núcleo
a
Vacúolo
central
3 Cederj 2012 Os hormônios esteroides são de composição lipídica. Após a sua síntese no retículo, eles são
enviados para fora da célula dentro de vesículas secretoras que são formadas na organela em evidência na
figura a seguir. Alternativa: B.
a
Microtúbulos
b
A
B
As imagens acima representam uma célula animal e
uma célula vegetal. Com base nessa imagem, analise
as proposições apresentadas abaixo.
F A imagem A não pode ser representação de célula vegetal, por não apresentar lisossomo.
V A imagem B certamente representa uma célula
animal.
F A imagem A também representaria bem uma célula bacteriana.
V A clorofila pode ser encontrada na organela indicada pela letra b.
F A representação está incorreta, porque a organela
indicada pela letra c não ocorre em células vegetais.
2 Uema 2012 Todos os seres vivos, excluindo os vírus,
apresentam estrutura celular. Entretanto, os organismos
unicelulares comparados com as células dos tecidos dos
pluricelulares são muito diferentes entre si. Considerando
essa grande variedade morfológica, que componentes celulares são encontrados em todas as células vivas?
Todas as células apresentam membrana plasmática, citosol,
material genético e ribossomos.
Exercício 1:
A imagem A representa uma célula vegetal, pois tem parede
celular e cloroplasto.
A célula animal não possui parede celular nem cloroplastos.
A célula apresentada pela imagem A tem carioteca e bactérias
não possuem essa estrutura.
A clorofila é componente do cloroplasto, indicado pela letra b.
A organela indicada pela letra c é a mitocôndria e ocorre em
células animais e vegetais.
Exercício 3:
A síntese de lipídeos ocorre no retículo endoplasmático liso;
posteriormente, os lipídeos são transferidos ao complexo golgiense, responsável pela sua secreção.
Assinale a alternativa que identifica, respectivamente,
o retículo onde o hormônio esteroide é sintetizado e a
organela onde se formam as vesículas secretoras.
(a) Retículo rugoso e complexo de Golgi.
(b) Retículo liso e complexo de Golgi.
(c) Retículo rugoso e dictiossomo.
(d) Retículo liso e fagossomo.
4 Puccamp 2012 Uma das adaptações de mamíferos
aos climas frios é o acúmulo de tecido adiposo que tem,
entre suas funções, o isolamento térmico. As células
que sintetizam lipídeos apresentam intensa atividade
relacionada ao: Alternativa: C.
(a) condrioma.
(b) nucléolo.
(c) retículo endoplasmático liso.
(d) complexo golgiense.
(e) retículo endoplasmático rugoso.
5 Uece 2013 Considerando que todos os seres vivos
necessitam de uma fonte de carbono para construir
suas moléculas orgânicas, a diferença essencial entre
os autotróficos e os heterotróficos, respectivamente, é
usar: Alternativa: B.
(a) carbono orgânico e carbono inorgânico.
(b) carbono inorgânico e carbono orgânico.
(c) carbono da água e do ar.
(d) metano e gás carbônico.
Autótrofos são capazes de produzir matéria orgânica a partir
de substâncias inorgânicas, como o gás carbônico. Heterótrofos não produzem material orgânico a partir de substâncias
inorgânicas; utilizam alimento orgânico presente no ambiente.
TE TRA I
BIOLOGI A
525
Aulas
1a3
6 Cederj 2011 A célula pode produzir energia sob a
forma de ATP através de diferentes vias metabólicas.
Essas vias ocorrem principalmente no interior da organela denominada: Alternativa: B.
(a) lisossoma.
(b) mitocôndria.
(c) peroxissomo.
(d) retículo endoplasmático rugoso.
7 Fuvest 2013 A lei 7.678 de 1988 define que “vinho
é a bebida obtida pela fermentação alcoólica do mosto
simples de uva sã, fresca e madura”. Na produção de
vinho, são utilizadas leveduras anaeróbicas facultativas. Os pequenos produtores adicionam essas leveduras ao mosto (uvas esmagadas, suco e cascas) com os
tanques abertos, para que elas se reproduzam mais
rapidamente. Posteriormente, os tanques são hermeticamente fechados. Nessas condições, pode-se afirmar, corretamente, que: Alternativa: A.
(a) o vinho se forma somente após o fechamento dos
tanques, pois, na fase anterior, os produtos da
ação das leveduras são a água e o gás carbônico.
(b) o vinho começa a ser formado já com os tanques
abertos, pois o produto da ação das leveduras,
nessa fase, é utilizado depois como substrato para
a fermentação.
(c) a fermentação ocorre principalmente durante a
reprodução das leveduras, pois esses organismos
necessitam de grande aporte de energia para sua
multiplicação.
(d) a fermentação só é possível se, antes, houver um
processo de respiração aeróbica que forneça energia para as etapas posteriores, que são anaeróbicas.
(e) o vinho se forma somente quando os tanques
voltam a ser abertos, após a fermentação se completar, para que as leveduras realizem respiração
aeróbica.
8 Enem 2012 Há milhares de anos o homem faz uso
da biotecnologia para a produção de alimentos como
pães, cervejas e vinhos. Na fabricação de pães, por
exemplo, são usados fungos unicelulares, chamados de
leveduras, que são comercializados como fermento biológico. Eles são usados para promover o crescimento da
massa, deixando-a leve e macia. O crescimento da massa
do pão pelo processo citado é resultante da: Alternativa: A.
(a) liberação de gás carbônico.
(b) formação de ácido lático.
(c) formação de água.
(d) produção de ATP.
(e) liberação de calor.
Leveduras usadas na produção de pão realizam fermentação,
processo que gera gás carbônico, álcool etílico e ATP, sendo
o gás carbônico o responsável pelo crescimento da massa do
pão.
Exercício 4:
a) Condrioma é o nome dado ao conjunto de mitocôndrias,
orgânulos responsáveis pela respiração celular.
b) Nucléolo, presente no núcleo, tem RNA ribossômico, que é
componente dos ribossomos.
c) O reticulo endoplasmático liso é responsável pela síntese
de lipídeos.
d) O complexo golgiense realiza secreção celular.
e) O retículo endoplasmático rugoso está relacionado com a
síntese proteica.
Exercício: 6:
O ATP é gerado na respiração celular, principalmente no interior da mitocôndria; uma parte do ATP da respiração celular é
gerada no citosol.
A fermentação ocorre na ausência de gás oxigênio, quando os
tanques são fechados.
GUIA DE ESTUDO
Biologia / Livro 1 / Frente 1 / Capítulo 1
I. Leia as páginas de 7 a 12.
II. Faça os exercícios de 10 a 14 da seção “Revisando”.
III. Faça os exercícios propostos de 8 a 17.
526
B IOL OGIA
BIOLOGIA
Organização do núcleo.
Cromossomos. Ploidia
Organização do núcleo
Aulas
1
4e5
Ciclo celular
Uma célula normalmente apresenta dois períodos:
• Intérfase (não divisão): período com maior atividade metabólica da célula e no qual o DNA realiza
replicação.
• Divisão celular: mitose ou meiose.
O núcleo de uma célula é dotado de:
• carioteca,
• cariolinfa (ou nucleoplasma),
• filamentos de cromatina e
• nucléolo.
Carioteca
Cariolinfa
Poro
Núcleo
Prófase
Cromatina
Intérfase
Nucléolo
(não está em divisão)
Metáfase
Divisão
(meiose ou mitose)
Anáfase
Ribossomos
Telófase
Retículo
endoplasmático
Componentes do núcleo de uma célula.
Etapas do ciclo celular.
Cromatina
• Filamento de cromatina (cromonema); possui DNA
e histonas (proteínas associadas).
• Cada cromonema apresenta inúmeros genes.
• Procariontes têm DNA circular e não têm histonas.
• Eucariontes têm núcleo com filamentos de cromatina.
DNA
Nucleossomo
(8 móleculas
de histonas)
O material genético no ciclo celular
• Célula em intérfase:
– Tem filamentos de cromatina descondensados.
– Pode ocorrer a replicação do material genético,
gerando duas cromátides-irmãs unidas pelo
centrômero.
• Célula em divisão celular (mitose):
– Há condensação do material genético, que se
diferencia em cromossomos.
– O centrômero duplica-se e há a separação das
cromátides, que passam a ser denominadas
cromossomos-irmãos.
– Posteriormente, ocorre a descondensação dos
cromossomos.
Histonas
Organização de um filamento de cromatina (cromonema).
TE TRA I
BIOLOGI A
527
Aulas
4e5
A
A
Centrômero
Con
ção
ca
epli
R
B
den
B
saç
ão
Cromátides
Cromátides
Cromonema
A
A
Genes
A
Centrômero
B
B
Centrômeros
Des
A
con
den
B
Cromossomo
duplicado
A
ão
araç
saç
Sep
ão
B
B
Cromossomos-irmãos
Modificações do material genético durante o ciclo celular.
Tipos de células quanto à ploidia
• Células diploides: têm “número duplo” de cromossomos. São o zigoto e as células somáticas.
Número diploide é representado por 2n.
• Células haploides: possuem “número simples” de
cromossomos. São representadas pelos gametas e
alguns esporos. O número haploide de cromossomos é representado por n.
– Células haploides (n): por exemplo, os gametas de um animal, que têm um representante de
cada par de homólogos.
Espermatozoide
(n = 2)
Cromossomos
homólogos
Cromossomos
homólogos
Fecundação
Espermatozoide
Zigoto
(2n = 4)
23
Fecundação
Óvulo
23
46
Zigoto
Mitoses
Indivíduo
Células haploides
Células diploides
n
2n
Células haploides e células diploides.
Homólogos e alelos
Óvulo
(n = 2)
(tem células somáticas
com 46 cromossomos)
• Cromossomos homólogos: têm a mesma forma,
o mesmo tamanho e a mesma sequência de genes.
Um é proveniente do pai, e o outro da mãe.
– Células diploides (2n): por exemplo, as células
do corpo de um animal (somáticas), que apresentam pares de cromossomos homólogos.
Cromossomos homólogos, células diploides e células haploides.
• Alelos: são genes localizados na mesma região de
cromossomos homólogos e são responsáveis pela
determinação de uma mesma característica.
Cromossomos
homólogos
A
a
Alelos
B
b
Alelos
A: confere pelo ondulado
a: confere pelo liso
B: confere pelo preto
b: confere pelo marrom
Exemplo de alelos de gene em cromossomos homólogos.
528
B IOL OGIA
Aulas
4e5
Exercícios de Sala
1 Unioeste (Adapt.) O núcleo nas células desempenha o papel de portador dos fatores hereditários e controlador das atividades metabólicas. Em relação a
essa importante estrutura e seus constituintes é correto afirmar que:
01 o núcleo interfásico de células vegetais apresenta
uma carioteca cuja estrutura não permite a comunicação com o citoplasma.
02 o núcleo de células eucarióticas animais durante
a intérfase apresenta-se desprovido de carioteca,
cariolinfa e nucléolo.
04 o nucléolo é uma estrutura intranuclear, desprovida de membranas, constituído por DNA, RNA
ribossômico e proteínas.
08 no núcleo eucariótico o conjunto haploide de
cromossomos é denominado cariótipo, enquanto
número, forma e tamanho dos cromossomos é denominado genoma.
16 o número de cromossomos é constante para cada
espécie, porém o número de cromossomos e o grau
evolutivo das espécies não estão relacionados.
32 nas células vegetais, durante a intérfase, não é
possível identificar o núcleo dotado de carioteca,
nucléolo e cromatina, através de qualquer técnica
de preparação utilizada.
Soma = 20
Texto para a questão 3.
A fábrica de pele
As seguintes etapas são utilizadas pela “fábrica de
pele” alemã para produzir 100 discos de pele reconstituída a partir de uma amostra, num processo que dura 6
semanas.
1ª etapa: Com uma biópsia, extrai-se um pequeno pedaço de pele do voluntário.
2ª etapa: Um braço robótico corta a pele em pedacinhos.
3ª etapa: Com a ajuda de enzimas, uma máquina separa dois tipos de células: os queratinócitos, da superfície,
e os fibroblastos, que compõem a parte interna da pele.
4ª etapa: Os dois tipos são cultivados em biorreatores e se replicam. As células produzem colágeno, proteína
que ajuda a unir e fortalecer os tecidos.
5ª etapa: Os fibroblastos são despejados em frascos
onde formam a derme. Nutrientes são adicionados para
ajudar no processo.
6ª etapa: Por cima da derme são acrescentados os
queratinócitos, que ajudam a formar a epiderme.
7ª etapa: Fica tudo numa incubadora a 37 °C até a
pele adquirir a forma final. O resultado tem as mesmas
camadas que formam o tecido humano: derme, epiderme
e subdivisões.
Revista Galileu, jul. 2011, p. 47. (Adapt.).
2 A aveia abissínia (Avena abyssinica) é um tetraploide com 28 cromossomos. A aveia comumente cultivada (Avena sativa) é um hexaploide desta mesma
série. Daí concluímos que, na aveia comum, o número
cromossômico é igual a: Alternativa: E.
(a) 14
(b) 21
(c) 28
(d) 35
(e) 42
Se a espécie tetraploide tem 28 cromossomos, o número
haploide é 7. A aveia hexaploide tem, portanto, 6 · 7 = 42
cromossomos.
Exercício 1:
01. Incorreta. A carioteca do núcleo interfásico apresenta poros
para a comunicação com o citoplasma.
02. Incorreta. As células eucarióticas, durante a intérfase, possuem núcleo delimitado por carioteca.
08. Incorreta. Genoma é o conjunto de genes de um indivíduo;
cariótipo é o conjunto diploide dos cromossomos.
32. Incorreta. Utilizando técnicas apropriadas, é possível identificar o núcleo e seus componentes durante a intérfase em células
vegetais.
3 Puccamp 2012 (Adapt.) Considere que a biópsia
de pele foi feita em uma mulher normal e que as células em cultivo mantêm todas as suas características.
Na fase G2 do ciclo de divisão celular, na qual o
material genético encontra-se duplicado, cada célula
apresenta:
(a) 46 centrômeros, 92 cromossomos e 46 cromátides.
(b) 92 centrômeros, 46 cromossomos e 92 cromátides.
(c) 46 centrômeros, 46 cromossomos e 92 cromátides.
(d) 46 centrômeros, 92 cromossomos e 92 cromátides.
(e) 92 centrômeros, 46 cromossomos e 46 cromátides.
Alternativa: C.
Células da pele de uma pessoa apresentam 46 cromossomos.
Na fase G2, os cromossomos estão duplicados, sendo dotados
de duas cromátides unidas por um centrômero. Assim, as células
têm 46 cromossomos, com 46 centrômeros e 92 cromátides.
TE TRA I
BIOLOGI A
529
Aulas
4e5
4 UFV (Adapt.) O esquema a seguir representa diferentes níveis de organização do material genético,
embora nem todas as estratégias biológicas de armazenamento desse material sejam realizadas dessa forma.
IV
I
II
III
VI
V
Observe o esquema com os números indicativos e cite:
a) dois exemplos em que seus genomas não apresentam este tipo de organização.
Bactérias, cianobactérias e vírus.
b) o nome da unidade estrutural e o de seu principal
componente proteico, representado no nível indicado por II.
Nucleossomo, formado por histonas.
c) o número que representa o nível mais básico de
organização da cromatina.
II e/ou III.
GUIA DE ESTUDO
Biologia / Livro 1 / Frente 1 / Capítulo 2
I. Leia as páginas de 22 a 24.
II. Faça os exercícios de 2 a 5 e 7 da seção “Revisando”.
III. Faça os exercícios propostos 1, 5 e de 8 a 10.
530
B IOL OGIA
BIOLOGIA
Noções de material genético.
Controle metabólico. Mutações
Controle do metabolismo
O DNA orienta a produção de enzimas (proteínas), que controlam as reações químicas metabólicas.
Célula
Entrada
de
materiais
DNA:
Comando do
metabolismo
Reações
químicas
(controladas
por enzimas)
Saída
de
materiais
Aulas
1
6e7
Como o material genético funciona
• Gene é um segmento de DNA que comanda a produção de uma proteína.
• O trecho de DNA serve como modelo para a produção de RNA mensageiro (RNAm).
• RNAm se liga aos ribossomos e orienta a síntese
de uma proteína.
• Proteína pode ser uma enzima, responsável pelo
controle de uma reação química específica. Essa
reação pode determinar uma característica.
DNA e o controle do metabolismo.
DNA
Como o material genético está organizado
• Filamentos de cromatina (cromonemas):
– Presentes no núcleo dos eucariontes.
– Possuem molécula de DNA e histonas (proteínas).
– Condensam-se durante a divisão celular, originando os cromossomos.
– A molécula de DNA tem duas fitas em forma
helicoidal.
– Filamento de cromatina pode ter milhares de
genes.
Síntese de RNAm
no núcleo
RNAm
Núcleo
Citoplasma
RNAm
Ribossomo
Núcleo
(46 filamentos
de cromatina)
Célula
Aminoácidos
Proteína
DNA
Cromossomo
RNAm
Histonas
Proteína
(enzima)
Nucleossoma
Catalisa reação
química específica
Gene
Organização do material genético de um eucarionte.
Mecanismo de controle de reações químicas pelo DNA nuclear.
TE TRA I
BIOLOGI A
531
Aulas
6e7
Mutações
• São modificações no material genético que ocorrem principalmente por alteração na ordem das bases nitrogenadas.
Mutações
Alterações do
material genético
Radiações
Induzidas por
fatores ambientais
Substâncias químicas
Mutações
Ex.: durante a
duplicação do DNA
Espontâneas
Mudanças de
características
A
Alteração
B
Filamento
de cromatina
RNAm alterado
a
B
B
Duplicação
Genes
DNA
A
Gene
mutante
Filamento
duplicado
Mutações podem ser espontâneas ou induzidas.
Proteína alterada
(enzima)
Ex.: Tirosina
Melanina não é produzida
(provoca o albinismo)
Exemplo de mutação que resulta em albinismo.
Mutações – causas e consequências
• Causas de mutações:
– Espontâneas: ocorrem sem atuação de agentes
externos.
– Induzidas: pela atuação de agentes do ambiente.
• Consequências de mutações:
– Favoráveis: resultam na expressão de uma característica que confere adaptabilidade ao organismo.
– Desfavoráveis: resultam na expressão de característica que prejudica (e até inviabiliza) a
sobrevivência do indivíduo.
– Indiferentes: resultam em característica que
não interfere na adaptação do organismo.
Apenas as mutações que ocorrem em células germinativas são transmitidas aos descendentes.
Mutações ocorrem de modo aleatório e não são
provocadas pelas necessidades dos seres vivos.
Exercícios de Sala
1
PUC-SP [...] De outro lado, o galardão de química
ficou com os inventores de ferramentas para estudar proteínas, os verdadeiros atores do drama molecular da vida.
É verdade que a Fundação Nobel ainda fala no DNA
como o diretor de cena a comandar a ação das proteínas,
mas talvez não seja pretensioso supor que foi um lapso, e que o sinal emitido por essas premiações aponta o
verdadeiro futuro da pesquisa biológica e médica muito
além dos genomas e de seu sequenciamento (uma simples soletração). [...]
Marcelo Leite. “De volta ao sequenciamento”.
Folha de S.Paulo, 20 out. 2002.
O DNA comanda a atividade celular, determinando a produção
de proteínas; algumas proteínas são enzimas que controlam as
reações químicas do metabolismo celular.
Exercício 4.
As células epidérmicas compõem a superfície do nosso corpo
e, ao serem atingidas diretamente pela radiação UV, tornam-se mais sujeitas à ocorrência de mutações, responsáveis pela
alteração do seu DNA. Esse fenômeno pode ser responsável
por desregular todo o ciclo celular.
532
B IOL OGIA
O autor refere-se às proteínas como “atores do drama
molecular’’ e ao DNA como “diretor de cena”. Essa
referência deve-se ao fato de: Alternativa: E.
(a) não ocorrer uma correlação funcional entre DNA
e proteínas no meio celular.
(b) o DNA controlar a produção de proteínas e também
atuar como catalisador de reações químicas celulares.
(c) o material genético ser constituído por proteínas.
(d) as proteínas não terem controle sobre o metabolismo celular.
(e) o DNA controlar a produção de proteínas e estas
controlarem a atividade celular.
Exercício 5:
Uma mutação na molécula de RNA tem influência em todas as
atividades que têm como base esta mesma molécula, como a
síntese proteica (tradução e transcrição) e a transcrição reversa
para DNA (que usa a fita de RNA como molde). Só não afeta a
autoduplicação do DNA que originou esse RNA, pois esse processo não depende da molécula de RNA.
Aulas
6e7
Exercício 2. A radiação ultravioleta pode modificar o DNA, o
que pode afetar as proteínas geradas a partir dele.
2 Puccamp 2011 O uso do protetor solar é um importante aliado contra o câncer de pele. Isso porque os
raios UV presentes na luz solar são agentes mutagênicos e podem causar alterações permanentes na estrutura e fisiologia das células. Alternativa: D.
A respeito das mutações causadas por raios UV nas
células da pele, é correto afirmar que:
(a) podem ser transmitidas aos descendentes através
da reprodução.
(b) contribuem para o aumento da variabilidade genética e para a evolução.
(c) alteram aminoácidos e, consequentemente, interferem na síntese proteica.
(d) modificam o DNA, o que pode levar a alterações
nas proteínas celulares.
(e) alteram o processo de tradução e com isso modificam os RNAs mensageiros.
3 Uma população de bactérias é utilizada em uma
indústria farmacêutica para a produção de antibióticos. Essas bactérias não produziam esse antibiótico
naturalmente, e foram denominadas linhagem 0. O
gene responsável pela produção desse antibiótico foi
extraído de uma espécie de fungo e implantado nessas
bactérias através de técnicas de laboratório, o que gerou a linhagem 1 de bactérias, que era capaz de sintetizar o antibiótico. Porém, após algumas replicações,
essa linhagem de bactérias perdia a capacidade de
produzir o antibiótico, gerando a linhagem 2, que não
produzia o antibiótico e tinha uma velocidade de reprodução mais lenta que a linhagem 0.
Sobre o descrito acima, assinale o que for incorreto.
F A transformação da linhagem 0 em linhagem 1
constitui uma mutação.
V A inserção de um novo gene nas bactérias
faz com que elas produzam um novo RNAm,
que irá gerar uma nova proteína. Essa nova
proteína é o antibiótico.
F A transformação da linhagem 1 em linhagem 2 só
pode ocorrer com interferência humana, já que o
gene foi inserido na bactéria de maneira artificial.
V As bactérias podem transmitir essa inserção
para bactérias filhas.
Exercício 3.
A transformação da linhagem 0 em linhagem 1 não foi devida a uma mutação (no sentido de uma mutação natural, que
ocorre ao acaso), mas, sim, a um processo de transgênese.
A transformação da linhagem 1 em linhagem 2 pode ocorrer
naturalmente, sem que haja a transmissão da inserção para os
descendentes.
4 UFPB 2012 (Adapt.) O aumento da temperatura nas
últimas décadas, principalmente influenciado por fatores antrópicos, como a crescente emissão de CO2 devido a um processo de industrialização massivo, está
diretamente relacionado à alta incidência de câncer de
pele na população, em consequência do aumento da
radiação UV. Utilizando os conhecimentos sobre ciclo
celular e material genético, julgue as afirmativas a seguir, relativas à ação da radiação UV sobre as células.
V Provoca mutações que podem aumentar a ação
dos fatores de crescimento celular.
F Destrói os tecidos.
F Induz a célula a parar de se multiplicar.
F Aumenta o tamanho das células.
5 PUC-Rio Como consequência de uma mutação hipotética em uma molécula de RNA mensageiro, podemos esperar que ocorram diversas mudanças, à exceção
de alterações: Alternativa: B.
(a) na transcrição reversa desse RNA para DNA.
(b) na autoduplicação do DNA que o originou.
(c) na tradução dessa molécula de RNA.
(d) moleculares em proteínas estruturais originadas
desse RNA.
(e) funcionais em proteínas enzimáticas originadas
desse RNA.
6 Uece 2013 Quanto às características gerais dos
seres vivos, assinale a opção correta. Alternativa: A.
(a) A célula eucariota apresenta uma membrana nuclear, ou carioteca.
(b) Todos os seres vivos, inclusive os vírus, são constituídos por unidades conhecidas como células.
(c) As mutações consistem na alteração de uma ou
mais características dos seres vivos, ocasionada
por alterações em um ou mais genes, porém, sem
alterações nos cromossomos.
(d) Os seres vivos estão em constante atividade e isso
os obriga a um consumo permanente de energia
e devido a esse fato são todos obrigatoriamente
consumidores.
a)
b)
c)
d)
Eucariontes são caracterizados pela presença de carioteca.
Vírus são desprovidos de células.
Mutações podem afetar genes ou cromossomos.
Consumidores são organismos heterótrofos; a liberação de
energia também ocorre em seres autótrofos.
GUIA DE ESTUDO
Biologia / Livro 1 / Frente 1 / Capítulo 2
I. Leia as páginas 24 e 25.
II. Faça os exercícios de 10 a 12 da seção “Revisando”.
III. Faça os exercícios propostos de 13 a 19.
TE TRA I
BIOLOGI A
533
BIOLOGIA
Aulas
1
Mitose
8 a 10
Conceito de mitose
• Mitose é um tipo de divisão celular em que uma
célula-mãe origina duas células-filhas idênticas.
• A mitose conserva o mesmo número de cromossomos da célula-mãe nas células-filhas; é denominada
divisão equacional.
Célula-mãe
Mitose
Células-filhas
Etapas do ciclo celular
Ciclo celular com mitose apresenta:
• Intérfase: constituída por três etapas:
– G1,
– S (período caracterizado pela duplicação do
material genético) e
– G2.
• Mitose: acontece depois da intérfase.
n
n
n
Cromatina
2n
Carioteca
2n
2n
Nucléolo
3n
3n
Centríolos
3n
∴ Mitose é um tipo de divisão equacional
Estrutura típica da célula em intérfase.
Mitose mantém constante o número de cromossomos.
Papéis biológicos da mitose
•
•
•
•
Fase G1
Mitose é fundamental para:
a reprodução assexuada;
o crescimento de um organismo;
a reparação de tecidos lesados;
o desenvolvimento de um câncer, que também
envolve elevada taxa mitótica de um tecido.
Bipartição
ex.: ameba
Crescimento e desenvolvimento
Reparação de tecidos lesados
Principais papéis da mitose.
534
B IOL OGIA
Gene b
Fase S
Cromátides
Replicação
do DNA
b
b
Centrômero
2x
de DNA
4x
de DNA
O material genético e as etapas da intérfase.
Reposição de células
Reprodução assexuada
Cromonema
Fase G2
Brotamento
ex.: esponja
Mitose
A mitose é constituída por fases, nas quais vários
processos acontecem. São elas:
• Prófase: primeira fase do processo de mitose celular; apresenta como características principais:
– condensação do material genético.
– desintegração da carioteca e do nucléolo.
– formação das fibras do fuso.
Aulas
8 a 10
Prófase
Carioteca
4x de DNA
Cromossomo
em condensação
Variação na quantidade de DNA
A quantidade de DNA dobra na fase S da intérfase
e volta à sua condição inicial durante a anáfase.
4x
se
Fases
fa
se
Te
ló
fa
e
as
áf
et
M
An
á
se
fa
2
Pr
ó
G
G
S
2x
1
Quantidade de DNA
• Metáfase: segunda fase do processo de mitose, na
qual:
– cromossomos estão em máxima condensação e
presos ao fuso.
– não há carioteca nem nucléolo.
– centríolos encontram-se em polos opostos.
– no final da etapa, ocorre a duplicação do centrômero.
• Anáfase: terceira fase do processo de mitose, na
qual:
– ocorre o encurtamento das fibras do fuso.
– ocorre o afastamento das cromátides-irmãs,
originando-se os cromossomos-irmãos.
• Telófase: quarta fase do processo de mitose, na
qual há:
– descondensação de cromossomos.
– reorganização da carioteca e do nucléolo.
– divisão do citoplasma (citocinese).
– despolarização das fibras do fuso.
Gráfico representativo da variação da quantidade de DNA ao longo
do ciclo celular com mitose.
Mais detalhes
• Microtúbulos:
– São os componentes dos centríolos, do áster e
do fuso.
– São formados por tubulina, polimerizada no
centrossomo. No interior do centrossomo, encontram-se os centríolos.
– Células vegetais têm estruturas correspondentes a centrossomos (MTOC), onde são produzidas as fibras do fuso.
Nucléolo
Áster
Centríolos
Fuso
Centrossomo
Áster
Microtúbulo
Metáfase
Centríolos
Fuso
Cromossomo condensado
Fibra do fuso
Áster
Centríolos
Fibra
do
fuso
Cinetócoro
4x de DNA
Polimerização
nos ribossomos
Origem e destino dos microtúbulos.
• Vimblastina e colchicina:
– São substâncias que impedem a polimerização
das fibras do fuso.
– Sua atuação permite a replicação do material
genético da célula e dos centrômeros, mas não
há o tracionamento do material genético para
polos opostos.
– A célula permanece com a ploidia dobrada (de
2n para 4n, por exemplo).
Anáfase
Cromossomos-irmãos
Telófase
Citocinese
2x de DNA
em cada
célula formada
Moléculas
da proteína
tubulina
Cromossomo
descondensando
Carioteca
Nucléolo
Cromossomos após
a duplicação de
centrômero
Comportamento da célula durante as fases da mitose.
Aspecto dos cromossomos de uma célula na qual não há formação
de fibras do fuso.
TE TRA I
BIOLOGI A
535
Aulas
8 a 10
Exercícios de Sala
1 PUC-RS 2011 Qual das alternativas a seguir apresenta o número correto de células formadas e o número de cromossomos presentes nas novas células do
tomate produzidas pelo processo de mitose?
Alternativa: C.
(a)
(b)
(c)
(e)
12
12
12
12
(G2)
(G1)
24
(G0)
48
Intérfase
24
48
Cada célula do tomate tem 24
24
cromossomos; com a ocor-
(S)
rência de mitose, são geradas
24
duas células, cada qual com
24
24
24
24
24 cromossomos.
24
12
24
12
2 UEPG 2011 No que se refere à cromatina, assinale
o que for correto.
01 Aparece em todas as etapas da mitose: prófase,
metáfase, anáfase e telófase.
02 Aparece apenas na anáfase, pois, apenas nesta
etapa, a cromatina é importante no processo da
divisão celular.
04 Está presente no núcleo interfásico e aparece durante a divisão celular com uma organização estrutural
diferente, transformando-se nos cromossomos.
08 É formada por nucleoproteínas.
Soma = 12
A cromatina é constituída por filamentos descondensados (cromonemas) e está presente na intérfase; durante a divisão celular, apresenta-se condensada, sendo evidenciados os cromossomos. Os filamentos de cromatina são constituídos por DNA
e por proteínas (nucleoproteínas).
Exercício 3:
a) No período de intérfase a célula tem alta atividade
metabólica.
b) Células que não se dividem permanecem em G0.
c) A desintegração do nucléolo inicia-se na prófase e termina
na metáfase.
d) A quantidade de DNA dobra no final de S.
e) Em G2 cada cromossomo tem duas cromátides.
536
Mitose
Células formadas
após a divisão celular
24
(d)
3 UFRGS 2013 A figura abaixo representa o ciclo
celular de uma célula eucariótica. Alternativa: B.
B IOL OGIA
PURVES, W. K. e cols. Vida: a ciência da Biologia. 6. ed.
Porto Alegre: Artmed, 2002.
Assinale a alternativa correta em relação à intérfase.
(a) A intérfase é o período em que não ocorre divisão
celular, e a célula permanece sem atividade metabólica.
(b) As células que não se dividem são normalmente
mantidas em G0.
(c) O nucléolo desaparece durante o G1.
(d) A quantidade de DNA permanece constante durante o período S.
(e) O G2 caracteriza-se pela presença de cromossomos constituídos de uma única cromátide.
4
UFU O ciclo celular é um processo fisiológico
que acontece todos os dias na dinâmica de funcionamento do corpo humano. Seja na reparação, formação
ou renovação de tecidos, ou ainda na formação de gametas, a atividade celular é intensa.
Neste processo, são eventos do ciclo celular:
I. Condensação máxima dos cromossomos.
II. Reorganização do nucléolo.
III. Duplicação dos cromossomos.
IV. Separação das cromátides-irmãs.
Os eventos acima citados correspondem, respectivamente, a: Alternativa: C.
(a) prófase, fase S da intérfase, telófase, anáfase.
(b) fase S da intérfase, prófase, metáfase, telófase.
(c) metáfase, telófase, fase S da intérfase, anáfase.
(d) metáfase, anáfase, prófase, telófase.
Aulas
8 a 10
5 Uninove Observe a imagem de um tecido vegetal
vista em microscópio.
1
6 Fuvest 2013 Na figura abaixo, está representado
o ciclo celular. Na fase S, ocorre síntese de DNA; na
fase M, ocorre a mitose e, dela, resultam novas células, indicadas no esquema pelas letras C.
c
c
2
3
M
Divisão
Mitose
G
2
Disponível em: <www2.sluh.org/bioweb/microscopy/
mitosis/index.html>.
G
Algumas células estão em diferentes fases do ciclo celular. A partir da imagem, responda:
a) Que número indica a célula em intérfase? O que
ocorre com o material genético na fase S do ciclo
celular?
S
1
I n t é rfa se
O número 3. Na fase S, ocorre a replicação do material genético.
b) Que número indica a célula em anáfase? Cite um
acontecimento que é marcante nessa fase da divisão celular.
O número 2 indica uma célula em anáfase. Nesse período,
ocorre o encurtamento de fibras do fuso e a migração do material genético para polos opostos da célula.
Exercício 4:
Para a divisão celular, os cromossomos são duplicados para
que cada célula-filha fique com uma cópia de cada cromosso-
Considerando que, em G1, existe um par de alelos Bb,
quantos representantes de cada alelo existirão ao final
de S e de G2 e em cada C? Alternativa: E.
(a) 4, 4 e 4.
(b) 4, 4 e 2.
(c) 4, 2 e 1.
(d) 2, 2 e 2.
(e) 2, 2 e 1.
Na intérfase ocorre a replicação do DNA, gerando dois representantes de cada alelo: BB e bb; essa quantidade mantem-se
em G2. No final da mitose, cada célula fica com um representante de cada alelo (Bb).
mo; esse processo ocorre durante a fase S da intérfase. Após a
condensação dos cromossomos, que atinge seu nível máximo
durante a metáfase, esses cromossomos são separados do seu
par na anáfase para depois serem reorganizados em um novo
núcleo, já na telófase.
GUIA DE ESTUDO
Biologia / Livro 1 / Frente 1 / Capítulo 3.
I. Leia as páginas de 34 a 37.
II. Faça os exercícios 1 e de 4 a 7 da seção “Revisando”.
III. Faça os exercícios propostos de 1 a 8, 10 e 12.
TE TRA I
BIOLOGI A
537
BIOLOGIA
Aulas
1
Meiose e gametogênese
11 a 13
Conceito de meiose
• Meiose é um tipo de divisão celular na qual uma
célula-mãe gera quatro células-filhas, dotadas da
metade do número de cromossomos presentes na
célula que as gerou.
• Apresenta duas divisões: uma reducional e outra
equacional.
Célula-mãe
Células-filhas
n
2n
R! simboliza divisão
reducional
n
Meiose
R!
A meiose é constituída por fases, nas quais vários
processos acontecem. São elas:
• Meiose I: dentre os principais processos, podem
ser citados:
– Prófase I: ocorre o pareamento dos cromossomos homólogos.
– Anáfase I: cromossomos homólogos se separam.
• Meiose II: dentre as fases, pode ser citada a:
– Anáfase II: há a separação das cromátides-irmãs.
n
MEIOSE I
n
Nucléolo
Papéis biológicos da meiose
Centríolos
• Nos animais, gera gametas.
• Nos vegetais, a meiose produz esporos.
• É fonte de variabilidade genética.
Fuso
Meiose
Ciclo celular com meiose apresenta:
• Intérfase: constituída por três etapas:
– G1,
– S (período caracterizado pela duplicação do
material genético) e
– G2.
• Meiose:
– Meiose I (reducional): formam-se duas células
com a metade do número de cromossomos presentes na célula-mãe. Há a separação de cromossomos homólogos.
– Intercinese: período de transição entre a meiose I e a meiose II.
– Meiose II (equacional): formam-se quatro células-filhas. Ocorre a separação das cromátides.
2n
Intérfase
G1
S (replicação de DNA)
G2
Meiose I
(reducional)
n
n
Meiose II
n
n
n
n
(equacional)
4x de DNA
ANÁFASE I
TELÓFASE I
Citocinese
Separação
dos homólogos
2x de DNA
2x de DNA
MEIOSE II
PRÓFASE II
(n)
METÁFASE II
(n)
(n) (n)
2x de DNA
2x de DNA
ANÁFASE II
2x de DNA
2x de DNA
TELÓFASE II
x de DNA
x de DNA
x de DNA
x de DNA
Prófase I
Metáfase I
Anáfase I
Telófase I
Prófase II
Metáfase II
Anáfase II
Telófase II
As principais etapas do processo meiótico que compreende: intérfase, meiose I, intercinese e meiose II.
B IOL OGIA
4x de DNA
Separação
das cromátides
Células-filhas
538
Homólogos
pareados
Homólogos
pareados
Carioteca
Meiose reduz o número de cromossomos à metade.
METÁFASE I
PRÓFASE I
Representação de cada uma das fases da meiose I e da meiose II.
Aulas
Quantidade de DNA
11 a 13
Cromossomos
homólogos
(2n)
Replicação na intérfase
2x
x
G1
S
Cromátides-irmãs
(2n)
I
eI
e I e I II II II II Fases
G2 ase
as áfas ófas fase fase fase fase
óf
l
táf
ó á á ó
Pr
An Te Pr Met An Tel
Me
Gráfico representativo da variação da quantidade de DNA ao longo
do ciclo celular com meiose.
Pareamento dos
cromossomos
homólogos
Meiose e variabilidade genética
A meiose contribui para o aumento da variabilidade genética, pois:
• Há ocorrência de crossing-over:
– Ocorre na prófase I.
– Envolve a troca de segmentos entre cromátides
homólogas.
• Há segregação independente dos homólogos:
– Na anáfase I, ocorre a separação dos cromossomos homólogos para as células-filhas.
– Em células com vários pares de homólogos, a
separação dos homólogos pode gerar diferentes
tipos de células-filhas.
na meiose I
(2n)
Separação dos
homólogos
(n)
(n)
Separação das
cromátides na
meiose II
(n)
4x
(n)
(n)
(n)
A
O comportamento geral do material genético ao longo do processo
meiótico.
B
A
Variação na quantidade de DNA na meiose
A
B
A quantidade de DNA dobra durante a intérfase
(período S) e sofre duas reduções (na anáfase I e na
anáfase II).
a
b
Célula-mãe
a
b
a
B
b
Gametas
Célula com dois pares de cromossomos homólogos e as possíveis
células-filhas geradas por meiose.
A
Parentais
B
Cromátides-irmãs
A
Cromátides homólogas
A
B
A
a
B b
Enzima
de quebra
A
a
b
B
A a
B
a
b
Permutação
(crossing-over)
A
b
B
A
a
a
b
Gametas
formados
Recombinantes
a
b
b B
B
Separação de homólogas
e
Separação de cromátides
a
Parentais
b
Conclusão: são produzidos quatro tipos de gametas: AB Ab aB
ab
O crossing-over permite a formação de gametas com novas combinações de genes, contribuindo para o aumento da variabilidade genética.
TE TRA I
BIOLOGI A
539
Aulas
11 a 13
Gametogênese
Células germinativas embrionárias
Gametogênese é o processo de formação de gametas.
• Espermatogênese é a formação de espermatozoides;
• Ovulogênese é a formação de óvulos.
Mitose
2n
Mitose
Gônias
Mitose
2n
Processo geral
Crescimento
A gametogênese inicia-se na fase embrionária.
• Células germinativas (2n) se multiplicam por mitose.
• São geradas gônias (2n), que crescem e se diferenciam em citos I (primeira ordem).
• Citos I sofrem a primeira divisão meiótica, gerando citos II (n).
Ovogônias ( )
Espermatogônias (
)
Cito I
Tem pares de homólogos
2n
Meiose I
Cito II
Tem um representante do par de homólogos
n
Espermatogênese
Cromossomos estão duplicados
Na espermatogênese:
• espermatócitos II sofrem a segunda divisão meiótica, formando espermátides.
• espermátides diferenciam-se em espermatozoides
pelo processo de espermiogênese.
Meiose II
Célula
Cromossomos simples
n
Gameta
Ovulogênese (ovogênese)
Na ovulogênese:
• ovócito I gera um ovócito II e um corpúsculo polar.
• Na segunda divisão meiótica:
– corpúsculo polar gera dois corpúsculos polares;
– ovócito II gera um óvulo e um corpúsculo polar.
Ploidia e
condição dos cromossomos
Processo geral de gametogênese, mostrando o comportamento
dos cromossomos.
Espermatogênese
Espermatogônia
( 2n )
Ovulogênese
Mitose
Ovogônia
( 2n )
Crescimento
2n
Espermatócito I
( 2n )
Mitose
(limitada)
Crescimento
Ovócito I
( 2n )
Meiose I
n
Ovócito II
(n)
Espermatócitos II
(n)
Corpúsculo polar
(n)
Meiose II
n
Espermátides
(n)
Espermiogênese
Espermatozoides
(n)
Óvulo
(n)
Corpúsculos polares
(n)
Degeneram
Quadro comparativo de espermatogênese e ovulogênese.
540
B IOL OGIA
Aulas
11 a 13
Exercícios de Sala
1 Fuvest 2011 A figura a seguir representa uma célula diploide e as células resultantes de sua divisão.
3 PUC-MG 2013 Segue abaixo um esquema geral de
mitose e meiose.
Mitose
Meiose
Divisão I
Prófase
Os cromossomas
alinham-se no
plano equatorial
Metáfase
Cromatídios-irmãos
separam-se na
anáfase
Anáfase
Telófase
2n
Células-filhas
2n
2n = 4
2n
Célula diploide
Tétrada
cromatídica
Cromossomas
replicados
Cromossomas
replicados
Dois
cromatídios-irmãos
2n
Tétradas alinhadas
no plano equatorial
Metáfase I
Cromossomas
homólogos
separam-se na
anáfase I.
Os cromatídios-irmãos continuam
unidos
Anáfase I
Telófase I
Haplóide
n= 2
Célulasfilhas
da divisão I
Divisão II
Os cromatídiosirmãos separam-se
na anáfase II
n
Células-filhas
n
n
n
Células-filhas da divisão II
Nesse processo: Alternativa: B.
(a) houve um único período de síntese de DNA, seguido de uma única divisão celular.
(b) houve um único período de síntese de DNA, seguido de duas divisões celulares.
(c) houve dois períodos de síntese de DNA, seguidos
de duas divisões celulares.
(d) não pode ter ocorrido permutação cromossômica.
(e) a quantidade de DNA das células-filhas permaneceu igual à da célula-mãe.
2
Fuvest 2012 Considere os eventos a seguir, que
podem ocorrer na mitose ou na meiose.
I. Emparelhamento dos cromossomos homólogos
duplicados.
II. Alinhamento dos cromossomos no plano equatorial da célula.
III. Permutação de segmentos entre cromossomos homólogos.
IV. Divisão dos centrômeros resultando na separação
das cromátides-irmãs.
No processo de multiplicação celular para reparação
de tecidos, os eventos relacionados à distribuição
equitativa do material genético entre as células resultantes estão indicadas em: Alternativa: B.
(a) I e III, apenas.
(b) II e IV, apenas.
(c) II e III, apenas.
(d) I e IV, apenas.
(e) I, II, III e IV.
Analisando o esquema, assinale a afirmativa incorreta
sobre os processos apresentados. Alternativa: D.
(a) Organismos multicelulares podem utilizar um
desses processos como mecanismo de reprodução
assexuada.
(b) Organismos multicelulares podem utilizar um
desses processos no crescimento e no reparo de
tecidos lesados.
(c) Nos dois processos, a separação das cromátides-irmãs não reduz a ploidia.
(d) Os dois processos ocorrem na formação de estruturas reprodutoras, esporos ou gametas, somente
em organismos pluricelulares.
a) Mitose pode fazer parte de processos de reprodução
assexuada.
b) Meiose é parte integrante de processos de reprodução
sexuada.
c) A separação de cromátides não reduz a ploidia; isso ocorre
com a separação de cromossomos homólogos.
d) Gametas e esporos são gerados por meiose, processo que
também ocorre em alguns organismos unicelulares.
Exercício 1: O processo meiótico envolve uma duplicação do
material genético (no período S da intérfase) e duas divisões
celulares (meiose I e meiose II).
TE TRA I
BIOLOGI A
541
Aulas
11 a 13
4 UFTM 2012 Considere uma célula com o genótipo
a seguir e suponha que ela entre em divisão meiótica.
B
A
b
a
a) Qual será a composição de alelos nessa célula ao
final da fase S da intérfase? Justifique sua resposta.
A composição de alelos será: AA/aa e BB/bb. Isso ocorre porque no final da intérfase completa-se o processo de replicação,
e todos os genes estão duplicados.
b) Suponha que ao final dessa meiose não tenha
ocorrido crossing-over ou mutação. Qual fenômeno poderia ocorrer na meiose que promoveria um
aumento na variabilidade genética dos gametas
formados? Explique esse fenômeno.
A variabilidade seria produzida pela segregação dos homólogos. Esse processo permite a separação ao acaso dos cromossomos homólogos para as células-filhas, sendo que cada uma
delas recebe um representante de cada par de homólogos. No
caso apresentado, os gametas possíveis são: AB, Ab, aB e ab.
5 Unioeste 2011 O esquema a seguir representa a
formação dos espermatozoides. Alternativa: E.
2n Célula 1
Célula 2
2n
n
n
n
n
n
Célula 3
n
Célula 4
Célula 5
I.
A célula 1 é uma espermatogônia (2n), que cresce e origina a célula 2, o espermatócito primário (2n).
II. O espermatócito I sofre meiose I e origina dois espermatócitos secundários (n), que correspondem às células 3.
III. Espermatócitos II sofrem meiose II, caracterizada pela separação de cromátides, resultando em espermátides, as quais
são dotadas de uma única cromátide de cada cromossomo.
IV. Espermátides diferenciam-se em espermatozoides, pelo
processo de espermiogênese.
542
B IOL OGIA
Analise as afirmativas e assinale a alternativa correta.
I. A célula número 1 é uma espermatogônia e a célula número 2 é um espermatócito primário.
II. A célula número 3, resultante da primeira divisão
meiótica, é haploide e denomina-se espermatócito
secundário.
III. A célula número 4 denomina-se espermátide e
apresenta cromossomos com uma única cromátide.
IV. O processo de formação da célula número 5 a partir da célula número 4 recebe o nome de espermiogênese.
(a) Apenas as afirmativas I e III estão corretas.
(b) Apenas as afirmativas I e V estão corretas.
(c) Apenas as afirmativas I, III e IV estão corretas.
(d) Apenas as afirmativas I e IV estão corretas.
(e) Todas as afirmativas estão corretas.
6
Univás 2012 (Adapt.) O processo de formação
dos gametas, masculino e feminino, é muito complexo. Os gametas são células haploides altamente especializadas, apresentando o número de cromossomos
correspondente à metade do número de cromossomos da espécie. Durante a gametogênese – formação
do óvulo e do espermatozoide –, observam-se processos como: crescimento, diferenciação, divisão
reducional, aumento do número de células. Quando
as células passam da fase do ovócito I para ovócito
II; de espermatogônia para espermatócito I; de espermatócito II para espermátide, ocorrem, respectivamente: Alternativa: B.
(a) meiose, meiose II, diferenciação.
(b) meiose I, crescimento, meiose II.
(c) mitose, meiose I, diferenciação.
(d) meiose II, meiose I, mitose.
(e) meiose I, meiose II, mitose.
A passagem de ovócito I para ovócito II corresponde à meiose I.
A passagem de espermatogônia para espermatócito I envolve
crescimento da célula.
A passagem de espermatócito II para espermátide corresponde
à meiose II.
Aulas
11 a 13
7 Fuvest 2013 Nas mulheres, uma ovogônia diferencia-se em ovócito primário, que sofre a divisão I da
meiose. Dessa divisão, resultam o ovócito secundário
e outra célula, chamada primeiro corpúsculo polar. Ao
final da divisão II da meiose, o ovócito secundário
origina duas células – o óvulo e o segundo corpúsculo
polar.
a) Quantos cromossomos existem na ovogônia, no
óvulo e no segundo corpúsculo polar?
Uma célula humana diploide (2n) possui 46 cromossomos; a
Exercício 2:
No processo de reparação de tecidos, as células se multiplicam
por mitose. Nesse processo, os cromossomos duplicados são
alinhados no plano equatorial da célula na metáfase. Após
a divisão dos centrômeros, as cromátides-irmãs separam-se e
cada um dos cromossomos é tracionado em direção a um dos
polos; isso garante a distribuição equitativa do material genético. Emparelhamento dos cromossomos homólogos e permutação (crossing-over) são eventos que somente ocorrem na
divisão por meiose.
ovogônia é diploide e apresenta esse número de cromossomos. O óvulo e o segundo corpúsculo polar surgem após a
meiose; são, portanto, células haploides e possuem 23 cromossomos.
b) Admitindo que a quantidade de DNA da ovogônia
é X, quanto DNA existe no ovócito primário, no
ovócito secundário, e no primeiro e no segundo
corpúsculos polares?
O ovócito I possui 2X de DNA. Vale lembrar que os ovários
apresentam ovócitos I estacionados por vários anos em prófase
I da meiose; nesse período, o material genético já se encontra
duplicado.
O ovócito II e o primeiro corpúsculo polar possuem X de DNA,
uma vez que, na anáfase I da meiose, ocorrida no ovócito I,
houve a separação dos cromossomos homólogos.
O segundo corpúsculo polar apresenta X/2 de DNA; essa célula é gerada após a meiose II, etapa em que se dá a separação
das cromátides dos cromossomos que ainda estavam duplicados.
c) Quantos gametas resultam de uma ovogônia?
Forma-se apenas um gameta funcional.
GUIA DE ESTUDO
Biologia / Livro 1 / Frente 1 / Capítulo 3
I. Leia as páginas de 37 a 42.
II. Faça os exercícios de 8 a 14 da seção “Revisando”.
III. Faça os exercícios propostos 13, 16, 22, 25, 33,
40, 45 e 46.
TE TRA I
BIOLOGI A
543
BIOLOGIA
Aulas
1
Biogênese e abiogênese.
Método científico
14 e 15
Biogênese e abiogênese
• Biogênese: formação de seres vivos por meio de
outros seres.
• Abiogênese (geração espontânea): formação de
seres vivos por meio de elementos não vivos, com
a participação de um princípio ativo: “força vital”.
– Um dos defensores da abiogênese foi o filósofo
Aristóteles (384-322 a.C.).
Durante anos, experimentos foram realizados por
diversos cientistas buscando defender cada uma das
teorias:
• Francesco Redi (século XVII)
– Defensor da biogênese.
– Realizou experimentos com carne em apodrecimento.
– Demonstrou que a carne não gera larvas; estas
são oriundas de moscas que depositam ovos na
carne.
• Louis Pasteur (século XIX)
– Defensor da biogênese.
– Utilizou caldos orgânicos em seus experimentos.
– Construiu um equipamento constituído por um
recipiente contendo caldo e ligado a um tubo
por onde ocorria a entrada de ar (“pescoço de
cisne”), com capacidade de reter microrganismos presentes no ar.
– Observou que não ocorreu desenvolvimento
de microrganismos no caldo: demonstrou que
seres vivos são gerados apenas por meio de outros seres vivos.
Caldo orgânico
fervido
Caldo no frasco com
“pescoço de cisne” normal
Caldo sem contaminação
Frascos
descobertos
Frascos cobertos
com gaze
Caldo orgânico fervido
em contato com o ar
Caldo no frasco sem “pescoço
de cisne” contaminado
Crescimento de microrganismos
Experimento de Pasteur. O gargalo longo do equipamento impede
a entrada de microrganismos provenientes do ar.
Aparecimento de larvas
na carne com moscas
Carne sem contato com
moscas = ausência de larvas
Experimento de Redi. À esquerda, estão frascos abertos; à
direita, os frascos são encobertos. A cobertura dos frascos impede
a entrada de moscas e não ocorre o desenvolvimento de “vermes”
(larvas) na carne.
544
B IOL OGIA
Aulas
14 e 15
O método científico
A obtenção do conhecimento científico ocorre
por meio de um conjunto de procedimentos conhecido como “método científico”, cujos fundamentos
iniciaram-se no século XV.
• Observação: os fenômenos devem ser descritos,
quantificados e medidos; às vezes, é necessária a
utilização de instrumentos.
• Problema: é o centro daquilo que se pretende investigar. A decisão de investigar o problema depende de ele ser testável.
• Levantamento de dados: para entender o que se
pretende investigar, é necessário levantar informações relacionadas ao fenômeno.
• Hipótese: é uma suposição; consiste em uma
explicação plausível de determinado problema.
Não é a solução definitiva. A hipótese deve trazer
suposições: há um encadeamento lógico e pode haver resultados previsíveis, caso ela se verifique. A
hipótese deve ser testada, isto é, submetida a um
experimento controlado. Se o experimento mostrar
que a hipótese está incorreta, ela deve ser rejeitada. Se o experimento confirmar a hipótese, ela
não é necessariamente confirmada; o experimento
apenas empresta credibilidade à hipótese.
• Teste da hipótese: é realizado por meio de um
experimento controlado, envolvendo um grupo
controle (que serve como padrão de comparação)
e um grupo experimental.
• Resultado: o experimento controlado permite verificar se a hipótese pode ser descartada.
• Teoria: é obtida a partir de uma hipótese que foi
combinada com as observações e que se mostrou
confiável em termos de sua correção; uma generalização obtida por investigação científica. É o
caso da Teoria da biogênese. Uma teoria pode ser
descartada, caso trabalhos posteriores revelem sua
inadequação. Assim, uma teoria pode ser substituída por outra, diante de evidências de que está
incorreta.
Exercícios de Sala
1 PUC-Rio Louis Pasteur derrubou a teoria da abiogênese, comprovando que a vida não surgia espontaneamente. Para isso, ele realizou experimento utilizando um frasco com gargalo em forma de pescoço de
cisne que impedia: Alternativa: E.
(a) a alteração do pH do líquido dentro do frasco.
(b) a alteração da temperatura do líquido dentro do
frasco.
(c) o contato do oxigênio presente no ar com o líquido dentro do frasco.
(d) o contato do vapor-d’água presente no ar com o
líquido dentro do frasco.
(e) o contato de microrganismos presentes no ar com
o líquido dentro do frasco.
2 UFRJ O aparecimento de larvas na carne em putrefação deve-se: Alternativa: C.
(a) ao desenvolvimento de grande quantidade de microrganismos.
(b) à migração de larvas orientadas pelo olfato.
(c) à postura de ovos pelas moscas.
(d) ao desenvolvimento de cistos presentes na carne.
(e) à geração espontânea desses organismos.
A carne em putrefação atrai organismos decompositores. As larvas das moscas se alimentam desse material e, por isso, quando
a carne é deixada para apodrecer em ambiente aberto, podem
aparecer larvas. Esse fato foi usado há muito tempo para sustentar a Teoria da abiogênese.
Nesse experimento, Pasteur fervia o líquido dentro dos frascos;
em alguns, entortou o gargalo para ficar com a forma de um
pescoço de cisne. O vapor oriundo da fervura condensava na
curvatura desse gargalo, e os organismos microscópicos presentes no ar eram retidos na curvatura, aderindo às gotículas
formadas na superfície interna, não chegando ao líquido dentro
do frasco.
TE TRA I
BIOLOGI A
545
Aulas
14 e 15
3 Fesp A figura seguinte representa a experiência
de Redi.
4 UFSJ 2012 O aparecimento de animais vermiformes em carne durante o processo de decomposição
pode ser observado frequentemente. Em 1668, Francesco Redi realizou um experimento para tentar elucidar o fenômeno citado. O experimento, de forma
simplificada, consistiu em dois frascos de vidro, onde,
em ambos, Redi colocou pedaços de carne. Um dos
frascos foi fechado com gaze e o outro mantido aberto, conforme a figura a seguir. Depois de vários dias,
Redi encontrou animais vermiformes.
Gaze
Redi colocou, dentro de recipientes, substâncias orgânicas para que entrassem em decomposição. Alguns
dos recipientes (à esquerda) foram cobertos com uma
gaze e os outros deixados descobertos. Ele demonstrou que as larvas da carne podre desenvolveram-se
de ovos de moscas, e não da transformação da carne.
Os resultados desta experiência fortaleceram a teoria
sobre a origem da vida, denominada: Alternativa: E.
(a) hipótese autotrófica.
(b) hipótese heterotrófica.
(c) geração espontânea.
(d) abiogênese.
(e) biogênese.
Essa teoria contraria a Teoria da abiogênese, que sustentava
que formas de vida poderiam se desenvolver por meio de material não vivo.
Carne
Carne
Frasco A
Frasco B
Com relação ao experimento, analise as seguintes
afirmativas.
I. A gaze no frasco B impede a entrada de insetos,
mas não impede a entrada de microrganismos.
II. Os vermes são formas larvais das moscas e por
isso só apareceram no frasco A.
III. O frasco A controla experimentalmente o frasco B.
IV. Redi não padronizou a quantidade de carne nos
frascos. Com isso, o experimento é inconclusivo.
V. Toda matéria em estado de decomposição produz
naturalmente seus vermes. Por isso, os vermes foram observados nos dois frascos.
VI. Os vermes aparecem nos dois frascos, porém aparecem primeiro no frasco A e vários dias depois
no frasco B.
De acordo com essa análise, estão corretas apenas as
alternativas: Alternativa: C.
(a) II, III e IV.
(b) I,V e VI.
(c) I, II e III.
(d) IV, V e VI.
Redi conseguiu explicar que o aparecimento de vermes sobre
a carne em decomposição se dá pela postura de ovos de moscas, e não por meio de um processo de geração espontânea.
Como o frasco B foi fechado com gaze, os vermes apareceram
somente no frasco A.
546
BIOL OGIA
Aulas
14 e 15
5 Enem 2012 Em certos locais, larvas de moscas,
criadas em arroz cozido, são utilizadas como iscas
para pesca. Alguns criadores, no entanto, acreditam
que essas larvas surgem espontaneamente do arroz
cozido, tal como preconizado pela teoria da geração
espontânea. Essa teoria começou a ser refutada pelos
cientistas ainda no século XVII, a partir dos estudos
de Redi e Pasteur, que mostraram experimentalmente
que: Alternativa: C.
(a) seres vivos podem ser criados em laboratório.
(b) a vida se originou no planeta a partir de
microrganismos.
(c) o ser vivo é oriundo da reprodução de outro ser
vivo pré-existente.
(d) seres vermiformes e microrganismos são evolutivamente aparentados.
(e) vermes e microrganismos são gerados pela matéria existente nos cadáveres e nos caldos nutritivos,
respectivamente.
Redi e Pasteur são defensores da visão da biogênese e
6 UFMG Um estudante decidiu testar os resultados
da falta de determinada vitamina na alimentação de
um grupo de ratos. Colocou então cinco ratos em uma
gaiola e retirou de sua dieta os alimentos ricos na vitamina em questão. Após alguns dias, os pelos dos
ratos começaram a cair. Concluiu então que esta vitamina desempenha algum papel no crescimento e na
manutenção dos pelos. Sobre essa experiência, podemos afirmar que: Alternativa: C.
(a) obedeceu aos princípios do método científico, mas
a conclusão do estudante pode não ser verdadeira.
(b) foi correta e a conclusão também. O estudante
seguiu as normas do método científico adequadamente.
(c) não foi realizada corretamente porque o estudante
não usou um grupo de controle.
(d) o estudante não fez a experiência de forma correta, pois não utilizou instrumentos especializados.
(e) não foi correta, porque a hipótese do estudante
não era uma hipótese passível de ser testada experimentalmente.
demonstraram que seres vivos originam-se somente de outros
seres vivos, por meio da reprodução.
É essencial para qualquer experimento científico a utilização de
controles, nos quais as variáveis testadas são mantidas fixas,
de forma a fornecer uma base de comparação mensurável.
O experimento em questão, no qual o estudante forneceu a
mesma dieta a todos os ratos, não permite comprovar que os
resultados obtidos foram devidos à dieta em si, já que não há
um grupo controle.
GUIA DE ESTUDO
Biologia / Livro 1 / Frente 1 / Capítulo 4
I. Leia as páginas de 58 a 60.
II. Faça os exercícios de 1 a 4 da seção “Revisando”.
III. Faça os exercícios propostos de 1 a 6.
TE TRA I
BIOLOGI A
547
BIOLOGIA
Aulas
1
16 a 18
Composição química dos seres vivos:
água, sais minerais, carboidratos e
lipídeos
Composição química dos seres vivos
Há dois tipos de componentes químicos nos seres
vivos:
• Inorgânicos: a maioria não possui carbono. Exemplos: água e sais minerais.
• Orgânicos: possuem carbono. Exemplos: carboidratos, lipídeos, proteínas, vitaminas e ácidos nucleicos.
Tecidos mais
velhos
Pequena atividade
metabólica
Baixo teor
de água
Tecidos mais
jovens
Grande atividade
metabólica
Elevado teor
de água
Teor de água: idade e metabolismo.
Tecido ou órgão
Porcentagem em
água (massa)
Plasma sanguíneo, saliva, outros líquidos
Água
A água desempenha inúmeros papéis nos seres vivos:
Solvente
A água dissolve várias substâncias, formando soluções aquosas; nelas, as partículas dissolvidas (moléculas ou íons) ficam mais afastadas.
Solvente
Água
90-99,5
Encéfalo do embrião
92
Tecido nervoso
84
Músculos
80
Fígado
73
Pele
71
Pulmões
70
Rins
60,8
Tecido conjuntivo
60
Ossos
Solução
Soluto
Moléculas ou íons
Componentes de uma solução. A água atua como um importante
solvente.
Meio para reações
Em solução aquosa, as partículas de soluto apresentam movimento, podendo chocar-se, o que colabora para a
realização de reações químicas (controladas por enzimas).
H2O
Solvente
48,2
Tecido adiposo
30
Dentina
12
Porcentagem de água em diversos tecidos e órgãos.
Idade (anos)
Percentual de água no organismo
0-2
75-80
2-5
70-75
5-10
65-70
10-15
63-65
15-20
60-63
20-40
58-60
40-60
50-58
>60
<58
Porcentagem de água no organismo humano em função da idade.
Separação de partículas
Favorece reações químicas (metabolismo)
Papéis fundamentais da água: solvente e meio de reações químicas.
•
548
Observação: a quantidade de água e a idade do
tecido ou do indivíduo têm relação com a atividade metabólica.
– Estruturas com maior atividade metabólica
apresentam elevada porcentagem de água.
– Com o avanço da idade, a porcentagem de
água declina.
B IOL OGIA
Transporte
A água pode carregar partículas dissolvidas, como
ocorre na seiva dos vegetais e no sangue dos animais.
Controle térmico
A água contribui para o controle da temperatura, pois:
• promove a dissipação de calor, que pode ocorrer
com a perda de vapor-d’água. Exemplos: transpiração em plantas e respiração pulmonar e suor nos
seres humanos.
• tem alto calor específico, podendo absorver muita
energia térmica sem elevar consideravelmente sua
temperatura.
Aulas
16 a 18
Sais minerais
São os compostos minerais do organismo. Encontram-se em duas formas:
• Íons dissolvidos: dispersos em água, como no
interior das células (potássio e cloreto), no fluido
intersticial (sódio) e no plasma sanguíneo (cálcio).
• Imobilizados: não estão dissolvidos e fazem parte de estruturas. Exemplos: o cálcio e o fosfato são
componentes dos ossos.
Têm dois tipos de funções:
• Função plástica: são componentes de estruturas.
Exemplo: o fósforo é integrante das membranas.
• Função reguladora: alguns minerais, como o zinco e o magnésio, são fundamentais na atividade de
certas enzimas.
Papel geral
Mineral
Ação específica
Sódio,
potássio e
cloro
Sua concentração e movimentação por meio da membrana
são fundamentais para vários
processos, como impulso nervoso
e contração muscular.
Cálcio e
fósforo
São componentes do fosfato de
cálcio, abundante nos ossos; contribuem para a rigidez dos ossos.
Fósforo
Integrante do fosfato, que faz
parte da membrana plasmática
(fosfolipídeos).
Cálcio e
magnésio
Componentes da lamela média
de células vegetais.
Contração
muscular
Cálcio
Desencadeia a contração muscular.
Coagulação
do sangue
Cálcio
Participa do processo de coagulação sanguínea.
Auxiliares na
atividade de
enzimas
Magnésio,
zinco e
manganês
Chamados de cofatores enzimáticos, unem-se a certas enzimas,
sendo indispensáveis para sua
atividade.
Ação na
membrana
plasmática
Componente
de estruturas
biológicas
Fósforo
Magnésio
Faz parte da molécula de clorofila, fundamental para a realização
de fotossíntese.
Ferro
Integrante dos citocromos, que
atuam na cadeia respiratória (processo que faz parte da respiração
celular).
Ferro
Integrante da molécula de hemoglobina, proteína presente nos
glóbulos vermelhos.
Fósforo
Componente do DNA e do RNA.
Metabolismo
energético
Componente
de macromoléculas
É integrante do ATP.
Apresentação de minerais importantes, com seus papéis no
organismo.
Carboidratos
• Sinônimos: hidratos de carbono, glicídios, glucídios ou sacarídeos.
• Tipos principais: açúcares (como a sacarose e a glicose) e polissacarídeos (como a celulose e o amido).
• Modelo de carboidrato: glicose (C6H12O6).
Cadeia aberta
Cadeia cíclica
H aldeído
O
C
1
6 CH2OH
H
C
OH
2
HO
C
H
3
H
C
OH
4
H
C
OH
5
CH2 OH
álcool
H
C
O
OH
C4
H
OH
H
C1
C
C2
H
HO
5
3
H
OH
D-glucose
6
Representação da molécula de glicose em cadeia aberta e em
cadeia cíclica.
• Classificação geral dos carboidratos
– Monossacarídeos: são açúcares constituídos
por uma única unidade molecular. Exemplos:
glicose, galactose e frutose. Esses três açúcares
são isômeros, pois têm a mesma fórmula, mas
apresentam diferentes arranjos de átomos.
– Dissacarídeos: são açúcares constituídos por
duas unidades, ou seja, dois monossacarídeos.
– Polissacarídeos: são carboidratos formados
por inúmeras moléculas de monossacarídeos.
Exemplo: amido, constituído por muitas moléculas de glicose.
Essa classificação dos carboidratos apresenta os
seguintes detalhes:
Monossacarídeos
• Sua classificação tem por base o número de átomos de carbono:
– Heptoses: 7 carbonos.
– Hexoses: 6 carbonos.
– Pentoses: 5 carbonos.
– Tetroses: 4 carbonos.
– Trioses: 3 carbonos.
• A fórmula geral dos monossacarídeos é CnH2nOn.
• Dentre as pentoses, há duas muito importantes:
– Ribose: componente do RNA; sua fórmula é
C5H10O5.
– Desoxirribose: faz parte da molécula de DNA;
sua fórmula é C5H10O4.
TE TRA I
BIOLOGI A
549
Aulas
16 a 18
Monossacarídeos
Pentoses
Hexoses
Papel geral
Integrantes
dos ácidos
nucleicos.
Fornecem
energia para
as atividades
metabólicas.
Tipos
Localização
Ribose
Componente
do RNA.
Desoxirribose
Componente
do DNA.
Glicose
Sangue, uva
e mel.
Frutose
Frutas em
geral.
Galactose
Componente
da lactose,
açúcar do
leite.
Polissacarídeos
• Composição: são constituídos por inúmeras moléculas de monossacarídeos. Exemplos: amido,
celulose e glicogênio, constituídos por muitas moléculas de glicose.
• Solubilidade: são insolúveis em água; já monossacarídeos e dissacarídeos são solúveis em água.
CH2OH
H
C6H12O6 + C6H12O6
C12H22O11 + H2O
Glicose
Sacarose
Frutose
O
C OH H C
Os principais monossacarídeos e seus papéis biológicos.
Dissacarídeos
• A formação de dissacarídeos acontece por meio de
uma reação que produz água. É uma reação do tipo
síntese por desidratação.
• Exemplos: pode ser citada a sacarose, que é o açúcar
de cana, formada pela reação entre glicose e frutose:
C
CH2OH
H
H
O
C
C
H
OH
C
O
H
C OH H C
O
C
C
H
OH
O
Ligação entre monossacarídeos
Exemplos:
Reação de formação da sacarose.
• Papel biológico: dissacarídeos têm papel energético no metabolismo.
• Digestão: no tubo digestório, os dissacarídeos sofrem hidrólise, um tipo de reação química que envolve a participação de água e de uma enzima.
Dissacarídeo
Onde é
encontrado
Enzima
Produtos da
envolvida em
hidrólise
sua hidrólise
Sacarose
Cana-de-açúcar
e beterraba
Sacarase
Glicose e
frutose
Maltose
Gerada durante
a digestão do
amido
Maltase
Glicose
Lactose
Leite
Lactase
Glicose e
galactose
Amido
A ligação entre monossacarídeos é fundamental para a formação
dos polissacarídeos. Glicogênio e amido são formados pela união
de moléculas de glicose, porém o amido apresenta uma estrutura
menos ramificada e compacta.
Polissacarídeo
Amido
Monossacarídeo
componente
Glicogênio
Celulose
Quitina
Localização
Glicose
Reserva
energética
de vegetais.
Glicose
Citoplasma de
fungos e de
animais (principalmente no
fígado e nos
músculos).
Reserva
energética
de fungos
e de
animais.
Glicose
Parede celular
de vegetais
e de muitas
algas.
Proteção
de células
e sustentação mecânica de
vegetais.
N-acetilglucosamina (monossacarídeo que contém
nitrogênio)
Exoesqueleto
de artrópodes
e parede celular de fungos.
Proteção
e sustentação
mecânica.
Principais características de alguns polissacarídeos.
550
BIOL OGIA
Papel
Tecidos de
reserva de
vegetais,
como batata,
arroz, milho,
mandioca e
banana.
Principais características de três dissacarídeos: sacarose,
maltose e lactose.
• Observações:
– Monossacarídeos podem ser transferidos do trato
digestório, passando para a corrente sanguínea.
– Muitos seres humanos adultos apresentam pouca ou nenhuma lactase, por isso não digerem a
lactose presente no leite.
Glicogênio
Aulas
16 a 18
• Polissacarídeos e o ser humano
– Amido: é digerido por enzimas da saliva (amilase
salivar) e do suco produzido pelo pâncreas (amilase pancreática), gerando moléculas de maltose.
A maltose é hidrolisada com a participação da enzima maltase, gerando duas moléculas de glicose.
– Glicogênio: é armazenado no fígado e nos músculos, após uma refeição rica em carboidratos.
Entre as refeições, o fígado degrada glicogênio,
gerando glicose, que é liberada para o sangue e
chega às demais células do organismo. O controle do nível de glicose sanguínea é regulado pelos
hormônios insulina e glucagon.
– Celulose: não é digerida por seres humanos,
pois eles não possuem a enzima celulase. Apesar disso, as fibras de celulose ajudam a aumentar
a motilidade do intestino e retêm água, tornando
mais fácil a eliminação das fezes. Há animais que
possuem em seu tubo digestório microrganismos,
como bactérias e protozoários ciliados, capazes de
digeri-la.
Lipídeos
• Composição: constituem um grupo bastante diversificado em termos químicos; têm moléculas com longas
cadeias carbônicas, dotadas de baixa solubilidade em
água. Normalmente, apresentam carbono, oxigênio e
hidrogênio; os fosfolipídeos também têm fósforo.
• Principais tipos: compreendem glicerídeos (óleos
e gorduras), ceras, fosfolipídeos e esteroides.
Glicerídeos
• Nomes populares
– Óleos e gorduras:
○ Óleos normalmente são líquidos e encontrados em vegetais.
○ Gorduras normalmente são sólidas e encontradas em animais, por exemplo, no tecido subcutâneo.
• Composição
– Resultam de uma reação de síntese por desidratação, envolvendo uma molécula de glicerol e
três de ácidos graxos, com a formação de três
moléculas de água.
H2C
HC
H2C
OH
OH + 3 R
O
C
O− + 3H+
OH
Glicerol
Ácidos graxos
Reação de formação de um glicerídeo.
H2C
O
HC
O
H2C
O
O
C
O
C
O
C
Triacilglicerol
R
R + 3H2O
R
• Papéis biológicos
– Importante reserva energética de animais e de
vegetais.
– Isolante térmico.
– Amortecedor de impacto.
– Responsável por contribuir para a flutuabilidade de
animais marinhos, como focas, pinguins e baleias.
Ceras
• Composição
– São produzidas pela reação entre um ou mais
ácidos graxos com um álcool (exceto o glicerol).
• Papéis biológicos
– Impermeabilização de estruturas: como exemplo, pode ser citada a superfície do exoesqueleto
de insetos e da epiderme de vegetais (como a da
carnaubeira, da qual se pode extrair a cera).
Fosfolipídeos
• Composição
– A molécula apresenta duas partes, uma “cabeça” e duas “pernas”. A “cabeça” consiste em um
fosfato, é polar e hidrofílica; as “pernas” são
ácidos graxos, conferindo-lhes natureza apolar
e hidrofóbica.
• Papéis biológicos
– São componentes da membrana plasmática das
células e das membranas que envolvem organelas, como mitocôndrias, retículo endoplasmático,
cloroplastos e outras.
Porção polar
(com fosfato)
Fosfolipídeo
Porção apolar
(cadeias carbônicas)
Organização de uma molécula de fosfolipídeo e sua participação
como integrante da membrana plasmática de uma célula.
Esteroides
• Composição
– Formados por cadeias complexas, compostas
de anéis interligados, onde o colesterol é fundamental para sua formação.
– O colesterol é o esteroide que possui a estrutura
química típica do grupo.
TE TRA I
BIOLOGI A
551
16 a 18
• Papéis biológicos do colesterol
– É componente estrutural da membrana das células animais (não é encontrado em vegetais).
– É empregado na síntese de hormônios esteroides, como a testosterona (hormônio masculino) e o estrógeno (hormônio feminino).
– Tem importante relação com doenças cardiovasculares.
O
Colesterol
CH3
CH3
CH3
H
Tipo de lipídeo
H
Progesterona
O
Funções
Glicerídeos
(óleos e gorduras)
Glicerol unido a três
moléculas de ácidos
graxos.
Reserva energética,
amortecimento de
impacto, isolamento
térmico e flutuabilidade.
Ceras
Álcool (exceto o
glicerol) unido a uma
ou mais moléculas
de ácidos graxos.
Impermeabilização
de estruturas.
Fosfolipídeos
Duas moléculas de
ácidos graxos unidas
a uma de fosfato.
Componentes da
membrana plasmática e de membranas
de organelas.
Apresentam um
núcleo com quatro
anéis interligados.
Colesterol é componente estrutural da
membrana plasmática animal. Por meio
dele, são produzidos
hormônios esteroides
e a vitamina D.
Esteroides
OH
Aspectos fundamentais da diversidade dos lipídeos.
H
H
Estrutura química
H
H
H
H
HO
H
O
Testosterona
Estrutura química de alguns esteroides.
Exercícios de Sala
Quantidade de água
Quantidade de oxigênio
1 Univás 2009 O gráfico I representa a quantidade de água existente em quatro tipos de tecidos de um mesmo
animal em sua fase embrionária.
O gráfico II representa o consumo de oxigênio para obtenção de energia nos mesmos tecidos do mesmo animal
também na fase embrionária.
Observe as alternativas e assinale a opção de acordo
Gráfico I – Quantidade de água em tecidos
Gráfico II – Consumo de oxigênio em tecidos
com as respostas. do
Alternativa:
D.
de um mesmo animal (%)
mesmo animal
100
90 colunas a, b, c e d do gráfico II correspondem,
1. As
90
80
respectivamente,
ao consumo de O2 dos tecidos in80
70
70
60
dicados nas colunas do gráfico I.
60
50
50
2. Considerando
o mesmo animal, agora na sua fase
40
40
30
adulta,
a
quantidade
de água dos tecidos será maior
30
20
20
que
10 a quantidade representada no gráfico I.
10
0 há como estabelecer relação entre a quantidade
3. Não
0
a
b
c
d
Ossos
Rins
Encéfalo
Músculos
de
água do tecido e oTecidos
consumo de oxigênio.
Tecidos
4. O consumo de O2 demonstrado na coluna d do gráGráfico II – Consumo de oxigênio em tecidos
fico II indica ser este o tecido dos rins.
do mesmo animal
90
(a) Quando as alternativas 1, 2 e 3 estiverem corretas.
80
(b) Quando as alternativas 1 e 3 estiverem corretas.
70
60
(c) Quando as alternativas 2 e 4 estiverem corretas.
50
(d) Quando somente a alternativa 4 estiver correta.
40
30
(e) Quando todas as alternativas estiverem corretas.
Quantidade de oxigênio
cidos
Aulas
Músculos
20
10
0
a
b
c
Tecidos
552
BIOL OGIA
d
Alternativa 1: incorreta. As colunas a, b, c e d do gráfico II correspondem,
respectivamente, a encéfalo, ossos, músculos e rins.
Alternativa 2: incorreta. O animal adulto tem menor porcentagem de água
em seus tecidos do que o mesmo animal na fase embrionária.
Alternativa 3: incorreta. Tecidos com maior quantidade de água apresentam
maior consumo de oxigênio.
Alternativa 4: correta. O consumo de O2 demonstrado na coluna d do gráfico II
indica ser o terceiro maior consumo. No gráfico I, a terceira maior porcentagem de
água está presente nos rins.
Aulas
16 a 18
2 Unifesp 2009 A sonda Phoenix, lançada pela
Nasa, explorou em 2008 o solo do planeta Marte,
onde se detectou a presença de água, magnésio, sódio,
potássio e cloretos. Ainda não foi detectada a presença de fósforo naquele planeta. Caso esse elemento
químico não esteja presente, a vida, tal como a conhecemos na Terra, só seria possível se em Marte surgissem formas diferentes de: Alternativa: C.
(a) DNA e proteínas.
(b) ácidos graxos e trifosfato de adenosina.
(c) trifosfato de adenosina e DNA.
(d) RNA e açúcares.
(e) ácidos graxos e DNA.
3 Cederj 2012 Os leites vegetais, se produzidos de
plantas de qualidade, são bebidas muito saudáveis,
nutritivas, pouco calóricas e sem colesterol. O leite de
soja é excelente alternativa ao leite de vaca e seus derivados, por não possuir um tipo de açúcar, responsável por causar alergia, denominado: Alternativa: A.
(a) lactose.
(b) sacarose.
(c) frutose.
(d) maltose.
4 UEM 2012 Carboidratos (glicídios ou hidratos de
carbono) são moléculas orgânicas constituídas fundamentalmente por átomos de carbono, hidrogênio e oxigênio. Sobre essas moléculas, é correto afirmar que:
01 os monossacarídeos mais abundantes nos seres
vivos são as hexoses (frutose, galactose, glicose),
que, quando degradadas, liberam energia para uso
imediato.
02 ribose e desoxirribose são polissacarídeos que
compõem os ácidos nucleicos.
04 a quitina é um polissacarídeo que constitui o exoesqueleto dos artrópodes e apresenta átomos de
nitrogênio em sua molécula.
08 a maioria dos carboidratos apresenta função energética, como a celulose e a quitina; entretanto, alguns podem apresentar função estrutural, como o
amido e o glicogênio.
16 os animais apresentam grande capacidade de estocagem de carboidratos, quando comparados às
plantas, que armazenam apenas lipídeos.
Soma = 05
Exercício 2:
Fósforo é integrante do fosfato, que é componente do ATP
(trifosfato de adenosina), dos fosfolipídeos, do DNA e do RNA.
Exercício 3:
O açúcar presente no leite é a lactose; muitas pessoas tornam-se
incapazes de digeri-la, causando distúrbios no organismo.
5
Unesp 2012
O“Homem de gelo” era intolerante
à lactose e pouco saudável
Ötzi, o “homem de gelo” que viveu na Idade do Bronze
e cujo corpo foi encontrado nos Alpes italianos em 1991,
tinha olhos e cabelos castanhos e era intolerante à lactose
[...]. Essas características surgiram da análise do DNA da
múmia [...]. Mutações do gene MCM6 indicam que ele não
conseguia digerir a proteína da lactose encontrada no leite.
Disponível em:<www.folha.uol.com.br>, 28 fev. 2012.
Considere as afirmações.
I. O texto apresenta uma incorreção biológica, pois
a lactose não é uma proteína.
II. A mutação a qual o texto se refere deve impedir
que o indivíduo intolerante à lactose produza uma
enzima funcional que a quebre em unidades menores, passíveis de serem absorvidas pelo intestino.
III. A mutação que torna o indivíduo intolerante à lactose é provocada pela presença de leite na dieta, o
que indica que Ötzi era membro de uma tribo que
tinha por hábito o consumo de leite na idade adulta.
Assinale a alternativa correta. Alternativa: E.
(a) As três afirmações estão erradas.
(b) As três afirmações estão corretas.
(c) Apenas a afirmação I está errada.
(d) Apenas a afirmação II está errada.
(e) Apenas a afirmação III está errada.
6 UFRN 2005 Embora seja visto como um vilão, o
colesterol é muito importante para o organismo humano porque ele é: Alternativa: A.
(a) precursor da síntese de testosterona e progesterona.
(b) agente oxidante dos carboidratos.
(c) responsável pela resistência de cartilagens e tendões.
(d) cofator das reações biológicas.
Exercício 4:
01 Correta. As hexoses são fontes de fornecimento de energia
para o metabolismo celular.
02 Incorreta. Ribose e desoxirribose são monossacarídeos.
04 Correta. Quitina é um polissacarídeo nitrogenado, integrante
da parede celular de fungos e do exoesqueleto de artrópodes.
08 Incorreta. A celulose e a quitina têm função estrutural; o amido
e o glicogênio atuam como reservas energéticas.
16 Incorreta. Animais apresentam pequena capacidade de estocar
carboidratos; a maior parte de suas reservas encontra--se na
forma de lipídeos. Vegetais armazenam carboidratos e lipídeos.
Exercício 5:
Afirmação I: correta. Lactose é um dissacarídeo, e não uma proteína.
Afirmação II: correta. A mutação citada impede a produção de
lactase e isso inviabiliza a digestão da lactose.
Afirmação III: incorreta. O uso de lactose na dieta não provoca a
mutação, processo que ocorre ao acaso.
Exercício 6:
O colesterol é componente da membrana plasmática animal e
por meio dele são produzidos hormônios esteroides (como o estrógeno, a progesterona e a testosterona) e a vitamina D.
TE TRA I
BIOLOGI A
553
Aulas
16 a 18
7
UEPA 2012
O surgimento e a manutenção da vida, no nosso planeta, estão associados à água, que é a substância mais
abundante dentro e fora do corpo dos seres vivos. Entretanto, segundo dados fornecidos pela Associação Brasileira de Entidades do Meio Ambiente (Abema), 80% dos
esgotos do país não recebem nenhum tipo de tratamento
e são despejados diretamente em rios, mares, lagos e
mananciais, contaminando a água aí existente.
Poluição da Água. Disponível em:
<www.colegioweb.com.br/biologia/constituicaoda-agua.html>.
Acesso em: 5 set. 2011. (Adapt.).
Considerando as funções exercidas nos seres vivos
pela substância em destaque no Texto, analise as afirmativas.
I. Facilita o transporte das demais substâncias no organismo.
II. Participa do processo da fotossíntese.
III. Dissolve as gorduras, facilitando sua absorção.
IV. Auxilia na manutenção da temperatura do corpo.
De acordo com as afirmativas acima, a alternativa
correta é: Alternativa: C.
(a) I e II.
(b) I, II e III.
(c) I, II e IV.
(d) II, III e IV.
(e) I, II, III e IV.
8 PUC-RS 2012 Na fabricação da cerveja, a fermentação transforma o açúcar do cereal em álcool. O mesmo processo é usado no preparo da massa de bolos e
pães, onde os fermentos consomem o açúcar da farinha e liberam o gás carbônico que aumenta o volume
da massa. Esse açúcar é ______ que deriva do amido,
um ______, sintetizado por ______ como reserva
energética. Alternativa: A.
(a) a glicose – polissacarídeo – vegetais
(b) a glicose – polipeptídeo – fungos e plantas
(c) o glicogênio – polissacarídeo – fungos e plantas
(d) o glicogênio – polipeptídeo – fungos e plantas
(e) o glicogênio – polissacarídeo – vegetais
A glicose é componente do amido; o polissacarídeo da reserva
das plantas.
Afirmativa I: correta. A água, por ser solvente, contribui para o
transporte de substâncias no organismo.
Afirmativa II: correta. A água é um dos reagentes da fotossíntese.
Afirmativa III: incorreta. A água é uma substância polar e não
dissolve gorduras.
Afirmativa IV: correta. A água auxilia na manutenção da temperatura corporal devido ao seu elevado calor específico e por
conta de processos relacionados à perda de água na forma
de vapor.
GUIA DE ESTUDO
Biologia / Livro 1 / Frente 1 / Capítulo 5
I. Leia as páginas de 67 a 71.
II. Faça os exercícios 2, 7, 9, 12 e 13 da seção
“Revisando”.
III. Faça os exercícios propostos de 3 a 12.
554
BIOL OGIA