BIOLOGIA M.4 Slides Abertura: Há menos de 400 anos... DO EDITOR PALAVRA A CÉLULA E OS COMPONENTES DA MATÉRIA VIVA Capítulo 1: A descoberta da célula Capítulo 2: A química da vida Capítulo 3: Estrutura e funções das proteínas Capítulo 4: Lipídios, glicídios e ácidos nucleicos Resolução dos exercícios Multimídia Animação: Duplicação do DNA X SAIR Há menos de 400 anos… X SAIR THE BRIDGEMAN ART LIBRARY/KEYSTONE Capítulo 1 A descoberta da célula X SAIR A descoberta da célula Invenção do microscópio BETTMANN/CORBIS/LATINSTOCK RIA NOWOSTI/AKG/LATINSTOCK Descoberta das células (1663, Robert Hooke) Réplica do microscópio de Hooke. No detalhe, desenho das fatias de cortiça, que originam o nome célula. 1 A descoberta da célula X SAIR Esquema de células 1 A descoberta da célula X SAIR Teoria celular 1838: Mathias Schleiden (botânico alemão) plantas constituídas por células 1839: Theodor Schwann (zoólogo alemão) animais constituídos por células Desenvolvimento da teoria celular 1. Unidades morfológicas dos seres vivos 2. Unidades funcionais, ou fisiológicas, dos seres vivos 3. Formadas por divisão celular 1 A descoberta da célula X SAIR SCIENCE PHOTO LIBRARY/LATINSTOCK Vírus e a teoria celular Acelulares Parasitas intracelulares obrigatórios Suas atividades essenciais ocorrem dentro de células vivas Estruturas biológicas Na imagem, vírus sobre bactéria 1 A descoberta da célula X SAIR O tamanho das células Ameba de água doce: 0,5 mm de diâmetro Hemácia (glóbulo vermelho): 0,005 mm de diâmetro Unidades de medida adequadas às escalas microscópicas micrômetro (µm) = 1/1.000 mm nanômetro (µm) = 1/1.000.000 mm 1 A descoberta da célula X SAIR Representação esquemática de um microscópio óptico e do trajeto da luz no aparelho 1 A descoberta da célula X SAIR Microscópio óptico: poder e limite de resolução STEVE ALLEN/SPL/LATINSTOCK Poder de resolução: permite distinguir pontos separados por até 0,25 μm Limite de resolução: 0,25 µm (0,00025 mm) Micrografia de esfregaço de sangue humano ao microscópio óptico, em que se veem hemácias (glóbulos vermelhos) e, na região central, três glóbulos brancos. 1 A descoberta da célula X SAIR Técnicas para observação ao microscópio óptico FABIO COLOMBINI FABIO COLOMBINI Observação vital (exame a fresco) Aspecto da planta inteira Folhas e flor 1 A descoberta da célula X SAIR Técnicas para observação ao microscópio óptico CID FABIO COLOMBINI Observação vital (exame a fresco) Detalhe da flor Micrografia de pelos estaminais com células vivas, observadas ao microscópio óptico 1 A descoberta da célula X SAIR Técnicas para observação ao microscópio óptico Micrografia de células da mucosa bucal ao microscópio óptico. Células sem coloração, com o recurso de contraste de fase 1 A descoberta da célula CID CID Fixação e coloração de células Micrografia de células da mucosa bucal ao microscópio óptico. Células com dupla coloração, por hematoxilina (colore núcleos) e eosina (colore o citoplasma) X SAIR Técnicas de preparação citólogica CID Esfregaço Lâminas de sangue 1 A descoberta da célula X SAIR Técnicas de preparação citológica Cebola Esmagamento Tubo com orceína em aquecimento Fragmentação com estilete Corte das pontas das raízes Orceína fria M.I. WALKER/PR/LATINSTOCK Colocação da lamínula Esmagamento 1 A descoberta da célula X SAIR Técnicas de preparação citológica Corte manual do material biológico; técnica possível para materiais que têm células firmemente unidas. CID Corte histológico em cebola 1 A descoberta da célula X SAIR Técnicas de preparação citológica MANFRED KAGE/SPL-LATINSTOCK Inclusão e corte com o micrótomo 1 A descoberta da célula X SAIR A célula observada ao microscópio óptico e ao microscópio eletrônico Microscópios ópticos Aumentos máximos: de 1.500 vezes Limite de resolução: 0,25 µm ou 0,00025 mm Microscópios eletrônicos Aumentos: entre 5 mil e 100 mil vezes (ou mais) Limite de resolução: 0,001 µm ou 0,000001 mm Poder de resolução em relação ao microscópio óptico: 250 vezes Poder de resolução em relação ao olho nu: 100 mil vezes 1 A descoberta da célula X SAIR Microscópio eletrônico de transmissão Fontes de elétrons Lente condensadora Feixe de elétrons (homogêneo) Material biológico atravessa Lente objetiva Material biológico Observador Lente projetora Estruturas com diferentes “densidades eletrônicas” Janela de observação “Imagem eletrônica” Tela fluorescente 1 A descoberta da célula X SAIR STEVE GSCHMEISSNER/SPL/LATINSTOCK Microscópio eletrônico de transmissão Micrografia de um glóbulo branco (célula de defesa do organismo), ao microscópio de transmissão, em que o citoplasma foi colorizado artificialmente em amarelo e o núcleo, em verde. Em roxo, diversas enzimas com grânulos. 1 A descoberta da célula X SAIR Microscópio eletrônico de varredura STEVE GSCHMEISSNER/SCIENCE PHOTO LIBRARY/LATINSTOCK Utilizado para detalhes da superfície de objetos sólidos Feixe de elétrons Material biológico com película metálica “varrição” reflexão Elétrons captados por sensor Imagem 1 A descoberta da célula Mosca (Calliphora sp.), vista ao microscópio de varredura (aumento 36 ×). X SAIR Células eucarióticas e células procarióticas Microscópio eletrônico Visualiza Estrutura da membrana plasmática Citoplasma Moléculas de proteína e DNA Revelou a existência Células procarióticas (bactérias e de arqueas) Células eucarióticas (protozoários, fungos, algas, plantas e animais) 1 A descoberta da célula X SAIR Capítulo 2 A química da vida X SAIR THE BRIDGEMAN ART LIBRARY/KEYSTONE SCOTT CAMAZINE/PHOTORESEARCHES/LATINSTOCK Componentes da matéria viva C H O N 98% da massa corporal da maioria dos seres vivos P S Foto de um modelo de molécula de DNA 2 A química da vida X SAIR Tipos de ligação química Covalente: compartilhamento de pares de elétrons Modelos de átomos Modelo de molécula de água Prótons e nêutrons formam o núcleo, ao redor do qual ficam os elétrons. Um átomo de oxigênio e dois átomos de hidrogênio compartilham elétrons em duas ligações covalentes. 2 A química da vida X SAIR Tipos de ligação química Iônica: transferência de um ou mais elétrons de um átomo para outro Representação esquemática de cristal de cloreto de sódio 2 A química da vida X SAIR Substâncias orgânicas Gráficos das porcentagens em massa das principais substâncias presentes na matéria viva Em A, os cálculos incluem a água. Em B, a água não foi considerada. 2 A química da vida X SAIR Sais minerais: substâncias inorgânicas formadas por íons Elementos Funções Fontes Cálcio (Ca) Componente importante dos ossos e dos dentes. Essencial à coagulação do sangue; necessário para o funcionamento normal de nervos e músculos. Vegetais, leite e laticínios Cloro (Cl) Principal ânion no líquido extracelular. Importante no balanço de líquidos do corpo. Sal de cozinha e muitos tipos de alimento Cobalto (Co) Componente da vitamina B12. Essencial para a produção das hemácias. Carnes e laticínios Cobre (Cu) Componente de muitas enzimas. Essencial para a síntese da hemoglobina. Fígado, ovos, peixe, trigo integral e feijão 2 A química da vida X SAIR Sais minerais: substâncias inorgânicas formadas por íons Elementos Cromo (Cr) Enxofre (S) Ferro (Fe) Flúor (F) Funções Fontes Importante para o metabolismo energético Carne, cereais integrais e levedo de cerveja Componente de muitas proteínas. Essencial para a atividade metabólica normal. Carnes e legumes Componente da hemoglobina, mioglobina e enzimas respiratórias. Fundamental para a respiração celular. Fígado, carnes, gema de ovo, legumes e vegetais verdes Componente dos ossos e dos dentes. Protege os dentes contra cáries. Água fluorada 2 A química da vida X SAIR Sais minerais: substâncias inorgânicas formadas por íons Elementos Fósforo (P) Iodo (I) Magnésio (Mg) Manganês (Mn) 2 A química da vida Funções Fontes Componente dos ossos e dos dentes. Essencial para o armazenamento e a transferência de energia no interior das células (componente do ATP); componente do DNA e do RNA. Leite e laticínios, carnes e cereais Componente dos hormônios da glândula tireoidea, que estimulam o metabolismo. Frutos do mar, sal de cozinha iodado e laticínios Componente de muitas coenzimas. Necessário para o funcionamento normal de nervos e músculos. Cereais integrais, vegetais verdes Necessário para a ativação de diversas enzimas Cereais integrais, gema de ovo e vegetais verdes X SAIR Sais minerais: substâncias inorgânicas formadas por íons Elementos Funções Fontes Molibdênio (Mb) Necessário para a ação de algumas enzimas, atuando como cofator. Cereais integrais, leite e leguminosas Potássio (K) Principal cátion no interior das células. Influencia a contração muscular e a atividade dos nervos. Carnes, leite e muitos tipos de frutas Selênio (Se) Necessário para enzimas que previnem câncer. Carne, moluscos, fígado e leguminosas Sódio (Na) Principal cátion no líquido extracelular. Importante no balanço de líquidos do corpo; essencial para a condução do impulso nervoso Sal de cozinha e muitos tipos de alimento Zinco (Z) Componente de dezenas de enzimas, como as envolvidas na digestão. Diversos alimentos 2 A química da vida X SAIR A água e os seres vivos Água: “solvente universal”, dissolve sais, gases, glicídios, aminoácidos, proteínas, ácidos nucleicos. ÁGUA + solvente SUBSTÂNCIAS DISSOLVIDAS = SOLUÇÃO AQUOSA solutos Substâncias hidrofílicas (solúveis em água) Substâncias hidrofóbicas (insolúveis em água) Moléculas eletricamente Moléculas sem cargas polarizadas 2 A química da vida elétricas X SAIR A água nas reações químicas dos seres vivos Reações por desidratação (condensação): a água é produto 2 A química da vida X SAIR A água nas reações químicas dos seres vivos Reações de hidrólise: a água é reagente 2 A química da vida X SAIR THE BRIDGEMAN ART LIBRARY/KEYSTONE Capítulo 3 Estrutura e funções das proteínas X SAIR Proteína Componente fundamental dos seres vivos Participa na estrutura e no funcionamento celular Aminoácidos: fórmula geral Aminoácidos Moléculas pequenas união sequencial Proteína Macromolécula 3 Estrutura e funções das proteínas X SAIR Composição molecular das proteínas Exemplos de três aminoácidos Fórmulas de três aminoácidos, mostrando que eles diferem quanto ao grupo —R, destacado em azul. 3 Estrutura e funções das proteínas X SAIR Ligação peptídica Ligação entre um aminoácido do grupo carboxila e outro do grupo amina Amina Carboxila Peptídio: molécula resultante da união de aminoácidos (dipeptídio, oligopeptídio e polipeptídio) 3 Estrutura e funções das proteínas X SAIR Arquitetura das proteínas Diferenciação das proteínas: Quantidade de aminoácidos da cadeia polipeptídica Tipos de aminoácido na cadeia Sequência da disposição dos aminoácidos 3 Estrutura e funções das proteínas X SAIR Arquitetura das proteínas 3 Estrutura e funções das proteínas X SAIR Enzimas Proteínas que atuam como catalisadores biológicos: Aceleram reações químicas Não desgastam nem se alteram nas reações Reutilizáveis Ao se ligar à molécula de sacarose, a enzima facilita a quebra da ligação entre os monossacarídeos que a compõem, sendo recuperada intacta ao final da reação. 3 Estrutura e funções das proteínas X SAIR Cofatores e coenzimas Proteínas simples: formadas apenas por cadeias polipeptídicas Proteínas conjugadas: (parte proteica) + (não proteica) APOENZIMA INATIVA + COFATOR INATIVO 3 Estrutura e funções das proteínas = HOLOENZIMA ATIVA X SAIR THE BRIDGEMAN ART LIBRARY/KEYSTONE Capítulo 4 Lipídios, glicídios e ácidos nucleicos X SAIR Lipídios SHEILA TERRY/SPL/LATINSTOCK Substâncias orgânicas cuja principal característica é a insolubilidade em água e a solubilidade em certos solventes orgânicos. Glicerídios Glicerol (álcool) + 1, 2 ou 3 ácidos graxos triglicerídios (triglicérides) Gordura: glicerídios com ácidos graxos saturados Óleos: glicerídios com ácidos graxos insaturados Tipos de glicerídios 4 Lipídios, glicídios e ácidos nucleicos X SAIR Fórmula estrutural de um triglicerídio com três ácidos graxos distintos 4 Lipídios, glicídios e ácidos nucleicos X SAIR Ceras KONRAD WOTHE/LOOK-FOTO/LATINSTOCK Álcool + 1 ou mais moléculas de ácidos graxos Diferente do glicerol Abelhas produzem cera em grande quantidade, utilizando-a como material de construção das colmeias. 4 Lipídios, glicídios e ácidos nucleicos X SAIR Esteroides 4 anéis de carbono interligados + cadeias carbônicas ou hidroxilas ou átomos de oxigênio Colesterol Testosterona Progesterona Estrógeno 4 Lipídios, glicídios e ácidos nucleicos X SAIR HYBRID MEDICAL ANIMATION/SPL/LATINSTOCK Fosfolipídios Glicerídio + fosfato Formam as membranas celulares 4 Lipídios, glicídios e ácidos nucleicos X SAIR Carotenoides Pigmentos vermelhos, laranja ou amarelos Insolúveis em água Presentes nas células de todas plantas Participam do processo de fotossíntese Caroteno Vitamina A: forma pigmentos da retina é transformado Retinal (retina dos nossos olhos) 4 Lipídios, glicídios e ácidos nucleicos Sensível à luz X SAIR Glicídios Carboidratos, hidratos de carbono ou açúcares Fórmula geral: C(H2O) Fontes de energia Arquitetura corporal Participação na estrutura de DNA, RNA e ATP MILOS LUZANIN/SHUTTERSTOCK Açúcar 4 Lipídios, glicídios e ácidos nucleicos X SAIR Classificação dos glicídios Monossacarídios Glicídios mais Fórmulas de alguns monossacarídios simples 3 a 7 átomos de carbono 4 Lipídios, glicídios e ácidos nucleicos X SAIR Classificação dos glicídios Dissacarídios: união de dois monossacarídios GLICOSE FRUTOSE GLICOSE GALACTOSE Polissacarídios: centenas ou milhares de monossacarídios interligados. 4 Lipídios, glicídios e ácidos nucleicos X SAIR Ácidos nucleicos DNA: ácido desoxirribonucleico RNA: ácido ribonucleico 4 Lipídios, glicídios e ácidos nucleicos X SAIR Ácidos nucleicos: componentes 4 Lipídios, glicídios e ácidos nucleicos X SAIR Ácidos nucleicos Bases nitrogenadas DNA RNA Pentose Desoxirribose Ribose Púricas Adenina (A) Guanina (G) Adenina (A) Guanina (G) Pirimídicas Citosina (C) Timina (T) Citosina (C) Uracila (T) 4 Lipídios, glicídios e ácidos nucleicos X SAIR Diferentes representações da molécula de DNA Representação plana Representação de dupla-hélice 4 Lipídios, glicídios e ácidos nucleicos Representação dos átomos por modelos de esferas X SAIR Duplicação do DNA Clique na imagem abaixo para ver a animação. 4 Lipídios, glicídios e ácidos nucleicos X SAIR Trifosfato de adenosina (ATP) Capta energia liberada nas reações exergônicas da degradação de alimento. Armazena energia em ligações moleculares de alto poder energético. Transfere energia para processos endergônicos. 4 Lipídios, glicídios e ácidos nucleicos X SAIR Estrutura química do ATP 4 Lipídios, glicídios e ácidos nucleicos X SAIR Navegando no módulo X SAIR THE BRIDGEMAN ART LIBRARY/KEYSTONE Navegando no módulo X SAIR THE BRIDGEMAN ART LIBRARY/KEYSTONE SEQUÊNCIA DIDÁTICA Adaptação e consultoria: Professor Fábio Levi de Oliveira Revisão: Lara Milani (coord.), Adriana B. dos Santos, Alexandre Sansone, Amanda Ramos, Anderson Félix, André Annes Araujo, Aparecida Maffei, David Medeiros, Greice Furini, Maria Fernanda Neves, Renata Tavares Diagramação: Adailton Brito de Souza, Gustavo Sanches, Keila Grandis, Marlene Moreno, Valdei Prazeres, Vicente Valenti VÍDEOS Palavra do autor Produção: Estúdio Moderna Produções Edição: 3D LOGIC MULTIMÍDIA Consultoria: Professor Fábio Levi de Oliveira Edição: Daniela Silva Revisão técnica: Professor Alexandre Albuquerque da Silva Produção: Cricket Design Locução: Núcleo de Criação © 2009, Grupo Santillana/Sistema UNO Uso permitido apenas em escolas filiadas ao Sistema UNO. Todos os direitos reservados. Nenhuma parte desta publicação pode ser reproduzida, arquivada ou transmitida, de qualquer forma, em qualquer mídia, seja eletrônica, química, mecânica, óptica, de gravação ou de fotocópia, fora do âmbito das escolas do Sistema UNO. A violação dos direitos mencionados constitui delito contra a propriedade intelectual e os direitos de edição. GRUPO SANTILLANA Rua Padre Adelino, 758 – Belenzinho São Paulo − SP – Brasil – CEP 03303-904 Vendas e Atendimento: Tel.: (11) 2790-1500 Fax: (11) 2790-1501 www.sistemauno.com.br FIM X SAIR BIOLOGIA M.4 A CÉLULA E OS COMPONENTES DA MATÉRIA VIVA X SAIR X SAIR 1 O texto abaixo descreve a função das proteínas de choque térmico (HSPs), que são produzidas em condições de estresse celular, não só em relação à temperatura, mas sob outros fatores também. (...) As proteínas no interior da célula geralmente têm apenas um ou pouquíssimos “parceiros” corretos com os quais interagem efetivamente – por exemplo, um receptor e seus ligantes – que funcionam como chave e fechadura, respectivamente. (...) Por outro lado, as HSPs tendem a se associar a uma ampla gama de proteínas clientes, que permitem realizar uma surpreendente variedade de funções, como ajudar cadeias recém-formadas a adquirirem sua conformação correta, “desmontá-las” depois que são danificadas, acompanhar as proteínas até seus parceiros e mantê-las afastadas de seus invasores. (...) Scientific American Brasil, n. 75, ago. 2008. Para cumprir a sua função, as proteínas precisam ter uma forma tridimensional adequada. A sua forma tridimensional é primeiramente determinada pela ordem, quantidade e tipo de aminoácidos presentes nela, ou seja, sua estrutura primária. Após o ribossomo gerar a proteína com sua estrutura primária, a proteína adquire estruturas secundária e terciária, que conferem a sua conformação espacial. Se a proteína for composta por mais de uma cadeia polipeptídica, como a hemoglobina, a interação entre essas cadeias fornecerá a estrutura quaternária. ENEM – BIOLOGIA M.4 X SAIR A respeito das HSPs, podemos afirmar corretamente pelo texto que: a) A função das HSPs é cortar as proteínas recém-formadas para que estas adquiram a sua estrutura primária correta. b) As HSPs ajudam as proteínas a desenvolverem a sua estrutura quaternária, quando se ligam a elas. c) Uma função das HSPs é auxiliar as proteínas a manterem a sua estrutura secundária, terciária e quaternária (se a proteína tiver) em condições adversas. d) As HSPs são enzimas que ajudam outros tipos de proteínas a manterem sua forma tridimensional, clivando-as. e) As HSPs nunca perdem a sua estrutura tridimensional e por isso podem ajudar outras proteínas a manterem sua forma. RESPOSTA: C Segundo o texto, as HSPs têm uma série de funções, entre as quais: “ajudar cadeias recém-formadas a adquirirem sua conformação correta”, ou seja, manter a sua estrutura secundária, terciária e quaternária (se tiverem); e “desmontá-las depois que são danificadas”, ou seja, funcionar como enzimas e quebrar as proteínas que perderam sua função. ENEM – BIOLOGIA M.4 X SAIR 2 Pesquisadores afirmam que a água em forma líquida descoberta junto à sonda espacial Phoenix, em Marte, é salgada e poderia estar presente em outros lugares do planeta. Leia um trecho da entrevista com o geocientista Nilton Rennó. (...) Há muitas provas que mostram que a água salgada pode ser comum em Marte. (...) A água líquida é um ingrediente essencial para a vida. Esta descoberta tem implicações importantes para muitas áreas, incluindo a possibilidade de haver vida em Marte. Folha online, 23 maio 2009. O fato de os cientistas acharem tão importante encontrar água em outros planetas para a existência de vida (do modo que a ciência reconhece) fora da Terra deve-se ao fato de: a) a vida na Terra ter se originado na água, sendo assim obrigatória a presença de água para o surgimento da vida em qualquer outro lugar. b) Marte ser muito quente e a água resfriar o ambiente para que seja possível a sobrevivência de qualquer forma de vida conhecida. c) todas as espécies precisarem beber água para não se desidratarem. d) a água ser o solvente universal e, portanto, o meio necessário para a ocorrência das reações químicas, além de ser reagente em muitas delas, como as hidrólises. e) qualquer planeta onde possa existir vida deve ser idêntico à Terra, portanto é necessário existir oceanos e rios. ENEM – BIOLOGIA M.4 X SAIR RESPOSTA: D A vida, como a biologia a conhece, depende de água devido ao fato de ela ser o solvente universal, meio de reações químicas e transporte de substâncias, além de regular a temperatura, e ser reagente em processos importantes, como as reações de hidrólise e desidratação. ENEM – BIOLOGIA M.4 X SAIR QUESTÕES ENEM Elaboração: Fábio Levi Revisão técnica: Roberta Bueno Revisão: Lara Milani (coord.), Alexandre Sansone, André Annes Araujo, Débora Baroudi, Fabio Pagotto, Flávia Yacubian, Greice Furini, Luiza Delamare, Maria Fernanda Neves, Renata Tavares, Valéria C. Borsanelli Diagramação: Adailton Brito de Souza, Gustavo Sanches, Keila Grandis, Marlene Moreno, Valdei Prazeres, Vicente Valenti © 2009, Grupo Santillana/Sistema UNO Uso permitido apenas em escolas filiadas ao Sistema UNO Todos os direitos reservados. Nenhuma parte desta publicação pode ser reproduzida, arquivada ou transmitida, de qualquer forma, em qualquer mídia, seja eletrônica, química, mecânica, óptica, de gravação ou de fotocópia, fora do âmbito das escolas do Sistema UNO. A violação dos direitos mencionados constitui delito contra a propriedade intelectual e os direitos de edição. GRUPO SANTILLANA Rua Padre Adelino, 758 – Belenzinho São Paulo − SP – Brasil – CEP 03303-904 Vendas e Atendimento: Tel.: (11) 2790-1500 Fax: (11) 2790-1501 www.sistemauno.com.br FIM X SAIR