10º ano - UNIDADE 3

Obtenção de energia pelos seres vivos

Fermentação

A fermentação tem duas etapas:

- Glicólise: conjunto de reações que degradam a molécula de glicose até ao ácido pirúvico (piruvato);

No final deste processo resultam:

• 2 moléculas de NADH (coenzima transportadora de hidrogénio);
• 2 moléculas de piruvato (composto orgânico);
• 2 moléculas de ATP.

- Redução do piruvato: conjunto de reações que transformam o ácido pirúvico, pela ação da coenzima NADH nos diferentes produtos da fermentação. Os produtos podem ser:

• Aldeído acético (primeiro o ácido pirúvico é descarboxilado originando o mesmo e só depois este composto é reduzido e forma álcool etílico);
• Ácido acético;
• Ácido lático;
• Ácido butírico.

Respiração Aeróbia

A respiração aeróbia ocorre em aerobiose, havendo a degradação completa dos compostos orgânicos e, consequentemente, o rendimento energético é mais elevado do que na fermentação (38 ATP).

A respiração aeróbia tem quatro fases:

1. Glicólise (etapa comum à fermentação).

2. Formação de acetil-coenzima A: o ácido pirúvico entra na mitocôndria, é descarboxilado e oxidado.

3. Ciclo de Krebs: conjunto de reações metabólicas que conduz à oxidação completa da glicose.

Uma molécula de glicose dá origem a dois piruvatos, ou seja, dois ciclos de Krebs.

No final deste processo temos: 

• 6 moléculas de NADH;
  
• 2 moléculas de FADH2 (tem uma função semelhante ao NADH);
  
• 2 moléculas de ATP;
  
• 4 moléculas de CO2.
  

4. Cadeia transportadora de eletrões e fosforilação oxidativa: as moléculas transportadoras de eletrões (NADH e FADH2), vão percorrer uma série de proteínas (cadeia transportadora de eletrões ou cadeia respiratória) até serem captados pelo oxigénio. À medida que os eletrões passam pelas proteínas, libertam energia, energia essa que vai ser utilizada para a produção do ATP que está associado a fenómenos de oxidação-redução, designado fosforilação oxidativa.

Trocas gasosas em seres multicelulares

Trocas gasosas nas plantas

Nos seres multiceluluares, os processos químicos de transformação e/ou produção de matéria implicam obtenção e eliminação de substâncias gasosas através de estruturas especializadas.

Os estomas controlam as trocas gasosas entre a planta e o meio externo, graças à capacidade que têm de abrir e fechar.

O movimento de abertura e fecho dos estomas é condicionado por alterações na turgescência das células estomáticas. Esta variação na turgescência pode ser provocada por vários fatores, como sejam: a concentração de certos iões nas células, a concentração de dióxido de carbono, a luz, a temperatura, o vento ou o conteúdo de água no solo.  

O transporte ativo do ião potássio (K+), para o interior das células estómicas, constitui um dos mecanismos atualmente mais aceite para explicar as variações na pressão de turgescência dessas células. 

Nos seres unicelulares, as trocas gasosas ocorrem diretamente com o meio, através da membrana celular.

Trocas gasosas nos animais

Os animais terrestres apresentam invaginações para o interior do corpo, que comunicam com a atmosfera através de canais estreitos, reduzindo, assim, a evaporação e permitindo à superfície respiratória manter-se húmida. São exemplos deste tipo de estruturas as traqueias dos insetos e os pulmões dos vertebrados.

No sistema respiratório das aves, o ar circula apenas num sentido, num circuito que passa pelos sacos aéreos posteriores, pulmões e sacos aéreos anteriores.

Nos mamíferos, a superfície respiratória é constituída por milhões de alvéolos pulmonares, dispostos em cacho à volta dos bronquíolos. Nestes animais, ao contrário das aves, o ar circula em sentidos opostos.

10º ano - UNIDADE 4

Regulação nos seres vivos

Um sistema é toda a matéria e energia que existe dentro de uma região bem definida. Em termodinâmica considera-se a existência de sistemas abertos, fechados e isolados.

• Sistema aberto: Trocas de matéria e energia com o exterior;
• Sistema fechado: Troca energia com o exterior, mas não matéria;
• Sistema isolado: Não troca nem matéria nem energia com o exterior.

Todo o nosso organismo é um sistema aberto, por fazer trocas de energia e de matéria com os subsistemas. As trocas que um ser vivo realiza com o meio conduzem a mudanças constantes nos seus componentes. Contudo os seres vivos possuem mecanismos que equilibram as alterações induzidas pelo meio externo, para que exista uma constância do meio interno. Esta constância, designada homeostasia, que traduz a existência de um equilíbrio dinâmico nos sistemas biológicos. Caso os mecanismos homeostáticos consigam repor o equilíbrio, o estado normal é restabelecido, se acontecer o oposto o sistema biológico chega ao fim advindo a sua morte.

No sentido de evitar a perda do equilíbrio no organismo, a atividade dos órgãos é controlada e regulada, respondendo às alterações, quer do meio interno, quer do meio externo, através de mecanismos de retroalimentação ou feedback. Nos animais, a manutenção do estado de homeostasia é assegurado pelo sistema nervoso e pelo sistema hormonal.

  A retroalimentação pode ser de dois tipos:

• Negativa - é a utlizada na maioria dos casos nos sistemas biológicos. Ocorre quando existe um desajuste na homeostasia, revertendo o sistema para um determinado ponto.

• Positiva - A retroalimentação positiva amplifica a resposta ao desajuste na homeostasia.

Sistema nervoso e regulação nervosa

O nosso sistema nervoso é constituido pelo sistema nervoso central e pelo sistema nervoso periférico. 

O sistema nervoso central é constituido por: 

• Cérebro: controla toda a parte memorial e do raciocínio;
• Cerebelo: coordena a parte muscular;
• Bulbo raquidiano: regula as atividades autónomas como a respiração, o ritmo cardíaco e a deglutição;
  
• Medula espinal: Estabelece a ligação do encéfalo ao sistema nervoso periférico.

 O sistema nervoso periférico encontra-se fora do sistema nervoso central e é formado por nervos.

A unidade do sistema nervoso é a célula nervosa - o neurónio. Os neurónios são células altamente estimulávéis, capazes de detectar pequenas alterações do meio. Em resposta a estas variações, verifica-se uma alteração eléctrica, que percorre a membrana. Estas alterações constituem o impulso nervoso, que se pode propagar aos neurónios seguintes.

Os neurónios são constituidos por: 

• Dendrites;
  
• Corpo celular;
• Axónio;
• Telodendrites (terminações do axónio);
• Bainha de mielina (células de shwamn).

O impulso nervoso entra no neurónio pelas dendrites e sai do neurónio pelas telodendrites. As dendrites são ramificações que conduzem o impulso nervoso até ao corpo celular. O axónio é uma fibra fina e longa, cuja função é transmitir os impulsos nervosos provenientes do corpo celular. Nos vertebrados, este segmento pode ser coberto por uma bainha isolante de mielina. O conjunto do axónio e da bainha de mielina forma uma fibra nervosa e um conjunto de fibras nervosas formam um nervo.

- Como é que um impulso nervoso é transmitido?

Todos os neurónios têm uma concentração de iões diferente no interior e no exterior da membrana celular. O meio exterior do neurónio apresenta uma grande concentração de sódio e pequena concentração de potássio. Por outro lado, o meio intracelular do neurónio apresenta uma grande concentração de potássio e uma pequena concentração de sódio.

Como os iões existem em maior quantidade no meio extracelular do que no meio intracelular, o meio extracelular ficará com carga positiva e o meio intracelular ficará com carga negativa quando o neurónio não está a transmitir o impulso nervoso. Por esta causa, gera-se uma diferença de potencial elétrico entre os dois meios denominado potencial da membrana, que quando o neurónio não está a transmitir o impulso nervoso, tem cerca de -70mV (potencial de repouso).

O potencial de repouso deve-se:

• À impermeabilidade da membrana celular da entrada do sódio para o interior da célula por difusão simples (a favor do gradiente do concentração);
• À permeabilidade da membrana celular da saída de potássio para o exterior da célula por difusão simples (a favor do gradiente do concentração);
• À bomba sódio-potássio (contra o gradiente de concentração). Como a mesma transporta 3 sódios para o exterior por cada 2 potássios para o interior, supera a quantidade de iões que saem da célula e, consequentemente, a célula ficará eletricamente negativa no interior.

Quando um neurónio é atingido por um estímulo, a membrana celular torna-se permeável à passagem de sódio. Esta entrada brusca de iões positivos faz com que o potencial passe de -70 mV para 35 mV. Esta alteração na diferença de potencial designa-se por despolarização. A alteração do potencial elétrico designa-se por potencial da ação (105 mV). Neste processo, o meio intracelular torna-se positivo e o meio extracelular torna-se negativo.

Quando o potencial máximo é atingido:

• A membrana celular aumenta a permeabilidade da passagem de potássio para o exterior da célula;
• A membrana celular torna-se impermeável à passagem do sódio para o interior da célula;
• A bomba sódio-potássio é ativada (para voltar ao potencial de repouso, sendo que a saída de 3 sódios implica a entrada de dois potássios).

Todos estes processos mencionados anteriormente fazem parte da repolarização, o processo desde a máxima diferença de potencial até ao potencial de repouso, voltando a estar o meio intracelular negativa e o meio extracelular positivo.

A transmisssão dum neurónio obedece à lei do "Tudo ou Nada". Isto significa que um estímulo precisa de ter uma determinada intensidade para gerar um potencial de ação. O estímulo mínimo necessário designa-se por estímulo limiar. Se este estímulo for ultrapassado, irá gerar um potencial de ação independentemente da intensidade.

Os vertebrados possuem axónios com diâmetros mais pequenos do que os invertebrados, mas a velocidade dos estímulos pode ser muito superior. Isto deve-se ao facto da presença da bainha de mielina, formadas por camadas concêntricas de membranas das células de Schwann. 

As bainhas de mielina impede que a despolarização se realize. Assim, o impulso nervoso salta de nódulo (nódulo de ranvier) em nódulo, permitindo uma velocidade de propagação muito maior. 

Transmissão dum impulso nervoso entre neurónios- sinapses

O impulso nervoso é transmitido das telodendrites dum neurónio para as dendrites de outro. Esta transmissão é feita através das sinapses, uma região de contacto muito próxima entre a extremidade dum neurónio e a superfície de outras células.

Existem dois tipos de sinapses:

• Sinapses elétricas (menos comuns);
• Sinapses químicas (mais comuns).

As sinapses elétricas permitem que o impulso nervoso se propague mais rapidamente. O impulso nervoso propaga-se diretamente dum neurónio para o outro por zonas de contacto, permitindo que o impulso nervoso se transmita de forma contínua. Este tipo de sinapses ocorre no sistema nervoso central (SNC), estando em processos que exigem respostas muito rápidas.

As sinapses químicas são as mais comuns. Existe um pequeno espaço entre as membranas designado fenda sináptica. Quando o impulso mervoso atinge as telodendrites, libertam-se substâncias na fenda sináptica designadas neurotransmissores. Estas substâncias ligam-se a recetores do neurónio seguinte, desencadeando o impulso nervoso, continuando o seu percurso.

Os neurotransmissores encontram-se armazenados em vesículas. Quando o impulso atinge as telodendrites, as vesículas vão até à extremidade das mesmas e os neurotransmissores são libertados na fenda sináptica. Os neurotransmissores ligam-se a recetores na célula pós-sináptica, como podemos ver na imagem acima, e esta ligação leva à abertura de canais iónicos, permitindo a entrada de sódio na célula. Este fenómeno consequentemente provoca uma despolarização da membrana, originando o impulso nervoso. 

Sistema endócrino - sistema nervoso e regulação hormonal

Para álem do sistema nervoso, existe outro sistema que permite efetuar respostas desencadeados por determinados estímulos- o sistema endócrino, constituído por glândulas secretoras de mensageiros químicos- as hormonas - que são libertadas na corrente sanguínea com o objetivo de atingir as células alvo e desencadear uma determinada resposta. As hormonas só atingem as células alvo porque as mesmas possuem recetores das hormonas que irão atuar. O sistema nervoso e o sistema endócrino estão sempre associados e um exemplo pode ser a diminuição da quantidade de água no organismo do ser vivo.

Termorregulação

A temperatura é um fator ambiental que sofre frequentes variações.

De acordo com a forma como respondem às alterações da temperatura do meio, os animais podem ser classificados como:

• Homeotérmicos e endotérmicos: São animais que conseguem regular a sua temperatura e mantê-la a um nível constante, através de processos metabólicos (mecanismos para produzirem mais calor ou para perderem calor);
• Poiquilotérmicos e ectotérmicos: São animais que a sua temperatura varia com a temperatura do meio, não contrariando as alterações de temperatura, dependendo de fontes de calor externas. Um exemplo de um animal deste tipo é o lagarto.

No entanto, a temperatura é um fator limitante, sendo possível a sobrevivência do ser vivo dentro de certos valores de temperatura. Se nos seres vivos homeotérmicos e endotérmicos os processos metabólicos não compensarem as mudanças de temperatura, a vida do ser vivo é posta em causa.

Então, quais são as técnicas da regulação de temperatura no ser vivo homeotérmico:

- Quando a temperatura externa sobe?

• Estímulo: Aumento da temperatura;
  
• Recetores: Termorrecetores da pele;
  
• Centro regulador: Complexo Hipotálamo-Hipófise;
• Efetores: Vasos sanguíneos e glândulas sudoríparas;
• Respostas: Vasodilatação, sudorese e redução da produção de calor;
• Diminuição da temperatura corporal;
• Valor restabelecido (37ºC);
• Fim da estimulação e regresso ao estado de homeostasia.

- Quando a temperatura externa desce?

• Estímulo: Diminuição da temperatura;
• Recetores: Termorrecetores da pele;
• Centro regulador: Complexo Hipotálamo-Hipófise;
• Efetores: Vasos sanguíneos e músculos;
• Respostas: Vasoconstrição, ereção dos pelos e aumento das reações catabólicas geradoras de calor;
• Aumento da temperatura corporal;
• Valor restabelecido (37ºC);
• Fim da estimulação e regresso ao estado de homeostasia.

Osmorregulação

Osmorregulação: processo que permite regular a quantidade de água e sais minerais no organismo de um ser vivo.

Existem 2 tipos de seres vivos:

• Osmoconformantes: a concentração de sais e de fluidos corporais destes seres vivos dependem da concentração de água e de sais que os rodeia. São exemplo os invertebrados marinhos.
• Osmorreguladores: estes seres vivos apresentam uma concentração de água e sais minerais muito diferente do meio envolvente, conseguindo regular a quantidade e concentração dos mesmos.

- Osmorregulação em meio aquático:

Nos peixes de água salgada: pelo facto dos peixes de água salgada possuírem um meio hipotónico em relação à água do mar, tendem a perder muita água por osmose. Para compensar, estes peixes ingerem muita água salgada e eliminam o excesso de sal através de fenómenos de transporte ativo, que ocorrem nas brânquias.

Nos peixes de água doce: pelo facto dos peixes de água doce possuírem um meio hipertónico em relação ao meio em que se encontram, têm tendencia a perder muitos sais porque a água entra por osmose e os sais são perdidos por difusão. Para manter o estado de homeostasia, estes possuem urina muito diluída e as brânquias absorvem ativamente sais minerais da água para o sangue por transporte ativo e dos alimentos digeridos.

- Osmorregulação em meio terrestre:

Os animais terrestres perdem muita água por evaporação na superfície da pele e por excreção urinária e eliminação de fezes. Por estas causas, têm de ingerir uma grande quantidade de água.

Os anelídeos possuem um sistema excretor constituído por unidades filtradoras chamados nefrídeos.

Nos insetos e nas aranhas o sistema excretor é constituído por túbulos de Malpighi, absorvendo substâncias da hemolinfa, lançando-as no intestino, misturando-se com as fezes. A água e sais minerais são reabsorvidos pelo organismo e as fezes e a urina são libertados.

Nos vertebrados, os órgãos de excreção são os rins. O rim é constituído por milhões de unidades funcionais - os nefrónios.

O nefrónio é constituido por:

• cápsula de Bowman;
• Glomérulo;
• Tubo contornado proximal;
• Ansa de Henle;
• Tubo contornado distal;
• tubo coletor.
  

O sangue chega ao nefrónio pela arteríola aferente, ramificando-se originando o glomérulo de Malpighi, um novelo de capilares. Os capilares reúnem-se, formando a arteríola eferente, envolvendo a ansa de Henle.

O processo de excreção envolve três fenómenos:

1. Filtração;
2. (Re)absorção, (tubo contornado distal) e tubo contornado proximal;
3. Secreção.

A filtração do sangue ocorre no glomérulo, onde o mesmo deixa passar determinadas substâncias para a cápsula de Bowman (água, ureia, glicose, sais, aminoácidos, glicose, entre outras), constituindo o filtrado glomérular que, em termos de composição, é idêntico ao plasma, sem ser as macromoléculas que não são capazes de passar a cápsula de Bowman. 

A absorção ocorre no tubo contornado proximal e a reabsorção ocorre no tubo contornado distal. Este processo faz-se por transporte ativo para os capilares circundantes e é absorvido praticamente na totalidade a glicose, os aminoácidos, as vitaminas e os sais.

A secreção é o mesmo que a (re)absorção mas em sentido inverso. Os tubos contornados e a ansa de Henle absorvem substâncias que já não são necessárias no sangue.

Ao longo do sistema excretor, quase toda a água (98%) é absorvida pelos capilares sanguíneos de volta para o organismo.

A quantidade de água que é absorvida pelo sistema excretor para o sangue depende da permeabilidade das paredes dos tubos contornados. Esta permeabilidade é controlada pela hormona antidiurética (ADH), que é produzida pelo hipotálamo e libertada pela hipófise.

Quando a pressão osmótica no sangue aumenta, o ADH é produzido no sentido de aumentar a permeabilidade dos tubos contornados e, consequentemente, mais água é reabsorvida. Se a pressão osmótica no sangue diminui, então a hormona deixa de ser produzida e a permeabilidade dos tubos contornados diminui. 

Hormonas Vegetais

Todos os seres vivos apresentam uma série de respostas em relação a estímulos exteriores. Um exemplo é a termorregulação. Os movimentos das plantas que envolvem crescimento na direção de um estímulo ambiental ou na direção oposta chama-se tropismo. Os tropismos podem ser positivos ou negativos, conforme o movimento que a planta realiza. Se for no sentido do estímulo, é positivo. Se for no sentido contrário ao estímulo, é negativo.

Os movimentos que não envolvem crescimento direcionado a um determinado estímulo chamam-se movimentos násticos ou nastia. 

O principal fator interno de regulação das reações de desenvolvimento nas plantas são as fitohormonas (hormonas vegetais). Estas hormonas estão dependentes de fatores extrínsecos, como a luz e a temperatura.  

Existem cinco importantes grupos de fitohormonas:

• Auxinas;
• Giberelinas;
• Citoquininas;
• Etileno;
• Ácido abscísico.

11º ano - UNIDADE 5

Crescimento e renovação celular

- DNA e o seu descobrimento ao longo do tempo

Em 1869, Friedrich Miescher descobriu que eram os ácidos nucleicos as moléculas que armazenavam a informação genética. No entanto, isto teve pouca importância para a época, porque os ácidos nucleicos foram considerados demasiado simples para armazenar a complexa informação que se esperava que o material genético contivesse. 

1.  Experiencia de Griffith 

Em 1928, o bacteriologista Frederick Griffith, realizou uma experiência com bactérias do tipo Streptococcus pneumoniae (bactéria que transmite a pneumonia). Algumas estirpes de S. pneumoniae produziam uma cápsula de polissacarídeos , enquanto que outras eram desprovidas de cápsula. Quando cultivada em placas de Petri, as estirpes que produziam cápsula formavam colónias com aspeto liso, enquanto que as outras (as desprovidas de cápsula) crescem orginando colónias com aspeto rugoso. Devido ao aspeto da colónias, as estirpes capsuladas são designadas "tipo S" e as estirpes sem cápsula são designadas "tipo R". As estirpes lisas de S. pneumoniae são virulentas , podendo provocar pneumonia e outras infeções em mamíferos.   

Griffith preparou quatro lotes para ver as consequências destas bactérias nos ratos (geralmente fatais para estes). No primeiro lote, utilizou a estirpe virulenta (S) injetando-a no rato provocando assim a sua morte. No segundo lote, utilizou a estirpe não virulenta (R) injetando-a e o rato permaneceu saudável. No terceiro lote, injetou a estirpe virulenta (S) morta pelo calor e o rato permaneceu saudável. No quarto lote, injetou a estirpe não virulenta (R) e a estirpe virulenta (S) morta pelo calor. O rato morreu e foram encontradas bactérias vivas tipo S no seu sangue.

Griffith verificou que as bactérias tipo S mortas pelo calor no quarto lote conseguiam transmitir às bactérias do tipo R, tornando-se patogénicas para os mamíferos e provocar pneumonia. Griffith não conseguiu explicar este fenómeno, mas concluiu que as bactérias virulentas mortas pelo calor transmitiam alguma informação para as bactérias não virulentas. Esta informação era transmitida por uma substância química, que ficou conhecida por princípio transformante.

2. Identificação do "Principio Transformante" - Trabalhos de Avery e colaboradores

Em 1944, Oswald Avery e os seus colaboradores, com base na experiência de Griffith, interessaram-se sobre a natureza bioquímica do material genético, questionando-se, sobre qual seria a substância que era transferida das bactérias tipo S mortas para as bactérias tipo R vivas , tornando-as virulentas.

Esta equipa suspeitava que o DNA pudesse ser o "princípio transformante". Para verificarem, prepararam 5 placas de petri com um meio de cultura adequado, e em todas elas colocaram bactérias da estirpe R.

Numa placa colocaram apenas estas bactérias, servindo como placa de controlo. Na segunda placa, inseriram DNA extraído das bactérias tipo S, e na terceira, quarta e quinta placa juntaram o mesmo e enzimas (DNAase, RNAase e protéase respetivamente).

Estes investigadores concluiram que o DNA era o príncipio transformante, que passa das bactérias do tipo S mortas para as bactérias do tipo R, dando-lhes a informação necessária para que estas produzam cápsula e se tornem virulentas. 

3. Trabalhos de Alfred Hershey e Martha Chase

Os trabalhos de Hershey e Chase em 1953 vieram a confirmar a natureza química do DNA, utilizando bacteriófagos (vírus que infetam bactérias). Os bacteriófagos são constituídos por uma cápsula de geometria variável constituída por proteínas, e dentro dela o material genético. São seres muito simples, que não apresentam metabolismo próprio, não sendo, por isso, considerados seres vivos. Estes investigadores tiveram em atenção os seguintes aspetos:

• Os vírus não penetram nas células (a cápsula fica no exterior);

• As proteínas da cápsula do vírus não têm fósforo (P), mas apresentam enxofre (S);

• O DNA apresenta na sua constituição fósforo (P), mas não enxofre (S). 

Prepararam dois lotes de bacteriófagos e marcaram-nos radioactivamente. Num deles marcaram só o enxofre das proteínas e no outro só o fósforo do DNA. Uma vez no interior da célula, o material genético viral multiplica-se e a bactéria passa a produzir proteínas virais, ficando a mesma a "obedecer às ordens" do vírus.

Passando estes dois lotes na centrifugadora, o lote com o enxofre radioativo apenas se verificaram as proteínas virais radioativas e no lote com o fósforo radiativo apenas se verificaram as bactérias com o DNA viral radioativo.

Estes cientistas concluíram assim que é o DNA e não as proteínas que contêm a informação genética.

- Composição química dos ácidos nucleicos (DNA e RNA)

As moléculas de RNA são sintetizadas a partir do DNA, e podem-se apresentar através de três formas:

• RNA ribossómico (rRNA);
• RNA mensageiro (mRNA);
• RNA de transferência (tRNA).

rRNA: Estrutura complexa em forma de folha de trevo. O rRNA é rico em guanina e pobre em citosina. Apresenta uma grande variabilidade no seu peso molecular. Nos ribossomas tem lugar a síntese proteica.

mRNA: Encontra-se associado a moléculas de histonas que protegem do ataque de enzimas nucleases. É responsável por transportar a informação genética do núcleo para o citoplasma da célula a fim de se realizar a síntese proteica.

tRNA: É constituído por uma cadeia única em forma de folha de trevo, com prolongamento chamado anticodão e outro prolongamento aceitador de aminoácidos. Tem função transportar os aminoácidos desde qualquer local do citoplasma até aos ribossomas. Existe, pelo menos, um tRNA para cada um dos 20 aminoácidos essenciais.

Síntese Proteica

Mecanismo da Síntese Proteica:

Transcrição: É a 1º etapa e ocorre no núcleo. A cadeia de DNA é aberta por uma enzima, a RNA-polimerase, que se fixa sobre o DNA provocando a quebra das pontes de Hidrogénio entre as bases azotadas, abrindo deste modo a cadeia. Uma vez aberta, por complementaridade das bases, vão-se unindo os ribonucleótidos, originando o pré-RNA. Á medida que a RNA-polimerase vai passando, a cadeia de DNA vai fechando, restabelecendo as ligações entre bases.

Maturação (Processamento): O pré-RNA ao ser sintetizado transcreveu a cadeia de DNA, incluindo os seus segmentos codificáveis e os não codificáveis. Por este motivo, este RNA é constituído por sequências codificáveis- Exões, e por sequências não codificáveis- Intrões. Para que não haja interrupção na sequência de aminoácidos codificáveis ocorre o processamento ou maturação do pré-RNA. Deste modo enzimas especificas retiram os intrões formando-se assim uma cadeia de RNA totalmente codificável. Todo o processo ocorre no núcleo.

Migração: Passagem do RNAm do núcleo para o citoplasma.

Tradução: 2º Etapa e ocorre no citoplasma.

1. Iniciação: A tradução inicia-se pela ligação da cadeia de RNAm à subunidade menor do ribossoma. De seguida ocorre a ativação dos aminoácidos. Estes aminoácidos ativados vão ser ligados a uma enzima a aminoacil-RNAt- sintetase e a um RNAt. Forma-se assim o complexo aminoacil-RNAt. Este complexo movimenta-se em direção ao ribossoma, ligando-se o anticodão (tripleto de RNAt) ao codão (tripleto de RNAm) cujas bases azotadas são complementares. Esta união efetua-se no local P ou peptidil do ribossoma. O primeiro codão da cadeia de RNAm a ser traduzido é o codão de iniciação (AUG) que corresponde ao aminoácido metionina. Após a colocação deste aminoácido ocorre a ligação da subunidade maior do ribossoma ao conjunto, tornando-se este ativo.
2. Alongamento: Esta fase corresponde à ligação sucessiva dos aminoácidos seguintes da cadeia. Após a ativação do ribossoma, este encontra-se com o local P ocupado, estando livre o local A ou aminoacil. Ocorre uma segunda ativação de um aminoácido, que se liga ao respectivo RNAt e à aminoacil - RNAt - sintetase, formando-se um novo complexo que se desloca para o ribossoma, onde se ligam, por complementaridade, o codão e o anticodão no local A. Este segundo aminoácido liga-se à metionina. O ribossoma avança três bases libertando-se o RNAt da metionina. O local P passou a estar ocupado pelo complexo do segundo aminoácido, ficando livre o local A. O processo continua com o terceiro, quarto ... aminoácido.
3. Finalização: A síntese da cadeia polipeptídica termina quando o ribossoma chega a um codão de finalização (UAA, UAG, UGA). Quando o local A encontra um codão de finalização, como não tem nenhum anticodão complementar, nem traduz nenhum aminoácido, a síntese termina. As subunidades do ribossoma separam-se, ficando novamente o ribossoma inactivo. A cadeia de RNAm desagrega-se e a cadeia polipeptídica liberta-se.

Ciclo Celular

O Ciclo Celular é o conjunto de fases que uma célula passa com o objetivo de se duplicar, dando origem a duas novas células. O ciclo celular é dividido em 3 fases principais: Interfase, Fase mitótica ou Mitose e Citocinese. Estas fases são de extrema importância para o funcionamento da célula, erros nestes processos pode causar a morte celular ou até o desenvolvimento de células tumorais.

A Interfase é a fase mais longa do ciclo celular. Nesta fase, a célula consegue nutrientes, cresce e duplica as suas moléculas de DNA, preparando-se assim para a divisão celular. Compreende três períodos:

• G1: Após a divisão celular, inicia-se esta fase. Neste período ocorre uma intensa atividade de síntese de moléculas de RNA, para sintetizar lípidos, glícidos e proteínas. Esta fase tem duração variável. As células de divisão rápida, passam à próxima fase. As células que apresentam divisão lenta, devido à sua complexidade, nunca conseguem realizar a divisão celular, entrando numa fase G0. Permanecem sem fazer divisão celular e esperam até ao próximo ciclo celular ou permanecem neste estado até à sua morte. Exemplos de células que nunca fazem divisão celular no nosso organismo são as células nervosas, os neurónios e as células musculares.
• S: Neste período ocorre a replicação do DNA. Por replicação semiconservativa, uma molécula de DNA origina, por complementaridade de bases, duas cadeias filhas, originando duas moléculas de DNA.
  
• G2: A partir da intensa atividade que ocorreu na fase G1, nesta fase ocorre a formação dos organelos (estruturas membranares) que serão utilizados nas moléculas-filhas.

Na Mitose ocorre a divisão nuclear a partir do preparo prévio ocorrido durante a Interfase. É um processo contínuo, no entanto distinguem-se as seguintes fases:

• Profase

É a primeira e a mais longa etapa da mitose. Os cromossomas enrolam-se, tornando-se progressivamente mais condensados, curtos e grossos. Os centrossomas (dois pares de centríolos) afastam-se para pólos opostos, formando entre eles o fuso acromático. O fuso acromático é formado por feixes de fibrilas de microtúbulos proteicos. No final da profase, os nucléolos desaparecem e o invólucro nuclear desagrega-se, dispersando os seus componentes no citoplasma.

• Metafase

Durante a metafase (segunda etapa da mitose), os cromossomas atingem a sua máxima condensação. Os cromossomas formam a placa equatorial (linha imaginária no meio da célula) ao se ligarem ao fuso acromático (estrutura celular constituída por microtúbulos), dispondo-se no plano equatorial da célula. Nesta etapa, os centrómeros estão virados para o centro do plano equatorial, enquanto que os braços dos cromossomas estão voltados para fora deste plano.

• Anafase

Ocorre um fenómeno de rompimento do centrómero, separando-se dois cromatídeos que constituíam cada um dos cromossomas. Os cromossomas iniciam a ascensão polar ao longo das fibrilas dos microtúbulos. No final da Anafase, cada polo da célula possui um conjunto de cromossomas igual.

• Telofase

Nesta fase inicia-se a organização dos núcleos-filhos. Forma-se um invólucro nuclear em torno dos cromossomas de cada núcleo filho. Os cromossomas iniciam um processo de descondensação. As fibrilas do fuso acromático desorganizam-se. A mitose termina e a célula agora possui dois núcleos. 

A citocinese é o processo no qual o citoplasma duma célula eucariota se divide para formar duas células filhas. Consiste, portanto, na divisão do citoplasma. Normalmente, começa durante as últimas fases da mitose, ou meiose, dividindo uma célula binucleada em duas, para garantir que o número de cromossomas se mantém duma geração para a outra.

Crescimento e regeneração de tecidos VS diferenciação celular

A mitose garante que, a partir de uma célula, se formem duas células-filhas geneticamente idênticas. Sendo assim, todos os fenómenos de multiplicação, crescimento, renovação celular e de reprodução assexuada estão associados à mitose.

O ciclo celular pode repetir-se inúmeras vezes até originar um organismo multicelular. Mas para estes seres multicelulares existirem, é necessário que ocorra um processo de diferenciação.

Após a fecundação, forma-se uma nova célula que irá, por mitoses e citocineses sucessivas, originar um organismo multicelular. O ovo ou oócito é a primeira célula de um organismo e é capaz de originar células-filhas, as quais, por sua vez, poderão originar diferentes tipos de células. Diz-se assim, que o ovo é uma célula totipotente.

As primeiras divisões do ovo originam células indiferenciadas (pluripotentes), semelhantes entre si e à célula inicial que lhes deu origem. Estas têm potencialidade para originar quase todas as células do organismo.

As células pluripotentes por sua vez dão origem a células multipotentes, células específicas de determinados tecidos e órgãos. As multipotentes também podem originar células unipotentes, células específicas apenas para um determinado tecido ou órgão.

As células unipotentes são as células nervosas, as células musculares e as células do figado.

Destes três tipos de células (totipotentes, pluripotentes e multipotentes), as células totipotentes têm o menor grau de diferenciação e as células multipotentes têm o maior grau de diferenciação.

Estes quatros tipos de células referidos acima são células estaminais. Estas células apresentam as seguintes características:

• são células indiferenciadas (não especializadas);
  
• têm capacidade de expansão, isto é, são capazes de se dividirem e de se diferenciarem em diferentes tipos de células;
• apresentam capacidade de autorrenovação, sendo a sua divisão assimétrica, isto é, originam duas células-filhas que têm destinos diferentes: uma das células permanece como célula estaminal, enquanto que a outra pode diferenciar-se numa célula especializada.

A produção de um ou mais indivíduos geneticamente idênticos ao progenitor designa-se clonagem, sendo o individuo chamado de clone. O exemplo mais conhecido de clonagem é a ovelha Dolly em 1997.

11º ano - UNIDADE 6

Reprodução Assexuada

Na reprodução assexuada, existe um único organismo progenitor que se divide por mitose e que origina, num curto espaço de tempo, um grande número de descendentes. Todos estes seres são exatamente iguais entre si, denominando-se, por isso, clones.

Enxertia -> Consiste na junção das superfícies cortadas de duas partes de plantas diferentes. As partes das plantas mais utilizadas em enxertia são pedaços de caules ou gomos (gemas) e as plantas envolvidas são, normalmente, da mesma espécie ou de espécies semelhantes. A parte da planta que recebe o enxerto chama-se cavalo ou porta-enxerto e a parte da planta dadora chama-se garfo ou enxerto.

• Alguns tipos de enxertia: 
  

            Enxertia por garfo:                               Enxertia por encosto:                                   Enxertia por borbulha:             

Reprodução Sexuada

• Ocorre a fecundação com fusão de gâmetas, geralmente provenientes de dois progenitores diferentes, e formação de um ovo.
  
• Os descendentes são únicos, geneticamente diferentes entre si e dos progenitores.
• As plantas têm a sua reprodução sexuada quando têm flor (têm o gâmeta feminino e o masculino (grãos de pólen)).

Meiose e Fecundação

A meiose é um processo de divisão celular, a partir do qual uma célula diploide (2n) origina quatro células haploides (n), isto é, as células-filhas apresentam metade do número de cromossomas da célula-mãe.

A meiose consiste em duas divisões sucessivas, designadas divisão I e divisão II. Na divisão I da meiose, um núcleo diploide (2n) origina dois núcleos diploides (n). Pelo facto de ocorrer esta redução do número de cromossomas, a divisão I também se designa divisão reducional.

Na divisão II, ocorre a separação de cromatideos, obtendo-se, assim, quatro núcleos haploides (n), cujos cromossomas são constituidos por um cromatideo. Pelo facto de se manter o número de cromossomas durante a divisão II, esta também se denomina divisão equacional.

Divisão I:  

Profase I - 

• Esta é a fase mais longa da meiose.
  
• O núcleo aumenta de volume;
  
• Os cromossomas sofrem um processo de condensação, tornando-se mais grossos, curtos e visíveis;
  
• Os cromossomas homólogos ( assim designados por possuírem o mesmo tamanho, mesma forma e por possuírem os genes para as mesmas características do ser vivo), emparelham, num processo chamado sinapse. Estes pares designam-se bivalentes e subcruzam-se em vários pontos designados pontos de quiasma.
  
• Nos pontos de quiasma, pode haver troca de informação genética (quebra e trocas de segmentos entre os cromatídeos dos cromossomas homólogos). Este processo designa-se crossing-over.
  
• A membrana nuclear e o nucléolo desorganizam-se progressivamente;
  
• Nas células animais, os centrossomas (pares de centríolos) vão para polos opostos e formam o fuso acromático.
  
• Os cromossomas deslocam-se para a zona equatorial da célula.
  

Metafase I -

• Os cromossomas homólogos dispõem-se aleatoriamente na placa equatorial, equidistantes de cada um dos polos e presos pelos centrómeros às fibras do fuso acromático.
• Ao contrário da metafase da mitose, não são os centrómeros que se dispõem no plano equatorial mas sim os pontos de quiasma.
  

Anafase I -

• Os pontos de quiasma quebram e os cromossomas homólogos separam-se aleatoriamente para polos opostos devido à retração das fibras do fuso acromático;
• No final deste processo, não só as células que irão ser formadas terão metade da informação genética, como também possuem informações genéticas diferentes. Este facto contribui para a variabilidade genética nos seres vivos.

Telofase I - 

• Os cromossomas iniciam a descondensação;
• O fuso acromático desorganiza-se;
• Os nucléolos das membranas nucleares diferenciam-se, formando núcleos haplóides (n);
• Em certas alturas pode acontecer a citocinese, originando duas células-filhas;
• A divisão II segue-se instantaneamente depois da telofase I ou depois de uma interfase muito curta.

Divisão II:

Profase II - 

• Os cromossomas condensam-se;
• Os centrossomas em polos opostos formam o fuso acromático;
• Os cromossomas dirigem-se para a placa equatorial, presos pelo centrómero às fibras do fuso acromático.

Metafase II - 

• Os cromossomas dispõem-se na placa equatorial, equidistantes aos polos e sempre presos pelo centrómero às fibras do fuso acromático;

Anafase II -

• Ocorre a divisão do centrómero e dá-se a ascensão polar, sendo que os cromatídeos de cada cromossoma vão para polos opostos.
• Os dois conjuntos de cromossomas que  acabam de se separar são haplóides (n);

Telofase II -

• Os cromossomas iniciam a sua descondensação;
• Desorganiza-se o fuso acromático;
• O nucléolo e a membrana nuclear diferenciam-se, formando-se quatro núcleos haploides (n);
• Se a citocinese não aconteceu na telofase I, acontecerá agora, originado quatro células-filhas.

Mitose VS Meiose