BIO GERAL

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BIOLOGIA GERAL

Biologia Geral

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COORDENAO EADCoordenao Geral de EAD: Prof.a Dr.a Ana Paula do Carmo Marcheti FerrazCoordenao Acadmica: Prof.a Dr.a Alessandra Aparecida CamposCoordenao Pedaggica: Prof.a M.a Carmen Lucia Tozzi Mendona Conti

EDITORA UNIFRAN EDIFRANDireo de Publicaes: Prof. M.e Everton de PaulaAssistncia Administrativa Snior: Paula Andrea Ziga MuozAssistncia Administrativa II: Munira Rochlle NambuReviso de Textos: Isabella Araujo Oliveira Karina Barbosa Thala de Sousa OrlandoDiagramao: Ana Lvia de Matos Renan Oliveira Laudares MoraisProjeto Grfico: Srgio Ribeiro

UNIVERSIDADE DE FRANCAChancelaria: Dr. Clovis Eduardo Pinto LudoviceReitoria: Prof.a Dr.a Ester Regina VitalePr-Reitoria de Ensino: Prof. M.e Arnaldo Nicolella FilhoPr-Reitoria de Pequisa: Prof.a Dr.a Katia Jorge CiuffiPr-Reitoria de Extenso: Prof.a M.a Elisabete Ferro de Sousa Touso

ACEF S/A Trabalho realizado pela Universidade de Franca (SP)

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SUMRIO

BIOLOGIA GERAL

origem da vida e composio da clula .................. BIOG 05estrutura e funcionamento celular ....................... BIOG 13leis de mendel e suas extenses ................................ BIOG 19cdigo gentico .................................................................. BIOG 25lamarckismo ou darwinismo ......................................... BIOG 29fatores evolutivos; sistemticafilogentica e fitogeografia brasileira ................ BIOG 33

1.2.3.4.5.6.

APOSTILA INTERNET

ATIVIDADE ASSUNTO ATIVIDADE ASSUNTO

1origem da vida e composio

da clula1 vdeoaula 1

2estrutura e

funcionamento celular

2 vdeoaula 2

3 leis de mendel e suas extenses 3 auto-avaliao

4 cdigo gentico 4 vdeoaula 3

5 lamarckismo ou darwinismo 5 vdeoaula 4

6

fatores evolutivos; sistemtica

filogentica e fitogeografia

brasileira

6 auto-avaliao

REFERNCIA CRUZADA

Biologia Geral

Biologia geral

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atividade 1ORIGEM DA VIDA E COMPOSIO DA CLULA

obJetivos

conscientizar sobre a origem e organizao da clula, analisando a composio qumica e ultraestrutura. analisar a clula como uma unidade autnoma e dentro de um sistema biolgico complexo que responde a estmulos externos. transmitir informaes sobre assuntos atualizados em biologia celular. relacionar a biologia celular s outras reas de cincias biolgicas e a rea de sade.

texto

Biologia: (do grego bios = vida; logos = estudo) a cincia que estuda o ser vivo, desde a sua forma (morfologia) e funo (fisiologia), at o seu relacionamento com diversos seres vivos e com o ambiente.

Clula: pequena unidade envolvida por membranas e preenchida por uma soluo aquosa de agentes qumicos, dotada de uma extraordinria capacidade de criar cpias de si mesma pelo aumento e posterior diviso.

O surgimento da vida na terra

Abordagem histrica

o surgimento da vida em nosso planeta um grande mistrio. desde a gr-cia antiga at os dias de hoje existem relatos sobre o assunto com o objetivo de procurar respostas.

at a metade do sculo xix, as ideias baseavam-se na abiognese ou teoria da gerao espontnea, que afirmava que os seres vivos surgiam da matria bruta, espontaneamente. para que isso ocorresse, haveria a interveno do princpio ativo (o sopro de animao), para transformar a matria bruta em matria viva.

Aristteles chegou a afirmar que os crocodilos do Rio Nilo surgiam da lama. Paracelso, mdico suo do sculo xvi, descreveu o processo de gerao espontnea de sapos, tartarugas e ratos a partir do ar, da gua, da palha, da madeira em decomposio, entre outros materiais. Van Helmont, cientista belga do sculo xvii, inventou a receita para criar camundongos: uma camisa suada em contato com grmen de trigo, deixada em lugar escuro, aps 21 dias, produziria uma ninhada de camundongos. nesse caso, o suor humano seria o princpio ativo.

no sculo xvii, o naturalista italiano Francisco Redi realizou experincias controladas para provar que os vermes encontrados nos cadveres em decomposio surgiam de ovos postos anteriormente por moscas.

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Biologia geralatividade 1

Primeira experincia

colocou trs enguias mortas em um recipiente aberto para apodrecerem. depois de alguns dias, apareceram vermes esbranquiados que devoravam as enguias e, a seguir, abandonavam o recipiente sem que redi descobrisse o destino deles.

1.2. Segunda experincia

para descobrir o destino dos vermes, redi repetiu a experincia, porm, antes que toda a carne fosse consumida, o recipiente foi tampado. alguns dias depois, os animais ficaram imveis, ovais e se transformaram em crislidas semelhantes s das mari-posas e borboletas. redi colocou as crislidas em vidros e delas nasceram moscas iguais s encontradas em aougues e peixarias.

1.3. Terceira experincia

redi repetiu os experimentos, colocando carne em oito frascos de boca larga: quatro abertos e quatro tampados. nos abertos, surgiram vermes e, nos fechados, nenhum verme foi encontrado.

1.4. Quarta experincia

a experincia anterior foi refeita, porm com os frascos cobertos com gaze fina, que permitia a circulao de ar. Tambm no apareceram vermes.

com essas experincias Redi estaria derrubando a teoria da gerao espon-tnea e criando a ideia da biognese, pela qual um ser vivo provm de outro preexistente.

alguns anos depois das experincias de redi, o naturalista holands anton van leeuwenhoek, com auxlio do microscpio, descobriu os microorganismos, dos quais no se conhecia a origem, trazendo tona novamente a discusso sobre a teoria da gera-o espontnea.

no sculo seguinte, em 1745, o ingls John Needhan aqueceu caldo de frango e legumes em tubos de ensaio, fechou-os e aqueceu-os novamente. depois de al-guns dias, examinou os contedos dos frascos e observou que estavam repletos de micro-organismos.

vinte e cinco anos depois, as experincias de needhan foram repetidas pelo padre italiano Lazzaro Spallanzani, porm, com o aquecimento, os tubos de ensaio mantiveram-se estreis por vrios meses. spallanzani concluiu que o aquecimento feito por Needhan no havia sido suficiente para matar todos os microorganismos j existentes nos caldos nutritivos.

atividade 1Biologia geral

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needhan contra-argumentou dizendo que o aquecimento excessivo teria destrudo o princpio ativo vital necessrio para a gerao espontnea.

criou-se ento a polmica entre abiognese e biognese, que perdurou entre os cientistas da poca at a segunda metade do sculo xix.

entre os anos de 1860 e 1864, o cientista francs Louis Pasteur adaptou a experincia de spallanzani, colocando caldo de carne em um balo de vidro com gargalo bem comprido. aqueceu o caldo por um longo tempo e, em seguida, submeteu-o a um res-friamento (processo conhecido atualmente como pasteurizao). com o caldo esterilizado, pasteur aqueceu os gargalos, retorcendo-os em forma de s, criando os bales pescoo de cisne. esses frascos no foram fechados, portanto o caldo foi mantido em contato com o ar. dessa forma, o argumento de needhan, ou seja, a falta de condies para a penetrao do princpio ativo, no poderia ser usado. como resultado, observou-se que o caldo permane-ceu estril por vrios meses. As curvas do pescoo do frasco funcionaram como um filtro, impedindo a penetrao de microorganismos do ar que pudessem contaminar o caldo.

Era o fim da abiognese.

O surgimento da primeira forma de vida 2.1. Panspermia csmica ou panspermismo

essa teoria defende a ideia de que a vida sempre existiu no universo e que teria aparecido na terra transportada por meteoros ou impulsionada por presso de radia-o emitida por partculas luminosas. essas formas de vida, em 1908, arrhenius denomi-nou de cosmozorios. essa teoria tem pouca aceitao entre os cientistas.

2.2. Hiptese autotrfica

Essa hiptese afirma que na Terra primitiva no havia alimento disponvel e assim os primeiros seres vivos seriam auttrofos, ou seja, precisavam produzir o seu pr-prio alimento a partir de compostos inorgnicos do ambiente, tal como fazem atualmente as bactrias algas e os vegetais que produzem acares e outros compostos a partir da luz do sol, gs carbnico e gua. como para isso deveriam ter uma estrutura muito complexa, os primeiros seres vivos j teriam surgido bastante evoludos e complexos, o que faz com que essa hiptese no seja bem aceita pela comunidade cientfica.

2.3. Hiptese heterotrfica

a hiptese mais aceita atualmente e afirma que os primeiros seres vivos seriam bastante simples e teriam evoludo a partir de substncias qumicas simples que

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se organizaram lentamente at formar inicialmente alimentos orgnicos. posteriormente, outras organizaes qumicas formaram os primeiros seres vivos, tambm simples.

a maioria dos cientistas concorda que as primeiras formas de vida tenham surgido na terra h mais de trs bilhes de anos e tenham passado por um processo de evoluo, diferenciando-se em todos os seres vivos conhecidos atualmente.

esta hiptese parece ser a mais vivel, pois todos os seres vivos conhecidos so formados de um mesmo material gentico (dna), que varia de um ser para outro apenas na sequncia de bases nitrogenadas. essas variaes podem ser muito pequenas, como acontece entre o ser humano e o chimpanz, cujas distines so de aproximadamente 2% do total de genes.

2.4. Teoria de Oparin ou teoria heterotrfica da origem da vida

a teoria mais moderna sobre a origem da vida a do russo aleksander ivannovitch oparin (1894-1980), que na dcada de 30 do sculo xx, utilizando um espec-troscpio acoplado a um telescpio, constatou, com auxlio de outros astrnomos, que na atmosfera de vrios planetas, como Jpiter, saturno e netuno, e tambm na do sol, na atmosfera existia amnia, hidrognio e metano, alm de vapor-dgua proveniente das ativi-dades vulcnicas. a terra passou por perodos semelhantes e, assim, teria apresentado as mesmas condies ambientais.

a imensa atividade vulcnica nos primrdios da terra pode ser constatada na espessa da crosta terrestre, formada principalmente por rochas magmticas (lava resfriada).

nessas condies, a atmosfera primitiva (sujeita a altas temperaturas, raios ultravioleta da luz solar, sem oxignio e sem camada de oznio) deve ter permitido a combi-nao dos gases existentes, originando as primeiras molculas orgnicas, provavelmente aminocidos.

2.5. Experincia de Miller e Urey

Stanley Miller e Harold Urey, da universidade de chicago, em 1954, con-firmaram atravs de um experimento num balo de vidro contendo amnia, hidrognio, metano e vapor dgua que as molculas formadas eram os aminocidos.

2.6. Experincia de Fox

Sidney W. Fox nos eua, aqueceu prolongadamente uma mistura seca de aminocidos e obteve protenas de pequeno peso molecular, entre as quais algumas eram capazes de favorecer a formao de novas molculas iguais, numa reao em cadeia, e teriam um comportamento de enzimas primitivas (protoenzimas).

com base nesses dois experimentos, podemos pensar que outras possibili-


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dades poderiam eventualmente existir e, assim, mais uma vez, se observa que em cincia no existem verdades absolutas, pois novas descobertas acontecem todos os dias, poden-do substituir modelos e teorias aceitos at ento.

acredita-se que no ambiente terrestre primitivo a atividade vulcnica saturava o ar de vapor-dgua, levando ao surgimento das chuvas que, por sua vez, traziam os ami-nocidos para o solo quente, onde se combinavam uns aos outros para formar as protenas.

as chuvas persistentes provocaram o resfriamento da superfcie da crosta terrestre e a gua comeou a se acumular nas partes mais baixas, originando os mares primitivos, que acabavam por receber as protenas, formando um caldo ocenico.

as protenas no meio aquoso formaram gotculas que se fundiam em estrutu-ras chamadas coacervados.

2.7. Dos coacervados s clulas

molculas de lipdios formavam camadas bimoleculares, que delimitavam os conjuntos de molculas, impedindo que os componentes dos agregados moleculares se perdessem no caldo ocenico. as enzimas aumentavam a velocidade das reaes nesses agregados, que passaram a apresentar caractersticas bem distintas do meio externo. os agregados competiam entre si por materiais. alguns, dotados de composio qumica ou arranjo interno mais favorvel, destacando-se como tipos predominantes.

naturalmente, outros compostos qumicos comearam a combinar com as protenas, formando as nucleoprotenas, que seriam os primeiros genes isolados (pro-togenes) e que, ligados uns aos outros, teriam formado os primeiros cromossomos (fitas qumicas formadas pela juno de vrios genes) presentes nos coacervados. com isso, comeava a aparecer uma estrutura de pr-clula. algumas protenas evoluram para a formao das enzimas; dessa forma, cada vez mais substncias orgnicas passaram a participar da estrutura dessas primitivas clulas. iniciando a vida no planeta.

2.8. Clulas procariticas e eucariticas

as primeiras clulas originadas h 3,7 bilhes de anos foram as procariticas, que apresentavam incrvel habilidade para desenvolverem-se e adaptarem-se.

as profundas transformaes do ambiente possibilitaram o surgimento de um outro tipo diferente de clula, as eucariticas.

atualmente, se tem clareza das diferenas estruturais e funcionais entre es-tas duas clulas, quais sejam:

clula procarionte: o material gentico (dna) est disperso no citoplasma em uma regio chamada nucleide, sem presena de membrana nuclear, no h com-partimentos (endomembranas), e o ribossomo a nica organela presente. o dna uma

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molcula nica contnua, em dupla hlice, no apresentando histonas associadas, mas h tambm um dna circular extra, denominado plasmdio. a maioria dos procariontes vive como organismos unicelulares, apesar de algumas espcies se agruparem. representan-tes: reino monera.

clula eucarionte: apresenta ncleo definido e o citoplasma compartimen-talizado por membranas que originam algumas organelas. as organelas so estruturas altamente especializadas no desempenho de determinadas funes. o material gentico (dna) est associado a protenas (histonas) que esto envolvidas na sua compactao. representantes: reino protista, reino fungi, reino vegetal e reino animal.

no modelo proposto por robertson (1970) para o desenvolvimento das mem-branas, as estruturas membranosas internas devem ter surgido por dobras do envoltrio externo. assim, teriam aparecido o envoltrio nuclear, o retculo endoplasmtico e o comple-xo de golgi.

segundo o modelo endossimbitico, as clulas eucariticas teriam surgido por associao entre clulas procariticas grandes e outras pequenas, que passaram a viver em seu interior. os cloroplastos seriam procariontes fotossintetizantes, que teriam inva-dido clulas maiores (ou teriam sido englobados por elas). fato semelhante teria acontecido com bactrias aerbias, que vieram a constituir as mitocndrias das clulas atuais. essa associao mostrou-se benfica tanto para as clulas invasoras como para as hospedeiras.

Vrias caractersticas das mitocndrias e dos cloroplastos parecem confirmar esse modelo: ambos so dotados de DNA, em filamentos semelhantes aos cromossomos bacterianos; possuem ribossomos pequenos e sintetizam protenas em seu interior; o cdi-go gentico lido por seus ribossomos ligeiramente diferente do cdigo gentico universal, reproduzem-se por diviso binria, como os procariontes.

2.9. Energia para a vida

os primeiros seres vivos, mergulhados no caldo ocenico primitivo, tinham como recurso viver custa das molculas livres. na ausncia do oxignio, caracterstica da atmosfera da poca, a utilizao dessas molculas devia ser feita por fermentao. como conseguiam alimentos no meio e os utilizavam na ausncia de oxignio, eram hetertrofos fermentadores. a fermentao libera gs carbnico.

com o tempo, mutaes permitiram que alguns indivduos passassem a utilizar gs carbnico e a luz solar na fotossntese. esses primeiros organismos fotossinteti-zantes no dispunham de oxignio e eram auttrofos fermentadores.

desprendido pela fotossntese, o oxignio passou a ser liberado em larga es-cala para a atmosfera, onde sua concentrao aumentava. posteriormente, surgiram os seres


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aerbios, tanto auttrofos como hetertrofos. esse tipo de respirao representou um aumen-to de quase vinte vezes na quantidade de energia colocada disposio dos seres vivos.

como a maioria dos eucariontes requer oxignio, eles devem ter se desen-volvido depois do aparecimento dos procariontes fotossintetizantes (semelhantes as atuais cianobactrias), h cerca de 2 bilhes de anos, enriquecendo a atmosfera com o oxignio.

naquela poca a terra era atingida por grande quantidade de radiao ultravioleta, intolervel para os seres vivos. A gua dificultava a passagem dessa radiao, e quanto mais afastado da superfcie dos oceanos um organismo est, tanto menor a sua exposio. assim, a vida primitiva desenvolvia-se submersa.

com o advento do oxignio, formou-se nas partes superiores da atmosfera, a camada de oznio, que impedia a penetrao da maior parte da radiao ultravioleta, permitindo aos seres vivos emergir e conquistar o ambiente terrestre, o ar e a superfcie dos oceanos.

Texto complementar: O nascimento da clula complexa H aproximadamente 3,7 bilhes de anos atrs apareceram os primeiros or-

ganismos vivos na terra. eles eram pequenos organismos unicelulares no muito diferentes das atuais bactrias. As clulas desse tipo foram classificadas como procariticas devido ausncia de envoltrio nuclear, um compartimento distinto para armazenar o material gentico. por apresentarem incrvel habilidade para desenvolverem-se e adaptarem-se, os procariontes geraram uma ampla variabilidade de espcies e invadiram todos os habitats que o mundo tinha a oferecer.

o manto vivo do nosso planeta poderia at ser constitudo exclusivamente de procariontes, mas atravs de um extraordinrio desenvolvimento originou-se um outro tipo muito diferente de clula, denominada eucaritica porque possui um ncleo verdadeiro. as consequncias desses eventos marcaram poca. Hoje todos os organismos multicelulares so constitudos de clulas eucariticas, que so consideradas mais complexas do que as procariticas. sem o surgimento das clulas eucariticas, o papel variegado ostentado pela vida animal e vegetal no existiria, e nenhum humano desfrutaria dessa diversidade para penetrar seus segredos.

muitas clulas eucariticas provavelmente desenvolveram-se a partir de an-cestrais procariticas. mas como? difcil responder essa questo porque nenhum organis-mo intermedirio desse momento de transio sobreviveu e no existe nenhum fssil para explicar este acontecimento. A viso que se tem somente um produto final eucaritico, de certo modo surpreendentemente diferente de qualquer clula procaritica. atualmente, o problema no est longe de ser solucionado. com os instrumentos da biologia moderna, as pesquisas tm revelado afinidades entre vrias caractersticas eucariticas e procariticas, dirigindo assim uma luz na maneira pela qual a primeira pode ter derivado da segunda.

a apreciao dessa surpreendente jornada evolucionria requer um conhe-

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cimento bsico de como os dois tipos de clulas diferem. as clulas eucariticas so muito maiores do que as procariticas (10.000 vezes em volume), e seu arquivo de informao gentica muito mais organizado. nas procariticas, o arquivo gentico completo consiste de um nico cromossomo circular que est em contato direto com o restante da clula. nas eucariticas, grande parte do dna est em cromossomos altamente estruturados que esto agrupados dentro de um compartimento bem definido, o ncleo. A regio que circunda o n-cleo (o citoplasma) separada por membranas em uma rede organizada de compartimentos que realizam inmeras funes. alm disso, elementos do esqueleto dentro do citoplasma fornecem clula eucaritica um suporte estrutural interno. com a ajuda de pequenos moto-res moleculares, esses elementos tambm permitem s clulas movimentar seus contedos e impelir-se de um lugar para o outro.

muitas clulas eucariticas distinguem-se ainda mais das procariticas por apresentarem em seu citoplasma, milhares de estruturas especializadas ou organelas. as mais importantes de tais organelas so as mitocndrias (fbricas de energia das clulas) e, em algas e clulas vegetais, os plastdeos (stios da fotossntese). na verdade, com suas muitas organelas e intricada estrutura interna, mesmo os eucariotos unicelulares, tais como leveduras e amebas, so organismos imensamente complexos.

a organizao das clulas procariticas muito mais rudimentar. ainda assim, procariotos e eucariotos so incontestavelmente relacionados, apresentando mui-tas similaridades genticas. tambm tem sido possvel estabelecer o momento em que a ramificao eucaritica comeou a se destacar da linha dos procariotos na rvore evolutiva. essa divergncia provavelmente ocorreu h 3 bilhes de anos e os eventos subsequentes no desenvolvimento dos eucariotos podem ter ocorrido h cerca de 1 bilho de anos ou mais. Assexuada: (clonagem) no ocorre a fertilizao

Sexuada: reproduo por meio da unio de dois gametas (fertilizao), para formar o zigoto.

Biologia geral

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atividade 2ESTRUTURA E FUNCIONAMENTO CELULAR

obJetivos

comparar, relacionar, interpretar dados, a partir das estruturas que compem a clula.

texto

Membrana Plasmtica

as membranas celulares no so simples fronteiras inerentes que comparti-mentam a clula, e sim estruturas que exercem atividades complexas, como as seguintes:

constituem verdadeiras barreiras permeveis seletivas que controlam a a. passagem de ons e de pequenas molculas, isto , solutos. assim, a per-meabilidade seletiva das membranas impede a troca indiscriminada dos componentes das organelas entre si e dos componentes extracelulares com aqueles da clula;provm o suporte fsico para a atividade ordenada das enzimas nelas b. contidas;atravs da formao de pequenas vesculas transportadoras possibilitam c. o deslocamento de substncias pelo citoplasma;a membrana plasmtica participa dos processos de endocitose e de exo-d. citose. no primeiro, a clula incorpora substncias do meio externo, e no segundo realiza secreo;na membrana plasmtica, existem molculas que possibilitam o reconhe-e. cimento e a adeso entre si e com os componentes da matriz extracelu-lar;a membrana plasmtica possui receptores que interagem especifica-f. mente com molculas provenientes do meio externo, como hormnios, neurotransmissores, fatores de crescimento e outros indutores qumicos. a partir de tais receptores, so desencadeados sinais que so transmiti-dos pelo interior da clula, cujas primeiras reaes ocorrem prximas ao receptor, em geral na prpria membrana plasmtica.

Glicoclice

os hidratos de carbono dos glicolipdios e as glicoprotenas que se localizam na face externa da membrana plasmtica formam uma cobertura chamada glicoclix, cujas funes so as seguintes:

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protege a superfcie da clula de agresses mecnicas e qumicas. por a. exemplo, o glicoclix das clulas situadas na superfcie da mucosa intes-tinal as protege do contato com os alimentos e dos efeitos destrutivos das enzimas digestivas;devido presena de cido silico em muitos dos oligossacardeos do b. glicoclix, a carga eltrica em sua superfcie negativa. este atrai os ctions da matriz extracelular que ficam retidos na face externa da clula. esta condio particularmente importante nas clulas nervosas e nas musculares, pois necessitam incorporar grandes quantidades de na+ de fcil disponibilidade durante a despolarizao de suas membranas;alguns oligossacardeos do glicoclix so necessrios para os processos c. de reconhecimento e adeso celular;a membrana plasmtica que circunda vrias vezes o axnio de alguns d. neurnios para formar a bainha de mielina contm uma abundncia de glicolipdios, os quais contribuem para o isolamento eltrico do axnio.a especificidade do sistema ABO de grupos sanguneos determinada e. por certos oligossacardeos muito curtos e parecidos entre si, que esto presentes na membrana plasmtica dos glbulos vermelhos. esses oli-gossacardeos somente diferem por seus monmeros terminais e esto ligados por uma protena transmembrana ou a uma ceramida. assim, nos eritrcitos pertencentes ao grupo a, o monossacardeo terminal da cadeia oligossacardica a n-acetilgalactosamina e nos do grupo b a galactose; quando esses monossacardeos terminais esto ausentes, os eritrcitos pertencem ao grupo sanguneo o.nas clulas tumorais malignas tm-se observado modificaes em alguns f. oligossacardeos de membrana, o que tem levado a postular que estes influenciam na conduta anmala que elas assumem. Acredita-se que alteram a recepo dos sinais que controlam as divises celulares;algumas toxinas, bactrias e vrus se ligam superfcie das clulas que g. atacam atravs de oligossacardeos especficos presentes na membrana plasmtica destas clulas. por exemplo, sabe-se que algumas bactrias se unem s manoses de certos oligossacardeos da membrana plasm-tica das clulas que infectam com uma etapa prvia para sua invaso. por outro lado, para iniciar suas aes patognicas, algumas toxinas, como as produzidas pelas bactrias da clera, do ttano, do botulismo e da difteria, devem unir-se seletivamente aos oligossacardeos de certos gangliosdeos presentes na superfcie celular;em algumas clulas, determinadas glicoprotenas do glicoclix tm pro-h. priedades enzimticas. por exemplo, diversas glicoprotenas pertencentes

Biologia geral

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atividade 2

ao glicoclix das clulas que revestem o intestino so peptidases e glicosi-dases que tm como funo completar a degradao das protenas e dos hidratos de carbono ingeridos, iniciadas por outras enzimas digestivas.

Especializaes da membrana plasmtica

as clulas, nos organismos multicelulares, se diferenciam e se agrupam para formar tecidos e rgos com funes especficas.

Junes celulares

as clulas dentro de um tecido, ou rgo, esto interconectadas com outras clulas e com a matriz extracelular atravs de estruturas especializadas da membrana plas-mtica, denominadas junes celulares e junes clula-matriz, respectivamente.

Juno de ocluso: a funo de barreira de difuso, desempenhada pela jun-o de ocluso, crucial no caso dos epitlios que revestem cavidades e superfcies livres do organismo. esse tipo de tecido delimita compartimentos de composio qumica distinta (como, por exemplo, o epitlio intestinal, renal, da bexiga, etc); a perda da juno de ocluso significaria a dissipao do gradiente eletroqumico entre os dois lados do epitlio e, conse-quentemente, o comprometimento da funo desses rgos.

Juno aderente: forma um cinturo quem circunda a regio subapical das clulas epiteliais. A principal funo da juno aderente promover uma firme adeso entre clulas vizinhas, o que crucial para a formao e manuteno da arquitetura tecidual. clulas transformadas, como as que do origem aos tumores de origem epitelial (por exem-plo, carcinomas e adenocarcinomas), apresentam frequentemente baixa adesividade com outras clulas e com a matriz extracelular combinada com uma alta motilidade celular. num grau mais intenso de transformao ou de desdiferenciao, as clulas podem se tornar metastticas e sair do seu local de origem, invadindo outros rgos via circulao sangu-nea e/ou linftica.

desmossomos:. a funo primria dos desmossomos promover a adeso intercelular. so extremamente abundantes em tecidos que esto sujeitos a severo e cons-tante estresse mecnico, como, por exemplo, na epiderme. a importncia dos desmosso-mos melhor apreciada pelo seu envolvimento na doena dermatolgica crnica, poten-cialmente fatal, denominada Pnfigo. Esta dermatose caracterizada pelo aparecimento de bolhas flcidas na epiderme, histologicamente, por acantosis (perda de adeso celular dos queratincitos). em ambos os tipos, as leses podem se tornar generalizadas, acometendo tambm rgos internos como faringe, laringe, esfago, nus etc.

Juno comunicante: essa juno est presente em, praticamente, todos os tipos celulares de animais superiores, exceto em clulas sanguneas circulares, em esper-matozoides e em msculo esqueltico.

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em tecidos excitveis, como as clulas nervosas, os canais das junes comunicantes permitem que o potencial de ao se espalhe rapidamente de clula para clula, sem o atraso que ocorre nas sinapses qumicas. essa caracterstica da sinapse eltrica, mediada pela juno comunicante, vantajosa quando a rapidez da conduo do impulso nervoso crucial, como por exemplo, na resposta de fuga de certas espcies de peixes e insetos. permite ainda a propagao rpida da onda de contrao e a sincroni-zao da resposta contrctil cardaca, fornecimento de nutrientes por toda a extenso do cristalino, promove a troca de nutrientes entre a regio perinuclear da clula de schwann e seus prolongamentos citoplasmticos, como canais de clcio.

doena de charcot-mairie-tooth: uma neuropatia resultante de desmilieni-zao e degenerao progressiva de nervos perifricos associada a defeitos nas clulas de Schwann. Ela caracterizada por fraqueza e atrofia muscular, deformidade dos ps e, em alguns casos, por comprometimento da funo sensorial dos membros inferiores.

Aspectos patolgicos da membrana plasmtica

alteraes na composio e estrutura das biomembranas levam a diferentes tipos de patologias. as clulas tumorais, por exemplo, apresentam na composio lipdica e nos tipos de carboidratos presentes na superfcie celular, alm de possurem protenas de membranas com atividade alterada.

A fibrose cstica uma doena autossmica recessiva que afeta uma em cada 2000 crianas, ocorrendo principalmente em populaes caucasianas. a patogne-se da doena causada por duas anormalidades bastante caractersticas: 1) composio inica anormal no produto secretado por glndulas excrinas e 2) comportamento fsico-qumico alterado do muco nos ductos excrinos e/ ou cavidades corporais. isso leva desidratao e morte das clulas epiteliais.

as alteraes encontradas no muco fazem com que este se apresente muito viscoso, trbido e se precipite, obstruindo ductos ou cavidades corporais, o que leva doena pulmonar obstrutiva crnica, insuficincia pancretica, obstruo intestinal, cirrose heptica e a outras complicaes. Alteraes patolgicas incluem atrofia, dilatao, obstruo, inflamao e destruio tecidual, alm da formao de tecido cicatricial fibroso. Na maior parte dos casos, cerca de 90%, a fibrose cstica est associada infeco por pseudomonas aeruginosas, a qual a causa mais comum de morte associada doena. O gene responsvel por esta doena, localizado no cromossomo 7, codifica uma protena intrnseca de membrana denominada CFTR (cystic fibrosis transmembrane conductance regulator). o defeito mais comum nessa doena, e que ocorre em cerca de 70% dos casos, a deleo da fenilalanina da posio 508 da protena.

A distrofia muscular de Duchenne outra patologia associada a alterao das membranas. ela corresponde a um quadro degenerativo progressivo e letal, caracteri-zado por um enfraquecimento lento e gradual da musculatura esqueltica. essa sndrome

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atividade 2

torna-se perceptvel com o incio do desenvolvimento motor da criana, geralmente entre 3 e 6 anos de idade. Os primeiros sintomas correspondem a dificuldades para correr e subir escadas e quedas freqentes. com o agravamento dos sintomas, por volta dos 10 anos, os indivduos so incapazes de andar e, por volta dos 20 anos de idade, frequentemente mor-rem. A distrofia muscular causada por uma mutao que leva ausncia ou deficincia marcante da protena distrofina. A distrofia uma protena estrutural da membrana plasm-tica cuja funo, nos indivduos normais, a de ancorar as miofibrilas musculares presentes no citoplasma membrana.

O transporte atravs da membrana plasmtica

a membrana plasmtica apresenta como caracterstica principal a permea-bilidade seletiva. tal caracterstica confere membrana a capacidade de regular a troca de certas substncias entre o citoplasma e o meio; a funo primordial desta estrutura.

assim, os nutrientes de que a clula necessita, como os aminocidos, lip-dios, acares e outros, precisam passar atravs da membrana plasmtica para chegar ao interior da clula.

de outra maneira, as protenas, como hormnios e enzimas, necessrias para o desenvolvimento e funcionamento do organismo como um todo, e que so produzi-das no interior da clula, precisam atravessar a membrana plasmtica e entrar na corrente sangunea, que as distribuir para todo o organismo.

o equilbrio inico, ou seja, a concentrao de certos ons como na+ e k+ dentro e fora da clula, requer a passagem destes ons da clula para o meio e vice-versa, atravs da membrana plasmtica. Enfim, todo o transporte de substncias entre a clula e seu meio precisa atravessar a membrana plasmtica.

muitas vezes este transporte se d passivamente (transporte passivo), sem gasto de energia, como a passagem de gua atravs da membrana por osmose.

outras vezes tal transporte necessita de um gasto de energia como no caso da bomba de na+ e k+ .

no transporte passivo, molculas muito pequenas dissolvidas em gua podem penetrar rapidamente atravs da membrana, de acordo com o gradiente de concentrao.

assim a gua passaria de um lado a outro da membrana por osmose, ou seja, como a membrana plasmtica semipermevel, a gua passa da soluo menos concentrada (hipotnica) para a mais concentrada (hipertnica).

tambm de acordo com este processo passivo, quanto menores as mol-culas, mais rpido o transporte (ex: acares como a glicose penetram mais rapidamente que a sacarose, molcula mais complexa).

molculas que so lipossolveis como lcoois e cetonas tambm atravessam a membrana plasmtica com facilidade.

sabe-se que certos acares e glicdios atravessam a membrana a favor de

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um gradiente, como no transporte passivo comum; porm com uma velocidade de difuso maior do que seria esperado. isto poderia ser explicado pela presena de enzimas transpor-tadoras, associadas membrana, as chamadas permeases, que se ligariam s molculas de glicdio, liberando-as no interior da clula. este tipo de transporte recebe o nome de difuso facilitada.

existe um outro tipo de transporte que dependente de energia, o chamado transporte ativo. este tipo de transporte se d, quando ons como o sdio (na+) e o potssio (k+), tem que atravessar a membrana contra um gradiente de concentrao.

outro tipo de transporte atravs da membrana plasmtica ocorre quando grandes quantidades de substncias necessitam atravessar a membrana para dentro da clula. este processo denominado de endocitose.

existem dois tipos de endocitose de acordo com o tamanho das partculas a serem capturadas: a fagocitose e a pinocitose. dessa maneira, na fagocitose elementos de dimenses macromoleculares ou maiores so envolvidos por expanses das membranas, que englobam a macromolcula. este processo comum na captura de alimento feita pela ameba, que emite pseudpodos e engolfa a sua presa.

tanto na fagocitose como na pinocitose, os vacolos formados no interior das clulas sero fundidos com os lisossomos primrios, formando os vacolos digestivos autofgicos.

as enzimas do lisossomo liberadas na fuso iro digerir as partculas captura-das por ambos os processos. no caso da pinocitose, nem sempre a captura de molculas seguida pela formao do vacolo digestivo.

parede celular as clulas das plantas so semelhantes s dos animais, embora apresentem

algumas diferenas. por exemplo, a clula vegetal possui uma espessa parede celular que envolve a membrana plasmtica, como se fosse um exoesqueleto. alm das clulas vege-tais, a parede celular est presente em bactrias, cianobactrias, fungos e algumas algas.

alm de conferir proteo, suporte mecnico e determinar a forma da clula, tal parede participa na manuteno do balano entre a presso osmtica intracelular e a tendncia da gua a penetrar no citosol.

referncia

sasson, s.; Jnior, c. da s. Biologia 1. so paulo: editora saraiva, 1998.

Biologia geral

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atividade 3LEIS DE MENDEL E SUAS ExTENSES

obJetivos

interpretar, compreender e aplicar as leis de mendel (gentica mendeliana) e a gentica molecular.

texto

Primeira lei de Mendel

baseando-se em seus resultados, mendel props uma hiptese que explica-va de maneira engenhosa os nmeros que obteve em cada gerao:

a herana deveria ser particulada, e tais partculas hereditrias (s quais a. ele denominou fatores) determinariam as caractersticas do indivduo e passariam intactas para sua prole.as partculas hereditrias se combinariam aos pares em cada indivduo.b. na formao de um novo indivduo, seria necessrio que um dos genito-c. res enviasse, por via gamtica, apenas uma dessas partculas, as quais constituiriam um novo par neste indivduo em formao. sendo assim, na formao dos gametas dos genitores, suas partculas seriam segregadas, ou seja, seriam separadas, de modo que cada gameta deveria conter apenas uma dessas partculas.a combinao entre os gametas provenientes de cada genitor ocorreria d. ao acaso, sem haver nenhum tipo de favorecimento.

Hoje sabemos que estas partculas hereditrias correspondem aos genes, que geralmente apresentam formas distintas conhecidas como alelos. a representao simblica dos genes por letras (a, b, c etc.) j havia sido adotada por mendel, embora os termos gene e alelo s tenham sido propostos aps sua morte. na representao dos genes, geralmente o uso de letra maiscula (a, b, c etc.) se refere ao alelo que determina o fentipo dominante, ao passo que letra minscula (a, b, c etc.) representa o alelo que deter-mina o fentipo recessivo. o uso desta simbologia auxiliou mendel a interpretar os resulta-dos obtidos nos experimentos, como podemos observar no esquema na pgina seguinte.

note que na gerao f2 do esquema anterior, considerando que os gametas masculinos e femininos se combinem ao acaso, das quatro combinaes possveis, trs correspondem ao fentipo dominante (por exemplo, ervilha amarela) e uma corresponde ao fentipo recessivo (por exemplo, ervilha verde). assim, se explica a proporo 3:1 obser-vada por mendel. por outro lado, h trs gentipos possveis em f2, sendo aa, 2/4aa e

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aa, o que, simplificando, equivale proporo 1:2:1 tambm constatada por Mendel. Os termos atuais que designam estas duas propores so proporo fenotpica (a proporo 3:1) e proporo genotpica (proporo 1:2:1).

estava, assim, estabelecido um modelo por mendel. para testar este modelo, ele cruzou uma planta f1 (semente amarela impura, ou seja, gentipo aa) com uma planta de semente verde (sempre pura, gentipo aa). se o seu modelo estivesse correto, era de se esperar que deste cruzamento nascesse uma prole constituda por sementes amarelas e verdes em uma proporo fenotpica de 1:1. neste experimento, mendel obteve 58 ama-relas e 52 verdes, uma grande aproximao da previso inicial de 1:1, confirmando, assim, que os alelos a e a presentes em f1 se segregam (separam) na formao dos gametas, de modo que metade dos gametas recebe a e metade recebe a. essa segregao igual tem tido um reconhecimento formal como a primeira lei de mendel: os dois membros de um par de alelos se segregam um do outro para os gametas; assim, metade dos gametas leva um membro do par e a outra metade dos gametas leva o outro membro do par.

interessante notar que a existncia de genes foi originalmente deduzida (e ainda hoje em dia) observando as exatas propores matemticas nos descenden-tes de dois indivduos parentais geneticamente diferentes. mendel fez algo que marcou o nascimento da gentica moderna: ele contou o nmero de indivduos com cada fentipo. este procedimento raramente, ou nunca, tinha sido usado em estudos de herana antes do trabalho de Mendel. Assim, podemos afirmar que a gentica mendeliana e o raciocnio lgico-matemtico andam juntos, de mos dadas.

Biologia geral

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atividade 3

Segunda Lei de Mendel

os experimentos de mendel descritos at agora se basearam em duas linha-gens parentais que diferiam por uma caracterstica. tais linhagens produzem uma prole f1 que heterozigota (gentipo aa) para um dado fentipo. tais heterozigotos so tambm chamados de monobridos.

um cruzamento monobrido implica a autofecundao deste indivduo hete-rozigoto ou no cruzamento deste indivduo com outro igualmente heterozigoto. este cruza-mento fornece aproporo fenotpica de 3:1, que sugere a segregao igual dos alelos.

mendel tambm analisou os descendentes de linhagens puras que diferiam em duas caractersticas. por exemplo, uma planta que produzia sementes amarelas e rugosas, pura quanto s duas caractersticas (gentipo aabb), com outra planta que produ-zia sementes verdes e lisas, igualmente pura (gentipo aabb). o cruzamento entre estas duas linhagens produziu sementes dibridas de F1 com o gentipo AaBb, que ele verificou serem lisas e amarelas. mendel j tinha conhecimento prvio de que os fentipos amarelo e liso eram dominantes, e este resultado mostrou que a heterozigose em um par de alelos em f1 no interferia na manifestao do fentipo do outro par.

o prximo passo foi autofecundar indivduos f1 dibridos para obter a gera-o f2. os resultados de f2 revelaram quatro fentipos diferentes.

- na formao dos gametas parentais, h apenas um representante do gene a (que determina cor da semente) e um do gene b (que determina textura da semente).

- em f1, tanto nos gametas femininos quanto nos masculinos, h quatro tipos de combinaes diferentes entre os alelos pertencentes aos genes a e b.

- em f1, tanto na formao dos gametas femininos quanto dos masculinos, as combinaes entre os diferentes alelos pertencentes aos genes a e b ocorre de maneira aleatria e em iguais propores (1/4 de cada). isso resulta do fato de que a segregao entre os alelos A e a ocorre de maneira independente da segregao entre os alelos B e b.

- existem 16 possibilidades de combinao entre gametas masculinos e femi-ninos de f1 para a formao dos indivduos pertencentes a f2.

- das 16 possibilidades de combinao de gametas para a formao de f2, 9 so (amarelas, lisas), 3 so (amarelas, rugosas), 3 so (verdes, lisas) e 1 (verde, rugosa). isso equivale proporo 9:3:3:1, observada nos resultados obtidos por mendel, conforme visto anteriormente.

o modo como mendel concebeu essa explicao para a proporo 9:3:3:1 ficou conhecido como segunda lei de Mendel, e pode ser expressa da seguinte forma: pares de genes diferentes se segregam independentemente na formao dos gametas.

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O quadrado de Punnett

um dos mtodos mais empregados para facilitar a obteno de estimativas denominado quadrado de Punnett.

Neste quadrado, fica fcil visualizar as diversas possibilidades de combina-o entre gametas masculinos e femininos em um cruzamento. tais possibilidades tm igual chance de

ocorrer, j que as combinaes ocorrem inteiramente ao acaso. no exemplo abaixo, percebemos que, das quatro combinaes possveis, as propores de cada gen-tipo resultante entre os gametas so 1/4 aa, 2/4 aa e 1/4 aa. estas propores podem ser convertidas em probabilidades.

imagine que um casal humano seja formado por dois indivduos de genti-po aa. a cada gravidez, qualquer uma das quatro combinaes gamticas apresentadas acima pode ser aquela que ir constituir o gentipo da criana. sendo assim, em cada gravidez, a probabilidade de nascer uma criana aa 1/4. esta frao pode ser convertida em porcentagem: 1/4 = 0,25. este valor decimal, multiplicado por 100, fornece o valor da porcentagem procurada: 0,25 x 100 = 25%. portanto, existe uma chance de 25% de que, como resultado de uma fecundao, nasa uma criana de gentipo aa.

Quando lidamos com probabilidades, h o que os estatsticos chamam de probabilidade composta, obtida por operao matemtica efetuada entre probabilidades de ocorrncia de dois ou mais eventos. nestes casos, existem duas regras a serem aplicadas, a regra do produto (tambm chamada regra do e) e a regra da soma (tambm chama-da regra do ou). no primeiro caso, consideramos a ocorrncia simultnea de dois ou mais

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atividade 3

eventos. por exemplo, qual seria a probabilidade de nascer uma criana com gentipo AA e do sexo masculino de um cruzamento entre dois indivduos aa? para efetuar esta operao, temos que trabalhar com a multiplicao dos dados de probabilidade na forma fracionria (ou de propores). a probabilidade de que a criana nasa com gentipo aa , como j foi demonstrado, ao passo que a probabilidade de que ela nasa do sexo masculino . logo, a probabilidade composta que estamos procurando seria obtida pela seguinte multi-plicao: 1/4 x 1/2 = 1/8 = 0,125, ou seja, h 12,5% de chance de que a criana deste casal nasa com gentipo aa e do sexo masculino.

no caso da regra da soma, consideramos a probabilidade composta de ocor-rncia de dois eventos mutuamente exclusivos, ou seja, se um ocorrer certamente o outro no ocorrer. por exemplo, se, no caso do cruzamento mencionado acima, quisssemos saber a chance de que venha a nascer uma criana de gentipo aa ou aa, teramos que somar as probabilidades individuais de cada um desses eventos. sabendo que a chance de nascimento do gentipo aa 1/4 e a do gentipo aa igualmente 1/4, a chance de nascer um desses gentipos ou o outro seria: 1/4 + 1/4 = 2/4 = 1/2 = 0,5.

logo, h uma chance de 50% de que a criana em questo nasa com ge-ntipo aa ou aa.

Cromossomos sexuais dimorfismo sexual

A maioria dos animais e muitas plantas apresentam dimorfismo sexual, ou seja, existem representantes masculinos e femininos. em boa parte destes casos, o sexo determinado por um par de cromossomos especiais, denominados cromossomos sexu-ais. os autossomos, por sua vez, so os cromossomos no sexuais, e correspondem maioria cromossmica em um genoma.

nas clulas somticas humanas, por exemplo, existem 23 pares de cromos-somos (46 cromossomos ao todo), dos quais 22 pares so autossmicos (44 ao todo, sem diferena na composio entre homens e mulheres) e apenas um par sexual (2 ao todo). Os cromossomos sexuais na espcie humana so identificados pelas letras X e Y. Nas mulheres, o par sexual composto por dois cromossomos x, ao passo que nos homens composto por um cromossomo X e um cromossomo Y. Durante a formao dos gametas, na meiose, ocorre a segregao (separao) do par sexual, de modo que haver apenas um representante desse par em cada gameta. no caso das mulheres, o cromossomo sexual presente nos gametas sempre ser o x, ao passo que nos homens, metade dos gametas conter o cromossomo X e a outra metade ir conter o cromossomo Y. Por esse motivo, dizemos que as mulheres correspondem ao sexo homogamtico (homo = igual) e os homens ao sexo heterogamtico (hetero = diferente). Sendo assim, quem define se os descendentes sero masculinos ou femininos ser o sexo heterogamtico (no caso da espcie humana, sero os homens).

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Mapa gentico

morgan percebeu que a proporo de prole recombinante variava considera-velmente em funo das caractersticas analisadas. em outras palavras, quando diferentes combinaes de genes ligados eram estudadas, propores diferentes de recombinantes eram obtidas. ele imaginou que essas variaes de frequncia de crossing pudessem estar relacionadas com as distncias que separavam os genes estudados em cada caso. o estudo dessas variaes ficou a cargo de um estudante de graduao que trabalhava com morgan. este estudante era alfred sturtevant, que mais tarde viria a se tornar um grande geneticista.

sturtevant sugeriu que a porcentagem de recombinantes em um cruzamen-to-teste fosse utilizada como um indicador quantitativo da distncia linear entre dois genes. a determinao do posicionamento relativo entre dois ou mais genes em um cromossomo ficou conhecida como mapa de ligao ou mapa gentico. dessa forma, genes separa-dos por grandes distncias deveriam fornecer uma maior proporo de recombinantes, ao passo que genes mais prximos uns dos outros deveriam fornecer uma menor proporo de recombinantes na prole de um cruzamento-teste. em outras palavras: quanto maior a distncia entre os genes ligados, maior a chance de que haja crossing-over na regio cromossmica situada entre estes genes. para obter uma medida quantitativa da distncia entre dois genes ligados, sturtevant sugeriu o uso da freqncia de recombinao (fr) como parmetro: uma fr de 1% implicaria uma distncia de 1 unidade de mapa gentico (u.m.). desta forma, criou-se uma unidade de medida de distncia entre genes ligados. importante mencionar que uma unidade de mapa (u.m.) chamada s vezes de um centi-morgan (cM), em honra a thomas H. morgan.

No exemplo dos olhos e asas de drosfilas considerado anteriormente, foi calculada uma frequncia de recombinao (FR) de 10,7%. Logo, podemos afirmar que os genes pr e vg so separados por uma distncia de 10,7 u.m. no mesmo cromossomo, como ilustrado no esquema abaixo:

referncia


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atividade 4CDIGO GENTICO

obJetivos

interpretar, compreender e relacionar.

texto

A informao gentica contida no DNA especifica os tipos de protenas que so feitas pelas clulas. entretanto o dna no o molde direto da sntese de protenas. uma molcula intermediria faz a ligao entre o cdigo gentico e o produto do gene. a transcrio o processo em que ocorre a sntese de rna a partir de um molde de dna. o RNA sintetizado apenas de um filamento de um DNA de dupla-hlice.

cada variedade de rna possui suas funes particulares, mas todos esto envolvidos no processo de traduo (sntese de protenas de acordo com as instrues do rna mensageiro).

a sequncia de bases no mdna determina a seqncia de aminocidos na protena. Uma sequncia de trs bases, chamada cdon, especifica um aminocido. Os cdons no m rna so lidos sequencialmente por molculas de trna.

as molculas de rna so os moldes para a sntese de protenas. a trans-crio de dna em molculas de rna catalisada por uma enzima, a rna polimerase. o rna apresenta algumas similaridades com o dna, porm possui algumas peculiaridades. o rna est agrupado em certas variedades bsicas: rrna (rna ribossmico); mrna (rna mensageiro); trna (rna transprotador); rrna (ribossomos rnar)

a sntese de protenas acontece nos ribossomos, que so complexos forma-dos por rrna e mais de 50 tipos de protenas.

as clulas possuem diversos tipos de rna. o rna mensageiro (mrna) o molde para a sntese de protenas. uma molcula de rna mensageiro produzida para cada gene ou grupo de genes que se expressa. o rna transportador (trna) carrega ami-nocidos em forma ativada para o ribossomo.

no ribossomo ocorre a formao de ligaes peptdicas, numa seqncia da terminada pelo molde de mrna. so conhecidos 20 tipos diferentes de aminocidos presentes nas protenas dos organismos, para cada um deles existe pelo menos um rna transportador.

o rna ribossmico (rrna) o principal componente dos ribossomos, mas seu papel exato na sntese de protenas no exatamente conhecido.

Transcrio

o processo de formao do rna a partir do dna. esse rna formado o

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rnam (rna mensageiro), que tem como funo informar ao rnat (rna transportador) a ordem correta dos aminocidos a serem sintetizados em protenas.

o processo catalisado pela enzima rna-polimerase. os fatores de trans-crio (auxiliares da rna-polimerase) so responsveis por romper as pontes de hidrog-nio entre as bases nitrogenadas dos dois filamentos de DNA, como se fosse um zper. A partir deste momento, a enzima escolhe uma das fitas de DNA como molde para se cons-truir o rnam, ligando bases nitrogenadas de rna (adenina, citosina, uracila e guanina) essa fita de DNA. Ao se concluir essas ligaes, o processo est completo.

exemplos:

DNA =>.........atc ggc tag cta gcg tag cga tgc aaa ttt aaa tat atg...

RNAm => ...uag ccg auc gau cgc auc gcu acg uuu aaa uuu aua uac...

Traduo

ocorre no citoplasma, e a segunda parte da sntese proteica e consiste apenas da leitura que o mrna traz do ncleo, da qual representa uma seqncia de amino-cidos, que constitu a protena. neste processo intervm:

mRNA , que vem do interior do ncleo; os ribossomos; o tRNA (transferncia); enzimas (responsveis pelo controlo das reaes de sntese);

O cdon s identifica os aminocidos com o auxlio do RNA-t, que capaz de se ligar aos aminocidos dissolvidos no citoplasma e transport-los at o rna-m. em uma das extremidades do filamento de RNA-t aparecem as bases CCA, e em uma das curvas h um trio de bases que varia de um transportador para outro. esse trio chamado de anticdon e por meio dele que o rna-t se encaixa nos cdons do rna-m. o antic-don tambm determina que para cada aminocido existe um transportador especfico. Por exemplo, se o rna-t tem o anticdon cga, ele vai ligar-se exclusivamente alamina.

a traduo da sequncia de bases do rna-m para a protena feita nos ribossomos. com os respectivos aminocidos, os rnas-t se encaixam nos cdons corres-pondentes do rna-m. por exemplo, se o transportador tem o anticdon uac, que transpor-ta a metionina, ela se encaixa no cdon aug. assim, a sequncia de cdons do mensagei-ro determina a sequncia de aminocidos que formaro a protena, seguindo a ordem dada pelo dna. medida que um polirribssomo desliza pelo rna-m, os aminocidos se unem e formam uma molcula de protena. as subunidades dos ribossomos se juntam no incio da sntese da protena e voltam a se separar no fim.

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atividade 4

esse processo envolve mecanismos para ativar aminocidos, indicar os pon-tos de comeo e fim da sntese e remover a metionina que indica o incio da sntese, caso ela no venha constituir a protena. parte desses mecanismos controlada por enzimas e outra pelo rna-r, que funciona tambm como uma enzima; por exemplo, o rna da subu-nidade maior catalisa a formao das ligaes peptdicas, e o rna da subunidade menor reconhece os pontos do rna-m pelos quais a sntese deve comear e aqueles nos quais ela deve terminar.

apesar de terem a mesma coleo de genes, as clulas de um indivduo podem ser diferentes porque possuem alguns genes em atividade (comandando a sntese de protenas) e outros inativos. como os ativos no so exatamente os mesmos nos dife-rentes tecidos, surgem diferenas morfolgicas e fisiolgicas entre as clulas. A formao de diferentes clulas e tecidos ao longo do desenvolvimento embrionrio chamada de diferenciao celular.

estrutura tridimensional do rna-t. as dobras so provocadas por atraes entre bases complementares. cada rna-t se encaixa, pelo anticdon, em um ponto deter-minado do RNA-m, levando um aminocido especfico. Desse modo, os aminocidos so colocados na sequncia correta da protena.

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referncias


ANOTAES

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atividade 5LAMARCkISMO OU DARWINISMO

obJetivos

ler, interpretar e resolver situaes problema, envolvendo conceitos de evolu-o.

texto

antes que a teoria da evoluo de charles darwin fosse aceita como correta pelo meio cientfico (e isso s aconteceu uns cem anos depois de sua morte) vrios outros pesquisadores (alguns nem tanto) criaram teorias para tentar explicar a evoluo dos seres vivos. um deles foi Jean Baptiste Pierre Antoine de Monet (1744-1829).

tambm conhecido como Lamarck, o naturalista francs que ainda estudou medicina, fsica e meteorologia, publicou a teoria que hoje chamamos de lamarckismo no seu livro Philosophie zoologique (1809).

a teoria de Lamarck baseou-se em dois princpios bsicos: o conceito de que uma caracterstica intrnseca dos seres vivos evolurem para um nvel de complexida-de e perfeio cada vez maiores, motivo pelo qual lamarck acreditava que os seres haviam evoludo de microorganismos simples originados de matria no viva (teoria da gerao espontnea, bastante popular na poca de lamarck), para organismos mais complexos; o segundo princpio foi o do uso e desuso, que o foi o ponto crucial da teoria de lamarck e dizia, basicamente, que o que no usado atrofia e o que usado se desenvolve sendo passado para as geraes futuras. ou seja, rgos, membros e outras caractersticas dos seres vivos que fossem usadas acabariam se desenvolvendo e passando de gerao para gerao. ocorrendo a transmisso hereditria das caractersticas adquiridas.

entretanto a publicao em 1859 de A origem das espcies, de charles Darwin, abalou o fundamento principal da teoria de Lamarck afirmando que a evoluo das espcies se daria pelo processo de seleo natural e no pelo uso e desuso. segundo a teoria de darwin algumas pequenas variaes nos organismos surgiriam ao acaso e, caso essas variaes os tornassem mais aptos que os outros organismos estes sobreviveriam transmitindo suas caractersticas aos seus descendentes. ou seja, na teoria de lamarck o uso acarretaria a evoluo, j na teoria de darwin a evoluo se daria pelo acaso aliado seleo natural.

Para simplificar, vamos usar um exemplo bastante comum para explicar a te-oria de lamarck: imagine que as girafas, antigamente, tinham pescoos bem menores que o das girafas atuais e que, por isso, elas tivessem que esticar seus pescoos repetidamente para alcanar as copas das rvores e se alimentar. esse movimento constante de estira-mento do pescoo (uso) teria causado um alongamento no pescoo das primeiras girafas e, por isso, seus descendentes teriam nascido com pescoos mais longos que seus pais e assim sucessivamente at originar as girafas de pescoo longo que vemos atualmente.

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J darwin explicaria de outra forma: segundo sua teoria entre as girafas de antigamente com pescoos pequenos teriam nascido, aleatoriamente, alguns indivduos com pescoo mais longo o que faria com que conseguissem alcanar a comida na copa das rvores. J as girafas que nasceram com pescoo pequeno no conseguiriam alcanar a comida e morreriam de fome ou simplesmente ficariam em desvantagem na hora de aca-salar. assim, apenas as girafas de pescoo longo conseguiriam procriar transmitindo suas caractersticas para seus descendentes e estes para as prximas geraes. aqui, ambas as teorias concordam que as caractersticas seriam transmitidas para as geraes posterio-res e gradativamente sendo aperfeioadas. ou seja, lamarck no estava completamente errado, mas seu erro foi crucial para que sua teoria casse por terra.

o fato que a teoria de lamarck caiu em descrdito e a teoria da evoluo de darwin, hoje chamada de Teoria da evoluo sinttica que foi aceita como verdadeira pelos cientistas.

Darwinismo

Na sua viagem volta do mundo no Beagle Darwin recolheu os dados sufi-cientes para desenvolver uma teoria da evoluo, que se viria a demonstrar correta.

os fsseis observados por darwin, tal como aqueles fsseis de conchas encontrados por estes em montanhas bastante altas, e o livro de Lyell fizeram permitir a explicao de vrios aspectos que ainda no estavam esclarecidos na teoria de darwin. segundo lyell, os processos geolgicos ocorrem lentamente, pelo que a terra dever ter milhes de anos. deste modo, tambm a vida se encontra em constante mudana e, para ocorrer evoluo, necessrio tempo (a idade que lyell previu para a terra veio permitir a quantidade de tempo necessria para ocorrer evoluo).

a diversidade de seres que se podem observar consoante o continente ins-pirou darwin a pensar que alguns daqueles seres deveriam ter antepassados comuns. isto , apesar da enorme diversidade de seres, alguns apresentam caractersticas muito seme-lhantes, que levam a crer na sua origem comum. darwin tomou como exemplo as tartaru-gas existentes nas ilhas galpagos pois, apesar de se ocuparem territrios muito prximos, apresentam diferenas que permitem que cada espcie de tartaruga esteja melhor adapta-da ao ambiente onde vive.

darwin observou que, ao longo de geraes, o homem foi selecionando es-pcies com caractersticas desejveis, perpetuando-as atravs de cruzamentos planeados. no entanto, ao longo das geraes, as espcies vo apresentando cada vez mais diferen-as dos seus ancestrais selvagens.

Darwin foi tambm influenciado pelas reflexes de Malthus, segundo as quais as populaes tm tendncia a crescer exponencialmente. apoiado nisto, darwin de-senvolve uma srie de condies que influenciam o aumento e diminuio das populaes:

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atividade 5

disponibilidade de alimento.

fornecimento de energia radiante

teor hdrico dos solos.

relao presa/predador. durao de vida (quanto mais tempo viver um indivduo, maior a descendncia). competio (pelo territrio, pelo alimento, pela fmea). parasitismo. cooperao (conduz ao aumento da populao).

estas condies foram o ponto de partida para a explicao da necessidade de haver indivduos mais bem adaptados. a partir disto, darwin desenvolveu a teoria da seleo natural, que se baseia nos seguintes pontos:

Cada populao tem tendncia a crescer exponencialmente se se verifi- carem condies timas no ambiente. isto leva a uma superproduo de descendentes. como o ambiente no comporta todos os descendentes, ocorrer uma luta pela sobrevivncia entre os indivduos da populao sobrevivendo apenas alguns os mais aptos. Qualquer populao caracterizada pela existncia de grande variabilidade entre os indivduos que a ela pertencem os indivduos que apresentam caractersticas que lhes conferem vantagem competitiva num determinado ambiente so mantidos por seleo, ocorrendo assim uma sobrevivncia e reproduo diferenciais. os que no apresentam vantagem so eliminados ou apresentam menor nmero de descendentes. a sobrevivncia e reproduo diferenciais conduzem a uma gradual alterao nas caractersticas da populao.

Neodarwinismo

as ideias de darwin, embora experimentalmente comprovadas, ainda no haviam sido explicadas, faltava saber como que ocorrem as alteraes que levam evolu-o, e qual o processo que as permite passar de gerao em gerao.

A primeira questo pde ser resolvida ao se definir o conceito de mutao. no entanto, s se pde explicar a seleo natural quando surgiu a gentica. assim, juno

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das ideias de darwin com os fatos descobertos atravs da gentica chamamos neodarwi-nismo ou teoria sinttica da evoluo.

esta nova corrente baseia-se em dois fatores vitais: a variabilidade gentica e a seleo natural.

Variabilidade gentica

a seleo natural, para ocorrer, requer que haja variabilidade. esta variabili-dade ocorre quando se d uma mutao fator mais importante ou devido a uma recom-binao gentica.

causas da variabilidade:

ocorrncia de mutaes nas clulas germinativas: introduzem novidade gentica no fundo gentico de uma populao, pois quando a mutao for dominante e benfica altera profundamente o fundo gentico da popu-lao. reproduo sexuada: meiose crossing over; disjuno aleatria dos cromossomas homlogos em anfase i (determinada pela distribuio na placa equatorial);fecundao: pela juno ao acaso dos gametas .

Seleo natural e evoluo

a seleo ocorre, no devido ocorrncia de alteraes no gentipo de de-terminado indivduo, mas sim devido ocorrncia de alteraes genticas no fundo genti-co de uma populao. Para definir a quantidade de alelos e de gentipos fala-se em frequ-ncia gentica, que se relaciona com a frequncia dos alelos, e em frequncia genotpica, que diz respeito frequncia dos gentipos.

naturalmente, o conceito de mais apto varia consoante o tempo: o indivduo que se conseguiu sobreviver ao novo ambiente podia no estar muito bem adaptado ao ambiente anterior. vai ento haver uma tendncia para o aumento da frequncia gnica do alelo que permitir melhor adaptao ao novo ambiente, ocorrendo, aos poucos, o desapare-cimento do alelo que determinava as caractersticas mais aptas ao ambiente anterior.

Biologia geral

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atividade 6FATORES EVOLUTIVOS; SISTEMTICA FILOGENTICA E FITOGEOGRAFIA BRASILEIRA

obJetivos

ler, interpretar e relacionar os textos.

texto

Evoluo das populaes

as populaes so as unidades sobre as quais se medem as variaes ge-nticas. aquelas evoluem quando se d uma mudana no seu fundo gentico, ou o conjun-to de alelos que a caracteriza.

assim, uma populao descrita como sendo um grupo de indivduos da mesma espcie que ocupam determinada regio geogrfica, possuem um mesmo fundo gentico e so interfecundos. no entanto, o fato de serem interfecundos no leva a que haja a possibilidade obrigatria de ocorrer fecundao entre dois indivduos particulares (por exemplo, os indivduos podem ter perodos sazonais de acasalamento diferentes um no vero, outro no inverno).

sempre que h a introduo de novos genes num fundo gentico, ou a sada destes, d-se evoluo, visto que aquele se altera.

Fatores de evoluo

embora haja uma grande quantidade de fatores que podem alterar o fundo gentico de uma populao (entenda-se como o adicionar ou o deletar de alelos), apenas alguns so relevantes.

Mutaes

a simples troca de um gene por outro, num indivduo, altera o fundo gentico de uma populao, visto que parte da sua descendncia vir a possuir o gene mutado. no entanto, a taxa de mutaes demasiado baixa para que tenha uma influncia significativa no fundo gentico, alm de no haver a estabilidade suficiente para que haja a propagao do gene a toda a populao.

o efeito que uma mutao vir a ter na populao depende do gene mutado: se for dominante, ir manifestar-se imediatamente, ocorrendo uma seleo natural rpido; se for recessivo, apenas se manifestar em homozigota, pelo que ser necessrio haver cruzamento entre dois indivduos que possuam o gene mutado, pelo que teremos uma ma-nifestao menos visvel, e uma seleo natural mais lenta.

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as mutaes cromossmicas, embora geralmente tm origem a indivduos inviveis, ou que no atingem a idade de procriao, quando de fato do origem a indivdu-os viveis, podem alterar significativamente o fundo gentico da populao, pois este tipo de mutao envolve a alterao de bastantes alelos.

ainda de salientar que as mutaes so a fonte primria de evoluo.

Migraes

migraes so deslocamentos de indivduos em idade de reproduo, de uma populao para outra, criando fluxo de genes (caso haja reproduo). A migrao pode ser imigrao, a entrada de um indivduo noutra populao, que leva a um aumento no nmero de genes (fluxo gentico positivo) ou emigrao, a sada de um indivduo de uma populao, que cria uma diminuio no nmero de genes (fluxo de genes negativo).

se, entre duas populaes ocorrem migraes frequentes, pode suceder que o fundo gentico de ambas se venha a tornar semelhante, levando juno de ambas as populaes. as migraes tm maior ou menor efeito sobre o fundo gentico, conforme as diferenas entre os fundos genticos das populaes envolvidas.

cruzamento no ao acaso, intracruzamento ou cruzamentos preferenciais: para que a frequncia dos alelos se mantenha necessrio que ocorra panmixia, ou seja, cruzamentos ao acaso. No entanto, o que se verifica na Natureza que os indivduos pro-curam parceiros para acasalar semelhantes a si, ou que lhes esto mais prximos - cruza-mento parental (um caso extremo de cruzamento parental a autopolinizao) . isto ocorre devido necessidade de manter os alelos recessivos, pois caso ocorra uma mutao, para que o alelo se possa manifestar necessrio que haja dois indivduos heterozigticos. se ocorresse sempre panmixia, os alelos recessivos nunca se manifestariam.

Deriva gentica

ocorre deriva gentica quando a alterao do fundo gentico ocorre ao acaso, sendo frequente ocorrer em populaes muito pequenas, havendo perda ou ganho de certos genes, no por seleo natural, mas ao acaso. temos os seguintes casos de deriva gentica:

quando um pequeno grupo de indivduos fundadores se separa da populao maior para um novo habitat, provavelmente no ter repre-sentados todos os genes da populao, apenas parte, pelo que possuir um fundo gentico diferente. isto leva a que os genes no transportados da outra populao se percam na nova populao. esta nova populao pode ser melhor ou pior adaptada que a inicial, pois a perda de certos ge-nes da populao inicial pode levar a menores capacidades adaptativas;quando populaes grandes sofrem um perodo em que a maior parte

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atividade 6

dos indivduos perece, devido a falta de alimento, epidemias, incndios, catstrofes naturais e alteraes climticas, sobrevivendo apenas alguns indivduos que permanecem no mesmo local, no devido a maiores capa-cidades adaptativas, mas devido ao acaso. estes indivduos, visto serem poucos, muito provvel que no apresentem a mesma frequncia de alelos apresentada pela populao inicial, ocorrendo mais uma vez a fixao de alguns genes e a eliminao de outros.

Seleo natural

a seleo natural leva a que alguns alelos passem para a gerao seguinte, alterando a frequncia, levando a adaptaes a determinado ambiente e perodo. isto cor-responde a uma reproduo diferencial, levando a que os indivduos mais bem adaptados aumentem o seu nmero, e os menos adaptados diminuam o seu nmero. a seleo pode atuar sobre:

tipo de acasalamento : ocorre em certos casos um seleo sexual, na qual as fmeas escolhem o macho com que iro acasalar. este macho, geral-mente o mais forte, demonstrando-o atravs de lutas, ou o mais vistoso, demonstrando-o por cores vistosas, plumas e penas coloridas. o macho escolhido vai poder fazer os seus genes proliferar.fertilidade diferencial: quanto maior for a descendncia de determinada espcie, maiores as probabilidades de adaptao dessa espcie, pois h uma maior aptido evolutiva, portanto uma maior contribuio gentica para a prxima gerao;sobrevivncia at a idade de procriar: aquelas espcie cujas crias sobre-viverem em maior nmero proliferam, a seleo natural vai determinar a manuteno ou a alterao da frequncia de distribuio de determinada caracterstica. Numa populao verifica-se ento a existncia de alelos cuja frequncia muito elevada, ocorrendo depois desvios ou variaes a esse alelo, cujas frequncias so mais baixas quanto maior for a diferena do fentipo representado com a fentipo do alelo com maior frequncia. isto poderia ser representado por um grfico, no qual o ponto em que a frequ-ncia de alelos mais elevada designa-se ponto de aferio, e correspon-de ao alelo com melhor adaptao, tratando-se assim de um valor ideal.

assim, os indivduos que possuem a caracterstica dominante so mais fre-quentes, enquanto aqueles que no a apresentam encontram-se com menor frequncia.

a seleo natural, ao manter, ou alterar o fundo gentico vai provocar uma al-terao neste grfico, aumentando sempre a frequncia das caractersticas que se tornem, ao longo do tempo, melhor adaptadas.

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Seleo estabilizadora

Quando o ambiente estvel, o nmero de indivduos melhor adaptados vai aumentar, diminuindo o nmero do menos adaptados. isto vai levar a uma menor variabili-dade, e o ponto de aferio vai possuir uma maior definio, desaparecendo os alongamen-tos no fim da curva.

Seleo evolutiva

esta vai alterar o local do ponto de aferio, pois resulta de uma alterao do ambiente, que vai tornar os mais adaptados ao outro ambiente, no adaptados neste novo ambiente.

direcional: o ponto de aferio desloca-se numa direo ou outra, o que sig-nifica que os indivduos de um extremo ou de outro tornaram-se mais adaptados o mais frequente.

Especiao

os indivduos que pertencem mesma populao possuem o mesmo fundo gentico, pelo que partilham certas caractersticas com os outros indivduos, podendo pos-suir variaes.

como j foi referido, o fundo gentico de determinado perodo caracteriza-do por possuir determinada frequncia de alelos. se esta frequncia de alelos no se alterar de gerao em gerao no est a ocorrer evoluo. se ocorre alterao na frequncia j ocorre evoluo, ocasionando uma evoluo onde decorrem pequenas e graduais mudan-as. a chamada microevoluo, que se trata do conjunto de alteraes que se realiza no fundo gentico das populaes locais que se processa num perodo relativamente curto podendo por isso ser medido.

o aparecimento de novas espcies resultantes da acumulao de mltiplos acontecimentos/fenmenos de microevoluo que ocorreram durante longos perodos de tempo chama-se macroevoluo.

referncia

amorim, d. de s. Fundamentosdesistemticafilogentica. ribeiro preto: Holos, 2002.

Site

disponvel em:< http://www.pt.wikipedia.org/wiki/biomas_do_brasil >. acesso em: 1 set. 2009.

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