Para aqueles que são amantes da natureza...

"Este cerrado é um pouco como o nosso povo brasileiro. Frágil e forte. As árvores tortas, às vezes raquíticas, guardam fortalezas desconhecidas. Suas raízes vão procurar nas profundezas do solo a sua sobrevivência, resistindo ao fogo, à seca e ao próprio homem. E ainda, como nosso povo, encontra forças para seguir em frente apesar de tudo e até por causa de tudo"

Newton de Castro


segunda-feira, 13 de junho de 2016

Núcleo interfásico e a divisão celular


O núcleo controla todas as atividades celulares: representa assim o centro de coordenação celular. É no DNA do núcleo que estão localizados a maioria dos genes, depositários da informação genética que são responsáveis pela atividade celular. 

Tais informações são transmitidas ao citoplasma através do RNA - mensageiro que é sintetizado por uma série de enzimas tendo como molde o DNA (cromatina) onde irá regular através dos ribossomos toda a síntese de proteínas específicas (estruturais e enzimáticas), responsáveis pela arquitetura e fisiologia celulares. 
A maioria das células eucarióticas é mononucleada (um núcleo). Existem, no entanto, células binucleadas (dois núcleos), multinucleadas (vários núcleos) e também anucleadas (não possuem núcleo). As células anucleadas possuem vida curta, pois, não havendo núcleo não há comando para a realização de suas atividades vitais. 
Funções: o núcleo através dos cromossomos coordena e comanda todas as funções da célula. O núcleo também é muito importante nos processos de divisão celular. O núcleo, portanto, além de coordenar e comandar todas as funções vitais da célula é também responsável pelos processos de divisão celular. 

1. Carioteca ou Membrana Nuclear: envolve o, separando-o do citoplasma. É uma parte modificada do reticulo endoplasmático, formada por duas membranas lipoproteicas separadas pelo espaço perinuclear. Apresenta muitos poros, ou annulli, através dos quais ocorre a troca de macro-moléculas entre o núcleo e o citoplasma. 

2. Nucléolo: é constituído por um tipo de RNA, chamado ribossômico (RNAr), associado a proteínas. Em um núcleo pode haver um ou mais nucléolos. É no nucléolo que ocorre a síntese de ribossomos, que posteriormente são exportados para o citosol. 

3. Nucleoplasma: Líquido onde estão imersos o nucléolo e a cromatina e são acumulados produtos resultante da atividade nuclear, como RNA e Proteínas. 

4. Cromossomos: entidades portadoras da informação genética. 

5. Cromatina: é o conjunto de longos filamentos de DNA associados a proteínas, os cromossomos, presente no núcleo da célula que não se encontra em divisão celular. Sua principal função é conservar e transmitir as informações hereditárias codificadas no DNA. 
Quando a célula não está se dividindo, os cromossomos se encontram descondensados, possibilitando a produção de RNA e, consequentemente, de proteínas. 
Antes do início do processo da divisão celular, cada cromossomo se duplica, produzindo outro filamento cromossômico idêntico, e os dois permanecem unidos por uma região cromossômica, o centrômero. As cópias unidas de um cromossomo são chamadas de cromátides-irmãs. 


Classificação dos Cromossomos 

01. Quanto à Posição do Centrômero: 

Metacêntrico: apresenta a forma de um V. O centrômero o divide em dois braços de igual tamanho. 
Submetacêntrico: apresenta a forma de um jota invertido. O centrômero o divide em dois braços de tamanhos desiguais. 
Acrocêntrico: apresenta forma de bastão. O centrômero ocupa posição subterminal. 
Telocêntrico: apresenta forma de bastão. O centrômero tem posição terminal. 


02. Quanto ao Número de Centrômero: 


Monocêntrico: apresenta um único centrômero 
Policêntrico: apresenta vários centrômeros 

03. Quanto à Função Genética: 

Cromossomo autossômico: apresenta genes que determinam os caracteres somáticos do individuo, tais como cor da pele, cor dos olhos, tipo de cabelo, tipo sanguíneo. 
Cromossomos sexuais: apresenta genes que determinam os caracteres sexuais masculinos ou femininos do indivíduo, tais como distribuição dos pelos no corpo, timbre da voz, órgãos reprodutores. 

Cariótipo: é a classificação dos cromossomos levando-se em consideração o tamanho a forma e número dos mesmos nas células de indivíduos de determinada espécie. O cariótipo representado abaixo corresponde a espécie humana com 23 pares. 


Células quanto ao Número de Cromossomos: 

(A) Células Diplóides: é aquela que apresenta o numero completo de cromossomos de uma determinada espécie e os cromossomos estão distribuídos em pares, formando dois conjuntos: um paterno e outro materno. 

(B) Células haplóides: é aquela que apresenta a metade do número de cromossomos das células diplóides de uma determinada espécie. Não possui pares de cromossomos e apresenta um único conjunto de cromossomos denominado: Genoma. 

Ciclo Celular



A capacidade de reprodução é uma das principais características que distinguem os seres vivos da matéria inanimada e depende, fundamentalmente, da divisão celular. Em organismos unicelulares, como bactérias e amebas, a divisão de uma célula pode ser considerada um processo de reprodução, pois leva ao aumento do número de indivíduos. Em organismos pluricelulares, a divisão celular está relacionada ao crescimento do corpo dos indivíduos, à regeneração e à produção de células reprodutivas (gametas e esporos) 

O ciclo celular compreende toda a vida da célula. Nele podemos distinguir o período em que a célula não está se dividindo interfase, e o período de divisão celular (mitose e meiose). 

A Interfase: é o período do ciclo celular em que a célula não está se dividindo e no qual ocorre a duplicação do material genético celular. 

Período G1: é a fase que antecede a duplicação do material genético da célula; 

Período S: é a fase em que ocorre a duplicação do material genético da célula; 

Período G2: é a fase após a duplicação do material genético celular. 

A Divisão Celular é um processo que leva os organismos pluricelulares ao crescimento. 
E está dividida em mitose e meiose. 
Partindo de um ovo humano, que possui 46 cromossomos em seu núcleo, antes que ele se divida para originar novas células, há um processo de duplicação de todo o seu material. Isso implica na absorção e transformação de nutrientes de seu meio ambiente. Dessa forma, após a divisão da célula originam-se duas novas células com a mesma constituição da célula inicial. Depois as divisões prosseguem até se formar um novo individuo cujas células apresentam cromossomos.

Mitose 

A mitose produz células filhas idênticas à célula-mãe. Cada célula filha contém exatamente o mesmo número de cromossomos da célula mãe. Esse processo ocorre durante o crescimento de um indivíduo e nos processos de regeneração, constitui também a base de alguns processos de reprodução assexuada, como a bipartição ou cissiparidade e o brotamento. 
Cariocinese é a divisão do núcleo, que se faz através de fases. 


Fases da divisão celular na mitose 

Prófase - Ou fase anterior (fase da "mobilização" para a ação). Os cromossomos condensam-se, tornando-se visíveis; a carioteca e os nucléolos desintegram-se; os centríolos dividem-se e dirigem-se para os pólos da célula; é formado o fuso de divisão (fibras protéicas). 

Metáfase - Ou fase do meio, é a fase mais propícia para estudos da morfologia dos cromossomos, onde os cromossomos apresentam o máximo grau de condensação. Os cromossomos, presos às fibras do fuso, migram para o equador do fuso, plano médio da célula. No final da metáfase, os centrômeros se duplicam e se partem longitudinalmente, de modo a deixar livres as cromátides irmãs. 

Anáfase - Ou fase de cima. Dois lotes idênticos de cromátides irmãs, agora como novos cromossomos, afastam-se e migram para os pólos, puxados pelos respectivos centrômeros, devido ao encurtamento das fibras do fuso. 

Telófase - Ou fase do fim. Os dois cromossomos aproximam-se dos pólos e se agregam. Ocorre o inverso à Prófase: os cromossomos descondensam-se (tornando-se invisíveis); os nucléolos reaparecem; duas novas cariotecas são reconstituídas a partir das vesículas do retículo endoplasmático. Terminadas a divisão do núcleo (cariocinese), desaparecem as fibras de fuso, ocorre a distribuição dos organóides e a divisão do citoplasma (citocinese), que isola as duas células filhas. Essas células entram em interfase e se preparam para uma nova divisão. 


Citocinese é a divisão do citoplasma no final da mitose e da célula toda. 

Na célula animal: 

Na célula vegetal: Anastral (não formam fibras de áster) e acêntrica (não apresenta centríolos em vegetais superiores) 


Meiose 

Divisão Reducional - Produz células-filhas com a metade dos cromossomos da célula-mãe; ocorre na formação de gametas e permite o aumento da variabilidade genética. 

Etapas da meiose: 
Prófase I - Os cromossomos condensam-se e os homólogos se juntam formando tétrades; a carioteca e os nucléolos se desintegram; os centríolos duplicam e dirigem-se para os pólos da célula; forma-se o fuso de divisão. A prófase I - é a fase mais longa e nela ocorrem os eventos mais importantes da meiose. Subdividem-se em cinco períodos: 

Leptóteno - Os cromossomos condensam-se e tornam-se visíveis. 

Zigóteno - Os cromossomos homólogos juntam-se aos pares. 

Paquíteno - Os cromossomos tornam-se mais curtos e espessos, formando tétrades. 

Diplóteno - Os cromossomos homólogos iniciam a separação; podem ser observados os quiasmas, que evidenciam trocas de pedaços entre os homólogos, processo conhecido como permuta ou crossing-over. 

Diacinese - Os cromossomos migram para o equador da célula.


Metáfase I - As tétrades se distribuem-se no equador da célula. 

Anáfase I - Os cromossomos homólogos separam-se e migram para os pólos da célula. 

Telófase I - O citoplasma se divide e formam-se duas células-filhas com o mesmo número de cromossomos cada uma. 


Intercinese - Curto intervalo entre as duas etapas da divisão. 

Prófase II - Os centríolos se dividem e formam-se novos fusos de divisão nas duas células-filhas. 

Metáfase II - Os cromossomos dispõem-se no equador das células. 

Anáfase II - Os centrômeros dividem-se, as cromátides-irmãs se separam migrando para os pólos das células. 

Telófase II - O citoplasma se divide e os núcleos reconstituem-se nas quatro células-filhas. 



Referências:

CURTIS, H. Biologia Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 1985.
DE ROBERTIS, E.D.P e DE ROBERTIS JR. E.M.F. Bases da Biologia Celular e Molecular. 2.ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2006.
JUNQUEIRA, L.C Biologia Celular e Molecular. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2005.
ALBERTS, B.; BRAY D.; LEWIS, J .; RAFF, M.; ROBERTS, K. & WATSON, J.D. Biologia Molecular da Célula. 3º ed. Porto Alegre: Artes Médicas, 1997.

Citosol e Organelas microtubulares



O citoplasma é formado por dois compartimentos básicos: interior de organelas membranosas e o exterior constituído pelo citosol ou matriz citoplasmática. São encontrados também inclusões citoplasmáticas constituintes celulares temporários como gotas de gorduras e glicogênio.

O citoesqueleto é responsável pela integridade estrutural das células e vários processos dinâmicos como a aquisição de forma (hemácias bicôncava), movimento e transporte de organelas, sendo uma característica evolutiva (ausentes nos procariontes). Também atua na interação com receptores de membranas e na formação do anel contrátil nas células em divisão. 
Os filamentos podem ser: os microtúbulos, microfilamentos de actina e os filamentos intermediários. 

1. Microtúbulos: São constituídos pela proteína – tubulina. Definem a direção do crescimento da célula. São responsáveis pelos movimentos dos cromossomos durante as divisões celulares. 
2. Microfilamentos de actina: Polímero linear não ramificado formado por várias unidades de actina (proteína globular). Tem por função movimento contrátil (ciclose, movimento amebóide e suporte estrutural das organelas).
3. Centríolos: Responsáveis pela divisão celular são estruturas cilíndricas, geralmente encontradas aos pares. Dão origem a cílios e flagelos (menos os das bactérias), estando também relacionados com a reprodução celular - formando o fuso acromático que é observado durante a divisão celular. Apresenta-se em formação de 9 jogos de 3 microtúbulos dispostos em círculo, formando uma espécie de cilindro oco.







Referências:
CURTIS, H. Biologia Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 1985.
DE ROBERTIS, E.D.P e DE ROBERTIS JR. E.M.F. Bases da Biologia Celular e Molecular. 2.ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2006.
JUNQUEIRA, L.C Biologia Celular e Molecular. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2005.
ALBERTS, B.; BRAY D.; LEWIS, J .; RAFF, M.; ROBERTS, K. & WATSON, J.D. Biologia Molecular da Célula. 3º ed. Porto Alegre: Artes Médicas, 1997.

Exercícios sobre o capítulo VI

01. O que significa dizer que a meiose é uma divisão reducional?
Porque reduz o número de cromossomos a metade, resgatando o número da espécie durante a fecundação.

02. Qual a principal função da carioteca?
É uma característica de evolução e delimita e organiza o núcleo celular.

03. Caracterize os tipos de cromossomos quanto à posição do centrômero.



04. Em relação ao Nucléolo, responda:
a) Em que região da célula está localizado?
É constituído por um tipo de RNA, chamado ribossômico (RNAr), associado a proteínas. Em um núcleo pode haver um ou mais nucléolos.
b) Qual o seu principal “produto”?
É no nucléolo que ocorre a síntese de ribossomos, que posteriormente são exportados para o citosol.

05. O que são autossomos e cromossomos sexuais?
Cromossomo autossômico: apresenta genes que determinam os caracteres somáticos do individuo, tais como cor da pele, cor dos olhos, tipo de cabelo, tipo sanguíneo.
Cromossomos sexuais: apresenta genes que determinam os caracteres sexuais masculinos ou femininos do indivíduo, tais como distribuição dos pelos no corpo, timbre da voz, órgãos reprodutores.

06. Em que diferem as células haploides e diploides?
Células Diplóides: é aquela que apresenta o numero completo de cromossomos de uma determinada espécie e os cromossomos estão distribuídos em pares, formando dois conjuntos: um paterno e outro materno.
Células haplóides: é aquela que apresenta a metade do número de cromossomos das células diplóides de uma determinada espécie. Não possui pares de cromossomos e apresenta um único conjunto de cromossomos denominado: Genoma.

07. Quais são as 4 fases da mitose? O que marca cada fase?
Prófase - Ou fase anterior (fase da "mobilização" para a ação). Os cromossomos condensam-se, tornando-se visíveis; a carioteca e os nucléolos desintegram-se; os centríolos dividem-se e dirigem-se para os pólos da célula; é formado o fuso de divisão (fibras protéicas).
Metáfase - Ou fase do meio, é a fase mais propícia para estudos da morfologia dos cromossomos, onde os cromossomos apresentam o máximo grau de condensação. Os cromossomos, presos às fibras do fuso, migram para o equador do fuso, plano médio da célula. No final da metáfase, os centrômeros se duplicam e se partem longitudinalmente, de modo a deixar livres as cromátides irmãs.
Anáfase - Ou fase de cima. Dois lotes idênticos de cromátides irmãs, agora como novos cromossomos, afastam-se e migram para os pólos, puxados pelos respectivos centrômeros, devido ao encurtamento das fibras do fuso.
Telófase - Ou fase do fim. Os dois cromossomos aproximam-se dos pólos e se agregam. Ocorre o inverso à Prófase: os cromossomos descondensam-se (tornando-se invisíveis); os nucléolos reaparecem; duas novas cariotecas são reconstituídas a partir das vesículas do retículo endoplasmático. Terminadas a divisão do núcleo (cariocinese), desaparecem as fibras de fuso, ocorre a distribuição dos organóides e a divisão do citoplasma (citosinese), que isola as duas células filhas. Essas células entram em intérfase e se preparam para uma nova divisão.

08. O que você considera a principal diferença entre mitose e meiose?
Mitose produz células idênticas a célula-mãe e ocorre quando é necessário crescer e regenerar tecidos. A meiose tem função biológica de produzir variabilidade e acontece apenas em seres vivos que se reproduzem sexuadamente, onde há formação de gametas.

09. É através do envoltório nuclear que acontece a troca de substâncias entre o núcleo e o citoplasma da célula. Que característica do envoltório nuclear permite a passagem dessas substâncias?
Pela presença de poros presentes na carioteca.
10. O óvulo e o espermatozóide são os gametas humanos. Por serem gametas, possuem 23 cromossomos. Já as outras células que formam o nosso corpo possuem 46 cromossomos. Sabendo disso, responda:
a) Por que os gametas são classificados como células haplóides e as demais células do nosso corpo como células diplóides? Células haplóides sofreram meiose e reuziram a metade o número de cromossomos.

Células diplóides mantem o numero de cromossomos e foram formadas por mitose.

b) “Filho de peixe, peixinho é”, “Tal pai, tal filho”. Você deve ter ouvido pelo menos uma vez essas expressões populares. Que relação pode fazer entre elas e os genes que os nossos cromossomos abrigam?
Células gaméticas carregam informações genéticas utilizadas na fecundação e na formação de novo ser.

c) Que diferença existe quanto ao número de cromossomos nas células resultantes da mitose e da meiose?
Número de cromossomos.

11. Analise as proposições apresentadas com relação ao tópico “Divisão Celular”. E assinale V para as proposições verdadeiras ou F para as falsas.
(v ) Nos organismos pluricelulares, o crescimento e a reparação dos tecidos ocorrem através de mitose.
(f ) Na mitose ocorre recombinação de genes e formam-se, ao final do processo, quatro células, todas 2n (diploide) como a célula-mãe.
(v ) Em organismos adultos, células em que a capacidade de divisão diminuiu podem voltar a se dividir ativamente, como é o caso de células ósseas após a ocorrência de fraturas.
(f ) Na primeira divisão meiótica ocorre a segregação das cromátides-irmãs de cada cromossomo e na segunda divisão ocorre a separação dos cromossomos homólogos de cada par.
(f ) No processo de meiose ocorre a duplicação cromossômica para duas divisões celulares.

Considere as alternativas a seguir, que apresenta as fases da meiose, para responder as questões de 12 a 16.
Diacinese
Diplóteno
Leptóteno
Paquíteno
Zigóteno.
12. Em que fase os cromossomos começam a se condensar e aparecem os cromômeros?
Leptóteno

13. Em que fase ocorre o emparelhamento dos cromossomos homólogos?
Zigóteno

14. Em que fase os cromossomos homólogos formam as tétrades?
Paquíteno

15. Qual é a fase caracterizada pela visualização dos quiasmas?
Diploteno

16. Em que fase os quiasmas parecem deslizar (migrar) para as extremidades cromossômicas?
Diacinese

17. a) 

18.
a) Qual a classificação, quanto à posição do centrômero, desse cromossomo? JUSTIFIQUE sua resposta.

submetacêntrico

b) Que fase da mitose está aí representada, considerando que esse cromossomo encontra-seno máximo de sua capacidade de espiralização?
Metáfase

c) Qual o nome das partes do cromossomo representadas pelas letras A e B?
A- Satélite
B- Braço

d) Explique quais as consequências da perda da região centromérica durante o processo de divisão celular.
Separação das cromátides.

19. O que vem a ser cariótipo? Quando é possível ser realizado?
Cariótipo: é a classificação dos cromossomos levando-se em consideração o tamanho a forma e número dos mesmos nas células de indivíduos de determinada espécie. O cariótipo representado abaixo corresponde a espécie humana com 23 pares. 

20. e) o crescimento.

21. a) a partir de uma célula diplóide originam-se duas novas células diplóides.

22. d) I - IV - II - III.

23.e) I - c; II - b; III - a

24. d) a possibilidade de permuta gênica.

25. Nula


26. Identifique as fases da divisão celular:1. Prófase I
2. Telófase II
3. Telófase I
4. Metáfase I
5. Telófase I inicial 
6. Telófase II final
7. Metáfase II
8. Anáfase I

27. Considere os processos de mitose e meiose:

a. Qual o número de cromossomos das células originadas respectivamente pelos dois processos na espécie humana?

Mitose - 46 cromossomos
meiose- 23 cromossomos
b. Qual a importância biológica da meiose?
Produção da variabilidade na formação de gametas.
c. Cite diferenças entre a meiose e a mitose.
Mitose produz células idênticas a célula-mãe e ocorre quando é necessário crescer e regenerar tecidos. A meiose tem função biológica de produzir variabilidade e acontece apenas em seres vivos que se reproduzem sexuadamente, onde há formação de gametas.

28. d) cromátides-irmãs, com duas moléculas idênticas de DNA.

30.b) Início da prófase, fim da prófase, metáfase, anáfase

31. d) Na fase de metáfase, os fusos mitóticos se ligam aos telômeros dos cromossomos.
32. V, V, V,V, F, F V.

33. e. I, II e III estão corretas.

Respiração e a respiração em órgãos vegetais


A FOTOSSÍNTESE fornece as unidades orgânicas básicas das quais dependem as plantas (carboidratos e O2). Com seu metabolismo de carbono associado, a respiração libera a energia armazenada nos compostos carbonados para uso celular.
Conceito: processo pelo qual a energia química dos carboidratos é transferida para o ATP, a molécula carreadora de energia, para ser usada na manutenção e no desenvolvimento das plantas. A Respiração aeróbica é comum a quase todos os organismos eucarióticos.
Os Substratos da respiração são: sacarose, hexoses-P e trioses-P, provenientes da degradação do amido e da fotossíntese, polímeros contendo frutose, lipídios (principalmente triacilgliceróis), ácidos orgânicos e, ocasionalmente, proteínas.

A Equação geral da respiração é: C12H22O11 + 12O2 12CO2 + 11H2O + energia (ATP) é o processo inverso à fotossíntese!
É uma reação redox acoplada: a sacarose (que é o substrato) é oxidada a CO2, o O2 é o aceptor final de elétrons e é reduzido a H2O.
A respiração libera energia livre, para impedir dano às estruturas celulares, a célula mobiliza grande quantidade da energia livre liberada em uma série de reações. São 4 processos principais: GLICÓLISE, CICLO DO ÁCIDO CÍTRICO (Ciclo de Krebs ou Ciclo dos Ácidos Tricarboxílicos), REAÇÕES DA ROTA DAS PENTOSES-P e FOSFORILAÇÃO OXIDATIVA (cadeia respiratória, cadeia de transporte de elétrons). Essa é a Respiração Aeróbica, na presença de oxigênio. Resumo das etapas:

1. Glicólise: o açúcar (por exemplo, a sacarose) é parcialmente oxidado, forma hexose-P, daí triose-
P e ácidos orgânicos (o piruvato). Essa etapa rende pequena quantidade de energia como ATP e poder redutor sob a forma de NADH (nucleotídeo piridina reduzido). Ocorre no citosol ou nos plastídios.

2. Ciclo do ácido cítrico: o piruvato é oxidado a CO2. A etapa gera grande quantidade de poder redutor, na forma de NADH e FADH2. Ocorre nas mitocôndrias.



3. Rota das pentoses-P: a glicose-6-P é oxidada a pentose (ribulose-5-P) e CO2, o poder redutor é conservado na forma de duas moléculas de NADPH. Ocorre no citosol ou nos plastídios.

4. Fosforilação oxidativa: os elétrons são transferidos ao longo de uma cadeia de transporte de elétrons, por um conjunto de proteínas de transporte de elétrons, ligadas à membrana mitocondrial interna. Transfere elétrons do NADH (e compostos relacionados, produzidos durante a glicólise, a rota das pentoses-P e o ciclo de Krebs) para o oxigênio, libera grande quantidade de energia livre, muita energia é conservada na síntese de ATP a partir de uma ATP sintase, há completa oxidação da sacarose. Ocorre nas mitocôndrias.
Porém, nem todo o carbono que entra na rota respiratória termina como CO2, muitos intermediários da respiração são o ponto de partida para outras rotas metabólicas.

AS ETAPAS DA RESPIRAÇÃO:
1. GLICÓLISE:
Processo gradativo de degradação de um carboidrato. O carboidrato é convertido a hexoses-P (glucose e frutose) e estes a 2 trioses-P. Posteriormente, estas serão oxidadas e rearranjadas, é a fase conservadora de energia. Produz 2 ácidos orgânicos, ou seja, normalmente 2 piruvatos/glucose. O processo prepara o substrato para ser oxidado no ciclo do ácido cítrico e produz pequena quantidade de energia química (ATP e NADH).
Ocorre em todos os organismos vivos. Na maioria das plantas, a sacarose é o principal açúcar transportado. Nos animais, o substrato é a glicose.
Além do piruvato, que predomina, o malato também é produto final da glicólise vegetal. Nos animais só piruvato é produzido.
O que é a GLUCONEOGÊNESE? Os organismos podem operar a rota glicolítica na direção inversa, sintetizando açúcares a partir de ácidos orgânicos. Não é comum em plantas, mas ocorre em sementes de algumas espécies, como mamona, girassol. Estas plantas armazenam grande quantidade de suas reservas de carbono na forma de óleos, quando a semente germina, por gliconeogênese, a maior parte do óleo é convertida a sacarose, usada para sustentar o crescimento da plântula. A glicólise não usa O2. Mas, se não tiver oxigênio molecular (por exemplo, em raízes de solos alagados), as demais etapas, ou seja, O CICLO DO ÁCIDO CÍTRICO E A FOSFORILAÇÃO OXIDATIVA, não podem funcionar. Para prosseguir na metabolização do piruvato, ocorrem as rotas fermentativas, ou seja, a respiração anaeróbica:
A fermentação alcoólica é comum em plantas e leveduras. O que ocorre? O piruvato sofre a ação da piruvato descarboxilase, libera CO2 e forma acetaldeído, este sofre a ação de uma enzima álcool desidrogenase formando etanol e liberando NAD+.
A fermentação lática é comum nos músculos dos mamíferos, mas também é encontrada nas plantas (fungos, algas) e bactérias. Como ocorre? O piruvato sofre a ação de uma lactato desidrogenase, libera NAD+ e lactato.
A disponibilidade de O2 é que determina a Rota, ou Fermentação ou Ciclo de Krebs.
A rota glicolítica não é a única que pode oxidar açúcares nas células vegetais, há também a rota oxidativa das pentoses-P. Mas a glicólise predomina.

Funções da glicólise:
- Converter 1 molécula de hexose em 2 de ácido pirúvico, havendo oxidação parcial da hexose.
- Produzir ATP.
- Formar moléculas que podem ser removidas da rota para sintetizar outros constituintes que a planta precisa.
- O piruvato pode ser oxidado na mitocôndria para produzir grandes quantidades de ATP.

DAS PENTOSES-P:

Predomina a rota nos plastídios e não no citosol.
O resultado líquido da rota é a completa oxidação da glicose a CO2 e a síntese de 12 moléculas de NADPH.

Importância:
- produz NADPH.
- elétrons do NADPH podem reduzir O2 e gerar ATP.
- produz ribose-5-P, que é precursora da ribose e da desoxirribose, necessárias à síntese de RNA e DNA.
- produz eritrose-4-P, que pode se combinar com o fosfoenolpiruvato e produzir compostos fenólicos vegetais, precursores da lignina, antocianinas.
- gera intermediários do Ciclo de Calvin, antes dos tecidos se tornarem fotoautotróficos.

2. CICLO DO ÁCIDO CÍTRICO (CICLO DE KREBS):
Ocorre nas mitocôndrias.
Na glicólise, a degradação da sacarose a piruvato libera menos de 25% da energia total da sacarose, o restante fica armazenado nas moléculas de piruvato formadas.
O piruvato, proveniente da glicólise, entra na mitocôndria e é oxidado pelo ciclo do ácido cítrico. Antes de entrar no ciclo, o piruvato, na matriz mitocondrial, é descarboxilado pela piruvato desidrogenase e forma acetil-CoA.

Funções:

- Redução de NAD+ e do FAD, formando NADH e FADH2, que depois serão oxidados para produzir ATP.
- Síntese direta de ATP (1 para cada piruvado oxidado).
- Formação de esqueletos de carbono que podem ser usados para sintetizar alguns aminoácidos que são convertidos em grandes moléculas.


4. TRANSPORTE DE ELÉTRONS E SÍNTESE DE ATP:
O ATP é o carregador de energia usado pelas células para governar processos metabólicos. A energia química conservada durante o Ciclo do Ácido Cítrico e a Glicólise sob as formas de NADH e FADH2 tem que ser convertida a ATP para realizar trabalho útil dentro da célula. Este processo é um processo dependente de O2, a chamada fosforilação oxidativa e ocorre na membrana mitocondrial interna. É a principal fonte de ATP das células.
A enzima que usa energia do gradiente de prótons para sintetizar ATP é chamada ATP-sintase.

Produção até aqui:

Na Glicólise a partir de 1 sacarose produz 4NADH e no Ciclo do ácido cítrico produz 16 NADH e 4 FADH2;

Estes compostos reduzidos precisam ser reoxidados ou o processo respiratório pára!
A Cadeia de transporte de elétrons catalisa o fluxo de elétrons do NADH (ou FADH2) ao O2 (que é o
aceptor final de elétrons no processo respiratório). Há oxidação do NADH (FADH2) e parte da energia desprendida é usada para gerar um gradiente eletroquímico de prótons através da membrana mitocondrial interna.
As proteínas individuais de transporte de elétrons são organizadas em 4 complexos multiproteicos, na membrana mitocondrial interna:
Complexo I (NADH desidrogenase) oxida elétrons do NADH (FADH2) produzidos no ciclo do ácido cítrico e glicólise, transfere os elétrons à ubiquinona (carregador de elétrons e prótons). Quatro prótons são bombeados da matriz para o espaço intermembrana, para cada par de elétrons que passa pelo complexo.

Complexo II (succinato desidrogenase) oxida succinato a fumarato.

Complexo III (complexo de citocromos bc1) oxida a ubiquinona reduzida e transfere elétrons. Bombeia 4 prótons/par de elétrons.

Complexo IV (citocromo c oxidase) é a oxidase terminal e faz redução com 4 elétrons do O2 a 2 moléculas de H2O. Dois prótons são bombeados/par de elétrons.
A Síntese de ATP é acoplada ao transporte de elétrons a transferência de elétrons para o oxigênio pelos complexos I a IV é acoplada à síntese de ATP, a partir de ADP + Pi, via ATP sintase, no complexo V.

Complexo V, o número de ATPs sintetizado depende da natureza do doador de elétrons. O ATP é sintetizado na mitocôndria, mas a maioria é usada fora da organela, assim, é necessário um mecanismo eficiente para mover ADP para dentro e ATP para fora da organela.




FATORES QUE AFETAM A RESPIRAÇÃO DA PLANTA INTEIRA:

Processo independente da luz, realizado pela planta inteira, ou seja, por todos os tecidos vegetais. Quanto maior a atividade metabólica do tecido, maior a taxa respiratória.

O que afeta a respiração? Espécie e hábito de crescimento, tipo e idade do órgão. Além de variáveis ambientais: concentração externa de oxigênio, temperatura, nutrição e água.
Disponibilidade de substrato carboidratos, lipídios e proteínas. Qualquer fator que cause a diminuição da quantidade dos substratos e sua produção, diminui as taxas respiratórias do órgão ou da planta inteira. Ex.
Plantas que ficam muito tempo no escuro há diminuição do fornecimento de substrato.
Plantas que apresentam baixas taxas de amido, açúcar têm diminuída a respiração.
Folhas de sombra ou as inferiores têm respiração mais lenta que as de sol.
Oxigênio é o aceptor final de elétrons. Sua concentração atmosférica é estável, não causa variações na taxa respiratória, as variações observadas são devidas à disponibilidade de O2 para as células. Quando o teor é baixo (< 3%), há grande liberação de CO2 e ocorre fermentação.
A parte aérea e as raízes devem ter espaços intercelulares que não limitem a difusão de CO2, O2, H2O. Isso pode ser crítico nas raízes.
Temperatura o aumento da temperatura, de 0-30ºC, aumenta as taxas respiratórias. A cada aumento em 10ºC (numa faixa entre 5-25ºC), dobra a taxa respiratória porque há aumento da atividade enzimática.
Temperaturas menores que 5ºC, diminuem as taxas respiratórias. Entre 50 e 60ºC, há inativação, desnaturação de enzimas respiratórias e danos às membranas. Concentração de CO2 entre 3-5% limita a taxa respiratória. Na atmosfera tem cerca de 0,036%, assim, não há problemas.
Ferimentos e lesões dano mecânico ou ataque de microorganismos, aumentam a taxa de respiração, porque há atividade do meristema de cicatrização ou produção de substâncias de defesa da planta, o tecido lesado vai ter que produzir substâncias do metabolismo secundário, relacionadas à defesa, e também sintetizar macromoléculas relacionadas à construção dos novos tecidos durante a cicatrização.

RESPIRAÇÃO NOS ÓRGÃOS:

  • Raízes altas taxas respiratórias devido à grande demanda energética na absorção de nutrientes. Raízes jovens e com crescimento primário respiram mais.
  • Caules apresentam respiração menos intensa.
  • Folhas: respiram intensamente.
  • Frutos no início de formação têm grande divisão e alongamento celular, apresentando muita respiração. Com a senescência diminuem as taxas respiratórias, a exceção são os frutos climatéricos.
  • Sementes no início da germinação, durante a embebição, aumentam as taxas.
  • Flores a floração tem grande demanda energética.
Referências
FERREIRA, L. G. R. Fisiologia Vegetal: Relações Hídricas. 1st ed. Fortaleza: Edições UFC, 1992, 138p.
MARSCHNER, H. Mineral Nutrition of Higher Plants. 2nd ed. London: Academic Press, 1995, 889p.
HOPKINS, W. G. Introduction to Plant Physiology. 2nd ed. New York: John Wiley & Sons, Inc., 2000, 512p.
PRISCO, J. T. Fotossíntese e Fotorespiração. Fortaleza, CE, 1989, 20p (mimeog.)
SALISBURY, F. B., ROSS, C. W. Plant Physiology. 4th ed. California: Wadsworth Publishing Company, Inc., 1991, 682p.
TAIZ, L., ZEIGER, E. Fisiologia Vegetal. 3ª edição. Editota Artmed, 2004, 719p.

domingo, 5 de junho de 2016

Organelas relacionadas ao metabolismo energético

A teoria da endossimbiose


A teoria endossimbiótica, proposta por Lynn Margulis em 1981, busca explicar a origem das mitocôndrias e dos cloroplastos (cloroplastídeos), as únicas organelas com dupla membrana. 
As mitocôndrias, provavelmente, são derivadas de células procariotas aeróbias, que foram englobadas por células eucariotas há milhões de anos. Tais bactérias desenvolveram uma relação de simbiose com as células eucariotas que, agora, tinham uma fonte mais eficiente de energia. Já a bactéria conseguia proteção e nutrientes da célula hospedeira. Essa associação teria perdurado ao longo do tempo, e as bactérias teriam dado origem às mitocôndrias. 
Os cloroplastos, provavelmente, descendem de cianobactérias (procariontes autótrofos), em um processo muito semelhante àquele que ocorrera com as mitocôndrias. Nesse caso, a cianobactéria realizava fotossíntese e produzia matéria orgânica para a célula eucariota. Em troca, a cianobactéria adquiria proteção e matéria prima para a fotossíntese.



Teoria Endossimbiótica


Algumas evidencias que reforçam a teoria da endossimbiose:

- As mitocôndrias e os cloroplastos são organelas com dupla membrana envolta, o que ocorre com as bactérias e as cianobactérias.

- Na membrana interna das bactérias encontram-se as enzimas respiratórias (nos mesossomos), à semelhança do que ocorre com as mitocôndrias (as enzimas respiratórias localizam-se nas cristas mitocondriais);

- Mitocôndrias e cloroplastos possuem DNA circular, sem histonas (tal como ocorre com os procariotos) e capacidade de autoduplicação;

- Os ribossomos das mitocôndrias e dos cloroplastos são muito semelhantes aos dos procariotos;

- Mitocôndrias e cloroplastos são capazes de produzir parte de suas proteínas (enzimas), independentemente do material genético nuclear.


Mitocôndria:

São organelas formadas por duas membranas, uma externa lisa e uma interna com pregas, constituindo as cristas mitocôndrias. O interior da mitocôndria, é chamado de matriz mitocondrial, é preenchido por um líquido que contém ribossomos e DNA próprio. São responsáveis pela respiração celular e produção de energia a partir da quebra da glicose. Podem variar de dezenas a centenas em cada célula. Possuem genes próprios e têm capacidade de autoduplicação.
A respiração celular é um fenômeno que consiste basicamente no processo de extração de energia química acumulada nas moléculas de substâncias orgânicas diversas, tais como carboidratos e lipídios.
Nesse processo, verifica-se a oxidação de compostos orgânicos de alto teor energético, produzindo gás carbônico e água, além da liberação de energia, que é utilizada para que possam ocorrer as diversas formas de trabalho celular. 


A organela citoplasmática responsável por este mecanismo de respiração é a mitocôndria, atuando como uma verdadeira usina de energia. 




EQUAÇÃO GERAL DA RESPIRAÇÃO CELULAR

C6H12O6 + O2 → 6 CO2 + 6 H2O + energia
Por essa equação é possível verificar que a molécula de glicose (C6H12O6) é degradada de maneira a originar substâncias relativamente mais simples (CO2 e H2O). 
Essa quebra da molécula de glicose, entretanto, ocorre de forma gradativa, não comprometendo a vitalidade da célula. 
Através do processo aeróbio, a respiração ocorre em três fases: a glicólise (no citoplasma), ciclo de Krebs (na matriz mitocondrial) e a cadeia respiratória (nas cristas mitocondriais). 
Na respiração, grande parte da energia química liberada durante oxidação do material orgânico se transforma em calor. 
Essa produção de calor contribui para a manutenção de uma temperatura corpórea em níveis compatíveis com a vida, compensando o calor que normalmente um organismo cede para o ambiente, sobretudo nos dias de frio.





Cloroplastos: 

São exclusivos das células vegetais. Assim como as mitocôndrias, os cloroplastos são envoltos por duas membranas. Seu interior é preenchido por um líquido, o estroma, no qual estão mergulhados ribossomos, enzimas, DNA próprio e um sistema de membranas formado por diversos discos achatados, denominados tilacóides. Os tilacóides dispõem-se em pilhas chamadas grama. 
Os cloroplastos são responsáveis pelo processo de fotossíntese, no qual ocorre a produção de glicídio e gás oxigênio pelas reações químicas entre dióxido de carbono e água na presença de energia luminosa, captada pela clorofila, pigmento verde presente nos cloroplastos. 
Organismos clorofilados eucariontes e cianobactérias têm capacidade de transformar água e energia luminosa em oxigênio; e gás carbônico em água. Tal fenômeno chama-se fotossíntese, sendo esta de extrema importância não só para a manutenção da vida destes organismos, mas também de todo o nosso planeta, já que libera oxigênio e também consome gás carbônico; além de permitir a existência de plantas e outros organismos produtores das cadeias alimentares.

A fórmula simplificada da fotossíntese é a seguinte:

6 CO2 + 12 H20 => C6H12O6 + 6 O2 + 6 H2O

A clorofila, pigmento localizado no interior dos cloroplastos, é imprescindível para este processo, porque possui capacidade de refletir a luz verde e absorver os comprimentos de onda de luz azuis e vermelhos oriundos dos raios solares: imprescindíveis para a realização da fotossíntese.
Na primeira etapa da fotossíntese, denominada etapa fotoquímica, a energia luminosa é capaz de adicionar uma molécula de fosfato a cada molécula de ADP, gerando ATPs. Este evento é denominado fotofosforilação cíclica.
Também na etapa fotoquímica, há a quebra de moléculas de água, com liberação de gás oxigênio e transferência de hidrogênio para moléculas de NADP. Deste evento, há a formação de NADPH2. 
Tanto ATP quanto NADPH2 serão utilizados na próxima etapa da fotossíntese. Nesta, conhecida como etapa química, ou Ciclo de Calvin; a luz solar não exerce papel primordial, e sim o gás carbônico. Em tal etapa, numerosas e complexas reações dão origem à glicose a partir do CO2, hidrogênio (oriundo do NADPH2) e energia (liberada pelo ATP). 
Moléculas de glicose podem formar amido; ou, unidas a moléculas de frutose, originar sacarose; ou, ainda, serem convertidas em diversos outros tipos de substâncias. Esses carboidratos serão utilizados em atividades como: respiração celular, formação de celulose, síntese de proteínas, dentre outros; do indivíduo fotossintético.






Para saber mais:





Referências:
CURTIS, H. Biologia Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 1985.
DE ROBERTIS, E. D. P e DE ROBERTIS JR. E.M.F. Bases da Biologia Celular e Molecular. 2.ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2006.
JUNQUEIRA, L. C Biologia Celular e Molecular. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2005.

O meu olhar


Alberto Caeiro (Fernando Pessoa)


O meu olhar é nítido como um girassol.
Tenho o costume de andar pelas estradas
Olhando para a direita e para a esquerda,
E de vez em quando olhando para trás...
E o que vejo a cada momento
É aquilo que nunca antes eu tinha visto,
E eu sei dar por isso muito bem...
Sei ter o pasmo essencial
Que tem uma criança se, ao nascer,
Reparasse que nascera deveras...
Sinto-me nascido a cada momento
Para a eterna novidade do Mundo...

Creio no Mundo como num malmequer,
Porque o vejo. Mas não penso nele
Porque pensar é não compreender...
O Mundo não se fez para pensarmos nele
(Pensar é estar doente dos olhos)
Mas para olharmos para ele e estarmos de acordo…

Eu não tenho filosofia: tenho sentidos...
Se falo na Natureza não é porque saiba o que ela é,
Mas porque a amo, e amo-a por isso,
Porque quem ama nunca sabe o que ama
Nem sabe porque ama, nem o que é amar...

Amar é a eterna inocência,
E a única inocência é não pensar...

8-3-1914

“O Guardador de Rebanhos”. In Poemas de Alberto Caeiro. Fernando Pessoa. (Nota explicativa e notas de João Gaspar Simões e Luiz de Montalvor.) Lisboa: Ática, 1946 (10ª ed. 1993).
  - 24.


Alberto Caiero é um heterônimo  criado por Fernando Pessoa. Heterônimos são autores fictícios (ou pseudoautores) que possuem personalidade. Ao contrário de pseudônimos, os heterônimos constituem uma personalidade.  Sendo assim, é quando o autor assume outras personalidades como se fossem pessoas reais. O maior e mais famoso exemplo da produção de heterônimos é do poeta português Fernando Pessoa. Ele criou os heterônimos Ricardo Reis, Álvaro de Campos e Alberto Caeiro, entre muitos outros.

domingo, 8 de maio de 2016

Citoplasma e organelas citoplasmáticas

Citoplasma e Citosol 

Na célula, o citoplasma se encontra entre o núcleo e a membrana plasmática. O citoplasma das células eucarióticas é formado pelo citosol, pelo citoesqueleto e pelas organelas citoplasmáticas, também chamadas de organóides. Nas células procarióticas, o citoplasma não tem citoesqueleto e apresenta apenas ribossomos como organelas. 

Citosol 

O citosol, material gelatinoso no qual as organelas ficam mergulhadas, é composto de água, sais minerais, proteínas, carboidratos, bases nitrogenadas e aminoácidos. No citosol ocorrem diversas reações importantes para o funcionamento celular e, também, o transporte de substâncias.
Para facilitar os estudos as organelas foram agrupadas em organelas relacionadas com a síntese, armazenamento e transporte de substâncias dentro da célula (ribossomos, retículo endoplasmático, complexo golgiense, lisossomos, peroxissomos, glioxissomos e vacúolo) as relacionadas com o metabolismo energético (plastos e mitocôndrias) e as organelas microtubulares (microtúbulos, cílios e flagelos).

Organelas relacionadas com a síntese, armazenamento e transporte.

1. Ribossomos: Responsáveis pela produção (síntese) de Proteínas nas células e podem ser encontrados ligados ao reticulo endoplasmático ou livres no citoplasma. Formado no nucléolo por proteínas em associação com ácido ribonucléico ribossômico (RNAr).
Duas subunidades com tamanhos diferentes (oito).
Presente também em células procariotas e em organelas como plastos e mitocôndrias.
Todos os elementos envolvidos na síntese protéica têm associação temporária e são denominados de polirribossomos quando vários ribossomos associam ao mesmo RNA mensageiros para produzir grande quantidades de proteínas.



Os possíveis destinos das proteínas produzidas são:



2. Retículo Endoplasmático Rugoso (RER): É uma rede de bolsas e tubos membranosos localizados próximo ao núcleo, com ribossomos aderidos. Pode chegar a corresponder entre 50 a 60% do total de membranas das células. Apresenta comunicação com a carioteca. 
Funções: Transporte e a modificação de proteínas produzidas pelos ribossomos aderidos à membrana externa.

3. Retículo Endoplasmático Liso (REL): É uma rede de bolsas e tubos membranosos localizados próximos ao núcleo. Função: Desintoxicação celular (como o álcool, por exemplo, inativando-as e facilitando sua eliminação), síntese de lipídios (como o colesterol). 
O uso contínuo de drogas ilícitas (que agem no cérebro, modificando o comportamento do indivíduo) e de determinados medicamentos pode tornar o retículo endoplasmático liso das células do fígado mais desenvolvido, aumentando a quantidade de membranas e enzimas de desintoxicação. Dessa forma, esses produtos são neutralizados mais rapidamente. Esse processo torna o organismo tolerante à droga, fazendo que sejam necessárias doses cada vez maiores para que o mesmo efeito seja obtido. Além disso, o uso constante de uma droga pode diminuir a eficácia de outros medicamentos, como os antibióticos.



4. Complexo golgiense: Conjunto de sáculos achatados e empilhados. Sua função está relacionada à produção, ao armazenamento e a secreção de substâncias (proteínas, entre outras). Modifica, concentra e elimina vesículas com secreção. Encontrados próximos ao núcleo e ao retículo endoplasmático, são abundantes em células com função secretora. Desempenha importante papel na produção de espermatozóides dos animais, originando o acrossomo. 
Acrossomo é uma vesícula repleta de enzimas digestivas, ocupa o topo da “cabeça” do espermatozoide têm a função de perfurar as membranas do óvulo.



Processo de formação do espermatozoide


5. Lisossomos: Pequenas vesículas com enzimas digestivas. Bolsas membranosas que contêm um conjunto de mais de 80 tipos de enzimas digestivas, capazes de digerir grande variedade de substâncias orgânicas. Contém nucleases (digerem DNA e RNA) e proteases (digerem proteínas); Fosfatases (removem fosfatos de nucleotídeos e de fosfolipídios). 




Função heterofágica: Digerem material capturado do exterior por fagocitose ou por pinocitose. 



Função autofágica: Digerindo partes da própria célula (materiais e organelas da própria célula, stress, doenças reumáticas, silicose, metamorfose em anfíbios).



6. Glioxissomos: Presentes em fungos, protistas e vegetais. Convertem lipídios em açúcares para serem usados no metabolismo. São importantes na germinação de sementes de oleaginosas que apresentam em torno de 40% de reserva de lipídios.

7. Peroxissomos: Decomposição do peróxido de hidrogênio (H2O2). Esse composto é subproduto de reações químicas e extremamente tóxico aos tecidos vivos. A peroxidase ou catalase quebra a água oxigenada em água e oxigênio que são liberados para atmosfera produzindo efervescência em tecido vivos de contato.
Também tem a capacidade de quebra do etanol em produtos menos tóxicos (células do fígado) e quebra de gorduras produzindo Acetil-CoA para processo respiratório.




8. Vacúolos: São estruturas delimitadas por uma membrana existentes no interior do citoplasma e cujas funções variam em diferentes tipos celulares. Alguns protozoários de água doce, por exemplo, possuem vacúolos contráteis, que expulsam a água que entram em excesso na célula. Em células vegetais maduras, geralmente há um grande vacúolo central que ocupa grande parte da célula. Ele é o responsável pelo acúmulo de várias substâncias, como água, sais minerais, enzimas, pigmentos, gotículas de óleo, entre outras. E em células animais os vacúolos são responsáveis pela digestão intracelular.

Vacúolo de célula vegetal


Vacúolo de protista de água doce


Referências:
CURTIS, H. Biologia Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 1985.
DE ROBERTIS, E. D. P e DE ROBERTIS JR. E.M.F. Bases da Biologia Celular e Molecular. 2.ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2006.
JUNQUEIRA, L. C Biologia Celular e Molecular. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2005.