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Prof.ª EDIVÂNIA

LICENCIADA EM BIOLOGIA

PÓS GRADUADA-ESPECIALISTA EM CIÊNCIAS DA EDUCAÇÃO

2 Origem da vida: biogênese e abiogênese

O homem sempre teve muita curiosidade em conhecer suas origens, sua história. Há muito tempo

ele procura uma explicação para a criação do mundo. Antes de Aristóteles (384 – 322 a.C.) as

únicas proposições sobre a origem da vida eram baseadas em deuses, mitologias e na criação

divina. A partir de então, muitos cientistas passaram a estudar e formular hipóteses. A teoria mais

aceita sobre a origem do universo é a do Big Bang.

Abiogênese x Biogênese

A teoria da abiogênese ou geração espontânea foi a primeira idéia proposta pela origem da vida

e teve uma participação muito importante do filósofo grego Aristóteles. Naquela época, como

Aristóteles influenciava o pensamento de muitas pessoas, e até de grandes cientistas, essa teoria

foi muito aceita.

Nessa teoria, os seres vivos podiam brotar a partir da matéria orgânica. Sapos poderiam brotar dos

pântanos, vermes brotavam das frutas. Um médico chamado Jan Baptista van Helmont elaborou

uma receita de como fabricar ratos por geração espontânea, que consistia em colocar grãos de

trigo em camisas sujas e esperar alguns dias. Ele estava tão envolvido com essa idéia que não foi

capaz de imaginar que os ratos na verdade eram atraídos pela sujeira, e não brotavam nessa

“receita”.

Queda da abiogênese

Francesco Redi (1626-1697), um médico Italiano, realizou alguns experimentos que comprovaram

que a teoria da geração espontânea estava errada. Na teoria, vermes brotavam de cadáveres e

alimentos podres. Ele observou que esses vermes não brotavam, mas sim se originavam de ovos

que eram depositados pelas moscas.

Em seu experimento utilizou frascos, cadáveres de animais e pedaços de carne. Cada frasco

continha carne e cadáver. Alguns frascos foram vedados com gaze e outros não. Nos frascos

vedados, não houve formação de larvas, mas nos frascos em que o conteúdo ficou exposto, muitas

larvas se desenvolveram, pois as moscas entravam e saíam com liberdade.

Experimento de Redi

A teoria da geração espontânea perdeu credibilidade com o experimento de Redi, mas voltou a ser

usada para explicar a origem dos seres microscópicos, descobertos em meados do século XVII

pelo holandês Antonie Van Leeuwenhoek (1632-1723). Usando um microscópio de sua própria

fabricação, Leeuwenhoek havia observado pela primeira vez os microorganismos, seres pequenos

demais para serem vistos a olho nu.

Era difícil imaginar que seres tão simples e tão variados, presentes em praticamente em todos os

lugares, pudessem surgir por meio da reprodução. Até o século XVIII, a maioria das pessoas

3 achava que os microorganismos surgiam apenas por geração espontânea. Muitos estudiosos,

porém, estavam convencidos de que a geração espontânea não ocorria, nem para os seres

macroscópicos, nem para seres microscópicos.

Mesmo após isso, alguns cientistas insistiam na teoria da abiogênese. John Needan, em 1745

afirmou que os seres vivos surgiam por geração espontânea graças a uma força vital. Ele realizou

um experimento onde preparou um caldo nutritivo, colocou em alguns frascos, ferveu por 30

minutos e os vedou com rolha de cortiça. Mesmo assim, depois de alguns dias apareceram alguns

microorganismos no caldo. Needan acreditava que a fervura e a vedação da rolha eram suficientes

para impedir a entrada de microorganismos.

Mais tarde, Lazzaro Spallanzani repetiu os experimentos e concluiu que a vedação utilizada e o

tempo de fervura eram insuficientes para matar os microorganismos. Needam se defendeu

dizendo que o tempo prolongado de fervura destruía a força vital do caldo nutritivo.

O fim da abiogênese

Somente por volta de 1860, com os experimentos realizados por Louis Pasteur (1822 – 1895),

conseguiu-se comprovar definitivamente que os microorganismos surgem a partir de outros

preexistentes.

Louis Pasteur, realizou experimento que derrubou de vez a teoria da abiogênese. Realizou

experimentos utilizando frascos de vidro que possuíam o gargalho semelhante à pescoços de

cisne. Dentro havia um caldo nutritivo. Esses frascos com caldo foram fervidos e deixados em

repouso por alguns dias. Não houve formação de microorganismos, pois a água que evaporou do

caldo ficou retida nas paredes do gargalo e funcionou como um filtro de ar, e os microorganismos

ficavam retidos nele, não entrando em contato com o caldo. Pasteur quebrou os gargalos e deixou

o caldo em contato com o ar. Após alguns dias ele observou o desenvolvimento de

microorganismos no caldo, que antes estavam no ar.

Os experimentos de Pasteur estão descritos e esquematizados na figura abaixo:

Experimentos de Pasteur

A ausência de microrganismos nos frascos do tipo “pescoço de cisne” mantidos intactos e a

presença deles nos frascos cujo “pescoço” havia sido quebrado mostram que o ar contém

microorganismos e que estes, ao entrarem em contato com o líquido nutritivo e estéril do balão,

desenvolvem-se. No balão intacto, esses microorganismos não conseguem chegar até o líquido

nutritivo e estéril, pois ficam retidos no “filtro” formado pelas gotículas de água surgidas no

pescoço do balão durante o resfriamento. Já nos frascos em que o pescoço é quebrado, esse

4 “filtro” deixa de existir, e os micróbios presentes no ar podem entrar em contato com o líquido

nutritivo, onde encontram condições adequadas para seu desenvolvimento e proliferam.

A hipótese da biogênese passou, a partir de então, a ser aceita universalmente pelos

cientistas.

A origem dos primeiros seres vivos

A queda definitiva da hipótese da geração espontânea levantou uma nova questão: se os seres

vivos não surgem, em nenhum caso, a partir da matéria inanimada, como teriam surgido na Terra

pela primeira vez?

Em 1869 o biólogo inglês Thomas Huxley (1825-1895) foi o primeiro a defender a ideia de que os

primeiros seres vivos surgiam como resultado de um lento processo de evolução química em

nosso planeta. Essa ideia foi retomada e aprofundada na década de 1920, pelo biólogo inglês

J.B.S. Haldane (1892-1964) e pelo bioquímico russo A. I. Oparin (1894-1980). Esses cientistas

propuseram a hipótese de que a vida teria surgido a partir de moléculas formadas nas condições

então reinantes da Terra primitiva.

Condições da Terra primitiva

O planeta terra, no início de sua existência, ficou envolvido por uma atmosfera formada por

gás carbônico, nitrogênio, amônia, hidrogênio, metano e vapor de água. Embora a maioria dos

cientistas concordem com a composição da atmosfera primitiva, discordam sobre a origem

doa gases.

Os mais conservadores acham que a água e os gases atmosféricos tenham sua origem no

interior do próprio planeta. Outros sugerem que a Terra primitiva deveria ser muito árida e

que a maior parte da água e dos gases foi trazida por cometas e asteróides que se chocavam

continuamente com a Terra em formação.

Com a contínua perda de calor para o espaço cósmico, a superfície da Terra se resfriou,

havendo a formação de uma camada fina de material rochoso (a futura crosta terrestre).

Como a superfície ainda era muito quente para a existência de água na forma líquida, esta

evaporava, acumulando-se na atmosfera em forma de vapor.

Ao atingir as camadas superiores e mais frias da atmosfera, o vapor de água se condensava,

produzindo nuvens que se precipitavam em forma de chuva. Devido às altas temperaturas da

superfície, a água volta a evaporar. Acredita-se que tempestades ocorreram sem intervalos

durante dezenas de milhões de anos.

A partir de determinado momento, a superfície da Terra já havia esfriado o suficiente para que

a água em forma líquida se acumulasse nas regiões mais baixas da crosta terrestre, formando

grandes áreas alagadas, precursoras dos oceanos. Foi em um cenário como esse que devem ter

surgido os primeiro seres vivos, dos quais descendem todas as formas de vida passadas e

presentes.

Algumas pistas sobre o problema

Nos últimos 120 anos, várias ideias sobre a origem da Terra, sua idade, as condições primitivas da

atmosfera foram surgindo. Em particular, verificou-se que os mesmos elementos que predominam

nos organismos vivos (carbono, hidrogênio, oxigênio e nitrogênio) também existem fora deles;

nos organismos vivos estes elementos estão combinados de maneira a formar moléculas

5 complexas, como proteínas, polissacarídeos, lipídios e ácidos nucleicos. A diferença básica, então,

entre matéria viva e matéria bruta estaria sobretudo ao nível da organização desses elementos. O

químico Wöhler, em 1828, já havia fornecido a seguinte pista: substâncias “orgânicas” ou

complexas, como a ureia, podem ser formadas em condições de laboratório a partir de substâncias

simples, “inorgânicas”. Se as condições adequadas surgiram da Terra, no passado, então a vida

poderia ter aparecido do inorgânico.

Uma simples análise das características que os seres vivos exibem hoje mostra,

independentemente de sua forma ou tamanho, a presença dos mesmos “tijolos” básicos em todos

eles: açúcares simples, os 20 tipos de aminoácidos, os 4 nucleotídeos de DNA e os 4 de RNA, e os

lipídios. Ora, depois da pista dada por Wöhler, a que nos referimos, os químicos descobriram que

esses compostos podem ser feitos em laboratório, se houver uma fonte de carbono, de nitrogênio,

e uma certa quantidade de energia disponível. Assim sendo, se as condições adequadas tivessem

estado presentes, no passado da Terra, essas substâncias poderiam ter se formado sem grandes

dificuldades.

Várias dessas ideias foram organizadas e apresentadas de forma clara e coerente pelo bioquímico

russo Aleksandr I. Oparin, em 1936, no seu livro “A origem da vida”. Repare que, na época, ainda

não se sabia que os ácidos nucleicos constituem o material genético dos seres vivos. Vamos

enumerar os pontos fundamentais das ideias que Oparin apresenta.

As ideias de Oparin

1. A idade aproximada da Terra é de 4,5 bilhões de anos, tendo a crosta se solidificado há uns

2,5 bilhões de anos.

2. A composição da atmosfera primitiva foi provavelmente diferente da atual; não havia nela O2

ou N2; existia amônia (NH3), metano (CH4), vapor de água (H2O) e hidrogênio (H2).

3. O vapor de água se condensou à medida que a temperatura da crosta diminuiu. Caíram

chuvas sobre as rochas quentes, o que provou nova evaporação, nova condensação e assim por

diante. Portanto, um ativo ciclo de chuvas.

4. Radiações ultravioleta e descargas elétricas das tempestades agiram sobre as moléculas da

atmosfera primitiva: algumas ligações químicas foram desfeitas, outras surgiram; apareceram

assim novos compostos na atmosfera, alguns dos quais orgânicos, como os aminoácidos, por

exemplo.

5. Aminoácidos e outros compostos foram arrastados pela água até a crosta ainda quente.

Compostos orgânicos combinaram-se entre si, formando moléculas maiores, como os

“proteinoides” (ou substâncias similares a proteínas).

6. Quando a temperatura das rochas tornou-se inferior a 100oC, já foi possível a existência de

água líquida na superfície do globo: os mares estavam se formando. As moléculas orgânicas

foram arrastadas para os mares. Na água, as probabilidades de encontro e choques entre moléculas

aumentaram muito; formaram-se agregados moleculares maiores, os coacervados.

7. Os coacervados ainda não são seres vivos; no entanto eles continuam se chocando e reagindo

durante um tempo extremamente longo; algum coacervado pôde casualmente atingir a

complexidade necessária (lembre-se de que a diferença entre vida e não vida é mera questão de

organização). Daí em diante, se tal coacervado teve a propriedade de duplicar-se, pode-se admitir

que surgiu a vida, mesmo que sob uma forma extremamente primitiva.

6 A comprovação experimental

O bioquímico Miller tentou reproduzir em laboratório algumas das condições previstas por

Oparin. Construiu um aparelho, que era um sistema fechado, no qual fez circular durante 7 dias

uma mistura de gases: metano, hidrogênio, amônia e vapor de água estavam presentes. Um

reservatório de água aquecido à temperatura de ebulição permitia a formação de mais vapor de

água, que circulava arrastando os outros gases.

A comprovação experimental

Num certo lugar do aparelho, a mistura era submetida a descargas elétricas constantes, simulando

os “raios” das tempestades que se acredita terem existido na época. Um pouco adiante, a mistura

era esfriada e, ocorrendo condensação, tornava-se novamente líquida. Ao fim da semana, a água

do reservatório, analisada pelo método da cromatografia, mostrou a presença de muitas moléculas

orgânicas, entre as quais alguns aminoácidos.

Miller, com esta experiência, não provava que aminoácidos realmente se formaram na atmosfera

primitiva; apenas demonstrava que, caso as condições de Oparin tivessem se verificado, a síntese

de aminoácidos teria sido perfeitamente possível.

Fox, em 1957, realiza a seguinte experiência: aquece uma mistura seca de aminoácidos e verifica

que entre muitos deles acontecem ligações peptídicas, formando-se moléculas semelhantes a

proteínas (lembre-se de que na ligação peptídica ocorre perda de água ou desidratação). Os

resultados de Fox reforçam a seguinte ideia: se, de fato, aminoácidos caíram sobre as rochas

quentes, trazidos pela água da chuva, eles poderiam ter sofrido combinações formando moléculas

maiores, os proteinoides, que acabariam sendo carregadas aos mares em formação. Percebe-se que

Fox tenta testar parte das ideias de Oparin, e seu ponto de partida foi, sem dúvida, a experiência

de Miller.

A química dos coloides explica e prevê a reunião de grandes moléculas em certas condições,

formando os agregados que chamamos coacervados.

É evidente, porém, que a última etapa da hipótese de Oparin nunca poderá ser testada em

laboratório; em outros termos, para conseguirmos que um entre trilhões de coacervados se

transformasse, por acaso, em um ser vivo muito simples, teríamos de dispor de um laboratório

7 tão grande quanto os mares primitivos, que contivesse, portanto, um número infinitamente grande

de coacervados; além disso, teríamos de dispor de um tempo infinitamente grande, que

possibilitasse inúmeras colisões e reações químicas que foram necessárias para se obter pelo

menos um sucesso.

Coacervados ou microesferas?

Há mais de um modelo, além da ideia de coacervados, para explicar como moléculas grandes, tipo

proteinoides, teriam se agregado na água, formando estruturas maiores. O pesquisador Fox,

colocando proteinoides em água, obteve a formação de pequeninas esferas.

Bilhões de microesferas podem ser obtidas a partir da mistura de um grama de aminoácidos

aquecidos, algumas delas formando cadeias, de forma muito semelhante a algumas bactérias

atuais. Cada microesfera tem uma camada externa de moléculas de água e proteínas e um meio

interno aquoso, que mostra algum movimento, semelhante à ciclose. Essas microesferas podem

absorver e concentrar outras moléculas existentes na solução ao seu redor. Podem também se

fundir entre si, formando estruturas maiores; em algumas condições, aparecem na superfície

“brotos” minúsculos que podem se destacar e crescer.

Como apareceu o gene?

Uma coisa que é importante entender: na hipótese original de Oparin, não há referência aos ácidos

nucleicos; não se sabia na época que eles constituem os genes. Muita gente então acreditava que

os genes fossem de natureza proteica; afinal, havia sido demonstrada a enorme importância das

proteínas como enzimas, material construtor e anticorpos. Dá para entender, por isso, a ênfase que

Oparin dá ao aparecimento da proteína. No entanto a hipótese original foi readaptada quando

ficou patente a identidade entre genes e ácidos nucleicos.

Acredita-se hoje que a primeira molécula informacional tenha sido o RNA, e não o DNA. Foi

feita a interessantíssima descoberta de que certos “pedaços” de RNA têm uma atividade

catalítica: eles permitem a produção, a partir de um molde de RNA e de nucleotídeos, de outras

fitas de RNA idênticas ao molde! A esses pedaços de RNA com atividade “enzimática”, os

biólogos chamam de ribozimas. Isso permite explicar o eventual surgimento e duplicação dos

ácidos nucleicos, mesmo na ausência das sofisticadas polimerases que atuam hoje.

O DNA deve ter sido um estágio mais avançado na confecção de um material genético estável;

evidentemente, os primeiros DNA teriam sido feitos a partir de um molde de RNA original. Isso

lembra bastante, você vai concordar, o modo de atuação do retrovírus, como o da AIDS!

De qualquer forma, esses “genes nus”, isto é, envolvidos por nada, mas livres na argila ou na

água, podem ter num período posterior “fixado residência” numa estrutura maior, como um

coacervado ou uma microesfera…

Um dos problemas ainda mais perturbadores nessa história toda, relaciona-se ao surgimento do

CÓDIGO GENÉTICO. Em outras palavras, o aparecimento de proteínas ou de moléculas de

ácidos nucleicos com a capacidade de duplicação, nas condições postuladas, pode ser imaginado

sem muita dificuldade, mas permanece extremamente misterioso o método pelo qual as moléculas

de ácidos nucleicos teriam tomado conta do controle da produção de proteínas específicas, que

tivessem um valor biológico e de sobrevivência. Quem sabe o tempo se encarregará de nos

fornecer novas evidências…

8 Os primeiros organismos: autótrofos ou heterótrofos?

Para entender claramente esta discussão, é útil recordar as equações de três processos biológicos

básicos, fermentação, respiração e fotossíntese, que reproduzimos a seguir.

Fermentação (alcoólica): glicose álcool etílico + CO2 + energia

Respiração: glicose + oxigênio CO2 + H2O + energia

Fotossíntese: CO2 + H2O + luz (Clorofila) glicose e O2

Existem duas hipóteses sobre a origem da vida: a hipótese autotrófica, que propõe que o primeiro

ser vivo foi capaz de sintetizar seu próprio alimento orgânico, possivelmente por fotossíntese, e a

hipótese heterotrófica, que prevê que os primeiros organismos se nutriam de material orgânico já

pronto, que retiravam de seu meio. A maioria dos biólogos atuais acha a hipótese autotrófica

pouco aceitável devido a um fato simples: para a realização da fotossíntese, uma célula deve

dispor de um equipamento bioquímico mais sofisticado do que o equipamento de um heterótrofo.

Como admitir que o primeiro ser vivo, produzido através de reações químicas casuais, já

possuísse esse grau de sofisticação? É claro que o primeiro ser vivo poderia ter surgido complexo;

porém é muito menos provável que isso tenha acontecido.

Por outro lado, se o primeiro organismo era heterótrofo, o que ele comeria? Hoje os heterótrofos

dependem, para sua nutrição, direta ou indiretamente, dos autótrofos autossintetizantes. No

entanto não se esqueça de que, de acordo com a hipótese de Oparin, o primeiro organismo surgiu

num mar repleto de coacervados orgânicos, que não haviam chegado ao nível de complexidade

adequada. Esses coacervados representam então uma fonte abundante de alimento para nosso

primeiro organismo, que passaria a comer seus “irmãos” menos bem sucedidos…

Admitamos um primeiro organismo heterótrofo, para o qual alimento não era problema. Pode-se

obter energia do alimento através de dois processos: a respiração que depende de O2 molecular,

inexistente na época, e a fermentação, processo mais simples, cuja realização dispensa a presença

de oxigênio.

Estabeleçamos, a título de hipótese mais provável, que o primeiro organismo deva ter sido um

heterótrofo fermentador. A abundância inicial de alimento permite que os primeiros organismos

se reproduzam com rapidez; não se esqueça também de que todos os mecanismos da evolução

biológica, como a mutação e seleção natural, estão atuando, adaptando os organismos e

permitindo o aparecimento de características divergentes.

Surge a fotossíntese

A velocidade de consumo do alimento, no entanto, cresce continuamente, já que o número de

organismos aumenta; a reposição desse alimento orgânico através das reações químicas que

descrevemos é obviamente muito mais lenta que o seu consumo. Perceba que, se não surgissem

por evolução os autótrofos, a vida poderia ter chegado num beco sem saída por falta de alimento.

Em algum momento anterior ao esgotamento total do alimento nos mares, devem ter aparecido os

primeiros organismos capazes de realizar fotossíntese; possivelmente usaram como matéria prima

o CO2 residual dos processos de fermentação. Sua capacidade de produzir alimento fechava o

ciclo produtor/consumidor e permitia o prosseguimento da vida.

9 Surge a respiração

Um resíduo do processo fotossintético é o oxigênio molecular; por evolução devem ter surgido

mais tarde os organismos capazes de respirar aerobicamente, que utilizaram o O2 acumulado

durante milhões de anos pelos primeiros autótrofos.

A respiração, não se esqueça, permite extrair do alimento maior quantidade de energia do que a

fermentação. Seguramente o modo de vida “respirador” representa, na maioria dos casos, uma

grande vantagem sobre o método “fermentador”; não devemos estranhar que a maioria dos

organismos atuais respire, apesar de ter conservado a capacidade de fermentar.

Lembre-se, ainda, de que a presença de oxigênio molecular na atmosfera acaba permitindo o

aparecimento na atmosfera da camada de ozônio, que permite a filtração de grande parte da

radiação ultravioleta emitida pelo sol. Essa radiação é fortemente mutagênica; porém os

organismos aquáticos estariam parcialmente protegidos, já que a água funciona como um filtro

para ela. De qualquer maneira, o aparecimento do ozônio prepara o terreno para uma futura

conquista do ambiente seco, caso alguns organismo um dia se aventurem a fazer experiência.

Aparece a membrana celular

É muito provável que os primeiros organismos tenham sido mais complexos do que os vírus

atuais, porém mais simples do que as células mais simples que se conhecem.

Um citologista chamado Robertson acredita que, por evolução, os organismos iniciais devam ter

“experimentado” vários tipos de membranas. A vantagem de uma membrana envolvente é clara:

ela fornece proteção contra choques mecânicos e, portanto, maior estabilidade à estrutura; porém

ela representa uma barreira entre o organismo e o alimento a seu redor, o que é uma

desvantagem.

Assim, a membrana ideal deveria ser resistente, com um certo grau de elasticidade, sem deixar de

ser suficientemente permeável. Num certo estágio da evolução dos seres vivos, apareceu a

membrana lipoproteica, que reúne todos esses atributos e certamente foi um sucesso total, já que

todos os seres vivos atuais de estrutura celular a possuem.

Nesse estágio, pode-se falar em organismos procariontes, muito semelhantes às mais simples

bactérias atuais.

Procariontes originam eucariontes

Uma membrana traz, entretanto, alguns problemas adicionais: ela se constitui, de certa forma,

num obstáculo para o crescimento da estrutura viva. Vamos explicar: à medida que a célula

cresce, seu volume aumenta, assim como a superfície de sua membrana; porém a superfície cresce

MENOS proporcionalmente, do que o volume. Desse modo, a célula MAIOR se alimenta PIOR.

A única forma de restabelecer a relação favorável entre superfície e volume é a divisão da célula,

que, assim, nunca pode passar de um certo tamanho.

Portanto o volume dos primeiros organismos é limitado, já que a partir de um certo tamanho tem

de acontecer divisão celular. Robertson propõe que, por evolução biológica, alguns organismos

devem ter adquirido a capacidade genética de dobrar sua membrana para fora (evaginação). Dessa

forma, sem mudanças apreciáveis de volume, aumentaria a superfície em contado como meio.

Perceba que na proposta de Robertson fica implícita a ideia de que todos os orgânulos celulares

membranosos tiveram a mesma origem; membranas nucleares, do retículo, do Golgi e plasmática

nada mais seriam do que dobramentos de uma primitiva membrana.

Na célula atual, de fato, verificam-se dois fatos que apoiam fortemente as ideias de Robertson:

10 1. Há comunicação entre todas as membranas celulares, que se apresentam formando um sistema

membranoso único.

2. Todas as membranas celulares têm a mesma composição e são lipoproteicas.

Assim teriam aparecido, muito provavelmente, as primeiras células eucarióticas, que, em alguns

casos, levaram vantagem quando competiam com os procariontes. Apesar disso, os procariontes

continuaram existindo: são, como sabemos, as inúmeras espécies de bactérias e as cianofíceas

atuais.

A origem de algumas organelas celulares

Uma teoria muito em voga atualmente a respeito da origem das organelas celulares é a

endossimbiose. Trata-se da seguinte ideia: alguns organismos procariontes teriam sido

“engolidos” por células maiores de eucariontes, ficando no interior da célula, mas com capacidade

de reprodução independente e realizando determinadas funções. Acredita-se que mitocôndrias e

cloroplastos possam ter se originado dessa forma. As mitocôndrias podem ter sido um dia

BACTÉRIAS independentes; os cloroplastos, talvez CIANOFÍCEAS ou baterias

fotossintetizantes.

Os argumentos a favor dessa ideia são muito fortes: cloroplastos e mitocôndrias possuem material

genético próprio, semelhante ao DNA de bactéria. Esse DNA tem capacidade de duplicação, de

transcrição; ribossomos existentes no interior desses orgânulos produzem também proteínas

próprias. Por fim, ambos os orgânulos têm a capacidade de se reproduzir no interior da célula

“hospedeira”.

Uma “troca de favores” poderia ter se estabelecido entre a célula maior e a menor. No caso da

mitocôndria, que teria obtido proteção e alimento, sua presença teria permitido que a célula maior

aprendesse a RESPIRAR oxigênio, com todas as vantagens inerentes. A simbiose com um

procarionte fotossintetizante faria que os eucariontes hospedeiros tivessem síntese de alimento

“em domicílio”, obviamente um processo muito vantajoso.

autor: Armênio Uzunian, Dan Edésio Pinseta, Sezar Sasson

fonte: Biologia; introdução à Biologia

pp. 97-105. (Livro 1). São Paulo: Gráfica e Editora Anglo, 1991

Exercícios

1. O que diz em linhas gerais, a hipótese da geração espontânea ou abiogênese?

2. (UEG GO/2009/Julho) Várias teorias ao longo dos anos tentam explicar as possíveis origens

para a vida no planeta Terra. Na figura a seguir, está representado um dos experimentos feitos

para explicar tal origem.

LINHARES, Sérgio; GEWANDSZNAJDER, Fernando. Biologia série Brasil. São Paulo: Ática.

2005. p. 456. (Adaptado).

11

A partir do experimento realizado a que conclusão pode-se chegar sobre a origem da vida?

3. Em que os resultados da experiência de Spallanzani diferiam dos obtidos por Needham? A que

Spallanzani atribuiu a diferença? Qual foi a resposta de Needham?

4. Descreva resumidamente as experiências de Pasteur com os frascos com gargalo em forma de

pescoço de cisne.

5. Explique resumidamente as possíveis condições climáticas reinantes na Terra primitiva.

Testes

1. Sobre as teorias da origem da vida e seus estudiosos, assinale a alternativa CORRETA.

a) Segundo a abiogênese, a vida apenas se origina de outro ser vivo preexistente.

b) A panspermia explica a origem da vida a partir de substâncias essenciais do centro da terra.

c) A primeira teoria criteriosa sobre a origem da vida surgiu na Grécia Antiga, com Aristóteles,

que formulou a hipótese de geração espontânea.

d) Francesco Redi testou e confirmou, experimentalmente, a hipótese da geração espontânea.

e) Louis Pasteur realizou uma série de experiências, demonstrando que existe no ar ou nos

alimentos o "princípio ativo" capaz de gerar vida espontaneamente.

2. (PUCMG) Em uma experiência, Francesco Redi colocou em oito frascos de vidro um pedaço

de carne. Quatro vidros tiveram sua abertura recoberta por um pedaço de gaze. Após alguns dias,

apareceram larvas de moscas nos vidros que não continham a gaze recobrindo a abertura do

frasco. Nos frascos protegidos com gaze, elas não apareceram.

Essa experiência ilustra o princípio da:

a) Teoria Celular.

b) biogênese.

c) sucessão ecológica.

d) origem da célula.

e) higiene.

3. (Cftce) É INCORRETO em relação à teoria da biogênese:

a) trata-se de uma teoria contrária à da geração espontânea.

b) comprovou que os seres vivos se originam de matéria não-viva.

c) teve como principal defensor o cientista francês Louis Pasteur.

d) baseava-se no fato de que todo ser vivo se origina por reprodução de outro ser vivo da mesma

espécie.

e) o pesquisador italiano Lazzaro Spallanzani foi um grande aliado desta teoria.

4. (CESGRANRIO-RJ) Uma das hipóteses sobre a origem da vida na Terra presume que a forma

mais primitiva de vida se desenvolveu lentamente, a partir de substância inanimada, em um

ambiente complexo, originando um ser extremamente simples, incapaz de fabricar seu alimento.

Esta hipótese é modernamente conhecida como:

12 a) Geração espontânea

b) heterotrófica

c) autotrófica

d) epigênese

e) pangênese

5. (UNIFOR CE/1998/Julho - Conh. Espec.) O experimento realizado por Louis Pasteur,

utilizando frascos com pescoço de cisne e caldos nutritivos, derrubou a hipótese:

a) autotrófica.

b) da biogênese.

c) da abiogênese.

d) heterotrófica.

e) da pré-formação.

6. (Univ. Potiguar RN/1999/Janeiro) A biogênese é uma teoria que:

a) admite mutações espontâneas

b) admite geração espontânea

c) admite que, para o aparecimento de um organismo, deve haver um indivíduo antecessor

d) foi concebida por Lamarck

7. (UFAM/2003) ”Os seres vermiformes que surgem na carne em putrefação são larvas, um

estágio do ciclo de vida das moscas. As larvas devem surgir de ovos colocados por moscas, e não

por geração espontânea a partir da putrefação da carne”. Esta hipótese foi formulada por um

médico e biólogo italiano conhecido por:

a) Aristóteles século IV a.C.

b) Wiliam Havey ( 1578-1657)

c) René Descartes ( 1596-1650)

d) Isaac Newton (1642-1727)

e) Francisco Redi (1626-1697)

8. (UESPI/2009) “Ponha-se uma porção de linho velho num vaso que contenha alguns grãos de

trigo ou um pedaço de queijo durante cerca de três semanas, e, ao cabo desse período, os ratos

adultos, tanto machos como fêmeas, surgirão no vaso”. Sobre as idéias para explicar a origem da

vida, o princípio expresso no trecho destacado ilustra a teoria da:

a) Geração Espontânea.

b) Clonagem.

c) Seleção Natural.

d) Biogênese.

e) Quimiossíntese.

9. (UFJF) Sobre a origem e a evolução dos primeiros seres vivos é CORRETO afirmar que:

a) a atmosfera da Terra primitiva era composta principalmente de metano, oxigênio e vapor

d’água.

b) os primeiros organismos eram autotróficos.

13 c) os primeiros organismos a conquistar o ambiente terrestre foram os répteis.

d) os primeiros invertebrados viviam exclusivamente no mar.

10. (PUCSP) Na figura abaixo, temos representado um aparelho projetado por Stanley Miller, no

início da década de 1950. Por esse aparelho circulavam metano, amônia, vapor de água e

hidrogênio e, através de energia fornecida por descarga elétrica, produtos de reações químicas

como aminoácidos, carboidratos e ácidos graxos eram coletados no alçapão.

Através desse experimento, Miller testou a hipótese de que, na atmosfera primitiva pela ação de

raios,

a) compostos orgânicos puderam se formar a partir de moléculas simples.

b) compostos inorgânicos puderam se formar a partir de moléculas orgânicas.

c) compostos inorgânicos e orgânicos puderam originar os primeiros seres vivos.

d) macromoléculas puderam se formar a partir de moléculas orgânicas simples.

e) coacervados puderam se formar a partir de moléculas inorgânicas.

Bioquímica celular: Compostos Orgânicos e Inorgânicos

Introdução

Uma das evidências da evolução biológica e da ancestralidade comum dos seres vivos é que todas

as formas de vida possuem composição química semelhante.

Na composição química das células dos seres vivos, estudamos dois grandes grupos de

substâncias: as substâncias inorgânicas e as substâncias orgânicas.

São classificadas como substâncias inorgânicas a água e os sais minerais. São substâncias

orgânicas os hidratos de carbono, lipídios, proteínas e ácidos nucléicos. As substâncias orgânicas

são formadas por cadeias carbônicas com diferentes funções orgânicas.

Dos elementos químicos encontrados na natureza, quatro são encontrados com maior frequência

na composição química dos seres vivos. Esses elementos são o carbono (C) o oxigênio (O), o

nitrogênio (N) e o hidrogênio (H). Além desses quatro elementos, outros são biologicamente

importantes como o sódio (Na), potássio (K), cálcio (Ca), fósforo (P), enxofre (S), entre outros.

14

Elementos químicos biologicamente importantes e sua localização na Tabela Periódica.

2. As Substâncias Inorgânicas

2.1. A Água

A vida na Terra começou na água e, ainda hoje, a ela se associa. Só há vida onde há água. As

propriedades da água que a tornam fundamental para os seres vivos relacionam-se com sua

estrutura molecular que é constituída por dois átomos de hidrogênio ligados a um átomo de

oxigênio por ligações covalentes. Embora a molécula como um todo seja eletricamente neutra, a

distribuição do par eletrônico em cada ligação covalente é assimétrica, deslocada para perto do

átomo de oxigênio.

Assim, a molécula tem um lado com predomínio de cargas positivas e outro com predomínio de

cargas negativas. Moléculas assim são chamadas polares.

Quando os átomos de hidrogênio da molécula de água (com carga positiva) se colocam próximos

ao átomo de oxigênio de outra molécula de água (com carga negativa), estabelece-se uma ligação

entre eles, denominada ponte de hidrogênio.

A estrutura da molécula de água

15 Essa ligação garante a coesão entre as moléculas, o que mantém a água fluida e estável nas

condições habituais de temperatura e pressão. Algumas das mais importantes propriedades da

água relacionam-se com as ligações de hidrogênio:

1) Tensão superficial: coesão entre as moléculas da superfície, formando uma "rede".

Insetos sobre a superfície da água

2) Capilaridade: capacidade de penetrar em espaços reduzidos, o que permite à água percorrer os

microporos do solo, tornando-se acessível às raízes das plantas.

3) Calor específico elevado: as moléculas de água podem absorver grande quantidade de calor

sem que sua temperatura fique elevada, pois parte desta energia é utilizada no enfraquecimento

das ligações de hidrogênio. Isso explica o papel termorregulador da água por meio da transpiração

que mantém a temperatura em valores compatíveis com a manutenção da vida das diferentes

espécies.

4) Capacidade solvente: a polaridade da molécula de água explica a eficácia em separar

partículas entre si, pois o caráter polar da água tende a diminuir as forças de atração dos íons

encontrados em sais e em outros compostos iônicos, favorecendo a dissociação dos mesmos. Os

dipolos da água envolvem os cátions e ânions (solvatação)impedindo a união entre essas

partículas carregadas eletricamente.

O fenômeno da solvatação iônica

Alguns dos principais papéis da água nos seres vivos são:

1) Solvente da maioria dos solutos, o que permite a ocorrência das reações químicas (é chamada

solvente universal).

2) As reações catalisadas por enzimas só ocorrem na água. Em algumas reações, a água participa

também como substrato (reações de hidrólise).

16

3) As substâncias distribuem-se pelo interior da célula graças ao fluxo contínuo de água no seu

interior (ciclose).

4) Os sistemas de transporte dos animais (sistema circulatório) e dos vegetais (vasos condutores)

usam a água como meio de distribuição de substâncias.

5) Devido ao seu elevado calor específico, a abundante presença de água nos seres vivos impede

grandes variações de temperatura.

6) Age como lubrificante nas articulações, nos olhos e, misturada aos alimentos, como saliva,

facilita a deglutição.

A água é a substância mais abundante em todos os seres vivos. No homem, representa cerca de

65% de sua massa. A proporção varia de uma espécie para outra (mais de 95% da massa dos

celenterados), de acordo com a idade (diminui com o envelhecimento), com o sexo e de um tecido

para outro. No homem, perdas maiores que 15% da massa de água (desidratação) podem ter

consequências graves, pela diminuição do volume de líquido circulante.

A variação do teor de água em diferentes estruturas no ser humano.

2.2. Os Sais Minerais

Como a célula é um meio aquoso, não se encontram sais minerais, mas íons inorgânicos. Alguns

deles são encontrados em todos os seres vivos .

– Cátions: sódio, potássio, magnésio, cálcio, ferro, manganês, cobalto, cobre, zinco.

– Ânions: cloreto, bicarbonato, fosfato, sulfato, nitrato.

Algumas ações são exercidas especificamente por alguns íons:

• Cálcio: participa da estrutura das membranas, dos cromossomas, do esqueleto dos vertebrados,

da contração muscular e da coagulação do sangue.

• Ferro: faz parte das moléculas dos citocromos, componentes da respiração celular, e da

molécula da hemoglobina, pigmento transportador de O2 do sangue.

• Magnésio: encontrado na molécula da clorofila, pigmento fotossintetizante dos vegetais. O

zinco, o cobre e o cobalto atuam como co-enzimas em alguns processos. O sódio e o potássio são

os principais envolvidos na transmissão do impulso nervoso.

17 • Fosfato: importante componente da estrutura do ATP e dos nucleotídeos do DNA e do RNA.

• Iodo: faz parte da estrutura dos hormônios (tiroxinas) segregadas pela tiróide dos vertebrados.

De um modo geral, os sais na forma iônica atuam no metabolismo e na forma molecular estão

presentes em estruturas esqueléticas como carapaças, conchas, ossos, chifres, cascos, onde são

comuns o carbonato de cálcio e o fosfato de cálcio.

Estruturas esqueléticas dos seres vivos

3. Hidratos de Carbono ou Glicídicos

3.1. Apresentação

Os glicídicos são moléculas orgânicas formadas por átomos de carbono (C), hidrogênio (H) e

oxigênio (O).

Os glicídicos também podem ser chamados de hidratos de carbono ou açúcares.

Nem sempre o açúcar (glicídicos) está relacionado com o paladar doce dos alimentos. Existem

açúcares, como o amido da maizena e da farinha de trigo, que não são doces. São doces a glicose

do mel e a frutose das frutas.

Os glicídicos apresentam muitas funções no metabolismo dos seres vivos; uma das mais

importantes é a função energética dessas moléculas relacionadas com o metabolismo energético

que envolve o funcionamento dos organelas mitocôndrias e cloroplastos.

Os autotróficos são os organismos capazes de produzir açúcares, a partir da utilização de dióxido

de carbono (CO2) e água (H2O), utilizando a luz como fonte de energia para o fenômeno da

fotossíntese.

Equação Geral da Fotossíntese.

18

A glicose produzida na fotossíntese é usadas como fonte de energia no metabolismo celular dos

seres vivos. No corpo do vegetal, parte da glicose produzida na fotossíntese fica armazenada na

forma de amido nos tubérculos (raízes e caules) e parte fica na forma de celulose na parede

celular (membrana celulósica) das células vegetais.

3.2. Classificação

Os glicídios são classificados de acordo com o número de moléculas em sua constituição como

monossacarídeos, oligossacarídeos e polissacarídeos.

I. Monossacarídeos

Os monossacarídeos são moléculas orgânicas formadas por átomos de carbono (C), hidrogênio

(H) e oxigênio (O) na proporção 1: 2: 1, respectivamente, apresentando a fórmula geral (CH2O)

n, em que “n” pode variar de 3 a 7.

O nome genérico do monossacarídeo está relacionado com o valor de n.

n = 3 trioses

n = 4 tetroses

n = 5 pentoses

n = 6 hexoses

n = 7 heptoses

Os monossacarídeos mais abundantes são as hexoses com fórmula geral (C6H12O6). Nessa classe,

se inclui a glicose, o mais importante combustível para a maioria dos seres vivos, componente dos

polissacarídeos mais importantes, como o amido e a celulose. Outras hexoses importantes são a

frutose e a galactose.

Uma outra classe importante dos monossacarídeos são as pentoses com fórmula geral (C5H10O5).

As pentoses desoxirribose e ribose são os componentes dos ácidos nucléicos DNA e RNA,

respectivamente.

As trioses e as heptoses são compostos que participam das reações dos processos metabólicos da

respiração e da fotossíntese.

Os monossacarídeos são sólidos brancos, cristalinos, solúveis em água, sendo a maioria de sabor

doce.

Algumas fórmulas estruturais de monossacarídeos:

19

Glicídios do tipo hexoses – glicose e galactose – possuem a função orgânica aldeído (aldose) e a

frutose a função orgânica cetona (cetose).

Glicídios do tipo pentoses – componentes dos ácidos nucléicos.

II. Oligossacarídeos

Os oligossacarídeos são moléculas orgânicas formadas pela união de 2 a 10 moléculas de

monossacarídeos.

Os oligossacarídeos mais importantes biologicamente são os dissacarídeos.

Os dissacarídeos, como a sacarose, maltose e lactose são formados pela união de dois

monossacarídeos.

Reações de Síntese e Hidrólise de um Dissacarídeo

Os dissacarídeos presentes nos alimentos não são aproveitados diretamente pelo organismo. Estas

moléculas precisam ser digeridas (hidrolisadas) pela ação de enzimas específicas em suas

unidades formadoras (monossacarídeos) para serem absorvidas nas micro vilosidades intestinais e

aí então chegarem até as células, via corrente sanguínea.

20

1. Reação de síntese

2. Reação de hidrólise (ação enzimática)

III. Polissacarídeos

São moléculas orgânicas formadas pela união de mais 10 moléculas de monossacarídeos.

Os polissacarídeos são abundantes na natureza, podendo ter função biológica de reserva

energética, como o amido e o glicogênio ou função estrutural, como a celulose e a quitina.

Polissacarídeos de Reserva Energética

O amido é o polissacarídeo de reserva energética dos vegetais, sendo armazenado nas células do

parênquima amiláceo de caules (batatinha) e raízes (mandioca).

O glicogênio é o polissacarídeo de reserva energética animal, sendo armazenado no fígado e

músculos.

Amido e glicogênio são formados por milhares de moléculas de glicose e para serem aproveitados

no metabolismo energético são transformados em moléculas de glicose, de acordo com os

esquemas a seguir.

Polissacarídeos Estruturais

A celulose é o polissacarídeo presente na membrana celulósica das células vegetais (imagine sua

abundância na natureza). Está relacionada com a estrutura e forma das células vegetais.

O aproveitamento da celulose na forma de moléculas de glicose só é possível na presença da

enzima celulase, que é produzida por microrganismos como bactérias e protozoários, que vivem

em simbiose no sistema digestivo de organismos como ruminantes, moluscos, etc.

No ser humano, a presença de celulose na dieta (alimentação) garante o bom funcionamento do

intestino, a retenção de água ao bolo fecal, facilitando sua eliminação.

Nos artrópodes, o polissacarídeo quitina é um material impermeabilizante do exoesqueleto,

garantindo boa adaptação à vida terrestre.

Nos tecidos animais, a compactação entre as células é facilitada pela presença do polissacarídeo

ácido hialurônico (cimento intercelular).

A heparina também é um importante polissacarídeo que atua na circulação como anticoagulante,

principalmente em regiões de grande irrigação como pulmões e fígado.

4. Os lipídios

4.1. Apresentação

Os lipídios são moléculas orgânicas formadas pela união de ácidos gordos e um tipo de álcool,

que normalmente é o glicerol.

Os lipídios apresentam em sua constituição átomos de carbono (C), hidrogênio (H) e oxigênio

(O), e diferem dos glicídios por apresentarem menos átomos de oxigênio, podendo ter na sua

estrutura, além do ácido gordos e glicerol, átomos de fósforo, colesterol, etc.

Os lipídios aparecem com muita frequência na composição química dos seres vivos em diferentes

partes do corpo, como no tecido adiposo, nas membranas celulares, na bainha de mielina dos

neurônios, como precursores de vitaminas e hormônios, ceras impermeabilizantes nas superfícies

21 de folhas e frutos, etc.

De um modo geral, são substâncias pouco solúveis em água e solúveis em compostos orgânicos

apolares como éter, benzeno, clorofórmio e álcool.

4.2. O Papel Biológico dos Lipídios

Os lipídios desempenham várias funções importantes para os seres vivos, entre elas, a função de

reserva energética, realizada pelas gorduras nos animais e pelos óleos nos vegetais.

A função estrutural é realizada pela cera nas folhas e nos frutos dos vegetais, assim como os

fosfolipídios nas membranas celulares. As abelhas produzem cera utilizada na impermeabilização

das células da colméia, para proteger o mel, o pólen e as larvas.

Os animais homeotérmicos (aves e mamíferos) dependem das reservas de gordura para a

manutenção da temperatura corporal.

4.3. Classificação

I. Glicerídeos

São lipídios formados por ácidos gordos e glicerol.

Os glicerídeos mais comuns nos seres vivos são as gorduras e os óleos, que funcionam como

material de reserva energética nos animais e vegetais, respectivamente. Nos animais as gorduras

são encontradas no tecido adiposo e nos vegetais, os óleos são encontrados principalmente nas

sementes.

Formação de um glicerídio a partir de ácidos gordos e glicerol.

As gorduras e os óleos podem ser diferenciados pelo aspecto, localização, origem e pelo tipo de

ácido gordo que apresentam – saturado nas gorduras e insaturado no óleo.

As gorduras são depositadas no tecido adiposo dos animais, funcionando como material de

reserva energética. Um tipo de gordura nos animais que é bem conhecido de todos é o toucinho e

o bacon (que é o toucinho defumado) do porco, utilizado na alimentação.

Os óleos estão depositados mais frequentemente nas sementes dos vegetais, como, por exemplo,

no girassol, na soja, no amendoim, no arroz, no milho, etc.

A partir dos óleos vegetais são produzidas as gorduras vegetais, conhecidas como margarinas,

conseguidas por meio de reações de hidrogenação com aquecimento. Na constituição das

margarinas, além do óleo vegetal, estão presentes vitaminas, sais minerais e conservantes.

A seguir, esquematizamos a obtenção da margarina por hidrogenação de óleos vegetais

insaturados.

22

Os esquemas a seguir mostram exemplos de ácidos gordos saturados e insaturados

Ácidos gordos saturados (ligação simples entre carbonos)

Ácidos graxos insaturados (duplas ligações entre carbonos)

II. Cerídios

São lipídios formados pela união de ácido gordo de cadeia longa (de 14 a 36 átomos de carbono)

com um álcool de cadeia longa (de 16 a 30 átomos de carbono).

As ceras possuem importância biológica no revestimento e proteção de superfícies dos corpos dos

seres vivos.

As ceras revestem as folhas e frutos dos vegetais, diminuindo a taxa de transpiração, pois

funcionam como material impermeabilizante.

As secreções oleosas das glândulas sebáceas protegem a superfície corporal dos mamíferos contra

a desidratação.

A secreção oleosa da glândula uropigiana das aves lubrifica as penas, evitando que as mesmas

fiquem encharcadas no ambiente aquático.

III. Fosfolipídios

23 São lipídios formados por ácido gordo, glicerol e o grupo fosfato.

Os fosfolipídios estão presentes nas estruturas da membrana celular.

A estrutura da membrana celular

lV. Esteróides

São lipídios formados por ácidos gordos e alcoóis de cadeia cíclica como o colesterol.

Possuem importância metabólica na formação das hormônios esteróides e componentes da bílis.

A bílis é segredada pelo fígado, sendo constituída por sais que promovem a emulsificação das

gorduras, facilitando a ação das lipases no intestino.

As hormônios esteróides são testosterona, estrógeno e progesterona, relacionados com as

características sexuais e a produção de gametas.

A testosterona é hormônio masculino produzido nos testículos; o estrógeno e a progesterona são

hormônios femininos produzidos no ovário.

5. As proteínas

5.1. Apresentação

As proteínas são macromoléculas, isto é, moléculas grandes, constituídas por unidades chamadas

aminoácidos. Algumas propriedades importantes dos seres vivos estão associadas a elas: a

facilitação para a ocorrência de reações químicas (enzimas), o transporte de oxigênio

(hemoglobina), a transmissão de informações (hormônios), a composição estrutural das células

(membranas, túbulos, etc.), a defesa orgânica (anticorpos), etc.

Classificação das proteínas quanto à função biológica:

24

O que distingue uma proteína da outra é o número de aminoácidos, o tipo de aminoácidos e a

sequência na qual eles estão ligados.

Todos os aminoácidos possuem um átomo de carbono central, ao qual se ligam um grupo

carboxila (COOH), que confere caráter ácido, um grupo amina (NH2), que tem caráter básico,

um átomo de hidrogênio e um radical R, variável de um aminoácido para outro.

Fórmula geral de um aminoácido

O radical R pode ser um átomo de hidrogênio, um grupo ou grupos mais complexos, contendo

carbono, hidrogênio, oxigênio, nitrogênio e enxofre.

Os aminoácidos podem ser obtidos na dieta ou produzidos, a partir de açúcares. Todavia, as

moléculas possuem nitrogênio. O nitrogênio constitui cerca de 80% do ar atmosférico, mas sua

assimilação ocorre pela ação de microrganismos capazes de transformá-lo em compostos

utilizáveis pelos vegetais (nitritos ou nitratos). Os vegetais empregam esses compostos para

produzir aminoácidos, obtidos pelos animais através da alimentação.

Os animais podem sintetizar aminoácidos a partir de açúcar, graças à transferência do grupo NH2

das proteínas da dieta. Podem, ainda, transformar alguns aminoácidos em outros. Todavia,

existem alguns aminoácidos que não podem ser produzidos pelos animais, e precisam ser

conseguidos na alimentação. São os aminoácidos essenciais. Aqueles que podem ser sintetizados

nas células animais são chamados aminoácidos naturais.

São aminoácidos naturais a alanina, prolina, glicina, serina, tirosina, entre outros.

São aminoácidos essenciais a valina, leucina, triptófano, metionina, fenilalanina, entre outros.

Os alimentos ricos em proteínas, como o leite, a carne, os ovos, a gelatina, podem ser utilizados

como fonte de aminoácidos para o organismo.

No leite existe a proteína caseína, que é utilizada pelo organismo como fonte de aminoácidos

naturais.

5.2. As Reações de Síntese e Hidrólise das Proteínas

As proteínas, ou cadeias polipeptídicas, são formadas pela união entre aminoácidos. As ligações

entre os aminoácidos são denominadas ligações peptídicas e ocorrem entre o grupo carboxila de

um aminoácido e o grupo amina de outro aminoácido.

Para o organismo aproveitar as proteínas como fonte de aminoácidos, deve ocorrer ação

enzimática das proteases na digestão das proteínas, que ocorre no estômago e no intestino.

25 Como cada ligação peptídica é formada entre dois aminoácidos, uma proteína com 100 (cem)

aminoácidos apresentará 99 ( noventa e nove ) ligações peptídicas.

As proteínas diferem entre si pelo número, tipo e sequência dos aminoácidos em suas estruturas.

1) Reação de síntese

2) Reação de hidrólise (digestão) com ação de uma protease

5.3. As Estruturas das Proteínas

A sequência linear de aminoácidos de uma proteína define sua estrutura primária.

Estrutura primária de um oligopeptidio

O número de aminoácidos é muito variável de uma proteína para outra:

• Insulina bovina 51 aminoácidos

• Hemoglobina humana 574 aminoácidos

• Desidrogenase glutâmica 8 300 aminoácidos

O filamento de aminoácidos enrola-se ao redor de um eixo, formando uma escada helicoidal

chamada alfa-hélice. É uma estrutura estável, cujas voltas são mantidas por pontes de hidrogênio.

Tal estrutura helicoidal é a estrutura secundária da proteína.

26 As proteínas estabelecem outros tipos de ligações entre suas partes. Com isto, dobram sobre si

mesmas, adquirindo uma configuração espacial tridimensional chamada estrutura terciária. Essa

configuração pode ser filamentar como no colágeno, ou globular, como nas enzimas.

A estrutura secundária de uma proteína A estrutura terciária de uma

proteína

Tanto o estabelecimento de pontes de hidrogênio como o de outros tipos de ligações dependem da

sequência de aminoácidos que compõem a proteína. Uma alteração na sequência de aminoácidos

(estrutura primária) implica em alterações nas estruturas secundária e terciária da proteína. Como

a função de uma proteína se relaciona com sua forma espacial, também será alterada. Um

exemplo clássico é a anemia falciforme. Nessa doença hereditária, há uma troca na cadeia de

aminoácidos da hemoglobina (substituição de um ácido glutâmico por uma valina). Isto acaba por

determinar mudanças na hemácia, célula que contém a hemoglobina, que assume o formato de

foice quando submetida a baixas concentrações de oxigênio.

Muitas proteínas são formadas pela associação de dois ou mais polipeptídios (cadeias de

aminoácidos). A maneira como estas cadeias se associam constitui a estrutura quaternária

dessas proteínas. A hemoglobina, citada anteriormente, é formada pela união de duas cadeias

"alfa" e duas cadeias "beta".

27 A estrutura quaternária da hemoglobina

5.4. Desnaturação das Proteínas

Quando as proteínas são submetidas à elevação de temperatura, a variações de pH ou a certos

solutos como a uréia, sofrem alterações na sua configuração espacial, e sua atividade biológica é

perdida. Este processo se chama desnaturação.

Ao romper as ligações originais, a proteína sofre novas dobras ao acaso. Geralmente, as proteínas

tornam-se insolúveis quando se desnaturam. É o que ocorre com a albumina da clara do ovo que,

ao ser cozida, se torna sólida.

Na desnaturação, a sequência de aminoácidos não se altera e nenhuma ligação peptídica é

rompida. Isto demonstra que a atividade biológica de uma proteína não depende apenas da sua

estrutura primária, embora esta seja o determinante da sua configuração espacial.

Algumas proteínas desnaturadas, ao serem devolvidas ao seu meio original, podem recobrar sua

configuração espacial natural. Todavia, na maioria dos casos, nos processos de desnaturação por

altas temperaturas ou por variações extremas de pH, as modificações são irreversíveis. A clara do

ovo solidifica-se, ao ser cozida, mas não se liquefaz quando arrefece.

5.5. As Funções das Proteínas

As proteínas desempenham quatro funções importantes para os seres vivos. Entre estas funções

podemos citar a função estrutural ou plástica, hormonal, anticorpos (imunização) e enzimática.

As proteínas estruturais estão presentes em estruturas esqueléticas, como ossos, tendões e

cartilagens, unhas, cascos, etc., além da membrana celular.

As proteínas hormonais atuam no metabolismo como mensageiros químicos, como a insulina e o

glucagon que controlam a glicemia do sangue e o hormônio de crescimento denominado

somatotrofina, segregada pela hipófise.

As proteínas de defesa imunológica são as imunoglobulinas (anticorpos).

As proteínas de ação enzimática (enzimas) são importantes como catalisadores biológicos

favorecendo reações do metabolismo celular, como as proteases, a catalase, a desidrogenases,

entre outras

06. Ácidos Nucléicos

6.1. Nucleotídeos

Em 1870, Miescher isolou substâncias que tinham caráter ácido e eram formadas por carbono,

hidrogênio, oxigênio, azoto e fósforo, no núcleo de células do pus. Tais substâncias foram

chamadas de ácidos nucléicos e sabe-se que elas estão relacionadas com o controle da atividade

celular e com os mecanismos da hereditariedade.

Os ácidos nucléicos são formados pela união de nucleotídeos. Outras macromoléculas orgânicas

são constituídas por unidades mais simples: as proteínas, por aminoácidos e os polissacarídeos,

por açúcares simples, como a glicose. Cada nucleotídeo tem três subunidades: um grupo fosfato,

uma pentose e uma base nitrogenada.

28

O grupo fosfato origina-se do ácido fosfórico (H3PO4).

Há duas pentoses que podem participar da estrutura dos nucleotídeos: a ribose (C5H10O5) e a

desoxirribose (C5H10O4).

As bases azotadas possuem estrutura em anel, com átomos de azoto na molécula. Classificam-se

em bases púricas (adenina e guanina) e bases pirimídicas (citosina, timina e uracila).

A quebra parcial dos nucleotídeos, com a retirada do grupamento fosfato, resulta em compostos

formados por uma pentose e por uma base nitrogenada. São os nucleotídeos.

Nos seres vivos, há 2 tipos de ácidos nucléicos: o ácido desoxirribonucleico (DNA ou ADN) e o

ácido ribonucléico (RNA ou ARN) com funções distintas.

O DNA é encontrado nos cromossomas, dirige a síntese das enzimas e, desta forma, controla as

atividades metabólicas da célula. O RNA transfere as informações do DNA para os ribossomos,

onde as enzimas e outras proteínas são produzidas.

6.2. O Ácido Desoxirribonucleico (DNA)

Para que uma molécula possa agir como portador das informações genéticas, deve satisfazer

algumas condições.

1) conter grande quantidade de informações, passando-as de geração a geração.

2) fazer cópias de si mesma, uma vez que as informações são passadas às células-filhas.

3) ter mecanismos para transformar as informações em ação, controlando a atividade celular.

29 4) eventualmente, sofrer pequenos "enganos" e estes devem ser copiados fielmente e passados aos

descendentes, o que é a base das mutações e da evolução.

O DNA cumpre todas essas exigências. É bastante grande e complexo, podendo conter enorme

quantidade de informações. Pode-se auto duplicar, gerando cópias perfeitas de si mesmo.

Comandando a síntese das enzimas, controla o metabolismo celular. Sofre, algumas vezes,

alterações em sua sequência de nucleotídeos. Aceita-se, hoje, que o DNA é o material genético.

Os nucleotídeos de DNA possuem:

a) um grupo fosfato;

b) uma pentose: a desoxirribose;

c) uma base azotada: adenina, guanina, citosina ou timina.

Composição de bases do DNA de algumas espécies:

Estudos com difração de raio X, nos anos 50, mostravam que a molécula do DNA deveria ter a

estrutura de uma grande hélice. James D. Watson e Francis Crick propuseram um modelo para a

molécula do DNA, visando a explicar tanto suas características químicas quanto seus papéis

biológicos. Segundo o modelo de Watson e Crick, a molécula do DNA tem estrutura de uma

dupla hélice, como uma escada retorcida, com dois filamentos de nucleotídeos.

O modelo de Watson e Crick para a molécula do DNA

30 Os corrimãos da escada do modelo de Watson e Crick são formados pelas unidades açúcar-fosfato

dos nucleotídeos. Cada degrau é constituído por um par de bases azotadas(uma de cada

filamento), sempre uma base púrica pareada com uma base pirimídica.. Observe, no esquema

anterior (Fig. C), que os dois filamentos

complementares "correm" em sentido contrário.

A partir das relações descobertas por Chargaff, e

estudando os possíveis locais de estabelecimento de

pontes de hidrogênio entre duas bases azotadas,

Watson e Crick concluíram que as duas cadeias

paralelas de nucleotídeos permanecem unidas por

pontes de hidrogênio entre as bases, sempre da

mesma maneira: adenina com timina e citosina

com guanina. Independentemente de qual seja a

sequência de bases em um filamento, o outro tem

sequência exatamente complementar. Por exemplo, se em um filamento se encontra a sequência:

O filamento complementar terá, obrigatoriamente:

Os dois filamentos da molécula poderiam ser assim representados:

Uma propriedade importante do material genético é conter toda a informação genética.

A sequência de bases do DNA é um "alfabeto" com quatro letras (A, T, C e G), nas mais diversas

combinações. Um vírus tem filamentos de DNA com 10 000 nucleotídeos, enquanto o DNA

presente nos 46 cromossomas humanos possui 10 bilhões deles em um metro e meio de

comprimento. Isso equivale a uma biblioteca com cerca de 2 000 livros de 300 páginas cada!

Outra propriedade importante da molécula de DNA é a capacidade de se autoduplicar, gerando

cópias perfeitas de si mesma. A expressão autoduplicação não é totalmente correta, pois, sem as

enzimas e a matéria-prima necessárias ela não ocorre.

Durante a duplicação do DNA, os dois filamentos separam-se (por ruptura das pontes de

hidrogênio), e a enzima DNA-polimerase utiliza cada filamento como "molde" para a montagem

de um filamento novo. Os novos nucleotídeos são unidos entre si, obedecendo à sequência ditada

pelo filamento original. Em frente a uma adenina, posiciona-se uma timina (ou vice-versa) e, em

frente a uma citosina, coloca-se uma guanina (ou vice-versa).

Dessa forma, quando o processo se completa, cada filamento original serviu de molde para a

montagem de um filamento novo. Cada nova molécula de DNA tem, portanto, um filamento

recém-formado e um filamento remanescente da molécula inicial. A duplicação é

semiconservativa.

31

6.3. O Ácido Ribonucléico (RNA)

O RNA é encontrado no núcleo das células (livre ou associado ao DNA) e no citoplasma (livre no

hialoplasma, associado aos ribossomos ou como constituinte deles).

A ação do DNA, como controlador celular, conta com o RNA, molécula capaz de transcrever e

de traduzir as informações genéticas, sintetizando, a partir delas, as enzimas que irão catalisar as

reações químicas da célula.

Os nucleotídeos de RNA possuem:

a) Grupo fosfato: PO43-

b) Pentose: ribose

c) Base nitrogenada: adenina, guanina, citosina e uracila.

A molécula de RNA é formada por um único filamento, que pode estar dobrado sobre si mesmo.

Existem três tipos de RNA.

1) RNA mensageiro (RNAm): é um único e longo filamento de RNA. Forma-se a partir de um

filamento de DNA que lhe serve de molde. Sua formação chama-se transcrição, e esse filamento

é catalisado pela enzima RNA-polimerase. Por ruptura de pontes de hidrogênio, os filamentos de

DNA se separam. Nucleotídeos de RNA emparelham-se aos seus complementares do DNA e

unem-se para formar o filamento de RNA. No final do processo, o filamento recém-formado de

RNA se desprende e os dois filamentos de DNA voltam a ligar-se.

As mensagens no RNAm são transmitidas em sequências de três nucleotídeos, os códons.

2) RNA de transferência ou transportador (RNAt): suas moléculas também são formadas a

partir de um molde de DNA, mas com 80 a 100 nucleotídeos apenas. Constitui-se de um único

filamento dobrado sobre si mesmo, com aspecto de "folha de trevo".

32

Todas as moléculas de RNAt são semelhantes. Existe pouco mais de vinte tipos de RNAt, um para

cada tipo de aminoácido encontrado nas proteínas. A função do RNAt é transportar aminoácidos

presentes no citoplasma da célula e fazer a ligação dos aminoácidos com o RNAm na síntese de

proteínas.

3) RNA ribossómico (RNAr): forma-se a partir do DNA da região organizadora do nucléolo,

presente em alguns cromossomas. Junto com as proteínas, são componentes estruturais dos

ribossomos. Embora não totalmente clara, a função do RNAr parece ser orientar o RNAm, os

RNAt e os aminoácidos durante o processo de síntese de proteínas.

6.4. O Código Genético

O mecanismo de síntese de proteínas é comandado pelas moléculas de DNA. Na verdade,

sequências específicas das moléculas de DNA, denominadas genes, é que comandarão a síntese

protéica nos seres vivos.

Os genes podem ser definidos como uma sequência de tripletos (trincas)de nucleotídeos.

Exercícios

1. Quais os principais elementos químicos presentes na matéria viva?

Quais são os quatro compostos orgânicos fundamentais encontrados nos seres vivos?

______________________________________________________________________________

2. Na composição química de uma célula existem componentes orgânicos e inorgânicos. Quais

são esses componentes?

______________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________

33 3. O que significa dizer que as moléculas de água são polares?

4. O que são substâncias hidrofílicas e hidrofóbicas?

5. Explique, em linhas gerais, as funções dos seguintes monossacarídeo:

a) amido

b) glicogênio

c) celulose

6. Qual é a importância dos lipídios na constituição das membranas celulares?

7. O que são aminoácidos essenciais e não- essenciais?

8. Quais são os dois tipos de ácidos nucléicos presentes nas células e como são constituídos?

Testes

1. São organismos procariontes:

a) vírus e bactérias;

b) vírus e cianofíceas;

c) bactérias e cianofíceas;

d) bactérias e fungos;

e) todos os unicelulares.

2. O material genético das células é:

a) a glicose

b) uma proteína

c) o colesterol

d) o ácido desoxirribonucléico.

e) um aminoácido

3. "A margarina finlandesa que reduz o COLESTEROL chega ao mercado americano ano que vem."

(JORNAL DO BRASIL, 23/07/98)

"O uso de ALBUMINA está sob suspeita" (O GLOBO, 27/07/98)

"LACTOSE não degradada gera dificuldades digestivas" (IMPRENSA BRASILEIRA, agosto/98)

As substâncias em destaque nos artigos são, respectivamente, de natureza:

a) lipídica, protéica e glicídica.

b) lipídica, glicídica e protéica.

c) glicídica, orgânica e lipídica.

d) glicerídica, inorgânica e protéica.

e) glicerídica, protéica e inorgânica.

4. (UFRJ) Recentemente, houve grande interesse por parte dos obesos quanto ao início da

comercialização do medicamento Xenical no Brasil. Esse medicamento impede a metabolização

de um terço da gordura consumida pela pessoa. Assim, pode-se concluir que o Xenical inibe a

ação da enzima:

a) maltase.

b) protease.

c) lipase.

d) amilase.

e) sacarase.

34

5. (UFMG) Devem constar da dieta humana íons correspondentes aos seguintes elementos

químicos, exceto:

a) cálcio.

b) cloro.

c) ferro.

d) sódio.

e) mercúrio.

6. (FUVEST-SP) Reserva de carboidratos nos músculos ficam na fórmula de:

a) glicogênio.

b) lactose.

c) amido.

d) sacarose.

e) glicose.

7. (UNIFICADO RJ)

“Ceará joga fora opção alimentar”

Segundo pesquisas da UFC, a cada ano 800 toneladas de carne de cabeça de lagosta não são

aproveitadas sendo lançadas ao mar. “O estudo sobre hidrólise enzimática de desperdício de

lagosta”, título do pesquizador Gustavo Vieira, objetiva o uso de material de baixo custo para

enriquecer a alimentação de populações carentes. O processo consiste na degradação de

moléculas orgânicas complexas em simples por meio de um catalisador e na posterior

liofilização. O pó resultante é de alto teor nutritivo, com baixa umidade e resiste, em bom estado

de conservação, por longos períodos. (Jornal do

Brasil - 27/08/94)

Com base nos processos descritos no artigo acima, assinale a opção correta.

a) As moléculas orgânicas simples obtidas são glicerídios que são utilizados pelo organismo com

função reguladora.

b) As moléculas orgânicas complexas empregadas são proteínas que, ao serem digeridas em

aminoácidos são utilizadas pelo organismo com a função estrutural.

c) O catalisador do processo é uma enzima capaz de degradar proteínas em monossacarídeos

essenciais às liberação de energia para as atividades orgânicas.

d) A hidrólise enzimática de moléculas orgânicas complexas é realizada por catalisador

inorgânico em presença de água.

e) O alto teor nutritivo do produto é devido ao fato de as moléculas orgânicas simples obtidas

serem sais minerais indispensáveis ao desenvolvimento orgânico.

8. Considere os compostos, apresentados na coluna da superior, e as características, apresentadas

na coluna inferior e, após, assinale com V (verdadeiro) ou F (falso) as proposições adiante.

(I) água

(II) sal mineral

(III) monossacarídeo

(IV) lipídeo

(V) enzima

35 (A) biocatalizador de origem protéica

(B) molécula mais abundante na matéria viva

(C) composto orgânico

(D) composto inorgânico

(E) tipo de carboidrato

( ) III - E

( ) II - B

( ) III - C

( ) I - C

( ) IV - C

( ) V – D

9. As proteínas são compostos:

a) formados por carboidratos e lipídios unidos por pontes de hidrogênio.

b) de tamanho muito pequeno (micromoléculas) e que ocorrem em baixa concentração dentro da

célula.

c) que não fazem parte da constituição química dos cromossomos.

d) formados por aminoácidos unidos por ligações peptídicas.

e) responsáveis pela transmissão da informação genética.

10. Numere a 2ª. Coluna de acordo com a 1ª.

Coluna 1

1 – DNA

2 – RNA

Coluna 2

( ) Dupla hélice

( ) Ribose

( ) Fita única ou simples

( ) Desoxirribose

( ) Bases nitrogenadas: adenina, guanina, citosina, timina

( ) Bases nitrogenadas: adenina, guanina, citosina, uracila.

A seqüência correta é:

a) 1 – 2 – 1 – 2 – 2 – 1

b) 2 – 1 – 1 – 2 – 2 – 2

c) 1 – 2 – 2 – 1 – 1 – 2

d) 2 – 1 – 2 – 1 – 1 – 2

e) 1 – 1 – 2 – 2 – 2 – 1

Estrutura Celular

Células

Observe as imagens abaixo.

As fotos mostram algumas características dos seres vivos: a capacidade de se movimentar, de se

nutrir, de crescer e se reproduzir. Porém, há uma característica comum a todos os seres vivos que

não pode ser vista a olho nu, mas apenas com a ajuda de um aparelho especial, o microscópio:

todos os seres vivos são formados por pequenas unidades vivas, as células. E tudo o que os seres

vivos são capazes de fazer ocorre graças ao trabalho em equipe realizado pelas células.

36 fig 1.1

filhote de tartaruga (cerca de 6 cm de comprimento). plantinha crescendo (cerca de 4 cm de

comprimento).

Conhecendo a célula

Animais e plantas são seres pluricelulares, quer dizer, são formados por muitas células. Nosso

corpo, por exemplo, é formado por um número muito grande de células: cerca de 65 trilhões. Mas

existem também seres formados por uma única célula: são os chamados seres unicelulares. Veja a

figura 1.2. Esses seres só podem ser vistos com o auxílio do microscópio. Fig.1.2

A maioria das células mede pouco menos que a milésima parte do milímetro.

São raras as células maiores que isso.

Para medir elementos tão pequenos quanto a célula, os cientistas criaram unidades de medidas

menores que o milímetro. Uma das mais usadas é o micrômetro, que corresponde à milésima parte

do milímetro. A maioria das células mede de 10 a 100 micrômetros (ou de 0,001 a 0,1

milímetros).ameba (Com cerca de 0,25 mm de diâmetro).

Células Procariontes

Em alguns organismos mais simples a célula não apresenta um núcleo individualizado, bem

visível, em cujo interior se concentra o material genético. Falta-lhe a membrana nuclear, carioteca

ou cariomembrana; o conteúdo nuclear se apresenta espalhado por todo o interior celular, dando a

impressão de que a célula não possui núcleo. Ela o possui, apenas não está individualizado;

encontra-se disperso ou difuso no citoplasma. Esse tipo de célula é chamado de procariota e, os

organismos que são formados por células desse tipo são os procariontes. Bactérias e cianófitas

(algas cianofíceas) são procariontes e estão agrupadas no reino Monera.

37

Células Eucariontes

Estas células possuem um núcleo delimitado por um sistema de membranas (a membrana nuclear

ou carioteca), nitidamente separado do citoplasma. Têm um rico sistema de membranas que

formam numerosos compartimentos, separando entre si os diversos processos metabólicos que

ocorrem na célula. A maioria dos animais e plantas a que estamos habituados são dotados deste

tipo de células.

Acredita-se que a membrana da célula "primitiva" tenha emitido internamente prolongamentos

ou invaginações da sua superfície, os quais se multiplicaram, adquiriram complexidade

crescente, conglomeraram-se ao redor do bloco inicial até o ponto de formarem a intrincada

malha do retículo endoplasmático. Dali ela teria sofrido outros processos de dobramentos e

originou outras estruturas intracelulares como o complexo de Golgi, vacúolos, lisossomos e

outras.

Quanto aos cloroplastos (e outros plastídeos) e mitocôndrias, atualmente há uma corrente de

cientistas que acreditam que a melhor teoria que explica a existência destes orgânulos é a

Teoria da Endossimbiose, segundo a qual um ser com uma célula maior possuía dentro de sí

uma célula menor mas com melhores características, fornecendo um refúgio à menor e esta a

capacidade de fotossintetizar ou de sintetizar proteínas com interesse para a outra.

Os níveis de organização das Células Eucariotas

Nesse grupo encontram-se:

38

Células Vegetais (com cloroplastos e com parede celular; normalmente, apenas, um grande

vacúolo central)

Células Animais (sem cloroplastos e sem parede celular; vários pequenos vacúolos)

A célula animal

Célula animal é uma célula que se pode encontrar nos animais e que se distingue da célula

vegetal pela ausência de parede celular e de plastos. Possui flagelo, o que não é comum nas

células vegetais.

Partes de uma célula animal:

Em praticamente todas as células podemos distinguir três partes: a membrana plasmática, o

citoplasma e o núcleo.

A membrana celular (membrana plasmática ou plasmalema) tem espessura de 7,5

nanômetros, o que a torna visível somente ao microscópio eletrônico, no qual aparece como

um sistema de três camadas: duas escuras, eletrodensas, e entre elas uma camada clara. Esta

estrutura trilaminar é chamada unidade de membrana.

Sua composição química é lipoproteica, sendo 75% de proteínas e 25% de gorduras. A

membrana controla a entrada e saída de substâncias da célula, mantendo quase constante a

composição do seu meio interno. Possui permeabilidade seletiva, permitindo a livre

passagem de algumas substâncias e não de outras. Engloba partículas (endocitose) por

fagocitose (partículas grandes) ou por pinocitose (partículas pequenas e gotículas).

O citoplasma é constituído por uma substância fundamental amorfa – o hialoplasma ou

citosol – que contém água, proteínas, íons, aminoácidos e outras substâncias. A parte proteica

pode sofrer modificações reversíveis em sua estrutura, aumentando ou diminuindo sua

viscosidade, alternando de gel (mais denso) para sol (mais fluido) ou vice-versa.

Mergulhados no hialoplasma estão os organóides e os grânulos de depósito de substâncias

diversas, como glicogênio ou gorduras. Os organóides possuem funções específicas, sendo

alguns revestidos por membranas e outros, não.

O núcleo, controlador da atividade celular, é bem individualizado e delimitado por uma dupla

membrana, a carioteca ou membrana nuclear. Seu interior é ocupado pela cariolinfa, na qual

está mergulhado o material genético formado por DNA associado a proteínas, a cromatina.

Observa-se, ainda, um corpúsculo denso, esférico, chamado nucléolo.

Estrutura de uma célula animal

Membrana Plasmática

Envoltório celular presente em todos os tipos de células. Segundo o modelo do mosaico fluido, a

membrana plasmática é formada por duas camadas de fosfolipídios com proteínas mergulhadas.

As proteínas servem como portões, controlando a entrada de partículas maiores dentro da célula,

como açucares, aminoácidos e proteínas. Então podemos considerar que a membrana plasmática

possui permeabilidade seletiva, ou seja, apenas algumas substâncias passam por ela.

39

Envoltórios externos à membrana plasmática

Dos envoltórios externos à membrana plasmática temos o glicocálix, a parede celular e as

capsulas:

Glicocálix: Presentes em células animais e de muitos protistas. É uma camada frouxa de glicídios,

associados a lipídios e às proteínas da membrana. Possui várias funções:

*Da maior resistência para a membrana plasmática, contra agentes físicos e químicos.

*Confere as células a capacidade de se reconhecerem.

*Retém nutrientes e enzimas ao redor da célula.

Parede celular: Presentes na maioria das bactérias, nas cianobactérias, em alguns protistas, nos

fungos e nas plantas. É uma estrutura semi-rígida e não interfere na entrada e saída de nutrientes

da célula. A composição da parede celular vária com o grupo a que pertence:

*Bactérias e cianobactérias: é formada por uma substância comum dos procariontes, as

peptideoglicanas, essa substância é formada por açucares associados a aminoácidos.

*Protoctistas: é formada por sílica ou celulose.

*Fungos: formada basicamente por quitina ou celulose em alguns grupos.

*Plantas: formada por celulose e um pouco de suberina e lignina.

Capsula: presente em algumas bactérias, denominadas de capsuladas.

Citoplasma

Substancia com consistência gelatinosa, formada por 85% de água e proteínas (microfilamentos e

microtúbulos).

Organelas presentes no citoplasma ou hialoplasma:

40

Complexo de Golgiense- Sistema de bolsas achatadas e empilhadas. Armazenam substâncias

produzidas pela célula, como as proteínas.

Ribossomos - Tem a função de síntese de proteínas, encontra-se associado ao reticulo

endoplasmático ou livre no citoplasma.

Mitocôndrias – tem a forma de bastonete. São responsáveis pela respiração celular, produzindo

energia para a célula, sob forma de ATP.

Lisossomos - São pequenas vesículas que contêm enzimas digestivas. Fazem a digestão

intracelular.

Centríolos ou Diplossomos- é formado por um conjunto de microtúbulos. Tem a função de

orientação do processo de divisão celular.

Retículo endoplasmático: conjunto de tubos, canais e sacos membranosos, por dentro dos quais

circulam substâncias fabricadas pela célula. Pode ser agranular ou granuloso (com adesão de

ribossomos).

Cílios e Flagelos - São expansões da superfície da célula; os cílios são curtos e geralmente

numerosos; os flagelos são longos e em pequeno número. Tem a função de movimentação da

célula ou do meio líquido.

Núcleo: é o centro de controle das atividades celulares e onde fica armazenado as característica de

uma pessoa (DNA), como cor de olhos e cabelos. Ele é revestido pela carioteca.

Peroxíssomos: bolsas membranosas (semelhantes aos lipossomos) que contêm alguns tipos de

enzimas digestivas que degradam as gorduras e os aminoácidos. Uma dessas enzimas, a catalase,

decompõe a água oxigenada (H2O2), prevenindo lesões oxidativas da célula. No fígado atuam na

degradação de substâncias tóxicas (álcool, drogas)

A Célula vegetal

A organização eucariótica da célula vegetal é muito parecida com a da célula animal,

apresentando muitas organelas comuns, como mitocôndrias, retículo endoplasmático, complexo

de Golgi, ribossomos, entre outras.

A célula vegetal apresenta estruturas típicas, como a membrana celulósica que reveste

externamente a célula vegetal, sendo constituída basicamente de celulose.

Uma outra estrutura que caracteriza a célula vegetal é o cloroplasto, organela na qual ocorre a

fotossíntese.

Fig 1.5

41

Na verdade, os cloroplastos são, entre outras, organelas que podem ser classificadas como

cromoplastos, pois são organelas que possuem pigmentos (substâncias coloridas) que absorvem

energia luminosa para a realização da fotossíntese.

Entre os cromoplastos, além do cloroplasto que contém clorofila (pigmento verde), existem os

xantoplastos, que contém xantofila (pigmento amarelo), os eritroplastos, que contém a licopeno

(pigmento vermelho), e assim por diante.

Quando os plastos não possuem pigmentos coloridos, são chamados de leucoplastos, como os

amiloplastos que armazenam amido.

Observe, no esquema da célula vegetal, que o vacúolo é uma organela com dimensões maiores

que na célula animal e ocupa grande parte do hialoplasma da célula.

Podemos diferenciar a célula vegetal da célula animal também pela ausência dos centríolos nos

vegetais superiores.

Fig 1.6

2. Principais diferenças entre célula animal e vegetal

Nos tecidos vegetais, as comunicações entre as

células são feitas por meio de estruturas

denominadas plasmodesmos.

Os plasmodesmos permitem trocas de materiais

entre células vegetais vizinhas por meio de pontes

citoplasmáticas.

Exercício

42

1. Qual é a função associada com cada uma das seguintes estruturas celulares?

a) membrana

plasmática___________________________________________________________________

______________________________________________________________________________

b)

ribossomos_____________________________________________________________________

______________________________________________________________________________

c)

lisossomos______________________________________________________________________

______________________________________________________________________________

d)

mitocôndrias____________________________________________________________________

______________________________________________________________________________

2. No esquema abaixo, as setas 1, 2, 3, 4, 5 e 6 indicam as estruturas de uma célula eucarionte.

Escreva o nome delas:

3. Diferencie Pinocitose de fagocitose.

4. Cite as principais diferenças entre:

a) Célula procariótica e eucariótica.

b) Célula animal e vegetal.

Testes

1. (MOJI-SP) A membrana plasmática, apesar de invisível ao microscópio óptico, está presente:

a) em todas as células, seja ela procariótica ou eucariótica.

b) apenas nas células animais.

c) apenas nas células vegetais.

d) apenas nas células dos eucariontes.

e) apenas nas células dos procariontes.

43 2. (UFF-94) A membrana plasmática é constituída de uma bicamada de fosfolipídeos, onde estão

mergulhadas moléculas de proteínas globulares. As proteínas aí encontradas:

a) estão dispostas externamente, formando uma capa que delimita o volume celular e mantém a

diferença de composição molecular entre os meios intra e extracelular.

b) apresentam disposição fixa, o que possibilita sua ação no transporte de íons e moléculas através

da membrana.

c) têm movimentação livre no plano da membrana, o que permite atuarem como receptores de

sinais.

d) dispõem-se na região mais interna, sendo responsáveis pela maior permeabilidade da

membrana a moléculas hidrofóbicas.

e) localizam-se entre as duas camadas de fosfolipídeos, funcionando como um citoesqueleto, que

determina a morfologia celular.

3. (VEST-RIO-92) Os seres vivos, exceto os vírus, apresentam estrutura celular. Entretanto, não

há nada que corresponda a uma célula típica, pois, tanto os organismos unicelulares como as

células dos vários tecidos dos pluricelulares são muito diferentes entre si. Apesar dessa enorme

variedade, todas as células vivas apresentam o seguinte componente:

a) retículo endoplasmático. b) membrana plasmática. c) aparelho de Golgi.

d) mitocôndria. e) cloroplasto.

4. (UGF-93) Na maioria das células vegetais, encontram-se pontes citoplasmáticas que

estabelecem continuidade entre células adjacentes. Estas pontes são denominadas:

a) microtúbulos.

b) polissomos.

c) desmossomos.

d) microvilosidades.

e) plasmodesmos.

5. (UFRJ) O reforço externo da membrana celular nos vegetais é:

a) rígido, celulósico e colado à membrana plasmática.

b) elástico, celulósico e colado à membrana plasmática.

c) rígido, celulósico e capaz de se descolar da membrana plasmática.

d) elástico, celulósico e capaz de se destacar da membrana plasmática.

e) rígido e de natureza exclusivamente proteica.

6. (PUC-RJ) As células animais diferem das células vegetais porque estas contêm várias

estruturas e organelas características. Na lista abaixo, marque a organela ou estrutura comum às

células animais e vegetais.

a) vacúolo

b) parede celular

c) cloroplastos

d) membrana celular

e) centríolo

7. (PUCC) Nas células, a função de secreção está reservada:

a) ao aparelho de Golgi

b) às mitocôndrias

c) ao retículo endoplasmático

d) aos ribossomos

e) aos lisossomos

44

8. Numa célula especializada na produção de energia espera-se encontrar grande número de:

a) cílios

b) mitocôndrias

c) nucléolos

d) ribossomos

e) corpos de Golgi

9. (UF-CE) O aspecto comum do Complexo de Golgi, em células animais, deduzindo através de

observações ao microscópio eletrônico, é de:

a) vesículas formadas por dupla membrana, sendo a interna sem granulações e com dobras

voltadas para o interior;

b) membranas granulosas delimitando vesículas e sacos achatados, que dispõem paralelamente;

c) um complexo de membranas formando tubos anastomosados, com dilatações em forma de

disco;

d) sacos e vesículas achatadas, formadas por membrana dupla em que a interna, cheia de grânulos,

emite para o interior prolongamentos em forma de dobras;

e) membranas lisas delimitando vesículas e sacos achatados, que se dispõem paralelamente.

10. (Uel) Observe o esquema a seguir.

Ele representa a) uma bactéria. b) um protozoário. c) um fungo. d) uma célula animal. e) uma célula vegetal.