1. Artigos de cincia elementar Artigos de diferentes reas
cientficas Como obter Recursos Educativos Torne as suas aulas ainda
mais interativas Como aceder ao Banco de Imagens Fotos e ilustraes
nas suas apresentaes REVISTA DE CINCIA ELEMENTAR Volume 1 | Ano
2013 Nmero 1 | Outubro a Dezembro Casa das Cincias
casadasciencias.org
2. REVISTA DE CINCIA ELEMENTAR Volume 1 | Ano 2013 Corpo
editorial Nmero 1 | Outubro a Dezembro Esta revista uma produo
Editor-chefe Jos Alberto Nunes Ferreira Gomes (Dep. Qumica e
Bioqumica - FCUP) Coordenao Editorial Maria Joo Ribeiro Nunes Ramos
(Dep. Qumica e Bioqumica - FCUP) Casa das Cincias Pedro Manuel A.
Alexandrino Fernandes (Dep. Qumica e Bioqumica - FCUP) Alexandre
Lopes de Magalhes (Dep. Qumica e Bioqumica - FCUP) Comisso
Editorial Jos Francisco da Silva Costa Rodrigues (Dep. Matemtica -
FCUL) Joo Manuel Borregana Lopes dos Santos (Dep. Fsica e Astronoma
- FCUP) Jorge Manuel Pataca Leal Canhoto (Dep. Botnica - FCTUC) Lus
Vitor da Fonseca Pinto Duarte (Dep. Cincias da Terra - FCTUC) Paulo
Emanuel Talhadas Ferreira da Fonseca (Dep. Geologia - FCUL) Paulo
Jorge Almeida Ribeiro-Claro (Dep. Qumica - UA) Produo Diretor de
Produo Manuel Luis da Silva Pinto Conceo e Design Nuno Miguel da
Silva Moura Machado Suporte Informtico Guilherme de Pinho N.
Rietsch Monteiro Recursos Educativos Digitais Secretariado
Alexandra Maria Silvestre Coelho de professores para professores.
Apoio Tcnico Diana Raquel de Carvalho e Barbosa ISSN 2183-1270 Foto
de capa Infrutescncia de composta Rubim Silva
3. ndice Notcias As notcias mais importantes do mundo das
cincias Agenda Exposies, palestras e formao. Conhea as opes
disponveis! Editorial Cincia Elementar - Professor Jos Ferreira
Gomes Opinio do trimestre Prmio Nobel da Qumica 2013 - Professor
Pedro Alexandrino Fernandes Artigos de cincia elementar Atualize e
consolide o seu saber em Cincia Biologia 4 4 5 6 9 Agricultura
biolgica DNA Fotossntese Imunidade Microscpio tico Neurnio Respirao
Sistemas de transporte nos animais 10 12 15 19 22 24 26 31 Centro
de massa Foras conservativas e energia potencial Lei da gravitao
universal Leis da dinmica de Newton Momento de uma fora Movimento
retilneo uniforme Potncia eltrica e efeito de Joule 38 40 40 41 43
45 47 Estrutura interna da Terra Paleomagnetismo Sismologia 48 48
49 Circunferncia Desvio padro amostral Sondagem Tabela de
frequncias Tetraedro Tringulo 52 53 55 56 58 59 Carbocaties Mistura
pH Processo de Haber-Bosch Processos fsicos de separao Raio atmico
62 66 67 68 70 71 Fsica Geologia Matemtica Qumica Sugestes de
recursos educativos Torne as suas aulas ainda mais interativas
Banco de imagens Fotos e ilustraes nas suas apresentaes Biologia
Geologia Astronomia, Fsica e Qumica Correio do leitor Partilhe
connosco as suas impresses a respeito da revista 73 77 78 80 82
83
4. Notcias As notcias mais importantes do mundo das cincias
Notcias Agenda Exposies, palestras e formao. Conhea as opes
disponveis! | Agenda H vida no parque! - Brifitas (Musgos) Fundao
de Serralves 23 a 24 de novembro Percursos pelo jardim de Serralves
onde sero explorados os diversos recantos colonizados por brifitas.
Nobel da Fsica para o boso de Higgs O Prmio Nobel da Fsica ser este
ano entregue a dois cientistas, Franois Englert e Peter Higgs, que
h cerca de 50 anos previram a existncia de uma partcula subatmica
conhecida como o boso de Higgs, e cuja existncia foi recentemente
provada pela equipa do CERN. Para saber mais sobre esta partcula
aceda ao vdeo do portal da Casa das Cincias, com o nome Partculas
fundamentais: o boso de Higgs. Histrias da Terra e da vida: do Bing
Bang ao Homem Reitoria da Universidade do Porto 23 de novembro s
15h00 Um olhar sobre a Terra por Frederico Sodr Borges Evoluo da
vida: dos estromatlitos s trilobites por Helena Couto 30 de
novembro s 15h00 Evoluo das plantas ao longo da histria da Terra
por Joo Pais Evoluo dos dinossauros e outros vertebrados por Octvio
Mateus 12 de dezembro s 21h30 A origem das espcies por Antnio
Amorim A origem do Homem do ponto de vista da Arqueologia por Joo
Pedro Ribeiro Era uma vez... Cincia para quem gosta de histrias
Pavilho do Conhecimento - Lisboa at agosto de 2014 Projeto Sun4All
convida participao de professores e alunos O projeto Sun4All, da
Universidade de Coimbra, procura envolver as escolas e a comunidade
em geral na catalogao do esplio de mais de 30.000 imagens do Sol,
obtidas ao longo de mais de 80 anos de observaes. disposio de
professores e alunos encontra-se um conjunto de atividades que
permitem o estudo da coleo de imagens do Sol e a introduo ao mtodo
cientfico e investigao. Um novo olhar sobre nanotubos de carbono
Investigadores do Departamento de Energia dos Estados Unidos da
Amrica e da Universidade da Califrnia desenvolveram uma tcnica
capaz de identificar a estrutura individual de um nanotubo de
carbono e de caraterizar as suas propriedades ticas e eletrnicas.
Pela primeira vez possvel obter imagens do espetro individual de
nanotubos de carbono, permitindo grandes avanos no seu estudo. 4|
Exposio interativa de cincia e tecnologia que explora fenmenos e
conceitos das cincias naturais, como a Fsica, a Qumica, a
Matemtica, a Geologia e a Biologia, mas tambm das cincias sociais e
de outras reas do saber. Visitas galeria de Zoologia Museu da
Cincia - Universidade de Coimbra aos sbados, at 28 de dezembro
Exposio com milhares de animais sua espera. Aves e borboletas com
cores deslumbrantes e esqueletos de diferentes animais que
certamente desconhece. Prmio Casa das Cincias 2014 31 de dezembro
Data final de submisso de materiais, fotografias, desenhos ou
ilustraes para candidatura ao Prmio Casa das Cincias 2014. Clique
sobre cada um dos eventos para mais informaes.
5. Editorial Cincia Elementar - Professor Jos Ferreira Gomes
Editorial Cincia Elementar Jos Ferreira Gomes A Revista de Cincia
Elementar um instrumento de partilha entre a comunidade de falantes
de portugus do conhecimento rigoroso da cincia elementar que se
espera poder ser dominada por todos os cidados. Cincia Elementar
significa a apresentao de conceitos e de conhecimentos cientficos
bem estabilizados numa linguagem acessvel generalidade das pessoas.
A Cincia busca a compreenso do mundo e esta compreenso partilhada
usando a linguagem comum. Esta linguagem vai sendo enriquecida ao
longo da histria dos grupos humanos medida que as necessidades o
exigem. Muito naturalmente, a comunidade cientfica desenvolveu uma
linguagem prpria medida que sentiu a necessidade de trabalhar com
conceitos novos e de precisar bem o significado e o alcance de
termos comuns. Esta revista sistematiza o conhecimento cientfico
para benefcio do no iniciado. Introduzir os termos usados e revelar
o conhecimento acumulado pela experincia das geraes passadas. Uma
comunidade de pescadores cria a sua linguagem para designar os seus
instrumentos e processos e qualquer elemento externo precisa de uma
introduo e esses termos especficos. A simples traduo no possvel
porque um no iniciado nas artes da pesca nunca precisou de usar os
termos e s se pode iniciar no seu uso medida que aprende e pratica
as artes da pesca. Este processo normal em qualquer comunidade,
pode ser levado a um ponto em que a linguagem se torna totalmente
hermtica. Isto pode ocorrer pela necessidade mas tambm pelo prazer
e para a afirmao de independncia do grupo social. Um no iniciado no
pode participar na vida social daquele grupo e, mais importante, no
pode ir pesca no grupo sem que seja aceite para uma aprendizagem
prvia. Pode ser naturalmente capaz de compreender todos os
instrumentos e processos que veja os pescadores usar mas incapaz de
participar por falta da linguagem de interao. Algumas vezes, ter
dificuldade em compreender plenamente o funcionamento e o alcance
dos instrumentos e bem sabemos que ter extrema dificuldade em ir
pesca sozinho sem beneficiar da longa experincia do grupo. No
diferente na cincia. Esta revista sistematiza o conhecimento
cientfico para benefcio do no iniciado. Introduzir os termos usados
e revelar o conhecimento acumulado pela experincia das geraes
passadas. Reconhecido o domnio do ingls como lngua franca da
comunicao cientfica, faz-se o esforo simultneo de introduzir os
conceitos e de fixar os termos em portugus. um esforo enciclopdico
que s a participao de toda a comunidade permitir levar por diante.
Fica aberto participao de todos. Tambm crtica e melhoria. Jos
Ferreira Gomes Editor-chefe |5
6. Opinio do trimestre Prmio Nobel da Qumica 2013 - Professor
Pedro Alexandrino Fernandes Opinio do trimestre Prmio Nobel da
Qumica 2013 Pedro Alexandrino Fernandes O prmio Nobel da Qumica de
2013 foi atribudo a trs cientistas, Martin Karplus, Arieh Warshel e
Micheal Levitt, a desenvolver investigao essencialmente (mas no
exclusivamente) nos Estados Unidos. Os trs cientistas realizaram a
sua investigao na rea da qumica terica e computacional, com nfase
na simulao computacional de protenas e enzimas. De acordo com a
Academia Sueca, o fundamento do prmio foi The development of
multiscale models for complex chemical systems. O que que esta
frase quer dizer exatamente? O que so os modelos multiescala? O que
so sistemas qumicos complexos? O problema fundamental que se
deparava a estes cientistas era a simulao de reaes qumicas
catalisadas por enzimas. As enzimas so os sistemas qumicos
complexos. Mas o que tm de complexo as enzimas, do ponto de vista
de simulao computacional? A dificuldade em simular a catlise
enzimtica reside no facto de as enzimas serem molculas de muito
grande dimenso (geralmente com dezenas de milhares de tomos),
possuindo um pequeno local (denominado o centro ativo) onde se do
reaes qumicas, sendo l o substrato (o reagente) convertido no
produto. O centro ativo e o substrato so compostos por umas meras
dezenas/centenas de tomos, sendo que a restante parte da enzima
(milhares/dezenas de milhar de tomos) serve para criar interaes
eletrostticas que catalisam a reao qumica no centro ativo. O
problema fundamental que se deparava a estes cientistas era a
simulao de reaes qumicas catalisadas por enzimas. Esta situao
altamente complexa do ponto de vista computacional, porque para
simular reaes qumicas precisamos obrigatoriamente de descrever o
sistema escala do eletro, atravs da mecnica quntica (gerando
clculos extremamente complexos), mas para descrever as interaes
eletrostticas do remanescente da enzima no podemos recorrer mesma
mecnica quntica, uma vez que a sua vasta dimenso gera clculos quase
irresolveis. A soluo encontrada para tratar o remanescente da
enzima foi regredir a uma descrio mais simples, escala do tomo,
usando mecnica clssica, para esta vasta regio. Felizmente a mecnica
clssica consegue prever com sucesso essas mesmas interaes
eletrostticas. 6|
7. Prmio Nobel da Qumica 2013 Em resumo: i) Precisamos da
mecnica quntica para descrever qualquer fenmeno que implique
rearranjos electrnicos significativos (tais como as reaes qumicas,
que envolvem redistribuio dos eletres de valncia), mas a mecnica
quntica gera clculos to complexos que nem o mais potente computador
existente consegue resolver com exatido para sistemas com mais do
que umas centenas de tomos. ii) Precisamos da mecnica clssica para
descrever sistemas de grande dimenso, que podem conter at ao milho
de tomos. A mecnica clssica descreve-os corretamente desde que no
tenham lugar rearranjos electrnicos significativos. De facto, na
mecnica clssica os electres e os ncleos no so individualizados, so
tratados em conjunto num tomo indivisvel. As interaes entre tomos
distantes de uma mesma molcula, ou entre molculas vizinhas, so bem
descritos pela mecnica clssica. Ficamos assim com um sistema
multiescala, um sistema com duas escalas neste caso. O centro ativo
e substrato, pequenos, so descritos por mecnica quntica e o
remanescente da enzima descrito por mecnica clssica. A figura 1
ilustra esta situao. Regio retirada Interface fixa Mecnica clssica
Mecnica quntica Figura 1 - A figura mostra a modelao multiescala da
enzima beta-galactosidase, que converte a lactose em glucose e
galactose. A enzima to grande (com muitas dezenas de milhares de
tomos) que apenas um corte esfrico simulado. A regio a azul foi
retirada da simulao. A maior parte da enzima simulada representada
por mecnica clssica (a verde) e consiste em cerca de trs mil tomos.
A regio a rosa consiste no substrato e no centro ativo, num total
de cerca de 50 tomos, e simulada atravs de mecnica quntica. A regio
de interface consiste num conjunto de resduos cujas posies no espao
foram fixadas para evitar a desnaturao da enzima por consequncia de
deleo da regio a azul. |7
8. Opinio do trimestre Quando se tem um sistema multiescala, o
maior Ficamos assim com um sistema problema a ligao entre as duas
escalas. como multiescala, um sistema com duas fazer a regio
descrita por mecnica quntica sentir e interatuar com a regio
descrita por mecnica clsescalas neste caso. O centro ativo e sica,
e vice versa. Esse trabalho teve incio no final dos substrato,
pequenos, so descritos por anos 70, levado a cabo pelos laureados,
e ainda uma mecnica quntica e o remanescente rea de intensa
investigao, com vrios mtodos disponveis para o mesmo fim, cada um
com as suas da enzima descrito por mecnica vantagens e
desvantagens. Os mtodos desenvolvidos clssica. pelos laureados
foram os primeiros, os pioneiros, que mostraram que era possvel
fragmentar uma grande molcula entre duas descries fsicas, clssica e
quntica, e faz-las interatuar de forma exata, que reproduz com
preciso a realidade. Por isso lhes foi atribudo o prmio Nobel. Em
Portugal existem diversos grupos de investigao a trabalhar nesta
rea (...) O seu trabalho tem aplicao em muitos mais sistemas
qumicos, para alm das enzimas, para os quais foi desenvolvido. De
facto aplica-se a qualquer sistema qumico que contenha uma molcula
de grande dimenso, impossvel de simular por mecnica quntica em toda
a sua extenso, mas cujo fenmeno em estudo esteja essencialmente
restrito a uma subregio pequena da mesma molcula. Em Portugal
existem diversos grupos de investigao a trabalhar nesta rea, dos
quais o grupo de investigao do autor deste artigo apenas um
exemplo. Pedro Alexandrino Fernandes Departamento de Qumica e
Bioqumica Faculdade de Cincias da Universidade do Porto 8|
9. Artigos de cincia elementar Atualize e consolide o seu saber
em Cincia Artigos de cincia elementar Atualize e consolide o seu
saber em Cincia A Revista de Cincia Elementar, publica
periodicamente um conjunto de artigos cientficos que se enquadram
na lgica da Casa das Cincias Portal Gulbenkian para Professores.
Dirigida em primeira instncia a alunos e professores do ensino
bsico e secundrio, existe a preocupao, a exemplo dos outros
componentes do portal, de coligir os termos que fazem parte do
glossrio bsico dos programas das reas cientficas. um acervo que,
numa primeira fase dever em termos acumulados responder necessidade
da clarificao de conceitos dos docentes, sendo esse o objetivo
inicial que nos propomos para os primeiros nmeros. A Revista de
Cincia Elementar tem acesso livre e todos os artigos publicados so
sujeitos a uma avaliao prvia por pares sob a responsabilidade de um
editor setorial. A Revista de Cincia Elementar pretende servir
todos os interessados em cincia que usem a lngua portuguesa e conta
com a colaborao de investigadores, professores e estudantes das
nossas Escolas e Universidades para crescer, alargando o seu mbito
a temas mais avanados, sendo desejvel que possa abarcar, a prazo, o
essencial da cincia elementar que possa servir os estudantes dos
primeiros anos do ensino superior. Convidam-se todos os
especialistas numa das reas cientficas a registarem-se como
colaboradores da Casa e a produzirem os seus artigos. Todos os
artigos alguma vez publicados na Revista de Cincia Elementar ficaro
permanentemente disponveis atravs da referncia completa que
identifica cada um, com base no respetivo ISSN e ficam acumulados
na base de dados on-line da Revista, sendo passiveis de vrias
metodologias de pesquisa em rce.casadasciencias.org . |9
10. Biologia Artigos de cincia elementar Horta em Moimenta da
Beira, com cenouras acabadas de arrancar em primeiro plano.
(Fotografia de Alexandra Nobre) Agricultura biolgica Segundo a
Organizao dos Alimentos e Agricultura das Naes Unidas (FAO/WHO,
1999) A Agricultura Biolgica um sistema de produo holstico, que
promove e melhora a sade do ecossistema agrcola, ao fomentar a
biodiversidade, os ciclos biolgicos e a atividade biolgica do solo.
Privilegia o uso de boas prticas de gesto da explorao agrcola, em
lugar do recurso a fatores de produo externos, tendo em conta que
os sistemas de produo devem ser adaptados s condies regionais. Isto
conseguido, sempre que possvel, atravs do uso de mtodos culturais,
biolgicos e mecnicos em detrimento da utilizao de materiais
sintticos. Agricultura Biolgica um modo de produo agrcola, sem
recurso a produtos qumicos sintticos (tais como fertilizantes e
pesticidas) nem a organismos geneticamente modificados (OGM),
respeitando o meio ambiente e a biodiversidade. A sua prtica tem
por base uma srie de regras e obriga a que as exploraes agrcolas
que pretendam produzir produtos biolgicos tenham que passar, em
mdia, por um perodo de converso de 2 anos antes da sementeira das
culturas anuais ou de 3 anos antes da colheita de frutas e de
outras culturas perenes. Em vez do recurso aos produtos qumicos
sintticos para melhoramento e manuteno do solo, devero ser
utilizadas tcnicas de: 10 | culturas apropriadas e de sistemas de
rotao adequados; incorporao, nos solos, de matrias orgnicas
adequadas, nomeadamente produtos resultantes da compostagem de
produtos orgnicos locais. Em alternativa aos pesticidas e aos
parasitas, o controlo de doenas e das infestantes dever ser atravs
da: escolha de espcies e variedades adequadas; programas de rotao
de culturas; processos mecnicos de cultura; proteo dos inimigos
naturais dos parasitas das plantas; combate s infestantes por meio
do fogo; incorporao, nos solos, de matrias orgnicas adequadas. Nas
exploraes dedicadas criao de animais, deve ser dada preferncia a
raas autctones ou a raas particularmente bem adaptadas s condies
locais. Os animais no nascidos nas exploraes que praticam o modo de
produo biolgico, devem ser sujeitos a perodos de converso
especficos para cada raa. Os animais devem ser mantidos em
liberdade e em condies adequadas, sendo proibido conservar os
animais amarrados. O nmero de indivduos por su-
11. Biologia perfcie deve ser limitado garantindo uma gesto
integrada da produo animal e vegetal na unidade de produo,
minimizando-se as formas de poluio, do solo, das guas superficiais
e dos lenis freticos, entre outras. Tambm deve ser poltica das
exploraes evitar problemas de eroso e o desgaste excessivo da
vegetao e permitir o espalhamento do estrume animal, a fim de
evitar prejuzos ambientais. A Agricultura Biolgica conhecida tambm
por agricultura orgnica (no Brasil e em pases de lngua inglesa),
agricultura ecolgica (em Espanha e na Dinamarca) ou agricultura
natural (no Japo). A Agricultura Biolgica assenta em trs pilares
fundamentais: Ecolgica Respeitando o mais possvel o funcionamento
do ecossistema agrrio Recorrendo a prticas como rotaes culturais,
adubos verdes, consociaes Luta biolgica contra pragas e doenas que
fomentem o seu equilbrio e biodiversidade Interao dinmica entre o
solo, as plantas, os animais e os humanos, considerados como uma
cadeia indissocivel, em que cada elo afeta os restantes. Sustentvel
Manter e melhorar a fertilidade do solo a longo prazo, preservando
os recursos naturais do solo, gua e ar e minimizar todas as formas
de poluio que possam resultar de prticas agrcolas; Reciclar restos
de origem vegetal ou animal de forma a devolver nutrientes terra,
reduzindo o recurso a materiais no-renovveis; Utilizar recursos
renovveis em sistemas agrco- las organizados a nvel local,
excluindo a quase totalidade dos produtos qumicos de sntese como
adubos, pesticidas, reguladores de crescimento e aditivos
alimentares para animais. Socialmente responsvel Une os
agricultores e os consumidores na responsabilidade de: Produzir
alimentos e fibras de forma ambiental, social e economicamente s e
sustentvel; Preservar a biodiversidade e os ecossistemas naturais;
Permitir aos agricultores uma melhor valorizao das suas produes e
uma dignificao da sua profisso, bem como a possibilidade de
permanecerem nas suas comunidades; Garantir aos consumidores a
possibilidade de escolherem consumir alimentos de produo biolgica,
sem resduos de pesticidas de sntese e, consequentemente, melhores
para a sade humana e para o ambiente. Sem prejuzo do valor destes
pilares, a agricultura biolgica implica, contudo, uma menor
produtividade por unidade de rea, levando a custos de produo e
preos ao consumidor mais elevados. Alguns dos seus critrios de
pureza biolgica so tambm questionveis em termos da sua
razoabilidade cientfica. Igualmente, a produo destes alimentos, por
vezes, bastante longe (milhares de quilmetros) do local de consumo,
sendo o seu transporte de longa distncia um contra-senso para o
lado ecolgico a que se prope. Em muitos sistemas ensaiam-se agora
movimentos de abertura que possam criar zonas de fuso entre prticas
biolgicas e de agricultura convencional/industrial, e que possam
trazer a fuso de benefcios das prticas individuais. Referncias 1.
Bioqual, IDRHa Instituto de Desenvolvimento Rural e Hidrulica e
AGROBIO. 2. http://cjigraciosa.no.sapo.pt/ 3.
http://ec.europa.eu/agriculture/organic/organic-farming/what-organic_pt
4. http://www.agrobio.pt/ 5.
http://pt.wikipedia.org/wiki/Agricultura_org%C3%A2nica Autor
Catarina Moreira Doutoramento em Biologia pela Faculdade de Cincias
da Universidade de Lisboa Editor Jos Feij Departamento de Biologia
Vegetal da Faculdade de Cincias da Universidade de Lisboa
Referncia: Moreira, C. (2013), Revista de Cincia Elementar,
1(01):0001 | 11
12. Artigos de cincia elementar DNA DNA, cido
desoxirribonucleico (do ingls DeoxyriboNucleic Acid), a molcula
onde reside toda a informao gentica, sob a forma de um cdigo
sequencial de quatro bases azotadas (A,T,C,G). Um pouco de histria
Em 1868 o bioqumico suo Friedrich Miescher (1844-1895) descobriu
compostos desconhecidos ricos em fsforo, carbono, hidrognio, azoto
e oxignio, em ncleos isolados de clulas de pus, que designou por
nuclena. Em 1928, o mdico ingls Frederick Griffith deparou-se com
alguns resultados interessantes quando estudava uma bactria
patognica, os pneumococos, Steptococcus pneumoniae. Esta bactria
causadora de pneumonia nos humanos geralmente letal nos ratinhos.
Algumas estirpes de S. pneumoniae produzem uma Estirpe R (no
virulenta) Ratinho vive Estirpe S (virulenta) cpsula de
polissacardeos, produzindo colnias com aspeto liso (estirpe S, a
designao S vem do ingls smooth, liso) quando cultivadas em
laboratrio em caixas de Petri; enquanto que as outras estirpes que
no produzem cpsula formam colnias com aspeto rugoso (estirpe R, a
designao R vem do ingls rough, rugoso). Griffith verificou que as
estirpes S eram virulentas, e quando inoculadas em ratinhos
provocavam a sua morte, enquanto que as estirpes R no eram
patognicas. Numa outra etapa das suas experincias, Griffith
sujeitou bactrias de estirpe S ao calor, provocando a sua morte,
inoculou-as em ratinhos e verificou que os animais no morriam.
Inoculou tambm uma mistura de bactrias estirpe S mortas por ao do
calor e bactrias vivas de estirpe R e neste caso os ratinhos
contraram pneumonia e morreram (fig.1). Estirpe S morta por ao do
calor Ratinho morre Ratinho vive Estirpe R viva e S morta por ao de
calor Ratinho morre Figura 1 - Esquema das experincias de Griffith.
(Adaptado de Madprime em Wikimedia Commons: Griffith experiment) Ao
analisar o sangue dos ratos mortos conseguiu isolar bactrias vivas
da estirpe S. Este facto sugeria que as bactrias da estirpe S
conseguiam transmitir a sua virulncia s bactrias vivas de estirpe R
(no virulentas). Embora no conseguindo explicar este fenmeno, uma
hiptese seria que de alguma forma 12 | a estirpe S teria a
capacidade de transmitir a informao de virulncia estirpe R. Esta
transmisso de informao por uma substncia qumica ficou conhecida
como princpio transformante. O princpio transformante foi explicado
com base nas experincias de Oswald Avery, Colin MacLeod e
13. Biologia Maclyn McCarthy, em 1944. Avery e os seus
colaboradores extraram os vrios compostos qumicos das bactrias de
estirpe S mortas pelo calor e testaram a sua capacidade
transformante isoladamente em bactrias de estirpe R (fig.2). Estas
experincias mostraram que os polissacardeos, os lpidos, o RNA e as
protenas isoladamente no transformavam as estirpes R, apenas o DNA
tinha essa capacidade. Embora a cpsula de polissacardeos estivesse
ligada virulncia das estirpes, era apenas a expresso fenotpica do
DNA. O DNA era ento o elemento transformante responsvel pela
transmisso da informao gentica. A comunidade cientfica no estava
totalmente convencida da relevncia do DNA dado que a estrutura da
molcula de DNA com a de protenas era menos complexa comparada com a
das protenas. Extrao dos compostos qumicos das bactrias da estirpe
S mortas por ao do calor RNA protenas carbohidratos lpidos DNA
(esta experincia ficou conhecida no s pelos resultados mas pela
utilizao de material caseiro como a batedeira de uso domstico, uma
vez que o laboratrio no tinha equipamento mais sofisticado),
conseguiram separar as bactrias infetadas que sedimentaram no fundo
do recipiente do sobrenadante com os restos virais (cpsulas dos
fagos vazias). Quando mediram a radioatividade das duas fraes
notaram que o istopo 35S no se encontrava presente nas bactrias ao
contrrio do istopo 32P, isto , tinha havido uma passagem do DNA do
fago para o interior das clulas agora infetadas. O DNA viral dentro
da clula passa a ser replicado juntamente com o DNA da clula de
gerao em gerao. Estas experincias demonstram que o DNA o material
hereditrio. No incio da dcada de 50 do sculo XX, vrios trabalhos
foram produzidos revelando mais informao sobre a composio e
estrutura da molcula de DNA. Em 1950 Rosalind Franklin utilizando
tcnicas de difrao de raios X, bombardeou amostras purificadas de
DNA, o que permitiu concluir que a molcula deveria ter uma
estrutura helicoidal (fig.3). teste de transformao de bactrias da
estirpe R Estirpe R Estirpe S O DNA tem capacidade de transformao
Figura 2 - Esquema elucidativo das experincias de Avery, MacLeod e
McCarthy. As experincias de Alfred Hershey e Martha Chase,
publicadas em 1952, permitiram esclarecer estas dvidas. Hershey e
Chase usaram um vrus que infeta as bactrias (bacterifago) partindo
do pressuposto de que a infeo pelo fago envolveria a introduo de
informao viral dentro da bactria. A estrutura molecular do vrus
relativamente simples, sendo maioritariamente de origem proteica
com DNA dentro da cpsula proteica. Investigadores sabiam tambm que
as protenas no possuem fsforo (P) na sua constituio mas que este
elemento qumico integra a estrutura do DNA, e que o enxofre (S) est
presente nas protenas mas no no DNA. Os fagos foram marcados com
istopos radioativos 32P e 35S, separadamente e usados para infetar
E. coli. Aps centrifugao numa batedeira de cozinha Figura 3 -
Imagem de DNA utilizando a tcnica de difrao de raios X (do original
de Franklin 1950) Na mesma altura, Erwin Chargaff e os seus
colaboradores analisaram amostras de DNA de diferentes organismos,
conseguindo isolar e quantificar as bases azotadas dessas amostras.
Dessas experincias concluram o que ficou conhecido como as Regras
de Chargaff: - o DNA de espcies diferentes apresenta quantidades
diferentes de cada uma das quatro bases azotadas; - a quantidade de
timina semelhante de adenina e a de guanina semelhante de citosina,
sendo que a quantidade de bases pricas (guanina e adenina)
semelhante das bases pirimdicas (citosina e timina). A=T e C=G,
pelo que: (A+C)/(T+G)=1 Com base nos resultados de Chargaff e
Franklin, em 1953, James Watson e Francis Crick, publicaram um |
13
14. Artigos de cincia elementar artigo na Nature, propondo um
modelo para a estru- O emparelhamento das bases complementares une
tura da molcula de DNA a dupla hlice (ver foto): a adenina com a
timina e a guanina com a citosina. As cadeias tm orientao oposta,
so antiparale duas cadeias polinucleotdicas enroladas em hlice;
las. ao longo de cada cadeia os nucletidos esto ligaH dos por
ligaes covalentes, do tipo fosfodister, estabelecidas entre o grupo
fosfato de um nucletiO H N N do e a desoxirribose do nucletido
seguinte; cada cadeia possui um grupo fosfato livre numa das
extremidades, denominada extremidade 5, e N um grupo hidroxilo (OH)
livre na outra extremiN H N dade, extremidade 3. A extremidade 5 de
uma N N cadeia est emparelhada com a extremidade 3 da outra cadeia,
sendo as cadeia antiparalelas; O as duas cadeias esto unidas pelas
bases pirimdiAdenina Timina cas e pricas. As cadeias esto unidas
atravs de ligaes por pontes de hidrognio entre os pares de H bases
azotadas, uma purina com uma pirimidina. A adenina de uma cadeia
liga-se timina atravs H N O N de duas pontes de hidrognio e a
citosina liga-se guanina da cadeia complementar atravs de trs
pontes de hidrognio emparelhamento das bases N H N N
complementares; Por este trabalho, os dois investigadores foram
galardoados com o Prmio Nobel de Fisiologia e Medicina em 1962. N N
N Guanina H H O Citosina Resumo: Materiais relacionados disponveis
na Casa das Cincias: O DNA um polmero constitudo por monmeros
denominados nucletidos. Os nuclotidos so constitudos por um acar
uma pentose ligado a um carbono 5, a um cido fosfrico e pelo
carbono 1 a uma base azotada. A pentose do DNA uma desoxirribose (o
que justifica o nome atribudo ao cido: cido desoxirribonucleico).
As bases azotadas so agrupadas em dois grupos: as bases pricas, de
duplo anel, e as bases pirimdicas, de anel simples. As purinas so a
citosina e a timina; as pirimidinas so a guanina e a citosina. 1. A
Nova Gentica, conhea e compreenda as mais interessantes novidades
da gentica 2. ADN, vamos observar o ADN 3. O DNA, Como o nosso DNA?
4. Cromossomas, o que so os cromossomas? 5. Laboratrio Virtual de
Biotecnologia, visite este Laboratrio e trabalhe nele ... 6. Extrao
do DNA, veja como obter o DNA. Parece simples (!) 7. Cdigo do
Corpo, alguns processos relativos ao ADN Autor Catarina Moreira
Editor Jos Feij Doutoramento em Biologia pela Faculdade de Cincias
da Universidade de Lisboa Departamento de Biologia Vegetal da
Faculdade de Cincias da Universidade de Lisboa Referncia: Moreira,
C. (2013), Revista de Cincia Elementar, 1(01):0002 14 |
15. Biologia Fotossntese um processo de converso de energia
luminosa em energia qumica. Os seres fotoautotrficos utilizam a
energia luminosa para produzir compostos orgnicos, como a glicose,
usando como fonte de carbono o dixido de carbono e como fonte de
eletres/hidrognio a gua. A fotossntese pode ser expressa
globalmente pela seguinte equao: 6 CO2 +12 H2O C6H12O6 + 6 O2 + 6
H2O energia luminosa para produzir ATP, NADPH + H+ e libertar O2 o
que foi fundamental para o aparecimento/desenvolvimento de seres
aerbios e para a conquista do ambiente terrestre. Durante esta fase
ocorrem reaes de oxirreduo: as molculas de gua so oxidadas e os
eletres libertados vo repor o dfice de eletres das molculas de
clorofila excitadas pela luz. Os eletres libertados pelas
clorofilas pela ao da luz so transferidos em reaes em cascata
atravs de agentes oxidantes at ao NADP+ que reduzido para NADPH +
H+. Estas reaes de oxirreduo espontneas libertam energia exergnicas
que utilizada na fosforilao do ADP formando ATP. So necessrios dois
tipos de molculas de clorofila distintos associados a dois
fotossistemas diferentes, que consistem em agrupamentos de molculas
de clorofila e pigmentos acessrios. A produo de oxignio pelos
organismos fotossintticos extremamente importante como fonte de
oxignio atmosfrico utilizado pela maioria dos organismos incluindo
os fotossintticos para completarem as suas cadeias respiratrias e
obterem da energia. A fotossntese poder ser compartimentada em duas
fases: uma que depende diretamente da luz fase fotoqumica e outra
que no depende fase qumi- fotossistema I contm clorofila a P700
(este ca. A primeira produz ATP e um transportador de valor
corresponde ao comprimento de onda em + eletres reduzido (NADPH + H
), a segunda usa o nanmetros da luz absorvida pela molcula de ATP,
NADPH + H+ e CO2 para produzir acar. clorofila a e responsvel pela
reduo do NADPH Na fase fotoqumica, a energia luminosa utilizada +
H+. para produzir ATP a partir de ADP + Pi, atravs de um
fotossistema II o centro reativo do fotossistema conjunto de reaes
mediada por grupos de molcuII contm clorofila a do tipo P680
significando las os fotossistemas num ciclo chamado fotofosque para
excitar as suas molculas de clorofila so forilao. Existem dois
tipos de fotofosforilao: uma necessrios fotes mais energticos do
que para o no cclica que produz NADPH e ATP e uma cclica
fotossistema I, e utiliza a luz para oxidar as molcuque produz
apenas ATP. las de gua, produzindo eletres, protes (H+) Na fase
qumica, que no depende diretamente da luz, e oxignio (O2). Os
eletres da gua passam por os produtos da fotofosforilao no cclica
NADPH e uma cascata de transportadores redox localizados na
membrana dos tilacides do cloroplasto. Parte ATP e o CO2 so usados
para produzir glicose, no denominado ciclo de Calvin-Benson. Apesar
de se deda energia libertada ao longo desta cascata vai ser nominar
tambm fase escura, no totalmente indeaproveitada para a fosforilao
de ADP + Pi em pendente da luz, uma vez que para a enzima
responsvel ATP. O funcionamento destes dois fotossistemas pela
fixao do CO2 , a RuBisCo, requer luz para ser requer um absoro
contnua de luz, que excita as molculas da clorofila a que libertam
eletres forreduzida e estar no seu estado ativo. Ambas as fases da
fotossntese decorrem no cloroplasmando um redutor e um oxidante
necessrios para to, mas em locais diferentes deste organelo. que as
reaes ocorram. Fase dependente da luz 1. fotofosforilao no-cclica
Em termos evolutivos o aparecimento da fotofosforilao no cclica foi
extremamente importante, dado que durante o processo os seres
fotossintticos usam O fotossistema II (P680) absorve fotes, que
excitam as molculas de clorofila libertando eletres para um agente
oxidante (feofitina I), e a clorofila P680 fica oxidada (P680+). Os
eletres resultantes da oxidao da gua passam para a P680+,
reduzindo-a sua for| 15
16. Artigos de cincia elementar ma de P680 novamente e
permitindo a continuao da absoro de fotes. Os eletres resultantes
da oxidao de P680 so transportados atravs de uma cascata de reaes
de oxirreduo que produzem energia que ser utilizada para formar
ATP. No fotossistema I (P700) a absoro de fotes causa a libertao de
eletres que reduzem a ferredoxina ficando na sua forma oxidada de
P700+. A clorofila P700 reduzida pelos eletres libertados nas reaes
de oxirreduo do fotossistema II. Os eletres do fotossistema I sero
necessrios no final da fotofosforilao no cclica em conjunto com
protes para a reduo da molcula de NADP+ a NADPH + H+. 2.
Fotofosforilao cclica A fotofosforilao responsvel por apenas formar
ATP cclica porque o eletro libertado pela molcula de clorofila
fotoexcitada regressar mesma molcula de clorofila no final das
reaes. A gua que fornece eletres s clorofilas oxidadas no sistema
no cclico, no participa nestas reaes, logo no h produo de oxignio.
Antes do incio da fotofosforilao, a clorofila P700, o centro de
reao da clorofila do fotossistema I, est no seu estado fundamental
(no excitado). Quando absorve um foto e oxida, a sua forma oxidada
reage com a ferrodoxina reduzindo-a. Esta reao espontnea e
exergnica (liberta energia). A ferredoxina reduzida por sua vez
reduz a plastoquinona (molcula pertencente cadeia de oxirreduo que
liga o fotossistema I e II), e o eletro libertado passa para o
complexo citocrmico e transportado ao longo da cadeia de eletres at
se completar o ciclo e regressar clorofila P700 inicial. A energia
libertada durante estas reaes ser utilizada na fosforilao do ADP em
ATP. Formao de ATP Nos cloroplastos, assim como nas mitocndrias, os
eletres so transportados ao longo de cascatas de transportadores
atravs de reaes de oxirreduo libertando energia que utilizada no
transporte de protes atravs da membrana. No cloroplasto os
transportadores de eletres encontram-se na membrana dos tilacides,
promovendo o transporte de protes para o interior do tilacide, cujo
pH mais cido do que no exterior. A diferena de pH entre o exterior
e o lmen do tilacide resultado do gradiente de protes. Os protes
presentes no lmen tm trs origens: a fotlise da 16 | gua que ocorre
no fotossistema II e liberta oxignio, protes e eletres; protes
provenientes da transferncia de eletres do fotossistema II para a
plastoquinona na fotofosforilao no cclica consome dois protes do
estroma que so depois libertados no lmen quando a plastoquinona
oxidada; e por ltimo, a reduo da plastoquinona pela ferredoxina
durante a fotofosforilao cclica promove a transferncia de protes do
estroma para o lmen. Tambm responsvel pelo gradiente protnico a
reduo do NADP+ para NADPH pela NADP reductase. A diferena de pH
entre interior e exterior do tilacide promove o transporte passivo
por difuso simples dos protes de volta ao exterior do tilacide,
atravs de canais de protenas membranares, as sintetases de ATP.
Assim, o movimento dos protes atravs das sintetases de ATP permite
usar a energia da cadeia transportadora de eletres para formar ATP
a partir de ADP + Pi. Fase independente da luz A esta segunda fase
da fotossntese corresponde o Ciclo de Calvin-Benson onde ocorre
fixao de CO2 com formao de um primeiro composto orgnico com 3
carbonos denominando-se as plantas com este metabolismo plantas C3
e como composto final a glicose. Estas reaes ocorrem no estroma do
cloroplasto onde se encontram a maior parte das enzimas. O CO2
captado do meio combina-se com uma pentose, a ribulose difosfato ou
RuDP (a RuDP uma molcula orgnica com cinco carbonos - 5C),
originando um composto intermdio instvel de seis carbonos, que
rapidamente forma duas molculas com trs carbonos cido fosfoglicrico
ou PGA (o PGA possui 3 carbono, 3C e 2 fosfato, 2P). Estas reaes de
fixao de CO2 so catalisadas pela enzima ribulose difosfato
carboxilase-oxidase (RuBisCo). As molculas de PGA so fosforiladas
pelo ATP e posteriormente reduzidas pelo NADPH proveniente da fase
fotodependente, formando o aldedo fosfoglicrico (PGAL, com 3C e
1P). As reaes seguintes do ciclo tm como objetivo produzir mais
RuDP e molculas orgnicas mais complexas, como a glicose. Por cada
12 molculas de PGAL formadas, 10 sero utilizadas para regenerar
RuDP e as duas restantes para sintetizar compostos orgnicos mais
complexos (glicose e outros glcidos). O PGAL pode tambm ser
convertido noutros compostos orgnicos como lpidos (glicerol e cidos
gordos) ou prtidos (aminocidos).
17. Biologia Equao global da reao da fase independente da luz:
de glicerato pode reentrar no cloroplasto e concluir o ciclo de
Calvin-Benson, com a formao de RUDP. A fotorespirao um processo
metablico de eleva6CO2 + 12NADPH2 + 18ATP 12NADP + 18ADP + 18P +
6H2O + C6H12O6 do custo energtico (consome 2 ATP e um NADPH) e
pouco eficiente quando comparado com a ativiOs produtos resultantes
do ciclo de Calvin-Benson dade da RuBisCo carboxilase. Outra
desvantagem da so fundamentais para a dinmica da biosfera. Muita
fotorespiraco que um dos produtos resultantes a da energia
armazenada nos compostos orgnicos pro- amnia, composto txico cuja
reciclagem consome duzidos utilizada pelas prprias plantas atravs
de grandes quantidades de energia celular. processos metablicos
como a gliclise e a respirao celular. E pelos animais e outros
consumidores atravs 2. Plantas C4 da ingesto dos organismos
fotossintticos. As plantas C4, que vivem em ambientes secos e Como
referido anteriormente, embora se denomine quentes, ao contrario
das plantas C3 descritas antefase escura fase em que decorre o
ciclo de Cal- riormente na fotossntese normal produzem
comvin-Benson, a luz crucial uma vez que a principal postos
orgnicos com 4 carbonos, em vez de 3, como enzima responsvel pelo
processo, a RuBisCo, foto- primeiros produtos da fixao do CO2
durante o ciclo dependente. As suas propriedades so muito semelhan-
de Calvin-Benson. As plantas C4 possuem um ciclo tes em todos os
organismos fotossintticos, desde as de Calvin-Benson em tudo
semelhante ao anteriorbactrias s angiosprmicas (plantas com flor),
mas mente descrito para as plantas C3, apenas com uma algumas
dessas propriedades so limitativas da sua ativi- reao prvia extra
que fixa o CO2 sem perder cardade. Para ultrapassar estas limitaes
os organismos bono para a fotorespirao, aumentando a eficincia
desenvolveram formas alternativas: a fotorespiraco da fotossntese.
onde o substrato da RuBisCo o oxignio e no Sob condies extremas de
elevada aridez e altas o dixido de carbono, e mecanismos e
anatomias temperaturas, as plantas C4 como o milho e a cana
diferentes de compensao. do acar, mantm elevadas taxas de
fotossntese e crescimento, mesmo quando os seus estomas tm de 1.
Fotorespirao fechar durante o dia para reduzir a perda de gua. A
enzima RuBisCo, tal como o prprio nome indica A grande diferena
entre as C3 e as C4 que estas ltiribulose difosfato
carboxilase-oxidase, tem como substra- mas possuem uma enzima PEP
carboxilase (fosfoetos o CO2 e o O2. Durante o ciclo de
Calvin-Benson na nolpiruvato carboxilase) que catalisa a reao entre
fotossntese a RuBisCo catalisa a reao entre o CO2 e o PEP e o CO2
resultando num primeiro composto o RUDP, enquanto que na
fotorespirao o substrato de 4 carbonos, o oxaloacetato. A PEP
carboxilase o O2 numa reao que tambm dependente da tem maior
afinidade para o CO2 do que a RuBisCo, luz. permitindo uma fixao
mais eficiente do CO2 pelas O funcionamento da RuBisCo como
oxigenase fa- plantas C4 do que as C3. Como no possuem a funo
vorecido a altas temperaturas (em mdia temperaturas de oxigenase,
estas plantas no podem efetuar fotoressuperiores a 28 C), quando os
nveis de CO2 so baixos pirao. Todo este processo decorre em dois
locais ou os nveis de O2 elevados. A primeira reao entre diferentes
da planta as plantas em C3 tm apenas a RuDP e O2 resulta em dois
compostos: o fosfogli- um tipo de clulas capazes de efetuar
fotossntese, as colato e o fosfoglicerato, ambos com 2 carbonos. O
clulas dos mesfilo nas clulas do mesfilo e nas cfosfoglicerato
reentra no ciclo de Calvin-Benson e lulas da bainha do feixe as
plantas em C3 tm apenas convertido em RUDP. O fosfoglicolato segue
outro um tipo de clulas capazes de efetuar fotossntese, cpercurso.
Primeiro transportado para o exterior lulas do mesfilo. A reao que
produz o composto do cloroplasto para os peroxissomas, onde oxidado
de 4 carbonos ocorre nas clulas da bainha do feixe, e pelo O2,
resultando em glicoxilato que transporta- antes de ser capturado
pela RuBisCo para o mesfilo do para as mitocndrias. Nas mitocndrias
sofre al- perde um grupo carboxilo. gumas transformaes com libertao
de CO2, sendo As clulas da bainha do feixe so caraterizadas por
convertido em serina e posteriormente em glicerato terem o grana
pouco desenvolvido e serem ricas em j novamente no interior dos
peroxissomas. Na forma amido. As clulas do mesfilo transferem CO2
dos es| 17
18. Artigos de cincia elementar paos intercelulares da folha
onde a concentrao baixa para as clulas da bainha do feixe, para que
a concentrao seja suficientemente alta para manter ativa a
fotossntese mesmo em dias quentes e secos em que os estomas fecham
e a temperatura favorece a atividade da RuBisCo oxigenase em vez da
carboxilase. Porque a fotossntese mais eficiente nas plantas C4,
estas so normalmente mais produtivas para a agricultura (por
exemplo, o milho). 3. Plantas CAM Algumas plantas esto adaptadas a
ambientes ridos, com pouca gua disponvel. Estas plantas utilizam a
enzima PEP carboxilase para fixar e acumular o CO2 enquanto evitam
a perda de gua durante o dia com elevadas temperaturas e muito
baixa humidade relativa do ar. Algumas plantas suculentas da famlia
das Crassulceas, alguns catos, e muitas angiosprmicas, utilizam
como estratgia o metabolismo cido das Crassulceas CAM. Para
evitarem perdas de gua por evaporao mantm os estomas fechados
durante o dia. Para realizar a fotossntese estas plantas abrem os
estomas noite e armazenam o CO2 capturado. O mecanismo CAM
semelhante ao das plantas C4. Contudo o ciclo de Calvin-Benson
ocorre separado no espao (nas plantas em C4) ou no tempo (nas
plantas CAM). A fixao CO2 ocorre durante a noite nas clulas do
mesfilo, quando os estomas esto abertos e h muito pouca perda de
gua. Os produtos da fixao do CO2 so acumulados nos vacolos das
clulas do mesfilo. Durante o dia os compostos orgnicos de 4
carbonos so transportados para os cloroplastos onde so
descarboxilados fornecendo o CO2 necessrio para o ciclo de
Calvin-Benson. O ATP e o NADPH + H+ so provenientes das reaes
fotoqumicas da fotossntese. Plantas C3 Plantas C4 Fotorespirao Sim
Sim, mas mnima Ciclo Calvin-Benson Sim Sim Composto que reage com o
CO2 no ciclo de Calvin-Benson RuDP (ribulose difosfato) PEP
(fosfoenol piruvato) Enzima fixadora do CO2 RuBisCo (carboxilase e
oxigenase) PEP carboxilase Primeiro produto da fixao do CO2 cido
fosfoglicrico (composto de 3 carbonos) Oxaloacetato (composto de 4
carbonos) Clulas fotossintticas Clulas do mesfilo Clulas do mesfilo
e clulas da bainha do feixe Tabela comparativa da fotossntese em
plantas C3 e C4 Em resumo: fixao do CO2 regenerao da ribulose
difosfato (RuDP) utilizao da energia qumica do ATP e do poder + + +
H2O + 4 H + NADP + ADP + Pi NADPH + H + ATP + O2 + calor redutor do
NADPH na produo de compostos orgnicos converso de energia luminosa
em energia qumica Materiais relacionados disponveis na Casa das
Cincias: oxidao da gua fosforilao de ADP formando-se ATP 1.
Catabolismo, quais as fases do catabolismo? reduo de NADP+ a NADPH,
por ao do hi- 2. Explorando a fotossntese com discos de folhas
drognio libertado durante a fotlise da gua flutuantes, ...
experimentando ... a fotossntese 3. Atividades laboratoriais com
seres e pigmentos fofase qumica: tossintticos. 4. O Oxignio na
Fotossntese, veja, passo a passo, o 6CO2 + 12NADPH2 + 18ATP 12NADP
+ 18ADP + 18P + 6H2O + C6H12O6 que acontece no tilacoide fase
fotoqumica: 18 |
19. Biologia 5. Fotossntese III, simples a Fotossntese (!) 8.
Fotossntese-AAlexandre, veja a Fotossntese de 6. Fotossntese -
Fotossistema II, veja as reaes que forma animada e simples. se do
no Fotossistema II dos cloroplastos 9. Gliclise, como se d a
degradao da glicose na 7. Fotossntese - Fase fotoqumica, veja em
detalhe clula o que acontece nas reaes de luz da fotossntese Autor
Catarina Moreira Doutoramento em Biologia pela Faculdade de Cincias
da Universidade de Lisboa Editor Jos Feij Departamento de Biologia
Vegetal da Faculdade de Cincias da Universidade de Lisboa
Referncia: Moreira, C. (2013), Revista de Cincia Elementar,
1(01):0003 Imunidade Em sentido lato, consiste nos diversos
processos fisiolgicos que o organismo tem disponveis para
reconhecer corpos estranhos, neutraliz-los e elimin-los. Os
sistemas imunitrios desenvolveram dois tipos de mecanismos de
defesa: imunidade inata e imunidade adaptativa. imunidade inata (ou
no especfica): tem como funo impedir a entrada de agentes
patognicos no organismo, no desencadeando respostas personalizadas
ao agente patognico. Presente em todos os animais e plantas com
flor imunidade adaptativa (ou especfica): carateriza-se por
desencadear respostas personalizadas para cada tipo de patgeno e
por ter efeito de memoria (aps uma primeira infeo, num segundo
ataque pelo patgeno o organismo mais clere na sua resposta).
Presente em vertebrados com mandbulas. volverem substncias com
extenses da membrana plasmtica e as digerirem j no seu interior. As
clulas com capacidade fagocitria (fagcitos) podem ser de trs tipos:
eosinfilos: com fraca capacidade fagocitria neutrfilos: so os
primeiros a fagocitar macrfagos: so clulas de grandes dimenses que
se diferenciam a partir de moncitos. Por regenerarem os seus
lisossomas (vesculas cheias de enzimas) tm uma maior longevidade e
uma grande capacidade fagocitria. Quando um tecido atingido pelos
agentes patognicos, algumas clulas, os mastcitos, bem como alguns
basfilos, produzem histamina e outros mediadores qumicos que
provocam a dilatao dos vasos sanguneos e aumentam a sua
permeabilidade, aumentando o fluxo de sangue no local, o que
explica o aparecimento de inchaos (aumento do calibre dos vasos),
vermelhido (aumento do nmero de glbulos vermelhos), dor (o aumento
do volume pressiona as terminaes nervosas) e calor (aumento da taxa
metablica) caratersticos de uma inflamao. A histamina e outras
substncias ao entrarem na circulao sangunea vo atrair os fagcitos
para o local da inflamao, que conseguem atravessar as paredes dos
capilares modificando a sua forma diapedese. Os primeiros a chegar
so os neutrfilos seguidos dos macrfagos. imunidade inata (ou no
especfica) Consiste num conjunto de processos que confere proteo
contra agentes patognicos impedindo a entrada dos agressores ou
destruindo-os se j se encontrarem no interior do organismo. Em
animais, a entrada de agentes pode ser impedida por barreiras
fsicas ou por secrees e enzimas: a pele, as mucosas, os plos das
narinas, a flora vegetal interna, o suor, as lgrimas, a saliva, o
suco gstrico e o muco vaginal. A segunda defesa d-se caso os
agentes patognicos j estejam no interior do organismo. resposta
sistmica: quando todo o organismo inPode ser local (fagocitose) ou
sistmica (febre, sistema vadido por microrganismos patognicos
complemento e interferes): febre: as toxinas produzidas pelos
agentes pa fagocitose: capacidade de algumas clulas entognicos e
certos compostos pirogenos, citoxi| 19
20. Artigos de cincia elementar nas, produzidos pelos
leuccitos, podem fazer aumentar a temperatura do corpo. A subida de
temperatura embora perigosa se excessiva, por um lado, inibe o
crescimento dos microrganismos e por outro estimula e acelera os
mecanismos de defesa. interferes: conjunto de protenas envolvidas
em mecanismos de defesa acionado em infees virais. Quando uma clula
infetada por um agente viral, normal haver um acrscimo de RNA de
cadeia dupla, resultante da replicao do material gentico viral
(quer seja DNA ou RNA), que ativa o interfero. Essa ativao estimula
a produo de glicoprotenas (interferes) que sero excretadas para a
circulao sangunea. Os interferes vo-se ligar a recetores
membranares de clulas vizinhas ativando genes codificantes de
protenas antivirais, que apenas so ativadas quando a clula
infetada. Quando ativadas as protenas antivirais iniciam um
processo de destruio do mRNA celular impedindo a sua traduo. A
clula infetada acaba por morrer de forma programada apoptose e os
vrus ficam sem local para se replicarem, ficando a infeo
controlada. O interfero em si no tem uma funo antiviral mas sim de
ativar a produo de protenas antivirais. Alguns interferes estimulam
os fagcitos a destruir os microrganismos. sistema de complemento:
corresponde a um grupo de cerca de 20 protenas produzidas pelo
fgado e que circulam na linfa na sua forma inativa. Na presena de
alguns agentes patognicos sofrem uma rpida ativao em cascata, isto
, a ativao de uma protena estimula a ativao de outra e assim por
diante. Uma vez ativadas as protenas desencadeiam uma resposta
imunitria no especfica, como por exemplo: * provocam a lise de
clulas infeciosas. Algumas protenas do completo fixam-se na
membrana das bactrias, criando poros na membrana que levam as
bactrias morte. * atraem leuccitos aos locais de infeo quimiotaxia
* ligam-se aos agentes patognicos facilitando a atividade dos
fagcitos opsonizao. imunidade adaptativa (ou especfica) Os
mecanismos de defesa especficos vo sendo mobilizados enquanto os
mecanismos no especficos in20 | tervm numa primeira fase da infeo.
A imunidade especfica, ao contrrio da no especfica, atua de forma
diferente consoante o agente patognico e tem um efeito de memria,
ou seja, o organismo memoriza o agente patognico numa primeira
infeo e em infees posteriores a resposta imunitria mais rpida e
poderosa. Este tipo de imunidade desencadeado sempre que o sistema
imunitrio reconhece um antignio qualquer molcula que reage de forma
especfica com um anticorpo ou com um recetor de um linfcito T,
desencadeando respostas imunitrias especficas. A resposta imunitria
especfica est intimamente associada aos linfcitos (tipos B e T)
clulas imunocompetentes ou seja, ganham a competncia (nos rgos
linfides) para poderem reconhecer determinados eptopos. Para
garantir que os seus recetores so funcionais e distinguem e no
atacam o prprio organismo, fazem um estgio na medula ssea que s
contem clulas do prprio organismo e todos os linfcitos que
apresentarem recetores para antignios prprios so eliminados,
induzindo-se apoptose (seleo negativa). A atuao dos linfcitos B e T
embora interligada bastante diferente: os linfcitos B atuam
indiretamente sobre os antignios atravs da produo de anticorpos,
enquanto os linfcitos T atuam diretamente os linfcitos B reconhecem
antignios livres, enquanto os linfcitos T s reconhecem antignios
associados a outras clulas s existe uma categoria de linfcitos B e
vrias de linfcitos T Como a imunidade especfica atua sobre o que a
imunidade no-especfica no conseguiu isoladamente eliminar, existem
dois tipos de imunidade especfica dependendo da localizao da ao:
humoral e celular. A imunidade humoral depende do reconhecimento
dos antignios, pelos linfcitos B, que circulem no sangue e linfa e
que ainda no tenham por isso invadido as clulas. Os linfcitos B so
produzidos e amadurecidos na medula ssea adquirindo recetores
membranares especficos de determinados eptopos. Depois de sofrerem
uma primeira seleo negativa de controlo, os linfcitos
21. Biologia B denominados naive migram para os rgos lin- Os
anticorpos so protenas globulares imunoglobufides secundrios. linas
(Ig) que se ligam a eptopos especficos. Apesar da forte
especificidade das Ig, estas molculas partilQuando um antignio que
circule na corrente san- ham algumas caratersticas: gunea ou
linftica passa por um dos rgos linfides secundrios, detetado pelo
linfcito especfico e so constitudas por quatro cadeias
polipetdicas: estabelecida uma ligao que ativa o linfcito seduas
longas ou pesadas e duas curtas ou leves leo clonal. Para evitar
respostas erradas a antignios estrutura em Y devido s ligaes
dissulfito entre no perigosos, o linfcito B ativado sujeito a uma
as cadeias longas confirmao de reconhecimento por um linfcito T,
possuem um regio constante comum a todos os que se for positiva
ordena a multiplicao mittica do anticorpos da mesma classe, que
permite serem linfcito B multiplicao clonal. A diferenciao dos
identificadas por outros componentes do sistema linfcitos B
inicia-se depois da multiplicao transimunitrio formando as clulas
originais em plasmcitos e em c- possuem uma regio varivel que lhes
confere eslulas B memria. Os plasmcitos so clulas efetoras
pecificidade com grande capacidade de sntese proteica, produzin-
ligam-se aos antignios em dois locais, os dedo grandes quantidades
de protenas anticorpos. As terminantes antignicos, localizados na
regio clulas B memria so clulas diferenciadas e autorizavarivel
das, mas no efetoras, com uma grande longevidade, que acionam uma
resposta imunitria rpida e potente No Homem, e nos vertebrados em
geral, conhecem-se numa segunda infeo memria imunitria. cinco
classes de imunoglobulinas Classe de Ig Local de ocorrncia Funes Ig
A Leite, saliva, lgrimas, secrees respiratrias e gstricas Protege
contra agentes patognicos nos locais de entrada do organismo Ig D
Linfcitos B Estimula linfcitos B a produzirem outros tipos de
anticorpos Ig E Mastcitos presentes nos tecidos Interfere na
libertao de substncias alrgicas Ig G Plasma e na linfa intersticial
Protege contra bactrias, vrus e toxinas Ig M Plasma Primeiro
anticorpo a atuar perante um antignio antignio-anticorpo ativa a
primeira protena do Aps as imunoglobulinas se terem ligado ao
respetivo antignio forma-se o complexo antignio-anticorpo, sistema
complemento dando inicio cadeia de ativaes sucessivas. que
desencadeia os processos destrutivos de agentes patognicos, que
consoante a classe a que cada anti- A imunidade celular est
associada aos linfcitos T, produzidos na medula mas, ao contrrio
dos corpo pertence pode variar: B, estes so maturados no timo. A
resposta imu neutralizao: o complexo antignio-anticorpo nitria
ativada quando uma clula apresentadora impede o antignio de atuar
que podem ser macrfagos, linfcitos B ou agentes opsonizao: a formao
do complexo antigvirais, apresenta um antignio a um linfcito T.
nio-anticorpo que rapidamente identificado e fagocitado por
macrfagos Tal como os linfcitos B, os linfcitos T naive ficam
imobilizao e preveno de aderncia: a formao armazenados nos rgos
linfides secundrios at que do complexo antignio-anticorpo impede o
an- uma clula apresentadora lhes apresente um antignio tignio de se
mover ou se ligar a hospedeiros e os ative, comeando a produzir
protenas capazes de aglutinao ou precipitao: os complexos antig-
desencadear respostas variadas nas clulas-alvo. Os nio-anticorpo
formam aglomerados de grandes diferentes tipos de linfcitos tm
funes diferentes e dimenses que os impede de circular so
identificados em laboratrio pela presena de diferentes ativao do
sistema complemento: o complexo marcadores. | 21
22. Artigos de cincia elementar linfcitos citotxicos ou
citolticos (TC): reconhecem e destroem clulas infetadas e
cancerosas. Os linfcitos reconhecem estas clulas por exibirem
glicoprotenas anormais superfcie e depois de ativados segregam
substncias txicas que destroem as clulas. Os linfcitos no sofrem
qualquer alterao permanecendo, se necessrio, ativos. linfcitos
auxiliares (TH): reconhecem o MHC de superfcie dos macrfagos e
libertam mediadores qumicos (citoquinas) que estimulam linfcitos B,
fagcitos e/ou outros linfcitos T. linfcitos T supressores (TS):
segregam substncias que reduzem ou suprimem a resposta imunitria
quando a infeo j est controlada. De uma maneira geral, quando os
linfcitos T reconhecem o antignio especifico, atuam consoante a
classe a que pertencem mas comum a todos eles a diferenciao de
linfcitos T memria que numa segunda infeo pelo mesmo antignio
desencadeiam respostas mais potentes e rpidas. pos especficos
(imunidade passiva) ou atravs da administrao de vacinas (imunidade
ativa). As vacinas so preparados de agentes patognicos mortos ou
alterados, vrus patgenos ou toxinas que neste caso especfico no
desencadeiam a doena, mas estimulam respostas imunitrias
especificas no organismo. Ao desencadear uma resposta imunitria
primria consequentemente desencadeia a formao de clulas-memria que
na eventualidade de uma infeo posterior pelo mesmo agente patognico
iro produzir uma resposta mais rpida e potente. Algumas vacinas
conferem imunidade para toda a vida como a vacina do sarampo e
outras tm de ser administradas periodicamente como a anti-tetnica.
Materiais relacionados disponveis na Casa das Cincias: 1. Design de
Medicamentos, um resumo da cincia da Farmacologia e as suas ltimas
novidades; 2. Haptenos - Como funcionam; 3. Infeo por
agrobacteriumIII; 4. Alergias. 5. Sistema Imunitrio - Fator
estimulador de colnias, Imunizao produo de glbulos brancos devido
ao fator esA memria imunitria desenvolve-se durante o timulador de
colnias primeiro contato com o antignio, conferindo imuni- 6.
Apoptose, a morte celular - Como acontece? dade aos indivduos. A
imunidade pode ser natural, 7. Sistema Imunitario - Teoria da seleo
clonal, a como se descreveu acima quando o prprio organisseleo
clonal como parte do Sistema Imunitrio mo reage contra os agentes
patognicos ou pode ser 8. Origem do cancro da mama, como se origina
o induzida, atravs da administrao direta de anticorCancro da Mama?
Autor Catarina Moreira Doutoramento em Biologia pela Faculdade de
Cincias da Universidade de Lisboa Editor Jos Feij Departamento de
Biologia Vegetal da Faculdade de Cincias da Universidade de Lisboa
Referncia: Moreira, C. (2013), Revista de Cincia Elementar,
1(01):0004 Microscpio tico O microscpio um instrumento utilizado
para ampliar e observar estruturas pequenas dificilmente visveis ou
invisveis a olho n. O microscpio tico utiliza luz visvel e um
sistema de lentes de vidro que ampliam a imagem das amostras. Os
primeiros microscpios ticos datam de 1600, mas incerto quem ter
sido o autor do primeiro. A sua criao atribuda a vrios inventores:
Zacharias 22 | Janssen, Galileo Galilei, entre outros. A
popularizao deste instrumento, no entanto, atribuda a Anton van
Leeuwenhoek (Fig.1). Os microscpios ticos so constitudos por uma
componente mecnica de suporte e de controlo da componente tica que
amplia as imagens. Os microscpios atuais que usam luz transmitida
partilham os mesmo componentes bsicos (Fig. 2).
23. Biologia Componentes mecnicos p ou base apoio a todos os
componentes do microscpio brao fixo base, serve de suporte s lentes
e platina platina base de suporte e fixao da preparao, tem uma
abertura central (sobre a qual colocada a preparao) que deixa
passar a luz. As pinas ajudam fixao da preparao. A platina pode ser
deslocada nos microscpios mais modernos, nos antigos tinha que se
mover a prpria amostra, segura pelas pinas. revlver suporte das
lentes objetivas, permite trocar a lente objetiva rodando sobre um
eixo tubo ou canho suporta a ocular na extremidade superior
parafuso macromtrico permite movimentos verticais da grande
amplitude da platina parafuso micromtrico permite movimentos
verticais lentos de pequena amplitude da platina para focagem
precisa da imagem Componentes ticos condensador sistema de duas
lentes (ou mais) convergentes que orientam e distribuem a luz
emitida de forma igual pelo campo de viso do microscpio diafragma
regula a quantidade de luz que atinge o campo de viso do
microscpio, atravs de uma abertura que abre ou fecha em dimetro
(semelhante s mquinas fotogrficas) fonte luminosa atualmente
utiliza-se luz artificial emitida por uma lmpada includa no prprio
microscpio com um interruptor e algumas vezes com um restato que
permite regular a intensidade da luz. Os modelos antigos tinham um
espelho de duas faces: a face plana para refletir luz natural e a
face cncava para refletir luz artificial. lente ocular cilindro com
duas ou mais lentes que permitem ampliar a imagem real fornecida
pela objetiva, formando uma imagem virtual mais prxima dos olhos do
observador. As oculares podem ser de diferentes ampliaes sendo a
mais comum de 10x. A imagem criada pela ocular ampliada, direita e
virtual. lente objetiva conjunto de lentes fixas no revolver, que
girando permite alterar a objetiva consoante a ampliao necessria. a
lente que fica mais prxima do objeto a observar, projetando uma
imagem real, ampliada e invertida do mesmo. Figura 1 - Microscpio
tico de Anton van Leeuwenhoek Figura 2 - Microscpio tico 1. Lentes
oculares 2. Revlver 3. Lentes objetivas 4. Parafuso macromtrico 5.
Parafuso micromtrico 6. Platina 7. Foco luminoso (Lmpada ou
espelho) 8. Condensador e diafragma 9. Brao As objetivas secas,
geralmente com ampliao de 10x, 40x e 50x, so assim designadas
porque entre a sua extremidade e a preparao existe somente ar. As
objetivas de imerso (ampliao at 100x), pelo contrrio, tm a sua
extremidade mergulhada em leo com o intuito de aumentar o poder de
resoluo da objetiva: como o ndice de refrao de leo semelhante ao do
vidro o feixe de luz no to desviado para fora da objetiva. Como
funciona o microscpio tico A intensidade da luz pode ser regulada
diretamente atravs do restato que atua na prpria fonte luminosa ou
indiretamente atravs do condensador e do diafragma: a intensidade
aumenta se se subir o con| 23
24. Artigos de cincia elementar densador e abrir o diafragma e
diminui se se descer o condensador e fechar o diafragma. A ampliao
nmero de vezes que a imagem aumentada em relao ao objeto real funo
conjunta do poder de ampliao da objetiva e ocular utilizadas. A
ampliao total o produto da ampliao da objetiva pela ampliao da
ocular (exemplo, ampliao da ocular 10x, ampliao da objetiva 20x,
ampliao total 10 x 20 = 200x. A imagem observada depende tambm do
poder de resoluo, isto , a capacidade que as lentes tm de
discriminar objetos muito prximos. O poder de resoluo depende do
comprimento de onda da luz utilizada, e o seu valor terico para um
microscpio tico de cerca de 0,2 m ou seja, dois objetos tm de estar
pelo menos a uma distncia um do outro de 0,2 m para poderem ser
discriminados ao microscpio tico. Este valor, contudo, s alcanvel
com lentes de elevada qualidade e preo! A preparao colocada na
platina e fixa com o auxlio das pinas. Com os parafusos existentes
na platina move-se a preparao at esta estar sobre a abertura por
onde passa a luz. Olhando atravs da ocular (monocular ou binocular,
respetivamente com uma ou duas lentes) e com a objetiva de menor
ampliao foca-se a imagem, preferencialmente no centro do campo de
viso, utilizando os parafusos macromtrico e micromtrico. Aps esta
primeira focagem, podem-se utilizar objetivas de maior poder de
ampliao, de forma sequencial repetindo todo o processo j descrito.
A imagem final observada ser ampliada, virtual e invertida.
Dependendo do microscpio, em alguns casos, a imagem final pode ser
direita e no invertida. Por exemplo, se utilizarmos uma preparao da
letra F, tal como na figura, as imagens formadas pela objetiva e
pela ocular so como descritas (Fig.3). Autor Catarina Moreira
Editor Jos Feij Preparao da letra F F F Doutoramento em Biologia
pela Faculdade de Cincias da Universidade de Lisboa F Imagem da
objetiva: - Ampliada - Virtual - Invertida Imagem da ocular: -
Ampliada - Real - Invertida Figura 3 - Imagens obtidas por uma
lente objetiva e ocular a partir de uma preparao com a letra F. As
posies relativas da letra F so como se observariam ao microscpio.
Materiais relacionados disponveis na Casa das Cincias: 1. Os
Componentes de um Microscpio, conhea para que servem os principais
componentes de um microscpio; 2. Como Fazer uma Preparao, ...... to
simples ..... Departamento de Biologia Vegetal da Faculdade de
Cincias da Universidade de Lisboa Referncia: Moreira, C. (2013),
Revista de Cincia Elementar, 1(01):0005 Neurnio uma clula nervosa,
estrutura bsica do sistema nervoso, comum maioria dos vertebrados.
Os neurnios so clulas altamente estimulveis, que processam e
transmitem informao atravs de sinais eletro-qumicos. Uma das suas
caratersticas a ca24 | pacidade das suas membranas plasmticas
gerarem impulsos nervosos. A maioria dos neurnios, tipicamente,
possui o corpo celular e dois tipos de prolongamentos
citoplasmticos, as dendrites e os axnios.
25. Biologia corpo celular: contm o ncleo e a maior parte dos
organelos. nesta parte onde ocorre a sntese proteica. dendrites: so
prolongamentos finos, geralmente ramificados, que recebem e
conduzem os estmulos provenientes de outros neurnios ou de clulas
sensoriais. axnio: o prolongamento, geralmente, mais longo que
transmite os impulsos nervosos provenientes do corpo celular. O
comprimento do axnio varia muito entre os diferentes tipos de
neurnios. Nos vertebrados e em alguns invertebrados os axnios so
cobertos por uma bainha isolante de mielina, tomando a designao de
fibra nervosa. terminaes do axnio: contm sinapses, estruturas
especializadas onde so libertadas susbtncias qumicas,
neurotransmissores, que estabelecem a comunio com as dendrites ou
corpo celular de outros neurnios. a h g b f d c e Figura 1 -
Esquema representativo de um neurnio tpico. a. Dendrite b. Soma c.
Ncleo d. Axnio e. Bainha de mielina f. Clula de Schwann g. Ndulo de
Ranvier h. Axnio terminal Quando a terminao do axnio de um neurnio
estabelece ligaes com as dendrites ou corpo celular de um outro
neurnio, as membranas modificam-se e formam uma sinapse, que
permite que o impulso nervoso seja conduzido de um neurnio para o
seguinte. Quando o impulso nervoso chega terminao do axnio que
forma uma sinapse libertam-se neurotransmissores a partir da
membrana pr-sinptica que atravessam a fenda sinptica e se ligam aos
recetores da membrana pos-sinptica do neurnio seguinte. Os neurnios
no entanto no so as nicas clulas do sistema nervoso, as clulas de
glia funcionam como suporte fsico dos neurnios e auxiliam as ligaes
durante o desenvolvimento embrionrio. Existem vrios tipos de clulas
de glia: as clulas de Schwann no sistema nervoso perifrico, os
oligodendrcitos no sistema nervoso central. Muitas clulas gliais
fornecem nutrientes aos neurnios enquanto outras consomem partculas
estranhas e resduos celulares. Outra das suas funes a manuteno dos
nveis inicos volta dos neurnios. Embora no tenham axnios e no
transmitam por isso impulsos nervosos, as clulas gliais comunicam
entre si eletricamente atravs das gap junction, que permitem o
fluxo inico entre clulas. Como em todas as clulas, o citoplasma do
neurnio tem um excesso de carga negativa. A voltagem no interior do
neurnio geralmente 60-70 milivolts (mV) mais negativa que o
exterior da clula. Esta diferena de carga entre o meio extracelular
e o meio intracelular gera uma diferena de potencial eltrico entre
as duas faces da membrana potencial de membrana, que quando a clula
no est a transmitir impulsos nervosos da ordem dos -70 mV potencial
de repouso. O sinal negativo indica como referido anteriormente que
o interior da clulas tem maior carga negativa do que o exterior. O
neurnio sensvel a qualquer fator qumico ou fsico que provoque uma
alterao no potencial de repouso da membrana. A alterao mais extrema
que pode ocorrer no potencial de membrana o impulso nervoso (ou
potencial de ao), que uma rpida alterao do potencial eltrico, em
que por breves instantes (1 ou 2 milisegundos) o interior da clula
torna-se mais positivo que o exterior. As membranas plasmticas dos
neurnios so constitudas por uma bicamada fosfolipdica impermevel
aos ies, como nas outras clulas, mas possuem protenas que funcionam
como canais ou bombas inicas. O potencial de repouso deve-se
sobretudo diferena de concentrao dos ies sdio Na+ e potssio K+
dentro e fora da clula. Diferena essa que mantida pelo
funcionamento dos canais e das bombas de sdio e potssio, que
bombeiam sdio para o meio externo e potssio para o meio interno,
com consumo de ATP, contrariando a difuso passiva destes ies. A
bomba de sdio e potssio transporta 3 Na+ por cada 2 K+ , a
quantidade de ies K+ que sai da clula (por transporte passivo)
superior quantidade de ies Na+ que entra na clula, criando-se um
dfice de cargas positivas na clula relativamente ao exterior. Os
canais que existem na membrana celular permitem a passagem de K+ e
Na+ de forma passiva. Quando o neurnio est em repouso, os canais
esto fechados e | 25
26. Artigos de cincia elementar abrem quando a clula
estimulada, permitindo uma rpida entrada de Na+, e uma alterao do
potencial de membrana de -70 mV para + 35 mV, chamando-se a esta
diferena, potencial de despolarizao. A rpida alterao do potencial
eltrico que ocorre durante a despolarizao designa-se por potencial
de ao e da ordem dos 105 mV. Quando o potencial de ao atinge o seu
mximo durante a despolarizao, aumenta a permeabilidade da membrana
ao K+, e a permeabilidade dos canais ao Na+ volta ao normal. D-se
uma quebra no potencial de membrana at atingir o seu valor de
repouso, chamando-se a esta diferena potencial, repolarizao. A
transmisso de um impulso nervoso um exemplo de uma resposta do tipo
tudo-ou-nada, isto , o estmulo tem de ter uma determinada
intensidade para gerar um potencial de ao. O estmulo mnimo
necessrio para desencadear um potencial de ao o estmulo limiar, e
uma vez atingido este limiar, o aumento de intensidade no produz um
potencial de ao mais forte mas sim um maior nmero de impulsos por
segundo. O potencial de ao gerado na membrana estimulada propaga-se
rea vizinha, conduzindo sua despolarizao e assim por diante. Estas
sucessivas despolarizaes e repolarizaes ao longo da membrana do
neurnio constituem o impulso nervoso, cuja propagao se faz num nico
sentido, das dendrites para o axnio. A velocidade de transmisso do
impulso nervoso varia muito entre neurnios e espcies diferentes.
Por exemplo, nas anmonas em geral a velocidade da ordem dos 0.1
m/s, enquanto que nos neurnios motores de alguns mamferos da ordem
dos 120m/s. estas diferenas na velocidade de transmisso esto
relacionadas com a estrutura do axnio: Autor Catarina Moreira
Doutoramento em Biologia pela Faculdade de Cincias da Universidade
de Lisboa dimetro: pequenos dimetros apresentam maior resistncia
logo o impulso transmitido mais lentamente bainha de mielina: nos
vertebrados embora os axnios tenham dimetros inferiores aos dos
invertebrados, a elevada velocidade de propragao do impulso
garantida pela presena da bainha de mielina, formada por clulas de
Schwann que envolvem o axnio. As interrupes entre clulas de Schwann
na bainha de mielina, so designadas por ndulos de Ranvier. Em
axnios mielinizados, o potencial de ao apenas despolariza a
membrana na regio dos ndulos de Ranvier, uma vez que a bainha atua
como um isolante impedindo a despolarizao nas restantes zonas. A
rpida propagao atingida pois o impulso salta de um ndulo para o
outro. A passagem do impulso nervoso de uma clula para a outra
faz-se atravs das sinapses. Materiais relacionados disponveis na
Casa das Cincias: 1. Potencial de Ao dos Nervos II, faa variar o
potencial de ao numa clula nervosa 2. Potencial de Ao dos Nervos I,
observe o potencial de ao numa clula nervosa 3. Sinapses. 4. Os
Neurnios, como que os neurnios podem levar a comportamentos
complexos? 5. Sistema Nervoso (apresentao), fique a conhecer o
funcionamento do Sistema Nervoso com esta apresentao! Editor Jos
Feij Departamento de Biologia Vegetal da Faculdade de Cincias da
Universidade de Lisboa Referncia: Moreira, C. (2013), Revista de
Cincia Elementar, 1(01):0006 Respirao Conjunto das vias catablicas,
a partir das quais os or- e protes uma molcula inorgnica externa.
Na resganismos obtm energia a partir da oxidao de uma pirao a
glicose o substrato mais comum. Os ormolcula orgnica sendo o
aceitador final de eletres ganismos oxidam a glicose na presena de
oxignio de 26 |
27. Biologia acordo com a seguinte reao: C6H12O6 + 6O2 6CO2 +
6H2O + energia As vias metablicas associadas respirao ocorrem nas
clulas das plantas e dos animais, gerando cerca de 38 molculas de
ATP por cada molcula de glicose oxidada. Nem toda a energia
produzida aproveitada, apenas cerca de metade conservada sob a
forma de energia qumica (ATP) e o resto libertado sobre a forma de
calor. Nas clulas eucariotas as necessidades energticas so maiores,
e a presena de organelos como as mitocndrias permitem uma oxidao
completa do cido pirvico obtido na gliclise, originando compostos
mais simples (gua e dixido de carbono) com libertao de energia.
Esta via metablica ocorre na presena de oxignio e denomina-se
respirao aerbia. O metabolismo aerbico bastante mais eficiente do
ponto de vista energtico que o metabolismo anaerbico, partilham as
primeiras reaes da gliclise e depois o metabolismo aerbico continua
a degradao do cido pirvico atravs do ciclo de Krebs e da fosforilao
oxidativa, que decorre nas mitocndrias das clulas eucariotas e no
citoplasma das clulas procariotas. A degradao oxidativa completa da
glicose pode ser compartimentada em quatro etapas bioqumicas
principais: a gliclise, a formao do acetil-CoA, o ciclo de Krebs
(ciclo do cido ctrico ou dos cidos tricarboxlicos) e a cadeia
transportadora de eletres onde se d a fosforilao oxidativa. Durante
a respirao um composto orgnico (geralmente acar) completamente
oxidado formando CO2 e H2O. Na respirao aerbia, o oxignio
molecular, O2 serve como aceitador final de eletres. Na respirao
anaerbia, o aceitador final de eletres pode ser o NO3- (io
nitrato), SO42- (io sulfato), CO2 ou fumarato. Se o substrato
oxidado durante a respirao for uma protena ento forma-se tambm
amnia. As bactrias, ao contrrio das cianobactrias e dos eucariotas,
possuem vias metablicas alternativas oxidao da glicose: a via
oxidativa da pentose fosfato e a via de Entner-Doudoroff. Aqui
apenas iremos reportar a gliclise. AUTOTRFICOS Fotossntese
Armazenamento de energia qumica Alimento AUTOTRFICOS e
HETEROTRFICOS Via aerbica Gliclise Respirao celular Formao de
Acetil-CoA Ciclo de Krebs Via anaerbica Gliclise Restantes reaes da
fermentao Cadeia respiratria - Oxidao incompleta - Oxidao completa
-Resduos: H2O e CO2 -Resduos: etanol ou cido lctico ou CO2 -
Energia: 2 ATP - Energia: 36 ATP Etapas da respirao aerbia:
Gliclise Via metablica comum a todos os seres vivos consiste na
oxidao incompleta da glicose em piruva- to e ocorre no citosol de
eucariotas e procariotas. A gliclise ocorre na presena ou ausncia
de oxignio. Consiste em 10 reaes que convertem a molcula de glicose
com 6 tomos de carbono (6C) em duas molculas de piruvato com 3C,
com produo de | 27
28. Artigos de cincia elementar 2 ATPs e reduo de 2 NAD+ em
NADH + H+. A gliclise pode ser divida em dois grupos de reaes:
camente ativa e se d incio sua degradao; fase de rendimento, em que
a oxidao dos compostos orgnicos permite aproveitar energia liber
fase de ativao, em que fornecida energia da hitada para a produo de
ATP. drlise do ATP glicose para que se torne quimiAs primeiras 5
reaes so endoenergticas, isto , consomem energia. 1. o ATP
transfere um grupo fosfato (P) para a glicose 6C, formando a
glicose 6-P 2. a glicose 6-P sofre um rearranjo da molcula,
originando o ismero frutose 6-P 3. outro ATP transfere um P para
frutose 6-P originando a frutose 1,6-P (ou frutose difosfato)
GLICLISE Glicose ATP Glicocinese ADP Glicose-5-P Frutose-6-P ATP 4.
a molcula de frutose sofre rearranjo molecular (o anel benzeno
abre) e a frutose 1,6-P origina duas molculas diferentes de 3
carbonos fosfato de diidroxiacetona e gliceraldedo 3P (ou cido
fosfoglicrico) ADP 5. a fosfato de diidroxiacetona sofre um
rearranjo estrutural e forma-se o seu ismero, o cido fosfoglicrico
Resultado desta fase: 2 molculas de cido fosfoglicrico, 2 molculas
NADH + 2 H+ As seguintes 5 reaes ocorrem em duplicado a partir das
2 molculas de cido fosfoglicrico DHAP 6. o cido fosfoglicrico
oxidado, formando o 1,3 bifosfoglicerato (converso de um acar num
cido) e um NADH + H+ - nesta reao de fosforilao do substrato com
fosfato inorgnico paralelamente com a oxidao e reduo do NAD que
resulta um ganho energtico para a clula Frutose-1,6-P NAD+ NADH
1,3-Bifosfoglicerato ADP ATP 3-Fosfoglicerato 2-Fosfoglicerato
Fosfoenolpiruvato (PEP) 7. o 1,3 bifosfoglicerato cede o grupo
fosfato a 1 ADP, formando ATP e 3 fosfoglicerato 8. o grupo fosfato
muda de local ao nvel molecular no 3 fosfoglicerato formando 2
fosfoglicerato 9. o 2 fosfoglicerato perde uma molcula de H2O,
formando o fosfoenolpiruvato (PEP) 10. o PEP cede um P ao ADP,
formando ATP e piruvato Resultado desta fase: 2 molculas de
piruvato, 2 H2O e 4 ATPs Formao do Acetil-coenzima A (AcetilCoA) Na
presena de oxignio, o piruvato entra na mitocndria, e oxidado
formando um composto de 2 carbonos, o acetato, com libertao de
energia e CO2. Durante este processo o acetato liga-se a uma
coenzima coenzima A (CoA) formando o acetil-coenzima A. Os 3
passos: 1. piruvato oxidado e forma acetato com libertao 28 |
Gliceraldeido-3-P ADP ATP Piruvato-cinese Piruvato NADH NAD+
Lactato Piruvato desidrogenase Acetil CoA Ciclo de Krebs ATP de CO2
2. a energia libertada na oxidao do piruvato armazenada na reao de
reduo do NAD+ a NADH + H+ 3. a molcula de acetato combina-se com a
coenzima A formando o acetil-coenzima A. Ciclo de Krebs O ciclo de
Krebs o conjunto de reaes que conduz
29. Biologia Reaes do Ciclo de Krebs O acetilCoA com dois
carbonos no seu grupo acetato reage com o oxaloacetato (cido com 4
carbonos) formando um composto de 6 carbonos, o cido ctrico
(citrato). As seguintes reaes catalizadas por vrias enzimas iro
continuar a degradao do cido citrco at formao de uma nova molcula
de 4 carbonos, o oxaloacetato. Esta nova molcula de oxaloacetato
vai reagir com outro acetilCoA e assim sucessivamente. Os reagentes
iniciais e os produtos intermdios e finais permitem a manuteno e
continuao do ciclo, com reciclagem de compostos que sero teis mais
tarde no ciclo. Os compostos intermedirios do ciclo de Krebs podem
ser utilizados como percursores em vias biossintticas, por exemplo,
o oxaloacetato e o -cetoglutarato iro formar aminocidos,
respetivamente o aspartato e o glutamato. oxidao completa da
glicose. Ocorre na matriz da mitocndria dos eucariontes e no
citoplasma dos procariontes. Os principais reagentes do ciclo de
Krebs so o acetato na forma de acetil-CoA, gua e transportadores de
eletres. As reaes so catalisadas por enzimas donde se destacam as
descarboxilases (catalisadores das descarboxilaes) e as
desidrogenases (catalizadores das reaes de oxidao-reduo que
conduzem formao de NADH). Cada molcula de glicose conduz formao de
duas molculas de piruvato, que originam duas molculas de
acteil-CoA, dando inicio a dois ciclos de Krebs. Por cada molcula
de glicose degradada, resultam no final do ciclo de Krebs: 6
molculas de NADH 2 molculas de FADH2 2 molculas de ATP 4 molculas
de CO2 Gliclise Piruvirato carboxilase Piruviratodesidrogense
Oxidao e Biossntese de Aminocidos Oxidao de cidos gordos Biossntese
de cidos gordos Gluconeognese Ciclo de Krebs Oxidao de cidos gordos
e itrato ase Isoc rogen id Des Valina Isoleucina Metionina
Aconitase Iso De citr sid ato ro ge na s e Biossntese de Porfirina
se ita on Ac e SuccinatoDesidrogenase Biossntese de colesterol Citr
a sinte to tase toase Mala rogen id des cido asprtico Fenilalanina
Tirosina a-Ce tog Desid lutarato roge nase C Oxidao e Biossntese de
Aminocidos Ciclo de Krebs | 29
30. Artigos de cincia elementar Tabela resumo do ciclo de Krebs
(adaptada da wikipedia) Substrato/Coenzima Enzima Tipo de reao
Produtos 1 Oxaloacetato + acetilCoA + H2O Citrato sintase condensao
cido citrico + CoA-SH 2 cido ctrico Acotinase Desidratao/hidratao 3
Isocitrato + NAD+ Isocitrato desidrogenase Oxidao Oxalosucinato +
NADH + H+ Isocitrato desidrogenase Descarboxilao -cetoglutarato +
CO2 4 Oxalosucinato + H+ 5 -cetoglutarato + NAD + CoA-SH
-cetoglutarato desidrogenase Descarboxilao oxidativa + 6
Succinil-CoA + GDP + Pi Isocitrato + H2O Succinil-CoA + NADH + H+ +
CO2 Succinil-CoA sintetase Fosforilao ao nvel do substrato Sucinato
+ CoA-SH + GTP 7 Sucinato + ubiquinona + FAD Sucinato desidrogenase
Oxidao 8 Fumarato + H2O fumarase Hidratao Malato desidrogenase
Oxidao 9 L-malato + NAD+ Fumarato + ubiquinol + FADH2 Malato
Oxaloacetato + NADH + H+ O oxaloacateto produzido no ciclo de Krebs
pode reiniciar um novo ciclo. Cadeia respiratria ou transportadora
de eletres e fos- 2. o fluxo de eletres ao longo da cadeia
respiratria forilao oxidativa provoca o transporte ativo de protes
ao longo da As molculas de NADH e FADH2 resultantes do ciclo cadeia
atravs da membrana interna da mitocn+ de Krebs (pela reduo,
respetivamente, de NAD e dria. + FAD) transportadoras de eletres e
protes (e e H ), 3. os protes regressam matriz mitocondrial por so
oxidadas nas reaes finais da respirao celular, difuso quimioosmose
e, simultaneamente, o e os eletres e protes so captados pelo
oxignio, ADP sofre uma fosforilao oxidativa formando aceitador
final. ATP. Esta ltima fase tripartida: A cadeia transportadora de
eletres contm 3 grandes complexos proteicos na membrana interna 1.
os eletres passam por uma srie de protenas da mitocndria; uma
pequena protena o citocrotransportadoras de eletres cadeia
respiratria mo c; e um componente no proteico a ubiquino que se
encontram na membrana interna da mi- na (Q). tocndria. H+ I H+ Q
III Cyt c H+ Membrana externa IV ATP Sintase NADH + ATP ADP + P H+
O2 IV H+ 30 | O2 H2 O NAD + H Matriz i H2 O + Fumarato III II Q H+
Succinato Membrana interna I Espao intermembranar
31. Biologia 1. O NADH + H+ cede eletres ubiquinona (Q) numa
reao catalisada pela enzima NADH-Q reductase. 2. a citocromo
reductase transfere os eletres da ubiquinona para o citocromo c. 3.
do citocromo c os eletres passam para o oxignio numa reao
catalisada pela citocromo oxidase. interior da mitocndria, atravs
de canais proteicos especficos, as sintetases de ATP, promovendo a
fosforilao do ADP em ATP. Materiais relacionados disponveis na Casa
das Cincias: 1. Catabolismo, quais as fases do catabolismo? 2.
Ciclo de Krebs: Reaes energticas na mosca ts-ts, Por cada par de
eletres transportado na cadeia resas reaes energticas na mosca
ts-ts em voo e piratria provenientes de NADH + H+ at ao aceitaem
repouso dor final, o oxignio, formam-se 3 ATPs. 3. Gliclise, como
se d