capas biologia celular e molecular - FTC EAD - FACULDADE

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capas biologia celular e molecular - FTC EAD - FACULDADE

BIOLOGIA

CELULAR E

MOLECULAR

1


Biologia

Celular e

Molecular

2

SOMESB

Sociedade Mantenedora de Educação Superior da Bahia S/C Ltda.

Presidente ♦

Vice-Presidente ♦

Superintendente Administrativo e

Financeiro ♦

Superintendente de Ensino, Pesquisa e Extensão ♦

Superintendente de Desenvolvimento e>>

Planejamento Acadêmico ♦

FTC - EaD

Faculdade de Tecnologia e Ciências - Ensino a Distância

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EQUIPE DE ELABORAÇÃO/PRODUÇÃO DE MATERIAL DIDÁTICO:

♦PRODUÇÃO ACADÊMICA♦

Gerente de Ensino ♦ Jane Freire

Coordenação de Curso ♦ Letícia Machado

Autor (a) ♦ Gilcélia Araújo

Supervisão ♦ Ana Paula Amorim

Coordenação de Curso ♦ Letícia Machado

♦PRODUÇÃO TÉCNICA ♦

Revisão Final ♦ Carlos Magno e Idalina Neta

Coordenação ♦ João Jacomel

Equipe ♦ Ana Carolina Alves, Cefas Gomes, Delmara Brito,

Ederson Paixão, Fabio Gonçalves, Francisco França Júnior,

Israel Dantas, Lucas do Vale e Marcus Bacelar

Editoração ♦ Francisco França Junior

Imagens ♦ Corbis/Image100/Imagemsource

Ilustrações ♦ Francisco França Junior

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da FTC EaD - Faculdade de Tecnologia e Ciências - Ensino a Distância.

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Gervásio Meneses de Oliveira

William Oliveira

Samuel Soares

Germano Tabacof

Pedro Daltro Gusmão da Silva

Waldeck Ornelas

Roberto Frederico Merhy

Reinaldo de Oliveira Borba

André Portnoi

Ronaldo Costa

Jane Freire

Jean Carlo Nerone

Romulo Augusto Merhy

Osmane Chaves

João Jacomel


CONSIDERAÇÕES GERAIS

SOBRE A CÉLULA

CÉLULA: ORGANIZAÇÃO ESTRUTURAL E MOLECULAR

Uma Visão Geral da Célula

Uma Visão Molecular da Célula

A Superfície Celular: Intercâmbio entre a Célula e o Meio

Movimentos Celulares

METABOLISMO CELULAR

Estruturas Celulares

Secreção e Digestão Celular

Catabolismo e Anabolismo

Metabolismo Energético

SUMÁRIO

SUMÁRIO

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ESTUDO SOBRE INFORMAÇÕES

GENÉTICAS E BIOTECNOLOGIA ○

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CÉLULA, FLUXO DE INFORMAÇÃO GENÉTICA

Núcleo Celular

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39

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3


Biologia

Celular e

Molecular

4

O Ciclo Celular e Replicação do DNA

Citegenética Humana

BIOTECNOLOGIA E ENGENHARIA GENÉTICA

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Mapeamento Genético e Projeto Genoma Humano

Clonagem

Organismos Transgênicos

Bioética

Atividade Orientada

Glossário

Referências Bibliográficas

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Apresentação da Disciplina

Caro (a) aluno (a),

A possibilidade de se poder estudar a Biologia Celular e Molecular

no contexto do mundo atual deve subsidiar o educando no julgamento de

questões polêmicas, que dizem respeito ao desenvolvimento e à utilização

de tecnologias que implicam intensa intervenção humana, portanto, são

muitas as habilidades e competências que se pretende alcançar com a

oferta desta disciplina, tendo como objetivo geral fornecer e buscar

informações que se volte para o desenvolvimento de competências que

permitam ao estudante do curso de Licenciatura em Biologia analisar

informações, compreendê-las, elaborá-las, refutá-las, quando for o caso,

permitir a compreensão de importantes questões éticas e culturais, bem

como as limitações que podem advir do uso das novas tecnologias na área

da Biologia Celular e Molecular; enfim entender o mundo e nele agir com

autonomia, fazendo uso dos conhecimentos adquiridos da Biologia Celular

e Molecular e da tecnologia.

“O desenvolvimento da Genética e da Biologia Molecular, das

tecnologias de manipulação do DNA e de clonagem traz à tona aspectos

éticos envolvidos na produção e aplicação do conhecimento científico e

tecnológico, chamando à reflexão sobre as relações entre a ciência, a

tecnologia e a sociedade.” (PCN do Ensino Médio, v. único, p. 220)

Esse módulo disciplinar possui 72 horas e encontra-se dividido em

dois blocos temáticos, onde cada bloco será trabalhado durante duas

semanas.

O primeiro bloco temático intitula-se “Considerações Gerais sobre

a Célula” e será desenvolvido a partir dos temas “Origem e Evolução da

célula”, “Composição Química da Célula”, “Superfície Celular: intercâmbio

entre a célula e o meio”. No segundo bloco temático, que recebe o nome de

“Estudos sobre Informações Genéticas e Biotecnologia”, trataremos dos

temas “Fluxo de Informação Genética” e “Biotecnologia e Engenharia

Genética”.

Todo material didático dessa disciplina foi estruturado para

potencializar sua aprendizagem, por isso leia, atenta e rigorosamente, todos

os textos do material impresso e virtual, pois se complementam, a fim de

realizar as atividades propostas de forma instigante, interessante e

inteligente, desta forma você poderá ter um excelente proveito desse módulo

disciplinar.

Desejamos discernimento, iniciativa e grandes realizações!

Profª. Gilcélia Araújo

5


Biologia

Celular e

Molecular

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CONSIDERAÇÕES GERAIS SOBRE A

CÉLULA

CÉLULA: ORGANIZAÇÃO ESTRUTURAL E MOLECULAR

Uma Visão Geral da Célula

As células são unidades estruturais e funcionais

dos organismos vivos, ou seja, todos os seres vivos são

formados por células – compartimentos envolvidos por

membrana, preenchidos com uma solução aquosa

concentrada de substâncias químicas. As formas mais

simples de vida são células individualizadas que se

propagam por cissiparidade.

Há muitos tipos diferentes de células, que variam

enormemente em tamanho, forma e funções

especializadas.

Os organismos superiores, como os humanos

(acredita-se que contenha pelo menos 100 trilhões de

células), são como cidades celulares, nas quais grupos

de células performam tarefas especializadas e são

ligadas por um intrincado sistema de comunicação.

Num punhado de solo ou numa xícara de água

poderá haver dúzias de diferentes tipos de organismos unicelulares. E, em cada organismo

multicelular seja ele o corpo humano ou a planta de milho, há dúzia ou centenas de diferentes

tipos celulares, todos altamente especializados funcionando juntos na forma de tecidos e

órgãos. E, não importa quão grande

e complexo seja o organismo, cada

um dos seus tipos celulares retém

alguma individualidade e

independência.

As células são pequenas e

complexas, o que torna difícil ver

suas estruturas, descobrir sua

composição molecular e, mais difícil

ainda, encontrar funções para seus

vários componentes.

Uma célula animal típica tem

um diâmetro de 10 a 20 micrômetros, o que é aproximadamente 05 (cinco) vezes menor

que a menor partícula visível a olho nu. Somente quando microscópios ópticos de boa

qualidade tornaram-se disponíveis, no início do século XIX pode-se descobrir que tecidos

animais e vegetais são agregados de células individuais. Esta descoberta, proposta como

a doutrina celular por SCHLEIDEN E SCHWANN, em 1838, marca o nascimento formal da

Biologia Celular.

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Biologia

Celular e

Molecular

8

As células animais não são apenas minúsculas, mas também incolores

e translúcidas e para visualizá-las é importante o desenvolvimento de técnicas

de microscopia.

MAIORES MAIORES INFORMAÇÕES INFORMAÇÕES SOBRE SOBRE MICROSCOPIA

MICROSCOPIA

ACESSEM CESSEM O O AA

AVA! AA

A!

Para refletir...

Uma Visão Molecular da Célula

A célula como qualquer ser vivo é formada por: água e sais minerais (substâncias

inorgânicas) e por outras substâncias, representadas pelos carboidratos, lipídios, proteínas

e ácidos nucléicos (substâncias orgânicas). Para uma melhor compreensão do papel dessas

substâncias na estrutura e no funcionamento das células e dos organismos, estudaremos

um pouco sobre cada uma destas substâncias.

1 Água

Alguns pesquisadores afirmaram e acreditaram que os

coacervados foram os primeiros seres vivos da atmosfera primitiva.

Em geral, indivíduos jovens têm maior quantidade de água que indivíduos adultos da

mesma espécie. Essa quantidade pode variar em função de fatores como: idade, sexo e

estado fisiológico. Até em um mesmo indivíduo, em uma mesma etapa do seu

desenvolvimento, o teor de água pode variar de tecido para tecido ou de órgão para órgão,

em função do tipo de tecido ou órgão e de sua atividade metabólica.

O surgimento e a manutenção da vida no nosso planeta estão associados à água.

Onde existe água há vida. Assim, nos desertos onde praticamente não há água, quase não

há seres vivos.

2 Sais Minerais

São compostos inorgânicos encontrados nos organismos sob duas formas básicas:

insolúvel e solúvel. Na forma insolúvel, são encontrados e mobilizados como componente

da estrutura esquelética. Nos vertebrados, podemos encontrar nos ossos os fosfatos de

cálcio que contribuem para rigidez desses órgãos; nos corais encontramos principalmente

os carbonatos de cálcio, que atuam no esqueleto externo desses organismos.


Na forma solúvel, os sais minerais são encontrados dissolvidos na água na forma de

íons. Desta forma, desempenham vários papéis nos seres vivos como: manutenção do

equilíbrio osmótico, componente estrutural de moléculas orgânicas fundamentais, entre outras

funções.

3 Carboidratos

São compostos orgânicos que são também chamados de glucídios, glicídios ou

açúcares. Os carboidratos têm basicamente função energética, sendo um dos compostos

orgânicos que fornecem maior fonte de energia para os seres vivos. Podem ter, ainda,

funções plásticas, participando de estruturas que constroem o corpo dos seres vivos. É o

caso da celulose, açúcar que forma a parede celular das células vegetais.

Além disso, os açúcares participam da composição química dos ácidos nucléicos,

que comandam e coordenam toda a atividade celular. Os carboidratos são divididos

basicamente em três grupos: monossacarídeos, dissacarídeos e polissacarídeos.

4 Lipídios

São substancias insolúveis em água e solúveis em solventes orgânicos, como: éter

e o álcool. Assim como os carboidratos, os lipídios são também compostos energéticos;

entram na composição de várias estruturas celulares como as membranas, podendo,

também, ser encontrados livres na célula atuando como material de reserva de energia,

como as gorduras. Atuam, ainda, como hormônios, como, por exemplo, os hormônios sexuais

masculino e femininos.

Os principais grupos de lipídios são: glicerídeos, fosfolipídios, cerídeos e esteróides.

CURIOSID

CURIOSIDADE!

CURIOSID ADE!

5 Proteínas

São substâncias formadas pela união de várias moléculas de aminoácidos, tendo

funções relevantes na organização, conservação, no crescimento, no funcionamento, na

reconstrução e reprodução dos organismos.

As proteínas constituem o componente orgânico mais abundante na célula e quando

oxidadas podem fornecer energia, apesar de ter função plástica ou estrutural. Podemos

ver, assim, que as proteínas desempenham as mais variadas funções na célula e no

organismo. São exemplos de proteínas: as enzimas que aumentam a velocidade das reações

químicas; alguns hormônios, como a insulina que atua no metabolismo de açúcares; os

anticorpos que são fundamentais no mecanismo de defesa do organismo.

9


Biologia

Celular e

Molecular

10

Saiba mais...

As proteínas integram o grupo das

macromoléculas e quando são submetidas ao

calor e aos ácidos desnaturam-se e se tornam

inativas.

6 Ácidos Nucléicos

São compostos orgânicos que têm o seu nome em função da sua origem no núcleo

celular. Nas células, eles desempenham duas funções relevantes para todas as categorias

de organismos, que são: transmitir as informações genéticas e coordenar a síntese de todas

as proteínas celulares.

Existem, basicamente, dois tipos de ácidos nucléicos: o ácido desoxirribonucléico

ou DNA e o ácido ribonucléico ou RNA. O DNA é o principal constituinte dos cromossomos

e é nele que estão os genes, responsáveis por todas as características dos indivíduos. O

RNA é formado no núcleo, mas logo passa para o citoplasma, participando da síntese de

proteínas.

[ Agora é hora de

TRABALHAR

]

1. Após refletir sobre a frase do 1º subitem do tema 1, posicione-se a respeito dessa

afirmativa utilizando outras fontes de pesquisa para seu embasamento teórico.

2.Que relação você faria entre equilíbrio hidrossalino e homeostase?


3. Crie uma tabela mostrando as principais diferenças quanto à composição química e

a função entre os três grupos dos carboidratos.

4. Os mecanismos de hereditariedade obedecem a um único padrão em todos os

sistemas viventes? Justifique sua resposta.

5. O que a água, substância tão comum dentro e fora do corpo dos seres vivos, tem de

tão especial para que a vida dependa tanto dela?

D

Saiba mais...

Britânicos anunciam projeto para estudar proteínas humanas

a Reuters, em Londres.

Cientistas e empresários

britânicos anunciaram, hoje, uma

nova iniciativa para mapear o corpo

humano com mais detalhes e maior

rapidez.

O Conselho de Pesquisa

Médica, o Departamento de

Comércio e Indústria e a companhia

de biotecnologia Genetix Group

anunciaram um acordo de

cooperação para acelerar o

processo de identificação do papel

das proteínas na saúde e nas

doenças humanas.

Cientistas afirmam que o

genoma humano, que foi

seqüenciado há dois anos, contém

pelo menos 30 mil genes, sendo

que cada um serve como um

manual de instrução para a

produção de proteínas que fazem

com que o corpo funcione.

O projeto de três anos pretende

ajudar a responder a próxima

pergunta-chave: como essas

proteínas interagem entre si à

medida que ajudam no

funcionamento de milhões de

células humanas?

Como cada célula contém

milhares de proteínas diferentes,

essa é uma tarefa difícil. Os

pesquisadores disseram que mais

de 1 bilhão de porções de dados

precisariam ser analisados.

“O objetivo final é ter mapas

mostrando como as proteínas

interagem entre si, tanto em

situações de saúde e doença”, disse

o diretor científico da Genetix, Julian

Burke.

Ele afirmou que a empresa, com

sede em Hampshire, está investindo

mais de US$ 1,5 milhão para

desenvolver equipamentos e

sistemas que vão explicar essas

interações “mais rapidamente e com

maior precisão do que qualquer

outro”. A companhia forneceu os

22/07/2002 - 17h06

sistemas de robótica para o projeto

do genoma humano.

Assim como ocorreu com o

projeto genoma, todas as

descobertas serão de domínio

público. Entretanto, Burke disse que

a companhia deve ganhar uma fatia

maior do mercado de equipamentos

de pesquisa molecular.

Chris Sanderson, coordenador

do projeto do conselho, em

Cambridge, informou que o

processo de geração de mapas

pode se tornar uma corrida, mas que

seria importante garantir que a

qualidade não seja sacrificada.

“O mapa final será um composto

de dados gerados por diferentes

grupos em todo o mundo. Esse

financiamento vai permitir que os

pesquisadores do Reino Unido

possam ter um papel importante

nesse processo”, acrescentou ele.

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Biologia

Celular e

Molecular

12

A Superfície Celular:

Intercâmbio entre a Célula e o Meio.

As membranas celulares são essenciais para a vida da célula. A

Membrana Plasmática envolve a célula, define seus limites e mantêm as

diferenças essenciais entre o citosol e o meio extracelular. Dentro da célula,

as membranas do retículo endoplasmático, complexo golgiense, mitocôndrias,

e outras organelas envoltas por membrana, em células eucarióticas, mantêm

as diferenças, características entre os conteúdos de cada organela e o citosol.

Observe, na figura abaixo, a estrutura da membrana plasmática:

Todas as membranas

biológicas têm uma estrutura geral

comum: é um filme muito fino de

lipídeos e de proteínas mantidas

juntas principalmente por

interações não-covalentes.

As moléculas lipídicas são

arranjadas como uma dupla

camada contínua com cerca de

5nm de espessura. Essa

bicamada lipídica fornece a

estrutura básica da membrana e

atua como uma barreira relativamente

impermeável à passagem da maioria das moléculas

hidrossolúveis.

1 Proteínas da Membrana

Membrana Plasmática

A célula é isolada do meio exterior por uma membrana lipoprotéica muito fina, formada

por fosfolipídios e proteínas, que se apresentam de forma dinâmica, distribuídos conforme

o modelo do mosaico fluido, ou seja, os fosfolipídios se deslocam continuamente sem perder

o contato uns com os outros, e as moléculas de proteína “flutuam” nestes lipídios, podendo

se deslocar de um lado para o outro.

Ela é também responsável pela seleção das substâncias que devem entrar ou sair

da célula, pois a célula viva deve trocar substâncias com o meio. Portanto, se diz que a

membrana plasmática possui uma permeabilidade seletiva.

Modelo de Membrana Mosaico Fluído


Enquanto a bicamada lipídica determina a estrutura básica das membranas biológicas,

as proteínas são responsáveis pela maioria das funções da membrana, atuando como

receptores específicos, enzimas, proteínas transportadoras, entre outras funções. Observe

o desenho esquemático logo abaixo:

Outras proteínas associadas à membrana não cruzam a bicamada, mas, ao contrário,

são presas a um ou ao outro lado da membrana. Muitas dessas são ligadas por interações

não-covalentes (lembre-se das aulas de FQBB!) à proteína transportadora da membrana,

enquanto outras são ligadas através de grupos lipídicos ligados covalentemente (transporte).

Como as moléculas lipídicas na bicamada, muitas proteínas das membranas são capazes

de difundir-se rapidamente no plano da membrana. Por outro lado, as células têm

mecanismos para imobilizar proteínas específicas da membrana e para confinar moléculas

lipídicas e protéicas a domínios específicos.

2 Glicocálix ou cobertura celular

O termo cobertura celular ou glicocálix é freqüentemente utilizado para descrever a

região rica em carboidratos na superfície celular.

Esses carboidratos ocorrem tanto como cadeias de oligossacarídeos ligadas

covalentemente a proteínas da membrana (glicoproteínas) e lipídios (glicolipídios), e na forma

de proteoglicanos que consistem de longas cadeias de polissacarídeos ligados

covalentemente a um núcleo protéico.

Resumindo...

- GLICOCÁLIX - cobertura de carboidratos:

- Ajuda a proteger a superfície celular de lesões mecânicas e químicas. Recentemente,

descobriu-se que oligossacarídeos específicos funcionam como intermediários em diversos

processos transitórios de adesão célula-célula, inclusive aqueles que ocorrem em interações

espermatozóide-óvulo, coagulação sangüínea e recirculação de linfócitos em respostas

inflamatórias.

- Papel fundamental nas reações antigênicas e ocorre também para manter o

potencial da superfície.

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Biologia

Celular e

Molecular

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- Permeabilidade

A membrana plasmática não isola totalmente a célula do seu meio

externo. Para garantir sua sobrevivência, como todo ser vivo, a célula precisa

de substâncias do meio externo, assim como precisa eliminar os resíduos

provenientes de seu metabolismo. Desta forma, a membrana plasmática

exerce um controle eficiente sobre as substâncias que devem entrar ou sair

da célula. Esta característica importante é denominada de permeabilidade

seletiva da membrana.

O fluxo de substâncias através da membrana pode envolver ou não dispêndio de

energia. É o que chamamos de movimentos da membrana. E, de acordo com o gasto ou

não de energia, podemos distinguir dois tipos fundamentais de transporte: passivo e ativo.

Na membrana:

- Ocorre passagem de moléculas pela bicamada lipídica;

- Passagem de íons e moléculas via proteínas transportadoras e proteínas de canais

- Passagem de íons e moléculas via substâncias carregadoras ou formadoras de

canais introduzidas na membrana.

[ Agora é hora de

TRABALHAR

]

1. Que relação você estabeleceria entre a expressão “fronteira da célula” e o papel da

membrana plasmática?

2.

Analisando, atentamente, a figura nº 07, faça uma leitura sobre a mesma.


Movimentos Celulares

Transporte Interno e Externo

As proteínas podem mover-se de um compartimento a outro por transporte controlado,

transporte transmembrana ou transporte vesicular, como mostra a FIGURA ABAIXO. Os

sinais que dirigem o movimento de uma dada proteína através do sistema e, portanto,

determinam sua localização eventual na célula, estão contidos em sua seqüência de

aminoácidos.

A viagem começa com a síntese da proteína nos ribossomos e termina

quando o destino final é atingido. Em cada estação intermediária (caixas), uma

decisão é tomada ou a proteína é retida ou transportada adiante. Em princípio,

um sinal pode ser necessário tanto para a retenção como para a saída de

cada um dos compartimentos mostrados, sendo o destino alternativo a via

default (aquele que não exige sinal especial). O transporte vesicular de

proteínas do RE, através do complexo golgiense para a superfície celular,

por exemplo, parece não necessitar sinais de distribuição específicos;

estes sinais de localização específicos são, portanto, necessários

para reter no RE e no complexo golgiense àquelas proteínas

especializadas que aí residem.

1 Princípios de transporte transmembrana

A permeabilidade de bicamadas lipídicas para uma determinada substância depende

em parte do seu tamanho e, principalmente, de sua solubilidade relativa em óleo. Em geral,

quanto menor a molécula e quanto mais solúvel ela for a óleo, isto é, quanto mais hidrofóbica,

ou não polar ela for, (relembre os conhecimentos construídos em FQBB), mais rapidamente

ela se difundirá através de uma bicamada. Moléculas não-polares pequenas, tais como o

oxigênio (32 daltons) e o gás carbônico (44 daltons), facilmente se dissolvem em bicamadas

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Biologia

Celular e

Molecular

16

lipídicas e, portanto, difundem-se rapidamente através delas. Moléculas

polares sem carga também se difundem rapidamente através de uma

bicamada se forem o suficientemente pequenas. A água (18 daltons), o etanol

(46 daltons), e a uréia (60 daltons), por exemplo, passam rapidamente, o

glicerol (92 daltons) difunde-se menos rapidamente, e a glicose (180 daltons),

praticamente não se difunde.

As bicamadas lipídicas são altamente impermeáveis moléculas

carregadas (íons), não importa o quão pequenas: a carga e o alto grau de hidratação de

tais moléculas impede-as de entrar na fase hidrocarboneto da bicamada.

À semelhança das bicamadas lipídicas sintéticas, as membranas celulares permitem

a passagem da água e de moléculas não polares por simples difusão, também devem

permitir a passagem de várias moléculas polares, tais como íons, açúcares, aminoácidos,

nucleotídeos e muitos metabólicos celulares. Proteínas especiais na membrana são

responsáveis pela transferência de tais solutos através das membranas celulares. Estas

proteínas, denominadas proteínas transportadoras da membrana, existem em muitas

formas e em todos os tipos de membranas biológicas. Cada proteína tem sua especificidade

e transporta uma classe particular de moléculas e, freqüentemente, apenas uma determinada

espécie molecular de uma classe.

Existem duas classes principais de proteínas transportadoras de membrana: as

proteínas carregadoras ligam um soluto específico a ser transportado e sofrem uma série

de mudanças conformacionais, de modo a transferir através da membrana o soluto a elas

ligado. As proteínas-canal, por outro lado, não necessitam ligar o soluto. Ao contrário, elas

formam poros hidrofílicos que se estendem através da bicamada lipídica. Quando esses

poros estão abertos, eles

permitem que solutos

específicos (geralmente íons

inorgânicos do tamanho e da

carga apropriados) passem

através deles e, portanto,

cruzem a membrana. Como

é de se esperar, o transporte

através de proteínas-canal

ocorre a uma velocidade

muito maior do que o

transporte mediado por

proteínas carregadoras.

2 Tipos de transporte realizados pelas membranas celulares

Transporte passivo através da membrana

Todas as proteínas canal e muitas proteínas

carregadoras permitem os solutos cruzarem a

membrana apenas passivamente num processo

denominada transporte passivo ou difusão facilitada.

A diferença de concentração e o gradiente elétrico

entre os dois lados da membrana (o seu gradiente

eletroquímico) é que impulsiona o transporte passivo

e determina a sua direção.


Transporte ativo através da membrana

As células também necessitam de proteínas que ativamente bombeiem certos solutos

através da membrana contra seus gradientes eletroquímicos. Esse processo, conhecido

como transporte ativo, é sempre mediado por proteínas carregadoras. No transporte ativo,

proteínas carregadoras podem agir como bombas para transportar um soluto contra o seu

gradiente eletroquímico, usando energia fornecida pela hidrólise de ATP (trifosfato de

adenosina).

A energia livre liberada durante o movimento de um íon inorgânico a favor de seu

gradiente eletroquímico é usada como a fonte de energia para bombear outros solutos contra

seus gradientes eletroquímicos. Assim, essas proteínas funcionam como transportadores

acoplados - algumas como sim-portadores outras como anti-portadores. Na membrana

plasmática de células animais, o sódio é o íon usualmente co-transportador, cujo gradiente

eletroquímico fornece a força impulsora para o transporte ativo de uma segunda molécula.

O sódio que entra na célula durante o transporte é subseqüentemente bombeado para fora

pelo sódio potássio ATPase a qual, por manter o gradiente de sódio, indiretamente fornece

energia para o transporte.

Por essa razão, diz-se que os carreadores impulsionados por íons mediam o

transporte ativo secundário, enquanto as ATPases transportadoras mediam o transporte

ativo primário.

Assim, o transporte por proteínas carregadoras pode ser ativo ou passivo enquanto

o transporte por proteínas-canal é sempre passivo.

A clonagem de DNA e os estudos de seqüenciamento mostraram que as proteínas

carregadoras pertencem a um pequeno número de famílias, cada uma das quais

compreende proteínas com seqüências similares de aminoácidos e que se supõem terem

evoluído de uma proteína ancestral comum atuarem através de um mecanismo similar.

A família de ATPases transportadoras de cátions, a qual incluem a bomba de sódio e

potássio, é um exemplo importante. Cada uma dessas ATPases contém uma subunidade

catalítica grande, que é seqüencialmente fosforizada e desfosforilada durante o ciclo de

bombeamento.

A superfamília de transportadores ABC é particularmente importante do ponto de

vista clínico: ela inclui proteínas que são responsáveis pela fibrose cística, bem como pela

resistência a drogas em células cancerosas e em parasitas causadores de malária.

Transporte de pequenas moléculas

- Endocitose (Pinocitose e Fagocitose)

Endocitose é o processo através do qual as células captam macromoléculas,

substâncias particuladas e, em casos especializados, outras células.

O material a ser ingerido é, progressivamente, envolvido por uma pequena região da

membrana plasmática, que primeiro invagina e depois se fecha e se desprende formando

uma vesícula intracelular, que contém a substância ou material ingerido. Dois tipos principais

de endocitose podem ser distinguidos com base no tamanho das vesículas endocíticas

formadas:

A pinocitose (“célula bebendo”),

que envolve a ingestão de fluidos e

solutos através de vesículas pequenas

(150nm de diâmetro)

A fagocitose (“célula comendo”), que

envolve a ingestão de partículas grandes

como microorganismos e pedaços de

células, via vesículas grandes, denominadas

fagossomos, geralmente maior que 250nm

de diâmetro.

17


Biologia

Celular e

Molecular

18

Embora a maioria das células eucarióticas esteja, continuamente,

ingerindo fluidos e solutos por pinocitose, partículas grandes são ingeridas,

principalmente, por células especializadas em fagocitose.

A fagocitose, em protozoários, é uma forma de alimentação: partículas

grandes captadas por endossomos chegam até os lisossomos e os produtos

do processo de digestão subseqüente chegam ao citosol para serem utilizados

como alimento. Entretanto, poucas células em organismos multicelulares são

capazes de ingerir, eficientemente, partículas grandes e, no intestino dos animais, por

exemplo, partículas grandes de alimento são quebradas no meio extracelular antes de serem

importadas para a célula.

A fagocitose é importante, para a maioria dos animais, para outros processos que

não de nutrição. Em mamíferos existem dois tipos de glóbulos brancos no sangue

especializados em fagocitose: macrófagos e neutrófilos que nos defendem contra infecções,

ingerindo os microorganismos invasores. Para que sejam fagocitadas as partículas devem,

em primeiro lugar, ligar-se a superfície do fagócito.

Em muitas células, a endocitose é tão extensiva que uma grande fração da membrana

plasmática é internalizada a cada hora. Os componentes da membrana plasmática (proteínas

e lipídeos) são continuamente retornados à superfície celular em um ciclo endocítico-exocítico

em grande escala, que é, em sua maior parte, mediado por cavidades e vesículas recobertos

por clatrina. Muitos receptores da superfície da célula, que ligam macromoléculas

extracelulares específicas, localizam-se em cavidades recobertas com clatrina, num processo

denominado endocitose mediado por receptores.

As vesículas endocíticas recobertas rapidamente perdem sua cobertura de clatrina e

se fundem com os endossomos prematuros. Muitos ligantes se dissociam de seus receptores

no ambiente ácido do endossomo e acabam chegando aos lisossomos, enquanto muitos

dos receptores são reciclados, via vesícula de transporte, de volta para a superfície da

célula para serem reutilizadas. Mas, o complexo ligante-receptor pode seguir outras vias, a

partir do compartimento endossomal. Em alguns casos, ambos, receptor e ligante, acabam

sendo degradados nos lisossomos, causando a “down regulation” dos receptores.

Resumindo...

- Os lipídios não são imóveis, mas dotados de um movimento de

origem térmica e livre para mudar de lugar na superfície da membrana;

- As proteínas da membrana são igualmente dotadas de

deslocamentos permanentes que podem ser diversos;

- Estes movimentos se juntam à renovação incessante de diferentes

compostos resultantes;

- Os fragmentos da membrana estão em constante reciclagem;

- As membranas celulares são estruturas dinâmicas;

- Fluidas;

- Maior parte de suas moléculas são capazes de mover-se no plano

da membrana;

- As moléculas individuais de lipídios são capazes de difundirem-se

rapidamente dentro de sua própria monocamada e, raramente, saltam de

uma monocamada para outra.


3 Funções da membrana

Agora, você já conhece sobre os tipos de

transporte através da Membrana . Leia

um pouco mais sobre a função desta

importante estrutura celular.

A membrana plasmática cumpre uma vasta gama de funções. A primeira, do ponto

de vista da própria célula, é que ela dá individualidade a cada célula, definindo meios intra

e extra celular. Ela forma ambientes únicos e especializados, cuja composição e

concentração molecular são conseqüência de sua permeabilidade seletiva e dos diversos

meios de comunicação com o meio extracelular. Além de delimitar o ambiente celular,

compartimentalizando moléculas, a membrana plasmática representa o primeiro elo de

contato entre os meios intra e extracelular, traduzindo informações para o interior da célula

e permitindo que ela responda a estímulos externos que podem, inclusive, influenciar no

cumprimento de suas funções biológicas. Também nas interações célula-célula e célulamatriz

extracelular a membrana plasmática participa de forma decisiva. É, por exemplo,

através de componentes da membrana que células semelhantes podem se reconhecer para,

agrupando-se, formar tecidos.

A manutenção da individualidade celular, assim como o bom desempenho das outras

funções da membrana, requer uma combinação particular de características estruturais da

membrana plasmática: ao mesmo tempo em que a membrana precisa formar um limite

“estável”, ela precisa também ser dinâmica e flexível. A combinação destas características

é possível devido a sua composição química.

Resumindo...

- BARREIRA (impede o conteúdo de se misturar).

- LUGAR DE INTERCÂMBIO (permeabilidade seletiva).

- ESTRUTURA ELÉTRICA (+ sobre sua face, e – sobre sua face

interna).

-TRANSMISSÃO DE INFORMAÇÃO (entre o meio exterior e a

intimidade da célula, onde agem os transmissores, passando mensagens à

célula).

-ELEMENTO SECRETÓRIO (efetua suas sínteses a partir de sua

própria substância).

PAREDE CELULAR

A parede celular é uma estrutura semi-rígida presente nas células vegetais

externamente à membrana citoplasmática. É basicamente formada por celulose, mas contém

igualmente polissacarídeos complexos e proteínas.

19


Biologia

Celular e

Molecular

20

A parede permite a manutenção da forma da célula vegetal, impedindo

a sua lise (quebra), sendo uma barreira bastante eficaz contra ataques de

microrganismos patogênicos e ajuda na união entre células vizinhas.

[ Agora é hora de

TRABALHAR

]

1. Que tal desenvolver sua habilidade lúdica? Trabalhando seu imaginário, construa

uma rodovia com as estruturas celulares citadas acima respeitando as leis de trânsito.

Estruturas Celulares

METABOLISMO CELULAR

As organelas que compõem o Sistema de Endomembranas são formadas por

membranas bilipídicas similares à membrana plasmática. São elas: Retículo Endoplasmático

Rugoso, Retículo Endoplasmático Liso, Complexo golgiense, Endossomas, Lisossomos e

Peroxissomas. A parte externa da membrana de cada organela, relacionada com o Citosol,

é chamada face citosólica; e a interna, face luminal.


O retículo rugoso deve o seu nome ao fato de as suas membranas conterem

ribossomos, locais de síntese protéica. As proteínas são lançadas para o interior das

membranas, onde serão transformadas ou dirigidas a outras localizações da célula.

O retículo liso não apresenta ribossomos nas suas membranas e nele as proteínas

sintetizadas no retículo rugoso são quimicamente alteradas. Ocorrem, ainda, no seu lúmen

as hidrólises do glicogênio, síntese de esteróides e alteração de drogas e outras substâncias

nocivas ao corpo.

O complexo golgiense recebe do retículo endoplasmático rugoso (R.E.R.), proteínas,

transportadas em vesículas membranosas. Essas moléculas são então separadas e

modificadas quimicamente, sendo depois encaminhadas para as suas localizações

definitivas. Destinam-se ao exterior da célula, sendo “embaladas” em vesículas que se irão

fundir com a membrana plasmática e libertadas para o exterior. Destinando-se ao

citoplasma, as vesículas irão fundir-se com outros organitos.

As vesículas formadas pelo R.E.R. são recebidas pela face cis, ou de recepção, do

Golgi, as proteínas alteradas no lúmen das cisternas e libertadas pela face trans, ou de

formação, virada para a membrana plasmática.

Sinais Relacionados ao Complexo Golgiense

As proteínas depois de endereçadas e encapsuladas em vesículas, podem seguir

os seguintes caminhos:

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Biologia

Celular e

Molecular

22

Desta forma, os mecanismos de secreção celular podem ser

classificados em duas vias distintas:

As mitocôndrias têm duas membranas, como o núcleo ou os cloroplastos. A

membrana externa é lisa e fornece proteção, embora seja bastante permeável à passagem

de substâncias. A membrana interna contém grandes complexos protéicos embebidos,

envolvidos na síntese de ATP e na respiração celular. Esta membrana está dobrada em

pregas achatadas designadas cristas, que aumentam grandemente a sua área. O número

de cristas varia muito com a taxa metabólica da célula em que a mitocôndria se encontra.

A matriz é a região interna da mitocôndria, rodeada pela membrana interna. Contém

numerosas proteínas envolvidas nos processos respiratórios, bem como ribossomos e DNA,

usados na síntese da maioria das suas proteínas.

O peroxissoma é um organito relativamente pouco conhecido, em que produtos tóxicos

para a célula, como peróxido de hidrogênio (água oxigenada), são degradados em produtos

inofensivos, como água e oxigênio. Exclusivamente em células vegetais existem organitos

semelhantes, designados glioxissomas. O centrossoma é uma região mais ou menos amorfa,

localizada perto do envelope nuclear em células animais. Ao centro desta zona está um par

de estruturas cilíndricas designadas centríolos e dispostas em ângulo reto, como um L.

Os centríolos estão intimamente relacionados com o movimento celular, seja por meio

de flagelos ou de cílios, em cuja base existe sempre um corpo basal, em tudo semelhante

ao centríolo típico. Esta relação é confirmada pelo fato de muitas vezes os flagelos ou cílios

serem reabsorvidos e os seus corpos basais deslocados para o interior da célula, passando

a funcionar como centríolos.

A estrutura do centríolo é formada por nove grupos de três microtúbulos fundidos.

Estes nove conjuntos formam a “parede” da estrutura, ligeiramente rodados para o interior,


como hélices de uma turbina. Cada conjunto está ligado longitudinalmente ao adjacente por

outro tipo de proteínas.

Característico das células eucarióticas (e talvez, por ausência das bactérias, um fator

fundamental no sucesso dos eucariontes), o citosqueleto é formado por um emaranhado de

longas fibras de vários tipos, fornecendo suporte e permitindo o movimento (seja da célula

ou de organitos ou cromossomos no seu interior) e a alteração de forma.

Devido ao seu elevado dinamismo e interação com o ambiente, poderia, com a

mesma facilidade, designar-se citomusculatura. O citosqueleto é responsável pelo deslizar

sobre o substrato, contração muscular e pelas alterações de forma durante o desenvolvimento

embrionário dos animais.

O citosqueleto contém 3 tipos principais de fibras:

Microfilamentos - formados por subunidades de actina, têm a forma

de hélices duplas desta proteína. São estruturas muito flexíveis que podem

ser encontrados em toda a célula, mas são mais freqüentes logo abaixo da

membrana plasmática;

Filamentos intermédios - formados por subunidades de vimentina

ou lamina, entre outras proteínas muito heterogêneas, estes filamentos são

encontrados por toda a célula. Um tipo de filamento intermédio forma a lâmina

nuclear, um emaranhado de fibras logo abaixo da membrana interna do

envelope nuclear, enquanto outros fornecem força mecânica estendendo-se

através do citoplasma e associando-se aos desmossomas que unem células

vizinhas;

Microtúbulos - formados por subunidades de tubulina, estas

estruturas são polares: existe uma extremidade (ponta +) capaz de rápido

crescimento e outra (ponta -) que tende a perder subunidades se não for

estabilizada. Na maioria das células tal é conseguido ligando a ponta - do

microtúbulos ao centrossoma, localizado perto do núcleo, no centro da célula.

Por este motivo, o centrossoma é um dos MTOC conhecidos (microtubule

organizing center).

Os plastídeos são característicos das células vegetais e têm uma estrutura

característica: são envolvidas por um envelope com duas membranas, as mais internas das

quais se diferencia num sistema complexo, e que rodeia uma matriz mais ou menos

homogênea, o estroma. Os plastídeos são geralmente classificados segundo o tipo de

pigmentos que contêm.

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Biologia

Celular e

Molecular

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As células animais, heterotróficas, não produzem cloroplastos, mas

podem apresentá-los, perfeitamente funcionais, retirados da digestão parcial

de células vegetais ou devido a algas verdes que vivem em simbiose nesses

tecidos. Esta situação é bastante comum em corais e anêmonas.

É o local onde se realiza a fotossíntese, contendo grande quantidade

de pigmentos, nomeadamente clorofilas. Uma única célula do mesófilo pode

conter até 50 cloroplastos, pelo que 1mm 2 de folha contém cerca de 500000.

Geralmente, localizam-se nos lados longos das células, perto da parede celular.

A sua estrutura faz lembrar a da mitocôndria, pois também apresenta duas

membranas. A membrana externa é bastante permeável, permitindo a passagem da maioria

das pequenas moléculas. A membrana interna é bem mais seletiva e é onde se localizam

os complexos que captam a luz para as reações fotossintéticas. Forma dobras designadas

tilacóides. Quando os tilacóides aparecem empilhados como moedas designam-se grana.

O espaço interno do cloroplasto designa-se estroma e é rodeado pela membrana

interna. Neste espaço, tal como na mitocôndria, encontra-se DNA e ribossomos, capazes

de comandar numerosas proteínas presentes no cloroplasto. No entanto, o controle é

nitidamente do núcleo, sendo a maior parte do material sintetizado com DNA nuclear e

transferido para os plastídios.

Em algas verdes e plantas é freqüente encontrar no estroma grãos de amido e/ou

pequenas gotas de lipídios. Estes são produtos de armazenamento temporário, quando o

organismo fotossintetiza ativamente.

Secreção e Digestão Celular

Complexo Golgiense (ou complexo de Golgi)

O Complexo Golgiense (cujo nome é uma homenagem ao cientista que o descobriu,

Camillo Golgi) é um conjunto de saquinhos membranosos achatados e empilhados como

pratos. Estas pilhas, denominadas dictiossomos, encontram-se no citoplasma perto do

núcleo. O complexo é a estrutura responsável pelo armazenamento, transformação,

empacotamento e “envio” de substâncias produzidas na célula. Portanto, é o responsável

pela exportação de substâncias na célula. É comum compará-lo a uma agência do correio,

devido ambos terem funções semelhantes. Este processo de eliminação de substâncias é

chamado de secreção celular. Praticamente todas as células do corpo sintetizam e exportam

uma grande quantidade de proteínas que atuam fora da célula.


Lisossomos - Reciclando Resíduos

As células possuem no citoplasma, dezenas de saquinhos cheios de enzimas capazes

de digerir diversas substâncias orgânicas. Com origem no complexo golgiense, os

lisossomos existem em quase todas as células animais. As enzimas são produzidas no

RER , depois são transferidas para o dictiossomos do complexo golgiense. Lá, são

identificadas e enviadas para uma região especial do complexo e por fim serão empacotadas

e liberadas como lisossomos.

Eles são as organelas responsáveis pela digestão da célula (a chamada digestão

intracelular). Num certo sentido, eles podem ser comparados a pequenos estômagos

intracelulares. Além disso, os lisossomos tem a função de ajudar no processo de autofagia.

Também podem ser comparados à centros de reciclagem, ou até mesmo a desmanches

pois digerem partes celulares envelhecidas e desgastadas, de modo a reaproveitar as

substâncias que as compõem.

Características Morfológicas de Algumas Células Secretoras

A ultra-estrutura das células com intensa atividade protéica varia de acordo com o

destino das proteínas sintetizadas. Veja, no quadro abaixo, alguns exemplos:

25


Biologia

Celular e

Molecular

26

Catabolismo e Anabolismo

Artigo: Metabolismo, Anabolismo e Catabolismo

Prof. Benito Olmos

Para o funcionamento do organismo é necessário a ocorrência de

inúmeras reações bioquímicas em nível celular. O conjunto destas reações é definido como

metabolismo.

Basicamente o metabolismo esta dividido em duas partes que contém objetivos e

resultados opostos, o anabolismo e o catabolismo.

As reações que acarretam o armazenamento de energia e construção de tecidos

são conhecidas coletivamente como anabolismo.

Neste processo, moléculas mais complexas são sintetizadas a partir de moléculas

menos complexas. Estas moléculas menos complexas recebem a denominação de

substratos.

Um exemplo deste processo anabólico reside na síntese de proteínas dentro do tecido

muscular a partir dos aminoácidos e na formação de estoques de glicogênio por intermédio

do agrupamento de moléculas de glicose. Isto ocorre, por exemplo, quando, após uma

sessão de treinamento, temos a ingestão adequada de nutrientes. Principalmente

carboidratos e proteínas, onde os carboidratos serão convertidos em glicose e parte desta

armazenada como glicogênio, e as proteínas fornecerão os aminoácidos necessários à

hipertrofia muscular.

O anabolismo demanda para sua ocorrência a oferta de energia e substratos

necessários às suas reações, sendo responsável pelo crescimento, regeneração e

manutenção dos diversos tecidos e órgãos presentes no organismo.

Em um pólo diametralmente oposto temos o catabolismo, onde o organismo irá

desmembrar moléculas mais complexas para, assim, obter as moléculas mais simples e,

por intermédio disto aumentar a disponibilidade de nutrientes ao organismo.

Como exemplo de catabolismo, temos o processo de digestão dos alimentos, onde

o organismo realiza o “desmonte” dos nutrientes presentes nos alimentos em moléculas

mais simples que serão posteriormente usadas pelo metabolismo.

As proteínas presentes em uma refeição à base de carnes irão ser desmembradas

em aminoácidos e estes serão lançadas à corrente sanguínea para serem utilizados pelo

organismo.

O catabolismo também ocorre quando o organismo está sem energia suficiente e

busca obter esta por intermédio da destruição de seus próprios tecidos e reservas,

acarretando a liberação de aminoácidos e glicose que serão convertidos em energia.

Durante um treinamento para manter a oferta de energia necessária, o organismo

estará utilizando o processo anteriormente descrito.

Devido a isto, dizemos que ninguém está “crescendo” ou aumentando a sua

performance durante uma sessão de treinamento, já que essa é essencialmente catabólica.

A melhora virá nos períodos de descanso onde o organismo, caso tenha a oferta

adequada de nutrientes, estará em anabolismo.

Anabolismo e Catabolismo acontecem alternadamente no organismo, para aferirmos

o resultado final destas reações teremos que analisar o balanço metabólico.

A diferença entre a quantidade total de anabolismo e a de catabolismo em um período

de tempo determina o balanço metabólico:


a) Caso a quantidade de anabolismo tenha sido maior do que a de catabolismo, teremos

um balanço metabólico positivo.

b) Caso a quantidade de catabolismo tenha sido maior do que a de anabolismo, teremos

um balanço metabólico negativo.

c) Caso a quantidade de anabolismo tenha sido igual à de catabolismo, teremos um

balanço metabólico nulo.

O catabolismo e anabolismo são regulados pelo sistema hormonal, onde alguns

hormônios específicos atuam como sinalizadores e desencadeadores destes estados

metabólicos.

Dentre os principais hormônios catabólicos temos a adrenocorticotropina (ACTH),

que ocasiona a secreção dos hormônios glucocorticóides, dentre os quais figura o tão

conhecido cortisol.

Os principais hormônios anabólicos são o hormônio do crescimento (GH), a

testosterona, a insulina e o IGF-1.

Em nossa próxima edição estarei discutindo a atuação destes hormônios dentro

das reações de catabolismo e anabolismo, para que assim entendamos um pouco mais

sobre estes fascinantes processos metabólicos.

Como Como e eevitar

e vitar o o Ca Cata Ca ta tabolismo ta bolismo

É comum observarmos atletas defendendo sua modalidade esportiva preferida,

colocando-a como a mais completa. É difícil concordar com isto, na visão dos especialistas,

nenhuma modalidade esportiva tem esta dinâmica.

Na maioria dos esportes, predomina apenas uma das 4 capacidades físicas: a

velocidade, a resistência, a força ou a flexibilidade, mas não é por este motivo que devemos

excluir do treinamento capacidades e habilidades menos importantes.

Em uma visão técnico-ciêntifica, o “heteroclonismo” (treinamento modular de

variação) vem mostrando ótimos resultados, melhorando a performance de inúmeros atletas,

que antes apenas treinavam especificamente sua modalidade.

Atletas que praticam modalidades extenuantes como o triatlo e a maratona, por

exemplo, entram constantemente num processo chamado catabolismo (utilização do músculo

como fonte energética), desencadeando alguns problemas como: perda de peso, queda

da resistência orgânica e perda da força muscular.

Uma das formas de evitar o catabolismo seria a prática do treinamento de força que

por sua vez, estimula o anabolismo (construção do músculo). O estímulo provocado na

musculatura através da sobrecarga do exercício aumenta naturalmente a produção dos

hormônios, testosterona, insulina e o GH.

A testosterona é o hormônio sexual masculino, produzida pelos testículos, necessita

para sua construção alem do estímulo da força, uma ingestão adequada de gordura. A insulina

é sintetizada pelo pâncreas a partir de aminoácidos é estimulada pela ingestão de

carboidratos. O hormônio do crescimento (GH), é sintetizado pela hipófise, também a partir

dos aminoácidos, principalmente durante o sono. O cansaço moderado produzido pelos

exercícios, aumenta a faixa de sono, havendo uma maior produção de GH.

27


Biologia

Celular e

Molecular

28

O excesso de treino de força também pode causar catabolismo. O

estresse físico e emocional faz com que as glândulas supra-renais secretem

o cortizol, proporcionando a degradação do tecido muscular.

Baixos níveis de glicose durante competições ou treinamentos de longa

duração também colaboram com o catabolismo. Para evitar este processo

de perda de proteína, chamado de balanço hidrogenado negativo,

normalmente relacionado a queda de rendimento do atleta, é aconselhável

uma suplementação de carboidrato durante as atividades acima de 60 minutos. Esta

suplementação é geralmente feita com carboidratos de alta absorção como: maltodextrina,

o carb-up ou exceed gel, entre outros.

É bom lembrar: a ingestão de proteína durante as refeições é fundamental, sendo

necessário aproximadamente 2g de proteína por kg corporal/dia, e pode ser aumentada

em torno de 3g, caso o atleta, além de sua modalidade competitiva, pratique treinamentos

de força.


[ ]

Para saber mais acesse:

http://pitboorei.vilabol.uol.com.br/nutricao/CATABOLISMO.htm

Metabolismo Energético

Estrutura Morfológica

Mitocôndria: a produção da energia aeróbia

Qualquer mitocôndria é formada por duas unidades de membrana separadas por

um espaço intermembranoso, cada qual com funções e proteínas diferentes associadas à

sua bicamada lipídica. A membrana interna emite numerosas cristas para o interior da

organela, aumentando substancialmente a sua superfície. Nessas cristas podem-se visualizar

ao microscópio eletrônico, em grande aumento, partículas em forma de raquete,

denominadas corpúsculos elementares. São encontrados a intervalos de 10 nm, podendo

haver 104 a 106 corpúsculos por mitocôndria.

Na intimidade da mitocôndria, delimitada pela membrana interna, está a matriz

mitocondrial. A matriz contém material protéico granular de alta densidade, capaz de se

ligar a fosfatos de cálcio e magnésio, precipitando-se na forma de grânulos elétron-densos.

É por isso que as mitocôndrias são o segundo destino preferencial de acúmulo do cálcio

intracelular (o primeiro sendo o retículo endoplasmático liso). A matriz possui todas as

enzimas necessárias ao ciclo de Krebs.

A membrana externa mitocondrial é semelhante às demais membranas da célula

eucarionte. A membrana interna possui os elementos da cadeia respiratória necessários

para a respiração aeróbia.


RESPIRAÇÃO AERÓBIA : uma visão do processo

Pode-se dividir a respiração aeróbia em três fases:

- Glicólise

A primeira via do metabolismo energético da glicose é a glicólise. A glicólise ocorre

totalmente por enzimas dissolvidas no hialoplasma. Este processo metabólico não exige

oxigênio molecular e pode ocorrer na sua ausência. A glicólise produz duas moléculas de

ATP (por fosforilação pelo nível de substrato) para cada molécula de glicose consumida.

Em geral, nas células, a concentração de glicose é muito menor que a do líquido extracelular.

Essa diferença de concentração (=gradiente de concentração) é mantida por regulação

homeostática. Quando as moléculas de glicose adentram no hialoplasma muito rapidamente,

vão para a via de oxidação (glicólise) ou são armazenadas sob a forma de glicogênio.

Como resultado final, a concentração hialoplasmática de glicose é muito baixa, o que faz

com que exista sempre um gradiente de concentração que favorece a difusão de glicose

para o interior da célula. A glicose é uma molécula muito polar, de modo que, mesmo havendo

um gradiente de concentração, ela não atravessa a membrana plasmática. Na maioria dos

tecidos, o transporte de glicose exige a ação do hormônio pancreático insulina, que regula

a entrada de glicose e aminoácidos nas células.

Primeiramente, na glicólise, a molécula de glicose é convertida em glicose-6-fosfato,

numa reação dependente do gasto de ATP. A segunda reação é a conversão da glicose-6fosfato

em frutose-6-fosfato, com o gasto de uma segunda molécula de ATP. Nas diversas

etapas que seguem, a cadeia de seis carbonos da glicose original são quebrados em dois

fragmentos, cada um com três carbonos, as moléculas de gliceraldeído-3-fosfato e estas,

por fim, em duas moléculas de ácido pirúvico ou piruvato. A conversão de duas moléculas

de gliceraldeído em duas de piruvato produz duas moléculas de ATP, duas moléculas de

NADH e 56 kcal de calor. Como duas moléculas de ATP foram gastas no início do processo,

o resultado efetivo é de duas moléculas de ATP para cada molécula de glicose.

A conversão de um mol de glicose em dois moles de piruvato resulta na produção de

dois moles de NADH. Esse NADH deve ser reoxidado para que a glicólise continue. Se o

piruvato vai para a mitocôndria (metabolismo aeróbico), o NAD+ será regenerado por essa

via. Se a célula não possui enzimas para o metabolismo aeróbico ou não há oxigênio

disponível, a célula regenera o NAD+ pela conversão de piruvato em ácido láctico, processo

em que o NADH transfere o hidrogênio para o piruvato. As células musculares esqueléticas,

em ausência de oxigênio molecular, podem realizar esta glicólise anaeróbica com produção

final de ácido láctico ou lactato.

Após a glicólise, o piruvato vai para a mitocôndria onde é transformado em grupo

acetil (molécula com dois carbonos), que, por sua vez, é degradado no ciclo de Krebs, onde

se produz mais 36 moléculas de ATP para cada molécula de glicose processada.

- Ciclo de Krebs

O ciclo de Krebs, ou ciclo do ácido cítrico, é uma seqüência circular de oito reações

que ocorre na matriz mitocondrial. Nessas reações, os grupos acetil (que provêm dos dois

piruvatos que, por sua vez, vieram da glicose) são degradados em duas moléculas de gás

carbônico, ao mesmo tempo em que quatro elétrons são transferidos para três NAD e um

FAD, e uma molécula de ATP é formada por fosforilação pelo nível de substrato. A degradação

total dos grupos acetil pelo ciclo de Krebs é explanada na figura a seguir. (figura retirada de

Alberts et al., 1997, p. 661).

29


Biologia

Celular e

Molecular

Para entrar no ciclo do ácido cítrico, o piruvato deve ser, primeiramente,

descarboxilado, liberando CO2 e formando NADH. A molécula de gás carbônico produzida

será, tal qual outras resultantes do ciclo de Krebs, excretada no nível dos alvéolos pulmonares,

no processo conhecido como respiração sistêmica. A molécula com dois carbonos (grupo

acetil) combina-se com a coenzima A, formando a acetil-CoA. Radicais acetil provindos de

lipídios também entram no ciclo de Krebs como acetil-CoA. Alguns aminoácidos oriundos

do catabolismo de proteínas podem ser convertidos em intermediários do ciclo de Krebs.

Durante as reações do ciclo, são retirados hidrogênios do acetil e estes são passados

para os nucleotídeos NAD+ e FAD, que levam estes hidrogênios para as cristas

mitocondriais, onde acontece a fosforilação oxidativa, que gera ATP. No processo de

fosforilação oxidativa ocorrem: o transporte de elétrons; a síntese de ATP por meio de uma

enzima; o consumo de oxigênio molecular e a produção de moléculas de água.

Cadeia Respiratória e a Fosforilação Oxidativa

A maior parte do ATP formado na respiração celular provém do processo de

fosforilação oxidativa que ocorre nas cristas mitocôndrias. Nas membranas internas da

mitocôndria existe uma série de enzimas contendo ferro (chamadas citocromos) que

constituem a cadeia respiratória. Os citocromos da cadeia respiratória, inicialmente,

transferem os elétrons do NADH e do FADH2 para si e, após, cedem estes elétrons para o

oxigênio, reduzindo-o a água. No processo de transporte de elétrons ao longo da cadeia

respiratória, acontece liberação de energia. Parte dessa energia é perdida (dissipada) sob

30


a forma de calor, outra parte é usada para transportar prótons (H+), através da membrana

interna, da matriz até o espaço intermembranoso. Deste modo, a energia é guardada sob a

forma de um gradiente de prótons entre a matriz e o espaço intermembranas. Os prótons

acumulados tendem a voltar para a matriz e o fazem atravessando a enzima ATP-sintase,

situada na membrana interna mitocondrial. A ilustração a seguir (retirada de Alberts et al.,

1997, p. 673) esquematiza a enzima ATP-sintase:

Quando os prótons atravessam a enzima, sua energia é utilizada para produzir ATP

a partir de ADP e um fosfato inorgânico (PO4—).Esta teoria que procura explicar a síntese

de ATP a partir da energia do gradiente de prótons é conhecida como hipótese

quimiosmótica. O fluxo de prótons do gradiente pode ser comparado à água de uma represa

que tem sua energia potencial transformada em energia elétrica quando da passagem da

água por uma turbina.

A próxima figura (retirada de Alberts et al., 1997, p. 674) representa a passagem dos

prótons do gradiente através da ATP-sintase com a conseqüente produção de ATP:

Ao final do transporte de elétrons pela cadeia respiratória, estes elétrons liberaram

uma energia suficiente para, por meio da ATP-sintase, regenerar trinta e seis moléculas de

ATP; somando-se os 36 ATP às duas moléculas de ATP sintetizadas pela glicólise, no

hialoplasma, temos o total de 38 moléculas de ATP formadas a partir da energia química

oriunda de uma molécula de glicose.

31


Biologia

Celular e

Molecular

32

A figura seguinte (retirada de Alberts et al., 1997, p. 662) esquematiza

o processo geral da oxidação da glicose pela mitocôndria. Note o detalhe do

transporte de elétrons e a formação do gradiente de prótons e a síntese das

moléculas de ATP.

No catabolismo de lipídios, os ácidos graxos passam a ser a fonte principal de

cadeias carbônicas a serem oxidadas para obter energia para a produção de ATP. Cada

radical de dois carbonos de um ácido graxo gera uma molécula de acetil-CoA ,que entra

para o ciclo de Krebs. Um triglicerídio, por exemplo, é formado por três ácidos graxos unidos

a uma molécula de glicerol. Portanto, a partir de uma única molécula de triglicerídio pode-se

obter muitos grupos acetil, o que faz com que o teor de armazenamento de energia dos

lipídios seja bem maior do que o dos glicídios.

Fermentação

Uma mudança química em matéria animal e vegetal provocada por leveduras

microscópicas, bactérias ou mofos é chamada de fermentação. Exemplos de fermentação

são o azedamento de leite, o crescimento da massa de pão e a conversão de açúcares e

amidos em álcool. Muitas substâncias químicas industriais e vários antibióticos usados em

medicamentos modernos são produzidos através de fermentação sob condições

controladas. O resultado da fermentação é que uma substância seja quebrada em compostos

mais simples. Em alguns casos a fermentação é usada para modificar um material cuja

modificação seria difícil ou muito cara se métodos químicos convencionais fossem

escolhidos. A fermentação é sempre iniciada por enzimas formadas nas celas dos

organismos vivos. Uma enzima é um catalisador natural que provoca uma mudança química

sem ser afetado por isto.

A levedura comum é um fungo composto de minúsculas células tipos vegetais similares

às bactérias. Suas enzimas invertase e zimase quebram açúcar em álcool e gás carbônico.

Elas crescem o pão e transformam suco de uva em vinho. Bactérias azedam o leite

produzindo ácidos láctico e buturico. Células do corpo humano produzem enzimas digestivas,

como pepsina e renina que transformam comida em uma forma solúvel.

Os produtos de fermentação foram usados desde a Antigüidade. Habitantes das

cavernas descobriram que a carne envelhecida tem um sabor mais agradável que a carne

fresca. Vinho, cerveja, e pão são tão velhos quanto a agricultura. Queijo, que envolve a

fermentação de leite ou creme, é outra comida muito antiga. O valor medicinal de produtos

fermentados é conhecido de há muito tempo. Os chineses usavam coalho de feijão-soja

mofado para curar infecções de pele há 3.000 anos atrás. Os índios da América Central

tratavam feridas fétidas com fungos.


A verdadeira causa de fermentação, porém, não era compreendida até o século XIX.

O cientista francês Louis Pasteur, enquanto estudando problemas dos cervejeiros e

vinicultores da França, encontrou que um tipo de levedura produz vinho bom, mas um segundo

tipo torna-o azedo. Esta descoberta conduziu à teoria da origem de doenças de Pasteur.

A química das fermentações é uma ciência nova que ainda está em suas fases mais

iniciais. É a base de processos industriais que convertem matérias-primas como grãos,

açúcares e subprodutos industriais em muitos produtos sintéticos diferentes. Cepas

cuidadosamente selecionadas de mofos, leveduras e bactérias são usadas.

A penicilina é um antibiótico que destrói muitas bactérias causadoras de doenças. É

derivado de um mofo que cresce em uma mistura fermentativa de substâncias

cuidadosamente selecionadas para este propósito. A penicilina industrial e muitos outros

antibióticos se tornaram uma área muito importante da indústria farmacêutica.

O Ácido cítrico é uma das muitas substâncias químicas produzidas por

microorganismos. É usado em limpadores de metal e como um preservativo e agente de

sabor em alimentos. O ácido cítrico é responsável pelo sabor azedo de frutas cítricas. Poderia

ser obtido delas, mas necessitaria muitos milhares de frutos para produzir a quantia de

ácido cítrico atualmente feita pela fermentação de melado com o mofo aspergillus niger.

Um produto de fermentação, Terramicina, é adicionado a rações animais para acelerar

o crescimento dos animais e os proteger de doenças. Certas vitaminas são feitas através

de fermentação de mofos; e as próprias enzimas, extraídas de vários microorganismos,

têm muitos usos na fabricação de alimentos e medicamentos.

Cloroplasto

Nos cloroplastos ocorre a reação da mais fundamental

importância para a vida das plantas e, indiretamente, para a vida

dos animais: a fotossíntese. Os cloroplastos são geralmente

discoidais. Sua cor é verde devido a presença de clorofila. No seu

interior existe um conjunto bem organizado de membranas, as quais

formam pilhas unidas entre si, que são chamadas de grana. Cada

elemento da pilha, que tem o formato de uma moeda, é chamado

de tilacóide. Todo esse conjunto de membranas encontra-se

mergulhado em um fluído gelatinoso que preenche o cloroplasto,

chamado de estroma, onde há enzimas, DNA, pequenos ribossomos e amido. As moléculas

de clorofila se localizam nos tilacóides, reunidas em grupos, formando estruturas chamadas

de “complexos de antena”.

Fotossíntese

Os vegetais clorofilados têm o

equipamento bioquímico necessário para

transformar substâncias pouco energéticas

(CO 2 e H 2 O) em substância rica em energia

(glicose). Na fotossíntese, a energia luminosa

absorvida pela clorofila é transformada em

energia química de ligação, que fica

armazenada no carboidrato.

A luz utilizada nessa formação é

absorvida por uma série de pigmentos. Cada

pigmento absorve determinados

comprimentos de ondas, refletindo os que não

absorve. A cor do pigmento é dada pelo

comprimento de onda refletido, podendo-se

33


Biologia

Celular e

Molecular

34

determinar o espectro de absorção de cada pigmento através de um

espectrofotômetro.

Os tipos de pigmentos utilizados na fotossíntese variam nos diferentes

grupos de organismo fotossintetizantes. Nos vegetais superiores, os

pigmentos mais importantes são a clorofila a e a clorofila b, pigmentos verdes

que absorvem a luz no violeta, no azul e no vermelho, refletindo no verde; por

isso, são verdes.

Colocando-se em um gráfico os diferentes comprimentos de onda em função da

taxa em que se processa a fotossíntese, pode-se verificar o espectro de ação da luz na

fotossíntese:

Observando-se os gráficos apresentados, pode-se notar que os picos do espectro

de ação da luz na fotossíntese e os dos espectros de absorção da luz pela clorofila têm

padrão semelhante, evidenciando que a clorofila é o pigmento mais importante na recepção

da luz na fotossíntese.

A absorção da luz pela clorofila se faz com intensidade máxima nas faixas de

comprimento de onda de 450 nm (nanômetros), que é correspondente à luz azul, e 700 nm

que corresponde, à luz vermelha. O nanômetro ainda é muito conhecido como milimícron. A

absorção da luz verde é quase nula. A clorofila reflete-a quase integralmente. E é por isso

que nós a vemos dessa cor.

As curvas indicam:

1. espectro de absorção da luz pela clorofila a;

2. espectro de absorção da luz pela clorofila b;

3. O espectro de ação da fotossíntese não corresponde rigorosamente ao espectro

de absorção da luz pelas clorofilas. Considerando o fenômeno fotossíntese em termos gerais,

a resposta à luz vermelha é maior do que à luz azul. Isso se explica porque os pigmentos

acessórios (xantofila, licopeno e caroteno) absorvem intensamente certas radiações de

forma mais eficiente que as clorofilas, transferindo depois a elas a energia absorvida.

Em certas plantas aquáticas, outros pigmentos, como a ficoeritrina e a ficoxantina,

também absorvem a luz eficientemente. Nesses casos, o espectro de ação da luz na

fotossíntese é diferente daquele apresentado anteriormente, estando os picos de maior

taxa de fotossíntese praticamente coincidentes com os de absorção pelos pigmentos citados.


A equação tradicional da fotossíntese é:

Essa reação, no entanto, não pode mais ser aceita como correta, tendo em vista que

o oxigênio liberado na fotossíntese provém da água e não do gás carbônico. Isto foi

confirmado por um experimento clássico (década de 40), no qual o oxigênio da água foi

18

marcado com o isótopo O, verificando-se que todo o oxigênio liberado na fotossíntese era

isótopo –18.

Dessa forma, a reação aceita é:

Essa equação mostra o processo de síntese de compostos orgânicos a partir de

substâncias inorgânicas, utilizando-se a energia luminosa e com liberação de oxigênio.

Hoje, sabemos que a fotossíntese se processa em duas etapas. Na primeira, a luz

cede energia para a clorofila. Portanto, essa etapa não ocorre sem a presença de luz. Ela é

conhecida como fase luminosa da fotossíntese ou reações de claro. Na segunda etapa, a

energia retida por certos compostos, vai permitir uma série de reações que vão levar ao

aparecimento da glicose. Essa etapa pode ocorrer mesmo na ausência da luz. É a fase

escura ou reações de escuro da fotossíntese.

Fase clara

A fotossíntese é dividida em duas fases: clara e escura. A fase clara, também chamada

de fotoquímica, consiste na incidência da luz solar sob a clorofila A. Elétrons são liberados

e recebidos pela plastoquinona (aceptor primário de elétrons). Estes elétrons passam por

uma cadeia transportadora liberando energia utilizada na produção de ATP. Os elétrons

com menos energia entram na molécula de clorofila A repondo os liberados pela ação da

luz. A molécula de clorofila absorve energia luminosa. Este energia é acumulada em elétrons

que, por este fato, escapam da molécula sendo recolhidos por substâncias transportadoras

de elétrons. A partir daí, estes irão realizar a fotofosforilação, que, dependendo da substância

transportadora, poderá ser cíclica ou acíclica. Em todos os dois processos, os elétrons

cedem energia, que é utilizada para a síntese de ATP através de fosforilação (processo em

que adiciona um fosfato rico em energia no ADP).

Fotofosforilação acíclica

Está relacionada basicamente com a fotólise da água Fotofosforilação cíclica: O

elétron sai da clorofila A, é captado pela ferrodoxina e passa por transportadores de elétrons,

havendo nos cloroplastos. Liberação de energia, que será utilizada na síntese de ATP. É

importante citar que estes processos acontecem simultaneamente nos cloroplastos.

Fase escura

Ocorre no estroma dos cloroplastos e é nesta fase que se forma a glicose, pela

reação inicial entre o gás carbônico atmosférico e um composto de 5 carbonos, a ribulose

difosfato (RDP), que funciona como “suporte” para a incorporação do CO 2 .

35


Biologia

Celular e

Molecular

36

Ciclo de Calvin

A molécula de CO 2 se liga ao suporte de RDP desencadeando um

ciclo de reações no qual se formam vários compostos de carbono. Para

formação de uma molécula de glicose é necessário que ocorram 6 ciclos

destes. Os átomos de Hidrogênio da água são adicionados a compostos de

carbonos, obtidos a partir de CO 2 , havendo uma redução de gás, com produção

de glicose.

Plantas C4

O mecanismo de fixação do CO 2 não representa o único, descoberto por Calvin,

utilizado pelas plantas verdes para fixar este elemento. Em 1960, foram encontradas

evidências de que o primeiro produto fotossintético da cana de açúcar não era o PGA de 3

carbonos, mas um composto de 4 carbonos. Este aspecto se distingue das plantas C 3 nas

quais o produto intermediário da fotossíntese é um composto de 3 carbonos, o PGA.

Plantas Canr

Um terceiro modo de fixação, a fotossíntese com metabolismo ácido evoluiu

independentemente em muitas plantas como os cactos. Utilizam-se também moléculas de

4 carbonos. Nestas plantas, os ácidos málicos e isocítrico acumulam-se nas plantas durante

a noite e são novamente convertidos em gás carbônico na presença de luz. Este processo

é claramente favorável em condições de alta luminosidade e escassez de água. Estas plantas

dependem muito deste processo, pelo fato de seus estômatos estarem fechados durante o

dia a fim de retardar a perda de água. As células estomáticas são as únicas células

epidérmicas que fazem fotossíntese e produzem glicose.

Fatores que afetam a Fotossíntese

A fotossíntese é afetada por vários fatores, tais como a intensidade luminosa, a

temperatura e a concentração de gás carbônico no ar. Por exemplo: em uma planta mantida

em um ambiente com temperatura e concentração de CO 2 constantes, a quantidade de

fotossíntese realizada passa a depender exclusivamente da luminosidade.

Temperatura

Qualquer temperatura abaixo ou acima da “ótima”

resulta em condição limitante para as reações de

fotossíntese. Abaixo da temperatura “ótima” a energia cinética

das moléculas reagentes (CO 2 , H 2 O) é insuficiente para

conseguir o rendimento químico. Acima da “temperatura

ótima” as enzimas vão se desnaturando, podendo até parar

as reações.

Concentração de CO2

No ar atmosférico há uma mistura de gases: N 2 78% ; O 2 21% ; CO 2 0,035%.

A construção do gráfico acima utiliza dados obtidos

em condições experimentais de laboratório. Observa-se que

a concentração ótima é atingida em 0,2% de CO 2 , pois

acima dessa concentração a taxa de fotossíntese já não

poderá melhorar. Conseqüentemente, qualquer

concentração abaixo desse ótimo (0,2%) está funcionando

como limitante para o melhor rendimento do processo.


A concentração do CO 2 no ar atmosférico exerce contribuição importante para a

temperatura ambiente. Os estudiosos estimam que se essa concentração chegar em torno

de 0,05% o calor será suficiente para descongelar parcela das calotas polares, fazendo

subir o nível dos mares, o que provocaria inundações catastróficas.

Intensidade luminosa

Sendo a energia luminosa de natureza ondulatória eletromagnética, a freqüência (ou

comprimento de onda) determina as diferenças de cores no espectro visível, enquanto a

amplitude é responsável pela intensidade luminosa forte ou fraca.

Durante o dia, entre 11 horas e 14 horas, a intensidade luminosa é muito forte, enquanto

ao amanhecer ou ao entardecer essa intensidade é fraca.

A observação do gráfico acima demonstra que as

intensidades luminosas abaixo do ponto de saturação

luminosa são valores limitantes do processo fotossintético.

Acima dessa “intensidade ótima” já não haverá mais

melhoria na taxa de rendimento.

Os fatores analisados estão todos presentes ao

mesmo tempo no ambiente e os componentes limitantes

podem ser dois ou mais concomitantemente. O que se

procura analisar, nas condições naturais, é qual deles estará influindo de maneira mais

decisiva como fator limitante da fotossíntese.

Quimiossíntese

Certas bactérias que vivam no solo são capazes de construir suas cadeias de carbono

a partir de gás carbônico, água e outras substâncias minerais sem utilizar energia luminosa.

Elas provocam a oxidação de substâncias minerais do solo e, então, aproveitam a energia

liberada nessas reações químicas para sintetizar suas substâncias orgânicas da seguinte

maneira:

Se comparado à fotossíntese, este processo, chamado quimiossíntese, representa

uma fração muito pequena do processo de produção de cadeias de carbono. Entretanto,

ele tem importância fundamental no ciclo dos compostos nitrogenados. É graças a um tipo

especial de quimiossíntese que os compostos nitrogenados, originados da decomposição

da matéria orgânica dos cadáveres, podem ser aproveitados pela planta.

Todas as células vivas possuem uma elevada organização interna que é composta

pela associação de substâncias orgânicas e inorgânicas. O estado de organização interna

não é espontâneo nem permanente; e, por ser instável, pode reverter muito facilmente ao

estado inanimado. O que mantém as características que diferem o vivo do não-vivo é uma

entrada constante de energia. Segundo a Termodinâmica, há duas formas de energia: a

energia livre ou utilizável e a entropia ou energia não utilizável.

Em qualquer transformação de energia, a energia livre (mais organizada e

concentrada) tende a passar para uma forma menos organizada e menos concentrada, a

entropia. As células precisam de energia para não se desestruturar e para promoverem

seus processos mecânicos, elétricos, osmóticos, bioquímicos. Mas, ao utilizar esta energia,

a célula a desorganiza e a dissipa, de modo que não pode voltar a usá-la. Portanto, as

células, como unidades metabólicas, precisam de um fluxo de energia exterior que venha

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Biologia

Celular e

Molecular

38

de uma fonte até elas. Pela natureza destas fontes, dividimos os seres vivos

em autótrofos e heterótrofos. Os autótrofos têm a capacidade metabólica de

sintetizarem, para o seu sustento, moléculas orgânicas a partir de substâncias

inorgânicas de baixo peso molecular, como a água e o gás carbônico. A

fotossíntese é um exemplo de processo anabólico realizado por seres

autótrofos. Os seres heterótrofos não têm esta capacidade metabólica e, por

isso, precisam obter matéria orgânica pronta para sua nutrição.

[ Agora é hora de

TRABALHAR

]

1. Como podemos comprovar a origem do oxigênio como sendo da fotossíntese?

Explique.

2.Analise a frase abaixo e em, seguida, faça um comentário, justificando.


Núcleo Celular

ESTUDO SOBRE INFORMAÇÕES

GENÉTICAS E BIOTECNOLOGIA

CÉLULA, FLUXO DE INFORMAÇÃO GENÉTICA

Uma das principais características da célula

eucarionte é a presença de um núcleo de forma variável,

porém bem individualizado e separado do restante da

célula.

Ao microscópio óptico o núcleo tem contornos

nítidos, sendo o seu interior preenchido por elementos

figurados. Dentre os elementos distinguem-se o nucléolo

e a cromatina.

Na célula ao lado, nota-se o nucléolo formando

uma estrutura enovelada. Entre as malhas do nucléolo

observa-se a cromatina. No restante do núcleo, a

cromatina está uniformemente dispersa; o envoltório

nuclear é bem visível.

Quando uma célula se divide, seu material

nuclear (cromatina) perde a aparência relativamente

homogênea típica das células que não estão em

divisão e condensa-se numa série de organelas em

forma de bastão, denominadas cromossomos. Nas células somáticas

humanas são encontrados 46 cromossomos.

Há dois tipos de divisão celular: mitose e meiose . A mitose é a divisão habitual das

células somáticas, pela qual o corpo cresce se diferencia e realiza reparos. A divisão mitótica

resulta normalmente em duas células-filhas, cada uma com cromossomos e genes idênticos

aos da célula-mãe. A meiose ocorre somente nas células da linhagem germinativa e apenas

uma vez numa geração. Resulta na formação de células reprodutivas (gametas), cada uma

das quais tem apenas 23 cromossomos.

O Ciclo Celular e Replicação do DNA

Em organismos unicelulares, a célula cresce ao absorver substâncias do meio e

utilizando esses materiais na síntese de compostos celulares. Quando essas células atingem

um dado tamanho dividem-se, obtendo-se duas células filhas com metade do tamanho, que

crescerão e assim sucessivamente.

Em organismos multicelulares, pelo contrário, a divisão celular e o aumento do volume

celulares são os meios pelo qual o organismo cresce. Em todos os casos, as células filhas

são geneticamente iguais à célula progenitora.

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Biologia

Celular e

Molecular

40

A divisão celular consiste em dois processos sobrepostos ou

consecutivos: mitose e citocinese. A mitose origina dois núcleos geneticamente

idênticos, enquanto a citocinese separa o citoplasma, colocando os núcleos

filhos em células separadas.

As células que se dividem ativamente passam por uma seqüência

definida de acontecimentos, que se designa ciclo celular. Dependendo do

tipo de célula, o ciclo requererá tempos diferentes. Fatores externos, como a

temperatura ou a disponibilidade de nutrientes também afeta a duração do ciclo e respectivas

etapas.

O ciclo celular divide-se em interfase e mitose (ocupando geralmente entre 5 e 10%

do ciclo).

A interfase, ou seja, a fase entre duas divisões mitóticas, já foi considerada a fase de

repouso da célula, mas tal não é, de todo, verdade. Esta parte do ciclo pode ser subdividida

em três partes:

Fase G 1 - a designação desta etapa

deriva de gap = intervalo, e decorre

imediatamente após a mitose. É um

período de intensa atividade bioquímica,

no qual a célula cresce em volume e o

número de organitos aumenta. Para que

a célula passe para a fase seguinte do

ciclo é necessário que atinja um ponto

crítico designado ponto de restrição ou

start, momento em que se dão mudanças

internas;

Fase S - esta é a fase de síntese (S) de

DNA e, aparentemente, requer um sinal

citoplasmático para que se inicie. Cada cromossomo

é duplicado longitudinalmente, passando a ser formado

por dois cromatídeos. Nesta etapa, numerosas proteínas (histonas, por exemplo) são

igualmente sintetizadas;

Fase G 2 - esta fase conduz diretamente à mitose e permite formar estruturas com ela

diretamente relacionadas, como as fibras do fuso acromático.


Processos de Divisão Celular

Mitose

A mitose é um processo contínuo, mas geralmente considera-se, por uma questão

de facilidade, quatro etapas: Prófase, Metáfase, Anáfase e Telófase. No decorrer destas

etapas, o material genético sintetizado na fase S do ciclo celular é dividido igualmente por

dois núcleos filhos. Este processo está associado à divisão de células somáticas.

A mitose é iniciada apenas em presença de um fator promotor da mitose (MPF)

protéicos citoplasmáticos, que provoca a condensação dos cromossomos. As variações

de concentração de MPF estão relacionadas com as variações de uma outra proteína

conhecida por ciclina. Aparentemente, quando a ciclina atinge uma certa concentração no

citoplasma, o MPF é ativado. Durante a mitose a ciclina é rapidamente destruída, aumentando

novamente durante o ciclo seguinte.

Um dos primeiros sinais do próximo início da mitose é o surgimento de uma faixa

relativamente densa de microtúbulos logo abaixo da membrana citoplasmática. Esta faixa

envolve o núcleo num plano que corresponderá ao plano equatorial do fuso acromático

mitótico. Esta faixa desaparece após a formação do fuso acromático, mas corresponderá

ao local onde se forma a separação entre as duas células filhas.

A duração da mitose varia com o tipo de célula, de tecido e de organismo. Em células

vegetais de raiz de Angiospérmica, os tempos medidos foram os seguintes: Prófase 1-2

horas, Metáfase 5-15 minutos, Anáfase 2-10 minutos e Telófase 10-30 minutos. Ainda neste

tipo de célula, a interfase pode durar de 12 a 30 horas.

As etapas da mitose, propriamente dita, decorrem da seguinte forma:

Prófase - vista ao M.O.C. a transição entre a fase G 2 e a Prófase não é nítida. Durante

esta etapa, a mais longa de todo o processo mitótico, a cromatina condensa-se gradualmente

em cromossomos bem definidos. Durante este processo é visível que cada cromossomo é

compostos por dois cromatídeos enrolados um no outro, pois o DNA foi duplicado durante a

fase S. No final da Prófase os cromatídeos estão visíveis lado a lado, unidos pelo centrômero,

uma seqüência específica de DNA que ligará a molécula às fibras do fuso acromático. A

presença do centrômero divide cada cromatídeo em dois braços. É durante esta fase que

surge em volta do núcleo a chamada zona clara, que contém os microtúbulos. Estes,

inicialmente, estão orientados ao acaso, mas no fim da etapa estão alinhados paralelamente

á superfície do núcleo, ao longo do eixo do fuso acromático. O nucléolo desintegra-se e,

determinando o final da etapa, o envelope nuclear desaparece;

Metáfase - esta etapa inicia-se com a formação do fuso acromático, uma estrutura

tridimensional larga no centro e afilada nas extremidades, que ocupa a área anteriormente

ocupada pelo núcleo. As fibras do fuso são feixes de microtúbulos e vão-se ligar a complexos

protéicos especializados - cinetócoros - desenvolvidos nos centrômeros durante a Prófase.

Estes microtúbulos dos cinetócoros estendem-se, juntamente com os microtúbulos polares,

para os pólos da célula. Através deles vai ocorrer o alinhamento dos cromossomos no centro

do fuso, formando a placa equatorial. Nesta situação os cromatídeos estão em posição de

se separarem. O alinhamento das fibras do fuso acromático ocorre a partir dos centros de

organização dos microtúbulos. Em animais e protistas, esse centro organizador é o

centrossoma, uma nuvem de material amorfo que rodeia o par de centríolos. Em células

vegetais, que não contêm centrossoma, os organizadores existem e garantem a formação

do fuso, mesmo que os pólos sejam pouco definidos;

41


Biologia

Celular e

Molecular

42

Anáfase - esta etapa, muito breve, começa bruscamente, com a

separação simultânea de todos os cromatídeos pelos centrômeros. Cada

cromatídeo toma, agora, para si a designação de cromossomo. À medida

que os cinetócoros se deslocam em direção a pólos opostos, os braços dos

cromossomos são arrastados, sendo as pontas dos braços mais longos as

últimas a serem separadas. Este movimento em direção aos pólos parece

dever-se ao encurtamento dos microtúbulos junto ao cinetócoro, como se este

“comesse” o caminho ao longo das fibras. No final da Anáfase dois conjuntos idênticos de

cromossomos encontram-se em cada pólo;

Telófase - nesta etapa final da mitose, a separação dos dois conjuntos de

cromossomos é finalizada pela formação da membrana nuclear, a partir de retículo

endoplasmático rugoso. O fuso acromático desaparece e os cromossomos relaxam

novamente, tornando-se indistintos. O nucléolo é reconstituído e cada núcleo entra na

interfase.

Tal como referido anteriormente, a citocinese é um processo que se sobrepõe à

mitose e corresponde à divisão do citoplasma.

Na maioria das células, decorre por invaginação da parede celular (se presente) e

pela constrição da membrana citoplasmática. No entanto, em células vegetais, a separação

ocorre através da formação do fragmoplasto.

Esta estrutura é um sistema de fibras semelhantes às do fuso, formadas por

microtúbulos, mas organizados perpendicularmente ao eixo do fuso. A esta rede de fibras

vêm juntar-se vesículas do Golgi contendo substâncias pépticas para formar a lamela média.

As suas membranas fundem-se para formar a membrana plasmática em formação, do centro

para o exterior, em direção à parede celular já existente. Os plasmodesmos forma-se

igualmente neste momento, quando túbulos de retículo endoplasmático liso são apanhados

nomeio desta rede. Por último, cada célula filha deposita a sua parede celular sobre a

lamela média assim formada.


Meiose

A meiose ocorre apenas em células diplóides especializadas e apenas em ocasiões

determinadas do ciclo de vida de um organismo. Através deste fenômeno nuclear, uma

única célula diplóide dá origem a quatro células haplóides, designadas gametas ou esporos.

Um gameta é uma célula que se une a outra semelhante para formar um zigoto

diplóide. Pelo contrário, um esporo pode formar um organismo haplóide sem se fundir com

outra célula.

A meiose consiste em duas divisões nucleares sucessivas, designadas I e II. Cada

uma destas divisões apresenta na sua essência as mesmas etapas que a mitose:

Prófase I - nesta etapa os pares de cromossomos tornam-se visíveis com longos

filamentos delgados. Tal como na mitose, já foram duplicados durante a interfase precedente,

logo são constituídos por dois cromatídeos unidos pelo centrômero. No entanto, nesta fase,

o grau de condensação é tal que parecem estruturas unas. Os cromossomos homólogos

emparelham de forma muito precisa, que se inicia em vários pontos e depois vão progredindo

como um zíper que se fecha. Cada homólogo provém de um progenitor diferente. Este

emparelhamento - sinapse - é fundamental para a ocorrência de meiose, pelo que este

fenômeno não pode ocorrer em células haplóides. Nesta altura, os pares de homólogos

designam-se bivalentes. Durante a sinapse, pedaços de cromatídeos soltam-se e voltam a

ligar-se, ao acaso, entre os quatro cromatídeos presentes, processo designado crossingover.

Estas trocas podem ser vistas ao microscópio pela formação de figuras em forma de

X designadas quiasmas. Ao longo da Prófase os quiasmas e sinapses desaparecem, tal

como o nucléolo;

Metáfase I - nesta etapa, tal como na mitose, o fuso acromático torna-se visível e os

microtúbulos ligam-se aos centrômeros dos bivalentes. Estes cromossomos emparelhados

deslocam-se, então, para o centro da célula formado a placa equatorial, agora com cada

centrômero do par em lados opostos da placa;

Anáfase I - esta etapa inicia-se com a separação dos cromossomos homólogos,

que se deslocam para pólos opostos da célula;

Telófase I - nesta etapa a espiralização dos cromossomos diminui, dando-lhes uma

aparência alongada. Novas membranas nucleares são sintetizadas a partir de retículo

endoplasmático rugoso enquanto se para gradualmente para a interfase. Finalmente, o fuso

acromático desaparece e o nucléolo reorganiza-se. Saliente-se, no entanto, que estes

acontecimentos podem não ser tão distinto, passando diretamente da Telófase I para a

Prófase II;

Prófase II - no início da segunda divisão, as cromátides continuam unidos pelo

centrômero, pelo que esta divisão se parece muito com a mitose. Se a membrana nuclear

tiver sido refeita na Telófase I, irá desaparecer, tal como o nucléolo, e os cromossomos irão

condensar novamente;

Metáfase II - forma-se novamente o fuso acromático e os cromossomos alinham-se

na placa equatorial;

Anáfase II - os centrômeros dividem-se e afastam-se, levados pelos microtúbulos

do fuso acromático, levando os cromossomos simples para cada um dos pólos;

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Biologia

Celular e

Molecular

44

Telófase II - reorganização da membrana nuclear e nucléolo, com

relaxação dos cromossomos, formando núcleos interfásicos.

Conseqüências da Meiose

Durante a meiose, o material nuclear foi duplicado uma vez e dividido duas vezes,

pelo que cada célula filha apresenta metade do número de cromossomos da célula diplóide

inicial.

No entanto, mais importante que a redução do número de cromossomos é a

conseqüência genética do processo:

- Na metáfase I, a orientação ao acaso dos bivalentes causa uma mistura de material

materno e paterno pelos dois núcleos filhos;

- Devido ao crossing-over, cada cromossomo contém genes de origem materna e

paterna.

Se a célula inicial apresentar dois pares de cromossomos, existirão 4

combinações possíveis; se tiver três pares, serão 8; e se forem 4 pares de cromossomos,

16 combinações possíveis. A fórmula geral será 2n, o que na espécie humana corresponde

a 223 combinações possíveis, ou seja, 8388608 possibilidades (e existem muitos

organismos com número superior de pares de cromossomos!). Acresce ainda o crossingover

para baralhar as coisas e pode-se considerar impossível que uma célula resultante de

meiose seja igual á célula que lhe deu origem.

A meiose difere da mitose em três aspectos fundamentais:

- Consiste em duas divisões sucessivas, originando 4 núcleos;

- Cada um dos 4 núcleos é haplóide, contendo metade do número de cromossomos

da celula-mãe diplóide;

- Os núcleos haplóides produzidos contêm combinações gênicas inteiramente novas.


Por este motivo, as conseqüências genéticas e evolutivas da meiose são

profundas. Devido á meiose e á fecundação os organismos diplóides existem numa

variedade de formas, mesmo os da mesma espécie.

Citogenética Humana

Resumindo...

Os cromossomos Humanos

Nas células somáticas humanas são encontrados 23 pares de cromossomos. Destes,

22 pares são semelhantes em ambos os sexos e são denominados autossomos. O par

restante compreende os cromossomos sexuais, de morfologia diferente entre si, que

recebem o nome de X e Y. No sexo feminino existem dois cromossomos X, e no masculino

existem um cromossomo X e um Y.

Cada espécie possui um conjunto cromossômico típico ( cariótipo ) em termos do

número e da morfologia dos cromossomos. O número de cromossomos das diversas

espécies biológicas é muito variável. A figura abaixo ilustra o cariótipo feminino humano

normal:

45


Biologia

Celular e

Molecular

46

O estudo morfológico dos cromossomos mostrou que há dois

exemplares idênticos de cada em cada célula diplóide. Portanto, nos núcleos

existem pares de cromossomos homólogos . Denominamos n o número básico

de cromossomos de uma espécie, portanto as células diplóides apresentarão

em seu núcleo 2 n cromossomos e os haplóides n cromossomos. Cada

cromossomo mitótico apresenta uma região estrangulada denominada

centrômero ou constrição primária que é um ponto de referência citológico

básico dividindo os cromossomos em dois braços: p (de petti) para o braço curto e q para

o longo. Os braços são indicados pelo número do cromossomo seguido de p ou q; por

exemplo, 11p é o braço curto do cromossomo 11.

Além da constrição primária descrita como centrômero, certos cromossomos

apresentam estreitamentos que aparecem sempre no mesmo lugar: São as constrições

secundárias.

De acordo com a posição do centrômero, distinguem-se alguns tipos gerais de

cromossomos:


Metacêntrico: Apresenta um centrômero mais ou menos central e braços de

comprimentos aproximadamente iguais.

Submetacêntrico: O centrômero é excêntrico e apresenta braços de comprimento

nitidamente diferentes.

Acrocêntrico: Apresenta centrômero próximo a uma extremidade. Os cromossomos

acrocêntricos humanos (13, 14, 15, 21, 22) têm pequenas massas de cromatina conhecidas

como satélites fixadas aos seus braços curtos por pedículos estreitos ou constrições

secundárias.

Cromossomos Sexuais e Determinação do Sexo

Tjio e Levan estabeleceram, em 1956, que o número diplóide correto de

cromossomos do cariótipo humano era 46, sendo composto de 23 pares de cromossomos

homólogos: 22 pares autossomas + XY (no sexo masculino) ou XX (no sexo feminino). Três

anos mais tarde, foi descoberta uma alteração no cariótipo normal, era um trissomia em

indivíduos portadores da síndrome de Down (comentada a seguir), descoberta por Lejeune.

Foi a partir de então que foi possível explicar aproximadamente 12 síndromes

congênitas humanas e demonstrar que cerca de 5 entre 1000 recém-nascidos apresentam

algum tipo de aberração cromossômica.

Técnica de cariotipagem

Diversas técnicas são usadas no estudo do cariótipo humano, são empregadas

culturas de fibroblastos de medula óssea, sangue periférico e pele. As mitoses são

bloqueadas com colchicina (substância que bloqueia a formação dos microtúbulos do fuso)

durante a metáfase. O cariótipo é habitualmente obtido através de fotomicrografia.

Cada cromossomo é recortado e alinhado com o seu homólogo em uma ordem

decrescente de tamanho. Esta técnica é facilitada pela determinação do índice centromérico,

razão entre os comprimentos dos braços longos e curtos do cromossomo.

É possível a obtenção de células para cariotipagem e diagnóstico de aberrações

cromossômicas mesmo antes do nascimento da criança. Isto é possível através da

amniocentese, ou seja, punção da parede uterina com uma agulha para obtenção do fluido

amniótico, que é analisado para determinar se o feto possui alguma aberração e até mesmo

o sexo deste.

Cromossomas sexuais

Um dos sexos possui um par de cromossomos sexuais idênticos (XX). No caso do

ser humano é o sexo feminino; o outro pode ter um único cromossomo sexual, que pode

encontrar-se não-pareado (XO) ou pareado com um cromossomo Y (XY). No caso do ser

humano é o sexo masculino.

Os gametas humanos não são idênticos no que diz respeito aos crimissimas sexuais.

Os indivíduos do sexo masculino (XY) produzem 50% de gametas que transportam o

cromossomo X e 50% de gametas que transportam o cromossomo Y, enquanto os indivíduos

do sexo feminino (XX) só produzem gametas que transportam o cromossomo X, por esta

razão, os indivíduos do sexo masculino são chamados de sexo heterogamético sendo que

eles determinam o sexo da prole.

Cromatina X

Em 1949, Barr e Bertram descobriram que no núcleo interfásico de células de

indivíduos do sexo feminino existe um pequeno corpúsculo de cromatina que não aparece

nas células do sexo masculino. Este corpúsculo foi chamado de cromatina sexual ou

47


Biologia

Celular e

Molecular

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corpúsculo de Barr e a partir da conferência de Paris, cromatina X. A cromatina

X pode ser encontrada em diferentes posições no núcleo, ela deriva de um

dos cromossomos X presentes na célula, o número de cromatina X é dado

por: nX - 1, ou seja, número de cromossomos X menos uma unidade. Por

exemplo, um indivíduo normal do sexo feminino (XX) possui apenas 1 cromatina

X. nX = 2.

Cromatina Y

Estudos realizados com cromossomos Y revelaram que grande parte do cromossomo

Y é heterocromático, e aparece na interfase como um corpúsculo altamente fluorescente,

denominado cromatina Y. O número de cromatina Y é igual ao número de cromossomos Y,

por exemplo um indivíduo XYY tem 2 cromatina Y.

Anormalidades Cromossômicas

Anomalias cromossômicas

O funcionamento normal do sistema genético depende da estabilidade do material

genético contido nos cromossomas. O cariótipo pode modificar-se levando a alterações

genéticas, tais alterações podem ser no número de cromossomas quanto na sua estrutura.

As alterações no número de cromossomos pode levar a euploidia ou aneuploidia. A

euploidia é uma modificação onde todos os cromossomos do cariótipo estão aumentados

ou diminuídos. E a aneuploidia é uma alteração no fato da presença de números anormais

de um ou mais cromossomos do cariótipo.

A aneuploidia pode ser resultado de uma falha na separação de um par de

cromossomas¹ durante a meiose. Nos indivíduos ditos monossômicos, um dos cromossomos

do par não chegou ao pólo da célula; e nos trissômicos, existe um cromossoma a mais,

existindo 3 cromossomas do mesmo tipo. Quando a não-disjunção ocorre na meiose, todas

as células ficam comprometidas, ou seja, todas as células apresentam o mesmo cariótipo,

cariótipo anormal. Caso a não-disjunção ocorra na mitose, somente certas células somáticas

são anormais.

Alterações no número de cromossomas

Síndrome de Down

A síndrome de Down é uma anomalia cromossômica ligada à presença de um

cromossomo idêntico aos do par 21, por esta razão a Síndrome de Down é chamada de

trissomia do 21. É a mais freqüente das anomalias cromossômicas.

O portador da Síndrome de Down apresenta um fenótipo característico: fenda

palpebral oblíqua, baixa estatura, cabelos lisos e macios, retardo no desenvolvimento mental

e outras.


Síndrome de Klinefelter

A síndrome de Klinefelter é causada pela constituição genética anômala. O cariótipo

mais freqüente é do tipo 47, XXY. Os indivíduos portadores desta síndrome apresentam

pênis normal ou diminuído, testículos sempre pequenos e duros, são estéreis.

Síndrome de Turner

Caracterizada pela falta total ou parcial de um cromossomo X. O cariótipo é do tipo

45,XO, fenotipicamente são fêmeas. Os portadores apresentam estatura retardada, ovários

rudimentares, não apresentam menstruação e não apresentam características sexuais

secundárias.

Alterações na estrutura dos cromossomos

A aberração cromossômica é uma desorganização na estrutura cromossômica que

pode ser observada ao microscópio. Quando ocorre uma mutação gênica, ocorre alteração

na seqüência de bases do DNA; tais alterações podem ser observadas através da

expressão do gene, podendo ser intra ou intercromossômicas.

As principais aberrações cromossômicas são:

· Deleção ou deficiência: envolve a perda de material cromossômico;

· Duplicação: um segmento do cromossoma é representado duas ou mais vezes, se o

fragmento duplicado incluir o centrômero ele pode ser incorporado ao cariótipo como um

cromossoma extra;

· Inversão: envolve a inversão de 180° de um segmento cromossômico.

Considerações sobre o material genético da célula

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Biologia

Celular e

Molecular

50


Manipulação Gênica:Avanços e Ética na

Pesquisa de Células-tronco Adultas

Voltando à definição geral de células-tronco, tem-se que é uma célula com capacidade

de auto-renovação ilimitada e/ou prolongada, capaz de produzir pelo menos um tipo

altamente diferenciado de célula que tem a capacidade de se dividir em células idênticas a

ela ou em diferentes tipos de células. As CTs embrionárias são as células-tronco mais

primordiais, possuindo a capacidade de se diferenciar em qualquer tipo de tecido. Contudo,

outros tipos de células-tronco existem em diferentes tecidos. Para que haja a distinção

entre elas e as CTs embrionárias, chamam-nas de CTs adultas. Dentre as mais conhecidas,

existem as células-tronco hematopoiéticas, na medula óssea, que dão origem a todos os

tipos de células do sangue.

Podemos encontrar as CTs adultas em diferentes tecidos, e cada um deles dá origem

aos diferentes tipos celulares que constituem aquele tecido. Essa CTs tecido-específicas

são responsáveis pela regeneração parcial que nossos órgãos sofrem ao longo da nossa

vida, dividindo-se em outras células-tronco e em células mais diferenciadas daquele tecido.

Até 1999, acreditava-se que, uma vez que uma CT tivesse sido programada para produzir

um determinado tecido, seu destino estava selado, e ela não poderia se reprogramar para

produzir outro tipo de tecido. Desde então, uma série de experimentos vem demonstrando

que as CTs adultas são mais maleáveis do que imaginava-se. Por exemplo, em

camundongos, células-tronco do cérebro são capazes de se diferenciar em vários tipos

diferentes de células. E células do músculo, quando transplantadas em camundongos

irradiados, conseguem reconstituir toda a linhagem de células hematopoiéticas desses

animais.

As CTS hematopoiéticas parecem ser ainda mais reprogramáveis. Essas células

retiradas de crianças e adultos podem ser transformadas no laboratório em células

precursoras de cérebro e de fígado, e em células do músculo, osso e cartilagem. Já existem

diversos testes clínicos de terapia reparadora em seres humanos de enfarto utilizando as

CTS de diferentes tecidos. Os primeiros resultados mostraram que essas células são

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Biologia

Celular e

Molecular

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capazes de diferenciar-se em células do músculo cardíaco, regenerando

parcialmente esse músculo em um coração enfartado.

O sangue do cordão umbilical e da placenta de recém-nascidos são

tipos de tecido particularmente ricos em CTs hematopoiéticas. Como ainda

são células imaturas, as CTs do sangue contido no cordão umbilical causam

menos reação imunológica e, dessa forma, apresentam um menor risco de

rejeição nesses transplantes. Ao nascimento, são coletados de 80 a 100

mililitros desse sangue contido no cordão umbilical e na placenta, que podem ser estocados

e congelados a – 135º C. Dessa forma, em muitos países, inclusive no Brasil, foram criados

bancos de sangue de cordão umbilical para servir de fonte de doação para transplantes de

medula óssea.

Como as derivadas da medula óssea, as CTs do sangue do cordão umbilical também

podem se diferenciar em outros tipos de células em cultura, representando uma fonte potencial

de CTs adultas para transplante. Por isso, algumas empresas já oferecem o serviço de

coleta e estoque dessas células, retiradas do sangue do cordão umbilical e da placenta

logo após o nascimento da criança. Caso o indivíduo necessite durante sua vida de um

transplante de medula óssea, essas células podem ser utilizadas como fonte de transplante,

sem que se corra o risco de rejeição.

Quem sabe se no futuro essas células também não possam servir como fonte para

transplantes de outros tecidos, promovendo a regeneração de órgãos?

CTs Embrionárias ou Adultas?

Assim como as CTs embrionárias, as CTs adultas possuem um grande potencial

terapêutico. Contudo, podem ser isoladas de tecidos do próprio paciente, eliminando o

problema da rejeição e da destruição de embriões.

Se essas células-tronco são tão versáteis e não é preciso nenhum embrião para

obtê-las, por que não trabalhar só com elas e deixar as polêmicas CTs embrionárias para

lá? Por algumas razões. Primeiro, porque essas CTs adultas são raras – estima-se, por

exemplo, que somente em cada um milhão de células da medula óssea tenha de fato um

grande potencial de diferenciação em diversos tipos celulares. Segundo, ao contrário das

CTs embrionárias, que podem ser multiplicadas quase ilimitadamente no laboratório sem

perder seu potencial de diferenciação, após algum tempo, as CTs adultas perdem sua

capacidade de se dividir e de se diferenciar – isso pode limitar seu uso como fonte de

tecido para transplante. E, finalmente, apesar de essas CTs serem de fato uma fonte de

diferentes tipos de célula, ainda não se sabe se elas podem se diferenciar em qualquer tipo

de célula como as CTs embrionárias. Logo, ainda não se sabe se as CTs adultas serão

substitutas perfeitas para as CTs embrionárias e se devemos continuar investindo em

pesquisas nessas duas categorias de Cts.


1. Leia o artigo abaixo:

[ Agora é hora de

TRABALHAR

]

Condenação por DNA

O ex-policial civil José Pedro da Silva foi condenado na terça-feira 11, em Brasília

pelo Tribunal do Júri, a 15 anos de prisão. Ele matou a estudante Michele de Oliveira Barbosa,

16 anos, em 1998. Foi a primeira condenação do País sem que tenha sido achado o corpo

da vítima – caiu o secular princípio de que não há homicídio sem cadáver. A sentença baseouse

num exame de DNA que comprovou que o sangue encontrado no carro de Silva era da

garota. Eles mantinham um romance sigiloso porque Silva era casado. Michele engravidou,

ele não quis assumir a paternidade e ela ameaçou tornar público o seu envolvimento amoroso

fora do casamento. Por isso morreu.

Revista Isto é, pág.24, nº 1781- 19/11/2003.

Com base no texto, apresente justificativas científicas que levam o perito criminal a

ter respostas que auxiliam em investigações de crimes como o citado no artigo, tendo como

parâmetro os estudos sobre o material genético da célula.

2.Os ribossomos são estruturas formadas por proteínas associadas a um tipo de ácido

nucléico, denominado ácido ribonucléico ribossômico (RNA r). Sabendo que os ribossomos

tem a formação de RNA e proteínas, sintetizados pelos processos de transcrição e tradução,

respectivamente. Justifique o que acontecerá com esses processos, se ocorrer uma

inativação na Região Organizadora do Nucléolo.

53


Biologia

Celular e

Molecular

54

BIOTECNOLOGIA E ENGENHARIA GENÉTICA

Mapeamento Genético e Projeto Genoma Humano

O Projeto Genoma Humano é um empreendimento internacional, iniciado formalmente

em 1990 e projetado para durar 15 anos, com os seguintes objetivos:

- Identificar e fazer o mapeamento dos cerca de 80 mil genes que se calculava

existirem no DNA das células do corpo humano;

- Determinar as seqüências dos 3 bilhões de bases químicas que compõem o DNA

humano;

- Armazenar essa informação em bancos de dados, desenvolver ferramentas

eficientes para analisar esses dados e torná-los acessíveis para novas pesquisas biológicas.

Como parte deste empreendimento, paralelamente está sendo desenvolvido estudos

com outros organismos selecionados, principalmente microorganismos, visando desenvolver

tecnologia e também como auxílio ao trabalho de interpretar a complexa função genética

humana. Como existe uma ordem subjacente a toda a diversidade da vida e como todos

os organismos se relacionam através de semelhanças em suas seqüências de DNA, o

conhecimento adquirido a partir de genomas não-humanos freqüentemente leva às novas

descobertas na biologia humana.

O que significa mapeamento e

seqüenciamento do genoma?

O PGH tem como um objetivo principal construir uma série de diagramas descritivos

de cada cromossomo humano, com resoluções cada vez mais apuradas. Para isso, é

necessário dividir os cromossomos em fragmentos menores para que possam ser

propagados e caracterizados; e, depois, ordenar estes fragmentos de forma a

corresponderem às suas respectivas posições nos cromossomos (mapeamento).

Depois de completo o mapeamento, o passo seguinte é determinar a seqüência

das bases de cada um dos fragmentos de DNA já ordenados. O objetivo é descobrir todos

os genes na seqüência do DNA e desenvolver meios de usar esta informação para estudo

da biologia e da medicina.

Um mapa genômico descreve a ordem dos genes ou de outros marcadores e o

espaçamento entre eles, em cada cromossomo. Existem mapas de baixa resolução, como

os mapas de associações genéticas, que indicam as posições relativas dos marcadores

de DNA (genes e outras seqüências identificáveis de DNA) através de seus padrões de

hereditariedade; e existem os mapas físicos, que descrevem as características químicas

da própria molécula de DNA. Um nível maior de resolução é obtido associando-se os genes

a cromossomos específicos.

Quem participa do PGH?

O projeto Genoma Humano começou como uma iniciativa do setor público, tendo a

liderança de James Watson, na época chefe dos Institutos Nacionais de Saúde dos EUA

(NIH). Numerosas escolas, universidades e laboratórios participam do projeto usando


ecursos do NIH e Departamento de Energia norte-americano. Só este órgão financia cerca

de 200 investigadores separados nos EUA.

Em outros países, grupos de pesquisadores em universidades e institutos de pesquisa

também estão envolvidos no Projeto Genoma.

Além destes, muitas empresas privadas, grandes e pequenas, também conduzem

pesquisa sobre o genoma humano.

Que países estão participando do PGH?

Basicamente, 18 países iniciaram programas de pesquisas sobre o genoma humano.

Os maiores programas desenvolvem-se na Alemanha, Austrália, Brasil, Canadá, China,

Coréia, Dinamarca, Estados Unidos, França, Holanda, Israel, Itália, Japão, México, Reino

Unido, Rússia, Suécia e União Européia.

Alguns países em desenvolvimento, não incluídos na relação acima, participam através

de estudos de técnicas de biologia molecular de aplicação à pesquisa genética e estudos

de organismos que têm interesse particular para suas regiões geográficas.Informações

sobre estes países e suas pesquisas de contribuição para o PGH podem ser obtidas através

da HUGO (Human Genome Organization), que conta com cerca de 1000 membros de 50

países para ajuda a coordenar a colaboração internacional ao projeto.

Qual a diferença entre a abordagem ao PGH feita pelo

setor público e pelo setor privado?

Lançando mão de uma imagem que já se tornou clássica, pode-se comparar o

mapeamento e seqüenciamento genético ao mapeamento de uma estrada que se

estendesse, digamos, de Porto Alegre a Manaus. O Projeto Genoma Humano, conduzido

pelos órgãos do governo tem obtido dados de alta qualidade e precisão, registrando os

detalhes das células humanas — inclusive as porções do DNA que não contêm gene algum

e que constituem 97% do seu total. É como se alguém fosse percorrendo o trajeto a pé,

registrando cada montanha, cada curva, cada posto de gasolina, encontrado ao longo do

caminho. A iniciativa privada, porém, juntou-se ao projeto em vista do potencial de lucro que

as pesquisas podem trazer, especialmente para as indústrias farmacêuticas. A rapidez na

obtenção de resultados, que podem ser transformados em patentes, tornou-se crucial para

elas. Então, optaram por um método mais objetivo: concentrar-se apenas nos pontos

principais, as “cidades”, deixando de lado as árvores, os rios, ou cada pedra do caminho.

Isso significa, em termos científicos, dirigir a pesquisa para os genes específicos, buscando,

através da comparação do DNA de diferentes indivíduos, aqueles genes “defeituosos” que

causam as doenças. Supõe-se que as 20 doenças mais comuns, que matam cerca de 80%

da população, estejam associadas com aproximadamente 200 genes, entre as dezenas de

milhares de genes que compõem o corpo humano. Concentrar-se apenas nestes, deixando

de lado os demais, é uma abordagem mais rápida, evidentemente, embora menos precisa.

Com a iniciativa privada ocupando-se apenas dos genes mais interessantes e os

pesquisadores do governo dedicando-se ao seqüenciamento dos demais, as duas formas

de trabalho podem se complementar, em benefício do conhecimento geral.

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Biologia

Celular e

Molecular

56

Qual a situação atual do conhecimento obtido

através do PGH?

Em 1990, ao iniciar-se o Projeto Genoma, apenas 4550 genes

humanos haviam sido identificados; cerca de 1500 genes haviam sido

associados a localizações específicas nos 46 cromossomos, e apenas

algumas, dentre cerca de 4000 doenças genéticas existentes, haviam sido entendidas em

um nível molecular.

Em 1998, oito anos depois, chegou-se aos seguintes resultados:

Mapeamento genético: mais de 7000 genes foram mapeados a cromossomos

particulares. Além destes, o Banco de Dados do Projeto Genoma guarda informação sobre

outros genes identificados, cuja localização nos cromossomos ainda não foi inequivocamente

determinada.

Seqüenciamento: mais de 4% das bases do genoma humano foi seqüenciado.

Até este ponto, o Projeto Genoma havia se concentrado mais em desenvolver

tecnologia eficiente para seqüenciamento de DNA do que propriamente em fazer um

seqüenciamento de larga-escala.

Com a entrada da iniciativa privada no Projeto Genoma, dando preferência a uma

abordagem dirigida apenas aos genes que apresentam interesse para a cura de doenças,

o setor público passou a rever seu cronograma e o processo de seqüenciamento foi

acelerado.

Em fevereiro de 2001, simultaneamente ao anúncio da empresa norte-americana

Celera, o PGH anunciou as primeiras transcrições quase completas do código genético

humano. O número de genes existentes, segundo os cálculos de ambas as equipes de

pesquisadores, não chega a 40 mil. Os resultados foram publicados em duas revistas

diferentes. A revista inglesa Nature publicou o trabalho dos pesquisadores do PGH, liderados

por Francis Collins, e a norte-americana Science, o dos pesquisadores da Celera, liderados

pelo empresário-cientista Craig Venter.

Em 14 de abril de 2003, o consórcio internacional que constituiu o Projeto

Genoma Humano anunciou oficialmente a conclusão do seqüenciamento dos 3 bilhões

de bases do DNA da espécie humana.

Quais os benefícios potenciais do PGH?

Pode-se antecipar alguns dos benefícios que o Projeto Genoma poderá trazer para

a humanidade, sem esquecer que alguns poderão nos surpreender. As informações

detalhadas sobre o DNA e o mapeamento genético dos organismos devem revolucionar as

explorações biológicas que serão feitas em seguida.

Na Medicina, por exemplo, o conhecimento sobre como os genes contribuem para a

formação de doenças que envolvem um fator genético — como o câncer, por exemplo —

levarão a uma mudança da prática médica. Ênfase será dada à prevenção da doença, em

vez do tratamento do doente. Novas tecnologias clínicas deverão surgir, baseadas em

diagnósticos de DNA; novas terapias baseadas em novas classes de remédios; novas

técnicas imunoterápicas; prevenção em maior grau de doenças pelo conhecimento das

condições ambientais que podem desencadeá-las; possível substituição de genes

defeituosos através da terapia genética; produção de drogas medicinais por organismos

geneticamente alterados.

O conhecimento da genética humana auxiliará muito o conhecimento da biologia de

outros animais, uma vez que não esta não é muito diferente da biologia humana, permitindo


também seu aperfeiçoamento e tornando os animais domésticos, por exemplo, mais

resistentes a doenças

As tecnologias, os recursos biológicos e os bancos de dados gerados pela pesquisa

sobre o genoma terão grande impacto nas indústrias relacionadas à biotecnologia, como a

agricultura, a produção de energia, o controle do lixo, a despoluição ambiental.

http://www.geocities.com/~esabio/genoma/projetogenoma3.htm

Manipulação Gênica: Avanços e Ética

na Pesquisa de Células-Tronco Adultas

Célula-tronco é promessa para medicina do futuro*

O ano de 2004 está apenas começando, mas

o estudo e a utilização de células-tronco continuam

sendo uma das grandes polêmicas no campo da

bioética. Desde que o fisiologista alemão Theodor

Schwann lançou, em 1839, as bases da teoria celular,

pesquisadores de todo o mundo sentiram-se

instigados com a possibilidade de gerar um organismo

adulto completo a partir de apenas uma célula.

Pesquisas com células-tronco avançam na busca de

tratamentos para muitas doenças que afetam milhões

de pessoas, mas o entendimento sobre os detalhes

de como um organismo completo, com inúmeros tipos

diferentes de células, forma-se a partir de apenas uma

célula, já data do início do século 20. Foi nesse

período que vários embriologistas, entre eles os

alemães Hans Spermann e Jacques Loeb começaram

a decifrar os segredos das células-tronco por meio

de experimentos com células de embriões.

As pesquisas de Spermann e Loeb

mostraram que quando as duas primeiras células de

um embrião de anfíbio são separadas, cada uma é

capaz de gerar um girino normal, e que, mesmo após

as quatro primeiras divisões celulares de um embrião

de anfíbio, o núcleo dessas células embrionárias ainda

pode transmitir todas as informações necessárias à

formação de girinos completos. Em 1996, o

nascimento da ovelha Dolly, primeiro mamífero

clonado a partir do núcleo de uma célula adulta

diferenciada, trouxe a resposta sobre a possibilidade

de um núcleo de uma célula totalmente diferenciada

ser capaz de gerar um indivíduo adulto normal. Foi a

primeira demonstração de que a vida animal poderia

surgir de outra forma, a partir do núcleo de uma única

célula do corpo de um indivíduo adulto.

Todo organismo pluricelular é composto por

diferentes tipos de células. Todos os 200 tipos

celulares distintos encontrados entre as cerca de 75

trilhões de células existentes em um homem adulto,

derivam das células precursoras denominadas

células-tronco, também denominadas células-mãe.

São células mestras que têm a capacidade de se

transformar em outros tipos de células, incluindo as

Antonio Carlos Campos de Carvalho

do cérebro, coração, ossos, músculos e pele. O

processo de geração das células especializadas -

do sangue, dos ossos, dos músculos, do sistema

nervoso e dos outros órgãos e tecidos humanos - é

controlado pelos genes específicos na célula-tronco,

mas os pesquisadores ainda não dominam todos os

fatores envolvidos no processo. Compreender e

controlar esse processo é um dos grandes desafios

da ciência na atualidade.

É fundamental que as pesquisas com célulastronco

embrionárias e adultas continuem a ser feitas

para que possamos ter respostas para perguntas

como: qual o melhor tipo de célula-tronco para ser

usada em cada doença degenerativa? qual a melhor

via de introdução dessas células? por quanto tempo

duram os efeitos benéficos das terapias com célulastronco?

será necessário e possível repetir-se os

procedimentos de injeção de células-tronco no

mesmo paciente? Ter uma legislação permitindo o

uso de células-tronco embrionárias humanas em

pesquisa é de fundamental importância.

Pesquisas recentes mostraram que célulastronco

apresentam duas características básicas: são

indiferenciadas e têm a capacidade de gerar não só

novas células-tronco como também grande variedade

de células de diferentes funções. Para realizar esta

dupla tarefa (replicação e diferenciação), a célulatronco

pode seguir dois modelos básicos de divisão:

o determinístico, no qual sua divisão gera sempre

uma nova célula-tronco e uma diferenciada, ou

aleatório (ou estocástico), no qual algumas célulastronco

geram somente novas células-tronco e outras

geram apenas células diferenciadas.

Existem diferentes tipos de células-tronco,

mas a diferença básica está na existência de célulastronco

embrionárias e células precursoras do

organismo já desenvolvido, chamadas células-tronco

adultas. Estas últimas recebem também a

denominação pós-natal por alguns cientistas, por

estarem presentes em recém-nascidos e no cordão

umbilical.

57


Biologia

Celular e

Molecular

58

Células-tronco embrionárias

Em 1998 a equipe do biólogo James Thomson, na Universidade de

Wisconsin (instituição que detém a maioria das patentes sobre linhagens de

células-tronco humanas nos Estados Unidos) tornou o sonho biotecnológico

um pouco mais real, quando conseguiu isolar as primeiras células-tronco de

embriões humanos. No mesmo ano, também foram isoladas células

embrionárias germinativas humanas, derivadas das células reprodutivas

primordiais de fetos, pelo embriologista John Geahart, da Universidade Johns Hopkins

(EUA). Como as ES, as EG também são pluripotentes, ou seja, podem gerar qualquer célula

do organismo adulto. A disponibilidade de células ES e EG humanas abriram horizontes

impensáveis para a medicina, mas também trouxe complexos problemas ético-religiosos.

As células-tronco embrionárias têm a capacidade de se transformar em praticamente

qualquer célula do corpo, com exceção da placenta, e são encontradas somente nos

embriões. É essa capacidade que permite que um embrião se transforme em um organismo

pluricelular formado. Cerca de cinco dias após a fertilização, o embrião humano se torna

um blastócito - uma esfera com aproximadamente 100 células. As encontradas em sua

camada externa vão formar a placenta e outros órgãos necessários ao desenvolvimento

fetal do útero. Já as existentes em seu interior, células-tronco embrionárias, formam quase

todos os tecidos do corpo. Apesar de estudadas desde o século 19, há apenas 20 anos

pesquisadores conseguiram cultivar em laboratório células retiradas da massa celular interna

de blastócitos de camundongos. Essas células conhecidas como ES podem se proliferar

indefinidamente in vitro sem se diferenciar, mas também podem se diferenciar se forem

modificadas as condições de cultivo. A grande conquista dos cientistas foi encontrar as

condições adequadas para que as células ES proliferem e continuem indiferenciadas.

Outra característica especial dessas células é que, quando reintroduzidas em

embriões de camundongo, dão origem a células de todos os tecidos de um animal adulto,

mesmo as germinativas (óvulos e espermatozóides). Apenas uma célula ES, no entanto,

não é capaz de gerar um embrião. Isso significa que tais células não são totipotentes, como

o óvulo fertilizado. O fato de as células ES reintroduzidas em embriões de camundongo

gerarem tipos celulares integrantes de todos os tecidos do animal adulto revela que elas

têm potencial para se diferenciar também in vitro em qualquer desses tipos, de uma célula

da pele a um neurônio. Vários laboratórios já conseguiram a diferenciação de células ES

de camundongos, em cultura, em tipos tão distintos quanto as células hematopoiéticas

(precursoras das células sangüíneas) e as do sistema nervoso (neurônios, por exemplo),

entre outras. A capacidade de direcionar esse processo de diferenciação permitiria que, a

partir de células-tronco embrionárias, fossem cultivados controladamente os mais diferentes

tipos celulares, abrindo a possibilidade de construir tecidos e órgãos in vitro, na placa de

cultura, tornando viável a chamada bioengenharia.

O potencial terapêutico das células-tronco não pode e nem deve ser desprezado. O

não benefício da utilização das células-tronco sempre existe, mas é preciso distingui-lo do

malefício. Este, sim, seria um problema. Os testes clínicos realizados no mundo até o momento

tiveram como objetivo principal afastar a possibilidade de malefícios. Até por este motivo

não se realizaram ainda testes clínicos com as células-tronco embrionárias, pois ainda não

há segurança de que se injetadas em pacientes no seu estado indiferenciado elas não

possam levar ao surgimento de tumores.

Células-tronco adultas

Em 1998, a equipe italiana liderada pela bióloga Giuliana Ferrari, do Instituto San

Rafaelle-Tellethon, apresentou o primeiro relatório sobre as propriedades das células-tronco

adultas. Os pesquisadores estabeleceram que células-tronco de medula óssea podem dar


origem a células musculares esqueléticas e podem migrar da medula para regiões lesadas

no músculo. Estudos recentes constataram que, além da pele, do intestino e da medula

óssea, outros tecidos e órgãos humanos - fígado, pâncreas, músculos esqueléticos

(associados ao sistema locomotor), tecido adiposo e sistema nervoso - têm um estoque de

células-tronco e uma capacidade limitada de regeneração após lesões.

Mais recente ainda é a idéia de que essas células-tronco adultas são não apenas

multipotentes (capazes de gerar os tipos celulares que compõem o tecido ou órgão específico

onde estão situadas), mas também pluripotentes (podem gerar células de outros órgãos e

tecidos). A pluripontecialidade foi demonstrada pela equipe de cientistas liderados pelos

neurobiólogos Christopher Bjornson, da Universidade de Washington, Seattle, USA e Ângelo

Vescovi, do Instituto Nacional Neurológico de Milão, Itália, em janeiro de 1999. Os

pesquisadores demonstraram que uma célula-tronco adulta derivada de um tecido altamente

diferenciado e com limitada capacidade de proliferação pode seguir um programa de

diferenciação totalmente diverso se colocada em um ambiente adequado. Também deixou

claro que o potencial de diferenciação das células-tronco adultas não é limitado por sua

origem embriológica: células neurais têm origem no ectoderma e células sangüíneas vêm

do mesoderma embrionário. Essa pluripotencialidade das células-tronco adultas elimina

não só as questões ético-religiosas, envolvidas no emprego das células-tronco embrionárias,

mas também os problemas de rejeição imunológica, já que células-tronco do próprio paciente

adulto podem ser usadas para regenerar seus tecidos ou órgãos lesados. Infelizmente, a

pluripotencialidade das células-tronco adultas tem sido contestada por estudos desenvolvidos

em diversos laboratórios, tornando ainda mais necessário que os cientistas possam

investigar o uso de células-tronco embrionárias humanas nas terapias celulares,

comparando-as com as células-tronco adultas.

Gostaria de enfatizar que as células-tronco autólogas (do próprio indivíduo) de qualquer

fonte não curam as doenças, pois não corrigem as causas da doença, seja ela infecciosa,

ambiental ou genética. Elas permitem que se regenere os órgãos afetados, mas se a causa

da doença não for removida, o órgão será novamente lesado. Sendo assim, é importante

que se possam conjugar as terapias celulares com a gênica, por exemplo, na cura de doenças

de origem genética. Isto requer a manipulação genética das células-tronco do indivíduo

para corrigir o defeito genético antes de injetá-las no paciente. Se a doença for de causa

infecciosa ou ambiental é preciso que além da terapia celular se remova o agente infeccioso

ou ambiental causador da doença.

Existe a possibilidade da utilização de células-tronco heterólogas (de indivíduos

diferentes do receptor) mas ainda há muita discussão a respeito de problemas de rejeição

imunológica com estas células. Aqui novamente há ainda necessidade de muita pesquisa.

Antonio Carlos Campos de Carvalho é professor de Fisiologia e

Biofísica da Universidade Federal do Rio de Janeiro e um dos responsáveis

pelo Instituto de Bioengenharia Tecidual do Instituto do Milênio.

· Adaptação por Margareth Franco, do artigo de Antonio Carlos

Campos de Carvalho, publicado originalmente na revista Ciência Hoje (SBPC),

vol. 29, n. 172, junho de 2001, com autorização, revisão e atualização do autor.

59


O que é clonagem?

Biologia

Celular e Podemos definir a clonagem

Molecular como um método científico artificial de

reprodução que utiliza células somáticas

(aquelas que formam órgãos, pele e ossos) no lugar

do óvulo e do espermatozóide. Vale lembrar que é um

método artificial, pois, como sabemos, na natureza,

os seres vivos se reproduzem através de células

sexuais e não por células somáticas. As exceções

deste tipo de reprodução são os vírus, as bactérias e

diversos seres unicelulares.

A primeira experiência com clonagem de animais ocorreu no ano de 1996, na Escócia,

no Instituto de Embriologia Roslin. O embriologista responsável foi o doutor Ian Wilmut. Ele

conseguiu clonar uma ovelha, batizada de Dolly. Após esta experiência, vários animais foram

clonados, como, por exemplo, bois, cavalos, ratos e porcos.

60

Clonagem

Clonagem de seres humanos

Embora as técnicas de clonagem terem avançado nos últimos anos, a clonagem de

seres humanos ainda está muito longe de acontecer. Além de alguns limites científicos, a

questão ética e religiosa tem se tornado um anteparo para estas pesquisas com seres

humanos. De um lado, as religiões, principalmente as cristãs, colocam-se radicalmente

contra qualquer experiência neste sentido. Por outro lado, governos de vários países proíbem

por considerar um desrespeito à ética do ser humano.

A técnica da clonagem

A clonagem ainda não foi entendida por completo

pelos médicos e cientistas, no que se refere aos

conhecimentos teóricos. Na teoria, seria impossível

fazer células somáticas atuarem como sexuais, pois

nas somáticas quase todos os genes estão

desligados. Mas, a ovelha Dolly, foi gerada de células

somáticas mamárias retiradas de um animal adulto. A

parte nuclear das células, onde encontramos genes,

foram armazenadas. Na fase seguinte, os núcleos das

células somáticas foram introduzidos dentro dos óvulos de

uma outra ovelha, de onde haviam sido retirados os núcleos.

Desta forma, formaram-se células artificiais. Através de um

choque elétrico, as células foram estimuladas, após um estado em

que ficaram “dormindo”. Os genes passaram a agir novamente e formaram

novos embriões, que introduzidos no útero de uma ovelha acabou por gerar a ovelha Dolly.

A ovelha Dolly morreu alguns anos depois da experiência e apresentou características

de envelhecimento precoce. O telômero (parte do cromossomo responsável pela divisão

celular) pode ter sido a causa do envelhecimento precoce do animal. Por isso, o telômero

tem sido alvo de pesquisas no mundo científico. Os dados estão sendo até hoje analisados,

com o objetivo de se identificar os problemas ocorridos no processo de clonagem.


A embriologia e a engenharia genética tem feito pesquisas também com célulastronco

e na produção de órgãos animais através de métodos parecidos com a clonagem.

Organismos Transgênicos

O que são transgênicos?

Os organismos geneticamente modificados (OGMs), também conhecidos como

transgênicos, são frutos da engenharia genética criada pela moderna biotecnologia. Um

organismo é chamado de transgênicos, quando é feita uma alteração no seu DNA - que

contém as características de um ser vivo. Por meio da engenharia genética, genes são

retirados de uma espécie animal ou vegetal e transferidos para outra. Esses novos genes

introduzidos quebram a seqüência de DNA, que sofre uma espécie de reprogramação,

sendo capaz, por exemplo, de produzir um novo tipo de substância diferente da que era

produzida pelo organismo original.

O que é a engenharia genética aplicada aos alimentos?

A engenharia genética permite que cientistas usem os organismos vivos como

matéria-prima para mudar as formas de vida já existentes e criar novas. Um gene é um

segmento de DNA que, combinado com outros genes, determina a composição das células.

Um gene possui uma composição química que vai determinar o seu comportamento. Como

isso é passado de geração em geração, a descendência herda estes traços de seus pais.

Desenvolvendo-se constantemente, os genes permitem que o organismo se adapte ao

ambiente. Este é o processo da evolução.

A engenharia genética utiliza enzimas para quebrar a cadeia e DNA em determinados

lugares, inserindo segmentos de outros organismos e costurando a seqüência novamente.

Os cientistas podem “cortar e colar” genes de um organismo para outro, mudando a forma

do organismo e manipulando sua biologia natural a fim de obter características específicas

(por exemplo, determinados genes podem ser inseridos numa planta para que esta produza

toxinas contra pestes). Este método é muito diferente do que ocorre naturalmente com o

desenvolvimento dos genes. O lugar em que o gene é inserido não pode ser controlado

completamente, o que pode causar resultados inesperados uma vez que os genes de outras

partes do organismo podem ser afetados.

O aumento da preocupação com a ética e os riscos envolvendo a engenharia genética

são muitos. Primeiro, porque os genes são transferidos entre espécies que não se

relacionam, como genes de animais em vegetais, de bactérias em plantas e até de humanos

em animais. Segundo, porque a engenharia genética não respeita as fronteiras da natureza

- fronteiras que existem para proteger a singularidade de cada espécie e assegurar a

integridade genética das futuras gerações.

Quanto mais os genes são isolados de suas fontes naturais, maior é o controle dos

cientistas sobre a vida. Eles podem criar formas de vida próprias (animais, plantas, árvores

e alimentos), que jamais ocorreriam naturalmente.

O que a engenharia genética está fazendo?

A maioria dos alimentos mais importantes do mundo é o grande alvo da engenharia

genética. Muitas variedades já foram criadas em laboratório e outras estão em

desenvolvimento. O cultivo irrestrito e o marketing de certas variedades de tomate, soja,

algodão, milho, canola e batata já foram permitidos nos EUA. O plantio comercial intensivo

também é feito na Argentina, Canadá e China. Na Europa, a autorização para

comercialização foi dada para fumo, soja, canola, milho e chicória, mas apenas o milho é

61


Biologia

Celular e

Molecular

62

plantado em escala comercial (na França, Espanha e Alemanha, em pequena

escala, pela primeira vez em 1998). Molho de tomate transgênicos já é vendido

no Reino Unido e a soja e os milhos transgênico já são importados dos EUA

para serem introduzidos em alimentos processados e na alimentação animais.

De fato, estima-se que aproximadamente 60% dos alimentos processados

contenham algum derivado de soja transgênico e que 50% tenham ingredientes

de milho transgênico. Porém, como a maioria destes produtos não estão

rotulados, é impossível saber o quanto de alimentos transgênicos está presente na nossa

mesa. No Canadá e nos EUA não há qualquer tipo de rotulagem destes alimentos. Na

Austrália e Japão a legislação ainda está sendo implementada. Em grande parte do mundo,

os governos nem sequer são notificados se o milho ou a soja que eles importam dos EUA

são produtos de um cultivo transgênico ou não.

Além dos transgênicos já comercializados, algumas variedades aguardam

autorização:

- salmão, truta e arroz que contém um gene humano introduzido;

- batatas com um gene de galinha;

- pepino e tomates com genes de vírus e bactérias.

Até o momento, há uma grande oposição à contaminação genética dos alimentos.

São consumidores, distribuidores e produtores de alimentos que exigem comida “de

verdade”, sem ingredientes transgênicos. Apesar da preocupação, a introdução

descontrolada de transgênicos continua a crescer em níveis alarmantes. A menos que a

oposição se sustente e ganhe força nos próximos anos, um aumento drástico destes alimentos

pode ocorrer e a opção de evitá-los poderá ficar cada vez mais difícil.

Quais são os impactos da engenharia genética?

Enquanto a engenharia genética continua a criar novas formas de vida que se

desenvolveriam naturalmente, ela se recusa a reconhecer o quão sérios são seus riscos

potenciais.

Riscos para a saúde:

Os cientistas já introduziram genes de bactérias, escorpião e água-viva

em alimentos cultiváveis. Os testes de segurança sobre estes novos

alimentos contendo genes estrangeiros - e as regulamentações para

sua introdução - até agora têm sido extremamente inadequados. Os

riscos são muito reais. Alguns exemplos:

· Os alimentos oriundos de cultivos transgênicos poderiam

prejudicar seriamente o tratamento de algumas doenças de

homens e animais. Isto ocorre porque muitos cultivos possuem genes de resistência

antibiótica. Se o gene resistente atingir uma bactéria nociva, pode conferir-lhe imunidade

ao antibiótico, aumentando a lista, já alarmante, de problemas médicos envolvendo doenças

ligadas a bactérias imunes.

· Os alimentos transgênicos poderiam aumentar as alergias. Muitas pessoas são

alérgicas a determinados alimentos em virtude das proteínas que elas produzem. Há

evidências de que os cultivos transgênicos podem proporcionar um potencial aumento de

alergias em relação a cultivos convencionais. O laboratório de York, no Reino Unido, constatou

que as alergias à soja aumentaram 50% naquele país, depois da comercialização da soja

transgênica.

Apesar destes riscos, alimentos transgênicos já estão à venda. No entanto, como os

cultivos transgênicos não são segregados dos tradicionais - e como a regulação de rotulagem

é inadequada - os consumidores estão sendo impedidos de exercer o seu direito de escolha,

uma vez que não há como identificá-los.


Quem disse que é seguro?

Embora a engenharia genética possa causar uma grande variedade de problemas

para o meio ambiente e para a saúde, os testes para provar sua segurança são muito

superficiais. Experimentos conduzidos para testar a segurança ambiental são normalmente

de curta duração e realizados em pequena escala. Raramente eles duram mais do que uma

estação, enquanto os danos ambientais podem levar anos para tornarem-se aparentes. Os

testes sequer mostraram as conseqüências que poderão acontecer quando estes

organismos forem introduzidos na natureza, por não reproduzirem as condições reais do

meio ambiente. Eles reproduzem as condições que as plantas terão quando forem cultivadas,

uma vez introduzidas no ambiente. O Professor John Beringer, presidente do British Advisory

Committee on Releases to the Environment admitiu que “nós não podemos aprender nada

de fato dos experimentos”.

As medidas que tentam garantir a segurança dos alimentos transgênicos são tão

fracas quanto as que tratam dos riscos ambientais. No entanto, autoridades que

regulamentam este tipo de produto nos EUA, como o Departamento de Agricultura

Americano e a FDA, continuam a aprovar o uso e a distribuição de produtos transgênicos.

Na maioria dos casos, as decisões foram baseadas nas evidências apresentadas pelas

próprias empresas. No Brasil, a CTN-Bio, órgão do governo que avalia a segurança dos

alimentos geneticamente modificados, adotou o mesmo procedimento para dar o parecer

positivo, em setembro de 1998, para variedades de soja da Monsanto. Na União Européia,

há um critério mais rigoroso. Em função da pressão dos consumidores, a autorização para

o plantio e comercialização para novos organismos transgênicos está suspensa até que a

legislação seja reestruturada, porque esta não consegue assegurar padrões de segurança

para o meio ambiente e a saúde humana.

Nós estamos testemunhando um experimento global com a natureza e a evolução,

cujos resultados são impossíveis de se prever. Testes inadequados e meios de controle

regulatórios superficiais, que potencializam os efeitos danosos dos cultivos e alimentos

transgênicos, talvez só sejam descobertos quando for tarde demais.

Quem ganha?

Em razão dos riscos associados à engenharia genética e a preocupação da opinião

pública em geral a respeito da segurança de alimentos transgênicos, é difícil entender

exatamente quem se beneficiará dos produtos desta tecnologia. As multinacionais

agroquímicas, - ou as “empresas de ciência da vida” como elas se autoproclamam - que

estão desenvolvendo e promovendo a biotecnologia, levantaram uma série de argumentos

a respeito das vantagens a serem ganhas, mas poucas delas se sustentam.

Eles argumentam, por exemplo, que os cultivos transgênicos aumentam a

produtividade e que trarão benefícios, particularmente para pequenos agricultores nos países

em desenvolvimento. Ao mesmo tempo, porém, estas mesmas companhias - muitas das

quais são enormes corporações químicas - estão patenteando genes usados na produção

de novos organismos.

Uma vez as patentes protegidas, as sementes só estarão disponíveis através do

pagamento de royalties anuais. Como resultado, os produtores não poderão mais guardar

as melhores sementes para plantarem na estação seguinte, abandonando uma longa

tradição. Além disso, como já está ocorrendo nos EUA, contratos legais estão forçando

agricultores a usar a semente e o herbicida produzidos pela mesma empresa. As empresas

de “ciências da vida” sabem que, atrás do controle sobre os cultivos básicos plantados no

mundo (incluindo milho, arroz e trigo) e patenteando suas sementes, há uma margem de

lucro muito grande a ser ganha. Se a corrente tendência de fusões continuar, um número

pequeno de empresas controlará quase toda a produção mundial de alimentos. Clamando

a posse destes genes, elas estarão gradualmente tomando conta da vida.

63


Biologia

Celular e

Molecular

64

Bioética

Bioética?

William Saad Hossne*

Dos neologismos nascidos nas últimas 3 décadas, dois deles, em

particular, vêm se tornando lugar comum: Globalização e Bioética. Ambos

conquistaram os meios de comunicação, os ambientes acadêmicos, políticos e sociais.

Recentemente, com a perspicácia própria de escritor, Ubaldo Ribeiro, quando

perguntado por jornalista, disse não saber definir o que é globalização e achava que ninguém,

honestamente, sabia.

Com a palavra Bioética, algo semelhante, mas ao mesmo tempo diferente, vem

ocorrendo.

Sabemos como nasceu e conhecemos seu significado, no momento do parto.

No início da década de 70, o oncologista Potter juntou Bio (vida) com Ética, para

alertar os pesquisadores, em particular, os da área biomédica, quanto ao eventual uso

eticamente inadequado dos avanços da biologia molecular e, em conseqüência, da

biotecnologia (outro neologismo).

Essa é a certidão de nascimento e o significado inicial da Bioética.

À época, isso fazia sentido. Receava-se (como aliás se receia, com razão) o

aparecimento e ou desenvolvimento de uma “Bomba Molecular”.

Pode, à primeira vista parecer

estranho que fundador da Sociedade

Brasileira de Bioética faça considerações

aparentemente descabidas sobre Bioética.

É exatamente o contrário - é para

defender e assegurar o devido lugar de

destaque a Bioética. Ela é tão importante que

não se pode correr o risco de torná-la apenas

um “rótulo”, nem modernismo ou melhor um

“vedetismo” inconseqüente.

Por essa razão, rogo ao prezado leitor,

que se este artigo merecer qualquer

referência, não a faça fragmentariamente.

Mas, afinal, o que é Bioética? Como

se pode defini-la?

Não importa definir. Aliás, a

Enciclopédia de Bioética (Reich) com 2000

páginas dedica ao Verbete Bioética 13

páginas para concluir, em suma, que não dá

Desde então, tanto se tem falado

em Bioética que se corre seriamente o risco

de se estar falando de coisas semelhantes

(ou até mesmo diferentes) mas não

necessariamente iguais. “Bioeticistas”,

autoproclamados como tal, apresentam a

Bioética como se nunca tivesse existido a

palavra (e o conceito) ética. Parece que a

ética nasceu há 30 anos, com a palavra

Bioética; nova panacéia, novo “rótulo

moderno” que serve para reivindicar o que

quer que seja, para instrumentalizar

ideologias dos mais variados naipes, para

“tudo explicar” e tudo justificar ou impedir;

um neologismo com sabor de grande

descoberta conceitual? Enfim, um

significado que confere sabedoria e

seriedade a quem o emprega?

para definir Bioética. O nosso Aurélio registra o verbete em sua última edição (1999): “estudo

dos problemas éticos suscitados pelas pesquisas biológicas e pelas suas aplicações por

pesquisadores, médicos, etc”.

O que importa, isso sim, é caracterizar e salientar algumas das conseqüências trazidas

pela Bioética e a ela inerentes, e o seu profundo significado.

A Bioética é, na essência e no fundo, a ética nas (e das)

ciências da vida, da saúde e do meio ambiente.


Mas esse conceito não é suficiente para caracterizar a Bioética. Ele implica,

obrigatoriamente, em diversos desdobramentos, todos eles imprescindíveis para a

compreensão, para a prática e para a caracterização da Bioética.

Os principais:

- A Bioética não é mais apenas a análise e a discussão dos dilemas

éticos, (feita por médicos) relacionados aos avanços da bio-medicina.

Ela abrange os dilemas de avanços, sim, e também do “cotidiano”

(expressão feliz criada por Berlinguer) das ciências da vida, da saúde e

do meio ambiente.

- A Bioética, enquanto ética, se preocupa com a reflexão crítica sobre

valores; um juízo sobre valores diante dos dilemas. Nesse sentido, o

advento da Bioética muito contribuiu para estabelecer a distinção entre

moral e ética. A moral diz respeito a valores consagrados pelos usos e

costumes de uma determinada sociedade. Daí a origem da palavra moral.

Valores morais são, pois, valores eleitos pela sociedade e que cada

membro a ela pertencente recebe (digamos passivamente) e os respeita.

Ao passo que a ética é um juízo de valores -é um processo ativo que vem

de “dentro de cada um de nós” para fora, ao contrário de valores morais

que vêm de “fora para dentro” de cada um. A ética exige um juízo, um

julgamento, em suma, uma opção diante dos dilemas. Nesse processo

de reflexão crítica, cada um de nós vai por em jogo seu patrimônio

genético, sua racionalidade, suas emoções e, também, os valores morais.

- A Bioética é ética; nesse sentido, não se pode dela esperar uma

padronização de valores - ela exige uma reflexão sobre os mesmos, e

como dito, implica opção. Ora, opção implica liberdade. Não há Bioética

sem liberdade. Liberdade para quê? Para se poder fazer opção, por

mais “angustiante” que possa ser.

O exercício da Bioética exige pois liberdade e opção. E esse exercício deve ser

realizado sem coação, sem coerção e sem preconceito. A Bioética exige também humildade

para se respeitar à divergência, e grandeza para reformulação, quando ocorre a

demonstração de ter sido equivocada a opção.

Condição sine qua non exigida pela Bioética, enquanto tal, diz respeito à visão

pluralista e interdisciplinar dos dilemas éticos nas ciências da vida, da saúde e do meio

ambiente. Em outras palavras, a análise do dilema pressupõe sempre, em Bioética, não

apenas a participação multi, mas interdisciplinar (isto é, incorporação em cada disciplina a

visão das outras).

Um problema de saúde, na prática Bioética, exige que o mesmo não seja avaliado

apenas pelas profissionais de saúde, mas também por diversos outros participantes,

inclusive os próprios pacientes envolvidos.

Compreende-se, assim, a improcedência da afirmativa de que a Bioética é a nova

ética médica, por exemplo. É ao contrário; a ética médica precisa ser avaliada dentro da

Bioética.

Diante do exposto, há de se convir que a Bioética com tais pressupostos e tais

características, oferece excelentes condições para o desenvolvimento da própria cidadania

e da “evolução” de cada um de seus participantes. Um dos grandes méritos da Bioética é o

de levar a ética à sociedade e trazer a sociedade para a ética, criando os fundamentos

éticos do controle social nas ciências da vida.

65


Biologia

Celular e

Molecular

66

Apenas para ilustrar, aí está o Projeto Genoma Humano suscitando

diversas questões de natureza ética que não podem ser analisadas apenas

por médicos, por biólogos, por economistas, por políticos, etc. O enfoque há

que ser o da Bioética, envolvendo os diversos segmentos da sociedade.

É digno de destaque o fato de que a Bioética nessa sua trajetória,

buscando seu caminho, foi também abrindo novas vias, novos horizontes,

novas perspectivas em diversas outras disciplinas (principalmente naquelas

que atuam na interdisciplinaridade da Bioética). A própria ética das corporações (idealmente

não corporativista) passa a ser reavaliada não só de “dentro para fora”, mas também de

fora para dentro. A onda da Bioética vem atingindo diversos setores relacionados à atividade

humana, aí incluídos também a esfera cultural.

A meu ver, excelente peça, altamente demonstrativa do que vem a ser Bioética, é a

Resolução 196/96-MS, referente à pesquisa envolvendo seres humanos, no Brasil. A peça

é toda ela de Bioética, desde sua concepção, sua elaboração, suas disposições e suas

práticas e, por isso mesmo, se reveste de pioneirismo nesse campo.

Bioética e Reprodução Humana

Bioética? Bioética, sim.

*Médico, professor titular da Faculdade de Medicina da Unesp/Botucatu.

Profº. José Roberto Goldim

O objetivo da reprodução é a geração de novos indivíduos. Uma questão de extrema

atualidade é a caracterização do momento em que o novo ser humano passa a ser

reconhecido como tal. Atualmente podem ser utilizados dezenove diferentes critérios para

o estabelecimento do início da vida de um ser humano.

As tentativas de realizar procedimentos de reprodução medicamente assistida foram

iniciadas no final do século XVIII. Em 1978 estes procedimentos ganharam notoriedade

com o nascimento de Louise Brown, na Inglaterra, que foi o primeiro bebê gerado in vitro. O

Governo Inglês, em 1981, instalou o Committee of Inquiry into Human Fertilization and

Embriology, que estudou o assunto por três anos. As suas conclusões foram publicadas, em

1984, no Warnock Report. Neste mesmo ano, nascia na Austrália um outro bebê, denominado

de Baby Zoe, que foi o primeiro ser humano a se desenvolver a partir de um embrião

criopreservado. Em 1987, a Igreja Católica publicou um documento - Instrução sobre o

respeito à vida humana nascente e a dignidade da procriação - estabelecendo a sua posição

sobre estes assuntos.

A partir de 1990, inúmeras sociedades médicas e países estabeleceram diretrizes

éticas e legislação, respectivamente, para as tecnologias reprodutivas. A Inglaterra, por

exemplo, estabeleceu os limites legais para a reprodução assistida em 1991, com base

nas proposições do Warnock Report.

No Brasil, Conselho Federal de Medicina, através da Resolução CFM 1358/92,

instituiu as Normas Éticas para a Utilização das Técnicas de Reprodução Assistida, em

1992.

Os aspectos éticos mais importantes que envolvem questões de reprodução humana

são os relativos à utilização do consentimento informado; a seleção de sexo; a doação de

espermatozóides, óvulos, pré-embriões e embriões; a seleção de embriões com base na


evidência de doenças ou problemas associados; a maternidade substitutiva; a redução

embrionária; a clonagem; pesquisa e criopreservação (congelamento) de embriões.

Um importante assunto, de crescente discussão ética, moral e legal é o aborto.

Independentemente da questão legal, existe nesta situação um conflito entre a autonomia, a

beneficência, a não-maleficência e a justiça da mãe, do feto e do médico. Os julgamentos

morais sobre a justificativa do aborto dependem mais das convicções sobre a natureza e

desenvolvimento do ser humano do que das regras e princípios.

Uma área bastante complexa é a que envolve aspectos reprodutivos de casais

homossexuais. Casais homossexuais femininos podem solicitar que um serviço de

reprodução assistida possibilite a geração de uma criança, em uma das parceiras utilizando

sêmen de doador. O médico deve realizar este procedimento equiparando esta solicitação

a de um casal heterossexual? Ou deve ser dada uma abordagem totalmente diversa? A

própria questão de adoção de crianças por homossexuais tem sido admitida em vários

países, inclusive no Brasil.

As reflexões utilizadas na reprodução medicamente assistida podem ser transpostas

às questões de adoção (reprodução legalmente assistida)? A adoção, com as suas inúmeras

maneiras de realização, desde as legais ou oficialmente mediadas pelo Estado até as

realizadas de maneira informal, comporta um grande questionamento ético. A seleção de

crianças por parte dos futuros pais adotivos, o estabelecimento de critérios sociais por

parte das autoridades, a invasão de privacidade que os pretendentes sofrem em suas vidas,

com a finalidade de preservar possivelmente o melhor bem-estar para acriança adotada,

são algumas questões que merecem reflexão.

Por fim, uma outra questão que está propondo desafios éticos é do prosseguimento

de gestações em mães com critério de morte encefálica. Já existem casos relatados,

inclusive no Brasil, de situações onde a mãe ou seus familiares solicitam que todas as

medidas de suporte vital sejam utilizadas para que a gestação possa resultar em um bebe

viável. As equipes médicas podem atender a um demanda destas? Como fica o critério

encefálico de morte nestas situações? Esta paciente, já considerada morta, continua sendo

paciente, ou o seu bebe é que assume este status? Neste caso, quando que a mãe será

considerada morta? Estas questões merecem ser refletidas e discutidas nos seus aspectos

mais amplos.

Bioética divide a sociedade

[ Agora é hora de

TRABALHAR

]

Polêmica em todo o mundo, a aplicação de novas tecnologias no plantio, reprodução

e em pesquisas divide a comunidade científica, organizações em defesa da vida e religiosos.

Transgenia, clonagem e estudos com células-tronco geram um intenso debate entre ética e

ciência, que já modificou a legislação de diversos países.

67


Biologia

Celular e

Molecular

68

No Brasil, o Senado aprovou em outubro passado o projeto de Lei de

Biossegurança. O novo texto substituirá uma lei de 1995 e mantém a

possibilidade do plantio de transgênicos no país e de pesquisas com células

embrionárias de seres humanos. O projeto exige, entretanto, que os embriões

tenham, no mínimo, três anos de estocagem, descarta sua produção para a

retirada de células-tronco com objetivo terapêutico e proíbe a clonagem

humana.

Segundo o coordenador do curso de Biomedicina da Universidade Metodista de

São Paulo, Rogério Gentil Bellot, a legislação brasileira ainda burocratiza e encarece as

novas técnicas de reprodução, como a assistida, por exemplo, quando os casais são

inférteis.

“Tiram-se oito óvulos da mãe e os fecundam com o esperma do pai. Metade é

implantada na mãe e metade fica congelada a -200ºC em nitrogênio líquido. Eles ficam

guardados porque a legislação os considera vivos e não permite descarte. Se são vidas ou

não, é uma discussão muito ampla, mas isso gera um custo enorme de manutenção desses

zigotos, que talvez pudessem ser utilizados para pesquisa, porque eles são formados

praticamente por células-tronco”, explicou Bellot.

Em outros países, as posições em relação a esses temas também variam quanto às

crenças locais. Nos Estados Unidos, por exemplo, o plantio de alimentos transgênicos é

liberado desde 1993. Lá, o agricultor que cultiva essas sementes recebe incentivo e até

subsídio do Governo. Quanto ao estudo com células-tronco, apenas recentemente o

presidente George W. Bush liberou recursos para essas pesquisas. “França, Alemanha,

Itália e outros países europeus avançam bem nesses estudos”, disse o coordenador. “Já os

EUA são mais tradicionais”, afirmou Bellot ao se referir ao conservadorismo do Governo

norte-americano.

A controvérsia se resume basicamente entre o avanço científico e suas conseqüências

na vida humana. Ao mesmo tempo em que busca a cura de doenças degenerativas e

progressivas, a evolução científica também pode agredir o meio ambiente e destruir a

camada de ozônio com a emissão de poluentes biológicos. “O que tem de ser colocado na

balança, assim como acontece com o uso dos medicamentos, é [a relação] custo-benefício.

Por um lado, podem-se aplicar as novas descobertas para a melhoria da qualidade de

vida, mas, ao mesmo tempo, corremos o risco de alterar o ciclo natural das coisas”, salientou

Bellot.

Questões econômicas

Alimentos geneticamente modificados em laboratórios com a utilização

de genes de espécies diferentes de animais, vegetais ou micróbios, os

transgênicos são bastante polêmicos porque envolvem questões econômicas,

de saúde e aspectos ambientais. No Brasil, a soja, produto de maior exportação

nacional (cerca de US$ 10 bilhões em 2004, segundo o Ministério da Agricultura),

teve sua comercialização transgênica liberada até 31 de janeiro de 2006.

De acordo com laboratórios e empresas internacionais, que detêm a

patente de produtos transgênicos, os alimentos geneticamente modificados

não apresentam riscos à saúde humana. Eles afirmam que a transgenia faz

parte do cotidiano, já que há grãos alterados em laboratórios em produtos

comercializados, como cereais e bolachas.

Já o Greenpeace, uma das maiores entidades de proteção ao meio

ambiente do mundo, é contra os alimentos transgênicos. A Organização

desenvolve campanhas em diversos países contra o uso e comercialização de

produtos geneticamente modificados.

Fabio Leite


1.

Após leitura do texto acima, retire as idéias centrais do mesmo e relacione-as aos

aspectos que você considera ético e moral.

- Os Riscos dos Transgênicos:

Como os transgênicos podem afetar a saúde:

- Superbactérias:

1. Algumas plantas geneticamente modificadas recebem um gene de resistência a

antibióticos. É uma forma de saber se a transformação foi bem sucedida.

2. Esse gene provoca o aumento da taxa de transferência do DNA, ou seja, da

facilidade com que pedaços do código genético da planta passam de um organismo para

outro.

3. Há um risco teórico de que as bactérias do intestino humano absorvam esse gene,

tornando-se resistentes aos antibióticos. Aí, qualquer doença, mesmo simples, pode se

tornar um problema grave.

- Alergias:

1. Para se defender de agressores, a planta produz diversas substâncias que podem

ser tóxicas ao homem, provocando alergia.

2. Um único gene “alienígena” poderia alterar o equilíbrio de várias dessas substâncias,

aumentando sua produção. Um estudo feito com soja transgênica mostrou que ela é mais

alergênica que a soja normal.

3. Como ninguém conhece todos os genes das plantas, alguns especialistas afirmam

que faltam estudos para avaliar a segurança dos transgênicos.

Como os transgênicos podem afetar o ambiente.

- Superpragas:

1. Boa parte dos chamados transgênicos de primeira geração recebem um gene

que os tornam resistentes a herbicidas e inseticidas. Assim, podem receber mais agrotóxicos

que o usual.

2. A quantidade exagerada de veneno pode, teoricamente, criar ervas-daninhas e

insetos extremamente resistentes, que não poderiam mais ser combatido pelos defensivos

agrícolas comuns.

3. Para evitar o problema, discute-se nos EUA um sistema de refúgio de espécies.

Ou seja, o agricultor plantaria uma certa porcentagem (entre 10% e 50%) de plantas nãomodificadas

para garantir o cruzamento entre espécies de pragas e, assim, diminuir a

resistência.

- Cruzamento perigoso:

1. Em lugares onde há espécies agrícolas selvagens (como é o caso do milho no

México), o pólen de um transgênico poderia fecundar espécies nativas, reduzindo a

biodiversidade.

- Alvo errado:

1. Uma variedade de milho transgênico recebe um gene de bactéria para produzir

uma toxina mortal para as pragas mais comuns da lavoura.

2. Acontece que essa toxina é pouco seletiva: ela pode atingir também espécies

não-alvo, que habitam o milharal, mas não atacam a lavoura. O caso é crítico no Brasil, onde

há muitas espécies desconhecidas.

69


Biologia

Celular e

Molecular

70

Caro(a) aluno(a),

Atividade

Orientada

Esta atividade deverá ser desenvolvida, por você, ao longo do desenvolvimento da

disciplina Biologia Celular e Molecular, sob assistência e orientação do tutor no ambiente

de tutoria. Vale ressaltar, que a atividade orientada não se restringe, apenas, a uma atribuição

quantitativa, mas, principalmente, prima por avaliar qualitativamente seu aprendizado e

desempenho na disciplina. Além disso, objetivamos contribuir para o desenvolvimento e

aprimoramento do futuro profissional do licenciando em Biologia de maneira instigante,

interessante e inteligente, alinhando o tema transversal deste 3º período “A educação na

formação de valores morais” com os conteúdos específicos trabalhados nesta disciplina.

A atividade proposta é formada de 03 etapas e constará da construção de um Mapa

Conceitual e uma história em quadrinhos sobre os temas citados acima, fazendo uso

do artigo “Britânicos anunciam projeto para estudar proteínas humanas” que se encontra no

tema 1 do material impresso.

É bom lembrar que essa atividade é obrigatória e que você deve ler atentamente e

seguir as instruções.

1 Etapa Etapa (INDIVIDUAL, VALOR = 3,0)

É importante que a primeira etapa seja feita individualmente para elencar os

conceitos relacionados à disciplina Biologia Celular e Molecular e o tema transversal deste

3º período “A educação na formação de valores morais”, para depois ser partilhada pelo

grupo. Apesar de trabalhosa, é nesta etapa, quando estamos de frente com os conhecimentos

construídos durante a disciplina, é que temos uma análise real daquilo que, individualmente

realmente sabemos.

Para isto, é necessário que você saiba a distinção entre objetos e eventos. Siga

passo-a-passo e tudo dará certo.

DISTINÇÃO ENTRE OBJETOS E EVENTOS

a) Liste todas as palavras que você relaciona aos temas citados, fazendo uso do

artigo e separe uma lista de objetos (por exemplo, cachorro, gato, cadeira, célula,

cromossomo etc.) e outra de eventos (por exemplo, jogo, chuva, amor, reprodução,

pensamento, etc.).

b) Estabeleça critérios que diferenciem as duas listas. Cite os critérios que você

utilizou. Uma vez feito isto, o que você percebeu? A que conclusão você chegou?

c) O que você pensa quando ouve as palavras da primeira e as da segunda lista?

Agora você já pode ter a sua própria noção de conceito, enfatizando que as imagens mentais

que temos de cada palavra são nossos conceitos.

d) Perceba, também, o fato de que, a despeito de usarem as mesmas palavras, as

pessoas podem pensar coisas ligeiramente diferente sobre elas, ou seja, os conceitos,

além de seu caráter geral, também reúnem aspectos individuais e pessoais. Os conceitos

se ampliam à medida que nosso conhecimento se expande, uma vez que novos conceitos


estão sempre se incorporando à nossa rede conceitual. Célula, por exemplo, é um conceito.

O termo “célula” designa os pequenos objetos microscópicos que compõem a estrutura da

quase totalidade dos seres vivos. Eventos são processos ou fenômenos, como, por exemplo,

fotossíntese.

2 Etapa Etapa

(EQUIPE, VALOR = 4,0)

A construção do mapa conceitual será realizada em grupos, sendo a sua organização

sob a orientação de seu tutor. Antes de começar o trabalho conheça um pouco sobre mapas

conceituais: o mapa de conceitos tem o objetivo de representar conceitos relacionados a

um tema escolhido, dentro de molduras e conectá-los por setas que indicam a relação entre

eles, ampliando assim os conhecimentos relativos ao assunto e sua interação.

MAPA CONCEITUAL

Ou MAPA DE CONCEITOS, é uma maneira esquemática de representar

relações entre conceitos. Em sua forma mais simples, um mapa consiste de dois

conceitos unidos por uma ou mais palavras de ligação. “Célula tem metabolismo”,

por exemplo, representa um mapa de conceitos simples, com uma proposição

válida sobre os conceitos célula e metabolismo. Mapas mais complexos consistem

em um conjunto de conceitos organizados de forma hierárquica e conectados por

setas que indicam as relações entre eles. Auxiliam o professor a planejar seu curso

e a escolher as estratégias pedagógicas mais adequadas ao ensino de cada

assunto. Permitem separar as informações significativas das supérfluas ou menos

importantes, o que é muito útil na organização de currículos escolares. Ajudam o

estudante a distinguir os conceitos-chaves em determinado assunto, além de tornar

claras as relações entre os novos conhecimentos adquiridos e aqueles que o

estudante já possui. Segundo Amabis & Martho (1986) a técnica de mapeamento

de conceitos é apresentado por J. D. Novak e D. B. Gowin, no livro Learning how to

learn e que resume os princípios básicos da construção dos mapas de conceitos

e contêm exemplos e sugestões para a aplicação desses princípios no trabalho

pedagógico.

Você pode baixar um programa para construir mapas conceituais no site

http://novaescola.abril.com.br/index.htm?ed/170_mar04/html/software, que

lhe ajudará a construir o seu. O software trabalha com a montagem do mapa

conceitual (veja figura abaixo), espécie de organograma de idéias com um conjunto

de substantivos inter-relacionados. Os grandes conceitos aparecem dentro de

caixas — que podem ser linkadas com imagens ou outros mapas — enquanto as

relações entre eles são feitas por frases e verbos de ligação.

71


a) Com base nos estudos realizados na disciplina Biologia Celular e

Biologia Molecular e o tema transversal deste 3º período “A educação na formação de

Celular e valores morais”, além de fazer uso do artigo “Britânicos anunciam projeto para

Molecular estudar proteínas humanas” selecione os conceitos e eventos sobre os temas

acima;

b) Organize os conceitos selecionados;

c) Construa o mapa; você pode utilizar qualquer editor de texto ou, se quiser, use o

programa do site:

72

CONSTRUÇÃO DO MAPA CONCEITUAL

http://novaescola.abril.com.br/index.htm?ed/170_mar04/html/software;

d) Faça a reorganização do mapa partindo dos conceitos mais simples para os

mais complexos;

e) Agora, com o conjunto de conceitos e eventos organizados de forma hierárquica,

conecte-os utilizando-se de setas, indicando frases com no máximo 3 palavras que servirão

de elemento de união e indicarão a relação entre eles, conforme o mapa da figura acima;

f) Faça uma revisão final para se certificar da coerência da relação dos conceitos,

eventos e elementos de ligação e ele está pronto para ser entregue.

3

Etapa Etapa

(DUPLA, VALOR = 3,0)

Nesta etapa, formem duplas e elabore uma história em quadrinhos, utilizando o artigo

“Britânicos anunciam projeto para estudar proteínas humanas” e o tema transversal deste

período. A história deve conter, no máximo, 20 quadrinhos ilustrados (desenhos ou colagens)

e seja direcionada para o Ensino Fundamental.

Esperamos que para a realização deste trabalho, você cumpra as etapas de forma

criativa, interessante e inteligente. Sucesso!


Glossário

Glossário

Ácido desoxirribonucléico (DNA): (1) material genético primário da maioria dos

organismos, constituído de duas fitas complementares de polinucleotídeos. (2) A base da

vida. Uma grande macromolécula cuja seqüência de subunidades (os nucleotídeos) codifica

a informação genética.

Ácido ribonucléico (RNA): ácido nucléico envolvido na transferência da informação

genética e sua decodificação em uma cadeia polipeptídica. Em alguns vírus ele é o material

genético primário.

Anabolismo: metabolismo sintético e construtivo.

ATP (trifosfato de adenosina): substância formada pela união química de adenina,

ribose e três grupos fosfato; participa dos processos energéticos fundamentais dos seres

vivos.

Autofagia: nutrição à custa da própria carne.

Catabolismo: conjunto dos atos de desassimilação fisiológica.

Cromossomos: cada um dos filamentos presentes no núcleo das células eucariontes,

constituído basicamente por DNA e proteínas; nele situam-se os genes.

Colesterol: substância cristalizada dos cálculos biliares do homem e que é

encontrada no sangue ao mesmo tempo.

Eucarionte: célula ou ser vivo que apresenta o núcleo organizado.

Fagocitose: processo pelo qual certas células englobam partículas relativamente

grandes, com o auxílio de pseudópodes.

Gametas: célula cuja função é a de se unir a outro gameta, dando origem ao ovo ou

zigoto; faz parte do ciclo sexuado de reprodução.

Genoma: lote completo de gene, típico da espécie; uma célula haplóide tem um

genoma; uma diplóide tem dois genomas.

Hemácea: glóbulo vermelho ou eritrócito; célula vermelha do sangue; possui

hemoglobina e é responsável pelo transporte de gás oxigênio

Hipertônico: diz-se da solução cuja concentração em soluto é relativamente maior

que a de outra (hipotônica).

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Biologia

Celular e

Molecular

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Hipotônico: diz-se da solução cuja concentração em soluto é

relativamente menor que a de outra(hipertônica).

Isotônica: diz-se de uma solução de concentração equivalente a uma

outra, usada como referência.

Permease: enzima associada à membrana plasmática, que facilita a

entrada de substâncias na célula.

Pinocitose: processo pelo qual a célula engloba gotículas líquidas ou pequenas

partículas através dos canalículos que se aprofundam na célula.

Pluricelulares: diz-se do organismo que é formado por muitas células.

Unicelulares: diz-se do organismo que é formado por uma única célula.


Referências

Referências

Bibliográficas

Bibliográficas

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Anotações

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Anotações

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FTC - EaD

Faculdade de Tecnologia e Ciências - Educação a Distância

Democratizando a Educação.

www.ftc.br/ead

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