ÁCIDOS NUCLÉICOS E CONTROLE CELULAR

Ácidos nucléicos: o controle celular

Os ácidos nucléicos são macromoléculas de natureza química, formadas por nucleotídeos, grupamento fosfórico (fosfato), glicídio (monossacarídeo / pentoses) e uma base nitrogenada, compondo o material genético contido nas células de todos os seres vivos.

Presentes no núcleo dos eucariotos e dispersos no hialoplasma dos procariotos, os ácidos nucléicos podem ser de dois tipos: ácido desoxirribonucléico (DNA) e ácido ribonucléico (RNA), ambos relacionados ao mecanismo de controle metabólico celular (funcionamento da célula) e transmissão hereditária das características.

 

Os Ácidos Nucléicos: DNA e RNA

O DNA se diferencia do RNA por possuir o açúcar desoxirribose e os nucleotídeos adenina, citosina, guanina e timina. No RNA, o açúcar é a ribose e os nucleotídeos são adenina, citosina, guanina e uracila (a uracila entra no lugar da timina).

DNA: Uma “Escada Retorcida”

A partir de experimentos feitos por vários pesquisadores e utilizando os resultados da complexa técnica de difração com raios X, Watson e Crick concluíram que, no DNA, as cadeias complementares são helicoidais, sugerindo a idéia de uma escada retorcida.

Nessa escada, os corrimãos são formados por fosfatos e desoxirribose, enquanto os degraus são constituídos pelos pares de bases nitrogenadas.

Os átomos de carbono das moléculas de ribose e desoxirribose são numerados conforme a figura abaixo. Observe que os carbonos do açúcar são numerados com uma linha (‘) a fim de distingui-los dos outros carbonos do nucleotídeo.

Em cada fita do DNA, o “corrimão” é formado por ligações entre moléculas de açúcar e radicais fosfato. Note que o radical fosfato se liga ao carbono 3’ de um açúcar e ao carbono 5’ do seguinte.

As duas cadeias de nucleotídeos do DNA são unidas uma à outra por ligações chamadas de pontes de hidrogênio, que se formam entre as bases nitrogenadas de cada fita.

O pareamento de bases ocorre de maneira precisa: uma base púrica se liga a uma pirimídica – adenina (A) de uma cadeia pareia com a timina (T) da outra e guanina (G) pareia com citosina (C).

O DNA controla toda a atividade celular. Ele possui a “receita” para o funcionamento de uma célula. Toda vez que uma célula se divide, a “receita” deve ser passada para as células-filhas. Todo o “arquivo” contendo as informações sobre o funcionamento celular precisa ser duplicado para que cada célula-filha receba o mesmo tipo de informação que existe na célula-mãe. Para que isso ocorra, é fundamental que o DNA sofra “auto-duplicação”.

A duplicação do DNA

O modelo estrutural do DNA proposto por Watson e Crick explica a duplicação dos genes: as duas cadeias do DNA se separam e cada uma delas orienta a fabricação de uma metade complementar.

O experimento dos pesquisadores Meselson e Stahl confirmou que a duplicação do DNA é semiconservativa, isto é, que metade da molécula original se conserva íntegra em cada uma das duas moléculas-filhas.

No processo de duplicação do DNA, as pontes de hidrogênio entre as bases se rompem e as duas cadeias começam a se separar. À medida que as bases vão sendo expostas, nucleotídeos que vagam pelo meio ao redor vão se unindo a elas, sempre respeitando a especificidade de emparelhamento: A com T, T com A, C com G e G com C. Uma vez ordenados sobre a cadeia que está que está servindo de modelo, os nucleotídeos se ligam em seqüência e formam uma cadeia complementar dobre cada uma das cadias da molécula original. Assim, uma molécula de DNA reproduz duas moléculas idênticas a ela.

A ação da enzima DNA polimerase

Diversos aspectos da duplicação do DNA já foram desvendados pelos cientistas. Hoje, sabe-se que há diversas enzimas envolvidas nesse processo. Certas enzimas desemparelham as duas cadeias de DNA, abrindo a molécula. Outras desenrolam a hélice dupla, e há, ainda, aquelas que unem os nucleotídeos entre si. A enzima que promove a ligação dos nucleotídeos é conhecida como DNA polimerase, pois sua função é construir um polímero (do grego poli, muitas, e meros, parte) de nucleotídeos.

DNA polimerase

A mensagem do DNA é passada para o RNA

O material genético representado pelo DNA contém uma mensagem em código que precisa ser decifrada e traduzida em proteínas, muitas das quais atuarão nas reações metabólicas da célula. A mensagem contida no DNA deve, inicialmente, ser passada para moléculas de RNA que, por sua vez, orientarão a síntese de proteínas. O controle da atividade celular pelo DNA, portanto, é indireto e ocorre por meio da fabricação de moléculas de RNA, em um processo conhecido como transcrição.

 

RNA: Uma Cadeia (Fita) Simples

As moléculas de RNA são constituídas por uma seqüência de ribonucleotídeos, formando uma cadeia (fita) simples.

Existem três tipos básicos de RNA, que diferem um do outro no peso molecular: o RNA ribossômico, representado por RNAr (ou rRNA), o RNA mensageiro, representado por RNAm (ou mRNA) e o RNA transportador, representado por RNAt (ou tRNA).

• O RNA ribossômico é o de maior peso molecular e constituinte majoritário do ribossomo, organóide relacionado à síntese de proteínas na célula.

• O RNA mensageiro é o de peso molecular intermediário e atua conjuntamente com os ribossomos na síntese protéica.

• O RNA transportador é o mais leve dos três e encarregado de transportar os aminoácidos que serão utilizados na síntese de proteínas.

Transcrição da informação genética

A síntese de RNA (mensageiro, por exemplo) se inicia com a separação das duas fitas de DNA. Apenas uma das fitas do DNA serve de molde para a produção da molécula de RNAm. A outra fita não é transcrita. Essa é uma das diferenças entre a duplicação do DNA e a produção do RNA.

As outras diferenças são:

• os nucleotídeos utilizados possuem o açúcar ribose no lugar da desoxirribose;
• há a participação de nucleotídeos de uracila no lugar de nucleotídeos de timina. Assim, se na fita de DNA que está sendo transcrita aparecer adenina, encaminha-se para ela um nucleotídeo complementar contendo uracila;

Imaginando um segmento hipotético de um filamento de DNA com a seqüência de bases:

DNA- ATGCCGAAATTTGCG

O segmento de RNAm formado na transcrição terá a seqüência de bases:

RNA- UACGGCUUUAAACGC

 

Em uma célula eucariótica, o RNAm produzido destaca-se de seu molde e, após passar por um processamento, atravessa a carioteca e se dirige para o citoplasma, onde se dará a síntese protéica. Com o fim da transcrição, as duas fitas de DNA seu unem novamente, refazendo-se a dupla hélice.

 

O código genético

A mensagem genética contida no DNA é formada por um alfabeto de quatro letras que correspondem aos quatro nucleotídeos: A, T, C e G. Com essas quatros letras é preciso formar “palavras” que possuem o significado de “aminoácidos”. Cada proteína corresponde a uma “frase” formada pelas “palavras”, que são os aminoácidos. De que maneira apenas quatro letras do alfabeto do DNA poderiam ser combinadas para corresponder a cada uma das vinte “palavras” representadas pelos vinte aminoácidos diferentes que ocorrem nos seres vivos.

Uma proposta brilhante sugerida por vários pesquisadores, e depois confirmada por métodos experimentais, foi a de que cada três letras (uma trinca de bases) do DNA corresponderia uma “palavra”, isto é, um aminoácido. Nesse caso, haveria 64 combinações possíveis de três letras, o que seria mais do que suficiente para codificar os vinte tipos diferentes de aminoácidos (matematicamente, utilizando o método das combinações seriam, então, 4 letras combinadas 3 a 3, ou seja, 43 = 64 combinações possíveis).

O código genético do DNA se expressa por trincas de bases, que foram denominadas códons. Cada códon, formado por três letras, corresponde a um certo aminoácido.

A correspondência entre o trio de bases do DNA, o trio de bases do RNA e os aminoácidos por eles especificados constitui uma mensagem em código que passou a ser conhecida como “código genético”.

Mas, surge um problema. Como são vinte os diferentes aminoácidos, há mais códons do que tipos de aminoácidos! Deve-se concluir, então, que há aminoácidos que são especificados por mais de um códon, o que foi confirmado. A tabela abaixo, especifica os códons de RNAm que podem ser formados e os correspondentes aminoácidos que especificam.

Dizemos que o código genético é universal, pois em todos os organismos da Terra atual ele funciona da mesma maneira, quer seja em bactérias, em uma cenoura ou no homem.

O códon AUG, que codifica para o aminoácido metionina, também significa início de leitura, ou seja, é um códon que indica aos ribossomos que é por esse trio de bases qe deve ser iniciada a leitura do RNAm.

Note que três códons não especificam nenhum aminoácido. São os códons UAA, UAG e UGA, chamados de códons e parada durante a “leitura” (ou stop códons) do RNA pelos ribossomos, na síntese protéica.

Diz-se que o código genético é degenerado porque cada “palavra” (entenda-se aminoácido) pode ser especificada por mais de uma trinca.

Tradução: Síntese de Proteínas

Tradução é o nome utilizado para designar o processo de síntese de proteínas. Ocorre no citoplasma com a participação, entre outros, de RNA e de aminoácidos.

 

Quem participa da síntese de proteínas?

Cístron (gene) é o segmento de DNA que contém as informações para a síntese de um polipeptídeo ou proteína.

O RNA produzido que contém uma seqüência de bases nitrogenadas transcrita do DNA é um RNA mensageiro.

No citoplasma, ele será um dos componentes participantes da síntese de proteínas, juntamente com outros dois tipos de RNA, todos de fita simples e produzidos segundo o mesmo processo descrito para o RNA mensageiro:

RNA ribossômico, RNAr. Associando-se a proteínas, as fitas de RNAr formarão os ribossomos, orgânulos responsáveis pela leitura da mensagem contida no RNA mensageiro;

RNAs transportadores, RNAt. Assim chamados porque serão os responsáveis pelo transporte de aminoácidos até o local onde se dará a síntese de proteínas junto aos ribossomos. São moléculas de RNA de fita simples, de pequeno tamanho, contendo, cada uma, cerca de 75 a 85 nucleotídeos. Cada fita de RNAt torce-se sobre si mesma, adquirindo o aspecto visto na figura abaixo. Duas regiões se destacam em cada transportador: uma é o local em que se ligará o aminoácido a ser transportado e a outra corresponde ao trio de bases complementares (chamado anticódon) do RNAt, que se encaixará no códon correspondente do RNAm.   Anticódon é o trio de bases do RNAt, complementar do códon do RNAm.

RNA - Tradução passo a passo

A tradução é um processo no qual haverá a leitura da mensagem contida na molécula de RNAm pelos ribosomo, decodificando a linguagem de ácido nucléico para a linguagem de proteína.

Cada RNAt em solução liga-se a um determinado aminoácido, formando-se uma molécula chamada aminoacil-RNAt, que conterá, na extremidade correspondente ao anticódon, um trio de códon do RNAm.

Para entendermos bem este processo, vamos admitir que ocorra a síntese de um peptídeo contendo apenas sete aminoácidos, o que se dará a partir da leitura de um RNAm contendo sete códons (21 bases hidrogenadas). A leitura (tradução) será efetuada por um ribossomo que se deslocará ao longo do RNAm.

 

Esquematicamente na síntese protéica teríamos:

• Um RNAm, processado no núcleo, contendo sete códons (21 bases hidrogenadas) se dirige ao citoplasma.
• No citoplasma, um ribossomo se liga ao RNAm na extremidade correspondente ao início da leitura. Dois RNAt, carregando os seus respectivos aminoácidos (metionina e alanina), prendem-se ao ribossomo. Cada RNAt liga-se ao seu trio de bases (anticódon) ao trio de bases correspondentes ao códon do RNAm. Uma ligação peptídica une a metionina à alanina.
• O ribossomo se desloca ao longo do RNAm. O RNAt que carregava a metionina se desliga do ribossomo. O quarto RNAt, transportando o aminoácido leucina, une o seu anticódon ao códon correspondente do RNAm. Uma ligação peptídica é feita entre a leucina e a alanina.
• O ribossomo novamente se desloca. O RNAt que carregava a alanina se desliga do ribossomo. O quarto RNAt, transportando o aminoácido ácido glutâmico encaixa-se no ribossomo. Ocorre a união do anticódon desse RNAt com o códon correspondente do RNAm. Uma ligação peptídica une o ácido glutâmico à leucina.
• Novo deslocamento do ribossomo. O quinto RNAt, carregando a aminoácido glicina, se encaixa no ribossomo. Ocorre a ligação peptídica da glicina com o ácido glutâmico.
• Continua o deslocamento do ribossomo ao longo do RNAm. O sexto RNAt, carregando o aminoácido serina, se encaixa no ribossomo. Uma liogação peptídica une a serina à glicina.
• Fim do deslocamento do ribossomo. O último transportador , carregando o aminoácido triptofano, encaixa-se no ribossomo. Ocorre a ligação peptídica do triptofano com a serina. O RNAt que carrega o triptofano se separa do ribossomo. O mesmo ocorre com o transportador que portava a serina.
• O peptídeo contendo sete aminoácidos fica livre no citoplasma. Claro que outro ribossomo pode se ligar ao RNAm, reiniciando o processo de tradução, que resultará em um novo peptídio. Perceba, assim, que o RNAm contendo sete códons (21 bases nitrogenadas) conduziu a síntese de um peptídeo formado por sete aminoácidos.
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  Os polirribossomos
  Em algumas células, certas proteínas são produzidas em grande quantidade. Por exemplo, a observação de glândulas secretoras de certos hormônios de natureza protéica (que são liberados para o sangue, indo atuar em outros órgãos do mesmo organismo) mostra, em certos locais, uma fileira de ribossomos efetuando a leitura do mesmo RNA mensageiro. Assim, grandes quantidades da mesma proteína são produzidas.
  Ao conjunto de ribossomos, atuando ao longo se um RNAm, dá-se o nome de polirribossomos.
   
  
  
  
  
  
  
  Possíveis destinos das proteínas
  O RNAm, ao sair do nucleo pode seguir dois destinos:
• Ser traduzido nos ribossomos do retículo endoplasmático rugoso - e esta proteína será exportada para fora da célula passando pelo Golgi e saindo por exocitose em forma de vesículas,
• Ou será traduzido nos ribossomas livres no citoplasma - esta proteína então permanecerá dentro da célula, executando alguma importante função. Ex. Dentro do Golgi, ou livre no citoplasma.

Síntese de proteínas no núcleo celular?

No núcleo de todas as células eucarióticas, a produção de RNA se da a partir do molde de uma fita do DNA. Então, o RNA sofre algumas alterações e segue para o citoplasma onde se associa aos ribossomos para a formação das proteínas. Acreditava-se que a síntese de proteínas (tradução) ocorresse somente no citoplasma, mas em recente trabalho publicado na prestigiada revista Science foi demonstrado que os elementos necessários à tradução se associam no núcleo, onde proteínas seriam formadas. Além disso os pesquisadores constataram que as estruturas responsáveis pela tradução estão em atividade no núcleo celular.

Mutação Gênica

Todos os dias as suas células produzem proteínas que contêm aminoácidos em uma certa seqüência. Imagine, por exemplo, que em um certo dia uma célula da epiderme de sua pele produza uma proteína diferente. Suponha também que essa proteína seja uma enzima que atue em uma reação química que leva a produção de um pigmento amarelo em vez do pigmento normalmente encontrado na pele, a melanina. Essa célula se multiplica e de repente aparece uma mancha amarelada em sua pele. Provavelmente essa proteína poderá ter sofrido uma alteração em sua seqüência de aminoácidos, tendo havido a substituição de um aminoácido por outro, o que acarretou uma mudança em seu mecanismo de atuação e, como conseqüência levou à produção de um pigmento de cor diferente. Agora, como a seqüência de aminoácidos em uma proteína é determinada pela ação de um certo gene que conduz à síntese do pigmento.

Essa alteração na seqüência de bases na molécula de DNA constituinte do gene é que se chama de mutação gênica.

  

O albinismo é causada por uma mutação na enzima tirozinase que transforma o aminoácido tirozina em pigmento da pele, a melanina. Esta doença ocorre em animais e nas plantas e é hereditária.

A mutação e suas conseqüências

Se a alteração na seqüência de aminoácidos na proteína não afetar o funcionamento da molécula e não prejudicar o organismo, de modo geral ela passa despercebida, é indiferente.

Outras vezes, a alteração leva a um favorecimento. Imagine, por exemplo, que uma certa célula do seu intestino passe a produzir uma enzima chamada celulase, capaz de digerir a celulose dos vegetais que você come. provavelmente a mutação que levou a esse erro será vantajosa para você, que poderá eventualmente até alimentar-se de papel picado.

Muitas vezes, porém, a mutação pode ser prejudicial. Na anemia falciforme, a substituição do aminoácido ácido glutâmico pelo aminoácido valina, em uma das cadeias de hemoglobina, conduza a uma alteração na forma da proteína toda. Essa alteração muda o formato do glóbulo vermelho, que passa a ser incapaz de transportar oxigênio. Outra conseqüência, grave, é que hemácias com formato de foice grudam umas nas outras nos capilares sangüíneos, o que pode provocar obstruções no trajeto para os tecidos.

As mutações são hereditárias

Dependendo da célula em que a mutação ocorre, ela pode ser transmitida à descendência. Nas suposições que fizemos, relacionadas ao pigmento da pele e à enzima celulase, evidentemente que não ocorrerá a transmissão dos genes mutantes para os filhos.

Trata-se de mutações somáticas, ou seja, ocorreram em células não envolvidas na confecção de gametas.

Já a mutação que conduziu à anemia falciforme, deve ter ocorrido, no passado, em células da linhagem germinativa de algum antepassado. O gene anômalo, então sugerido, deve ter sido transportado por um gameta e daí se espalhou pela espécie humana.

 

As causas das mutações

De maneira geral, as mutações ocorrem como conseqüência de erro no processo de duplicação do DNA. Acontecem em uma baixíssima freqüência. Muitas delas, inclusive, são corrigidas por mecanismos especiais, como, por exemplo, a ação do gene p53 que evita a formação de tumores.

Há, no entanto, certos agentes do ambiente que podem aumentar a taxa de ocorrência de erros genéticos. Entre esses agentes mutagênicos podemos citar: substâncias existentes no fumo, os raios X, a luz ultravioleta, o gás mostarda, ácido nitroso e algumas corantes existentes nos alimentos. Não é à toa que, em muitos países, é crescente a preocupação com a diminuição da espessura da camada do gás ozônio (O₃), que circunda a atmosfera terrestre. Esse gás atua como filtro de luz ultravioleta proveniente do Sol. Com a diminuição da sua espessura, aumenta a incidência desse tipo de radiação, o que pode afetar a pele das pessoas. Ocorrem lesões no material genético, que podem levar a certos tipos de câncer de pele.

Fonte www.sobiologia.com

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2°ª lei de Mendel

A segunda lei de Mendel, denominada de diibridismo, analisa a formação dos gametas e a manifestação da segregação independente dos fatores, ou seja, a separação de dois ou mais genes alelos localizados em diferentes pares de cromossomos homólogos.

Esta segregação fundamenta-se essencialmente durante a anáfase I da divisão meiótica, resultante não mais do estudo de uma característica isolada, conforme a primeira lei enunciada por Mendel, contudo a consideração do comportamento fenotípico envolvendo duas ou mais características.

A combinação (probabilidade) das distintas configurações possíveis, quanto à separação dos fatores, permitem a formação de variados gametas, o que ocasiona maior variabilidade genética.

Segue abaixo, um exemplo prático da Segunda lei de Mendel:

Do cruzamento de ervilhas com características puras, em homozigose dominante e recessiva respectivamente para a cor da semente (amarela e verde) e para a textura da semente (lisa e rugosa), temos a seguinte representação para a geração parental e seus gametas:

R R V V (semente lisa e amarela)      x       r r v v (semente rugosa e verde)
Gameta → RV                                                  Gameta → rv

Deste cruzamento são originados exemplares vegetais de ervilha 100% heterozigóticos RrVv, com característica lisa e amarela (geração F1 – primeira geração filial).

A partir do cruzamento entre organismos da geração F1, são formados quatro tipos diferentes de gametas e dezesseis formas possíveis de combinações entre estes, constituindo prováveis genótipos dos indivíduos que poderão surgir após fecundação (geração F2).

Tipos de gametas da geração F1 → RV, Rv, rV e rv

Prováveis combinações entre os gametas:

Proporção fenotípica obtida: 9 : 3 : 3 : 1 na decrescência quantitativa das dominâncias.

Mendel concluiu que as características analisadas independem uma das outras, aumentando o grau de diferenciação dos indivíduos de uma determinada espécie.

Fonte: www.brasilescola.com

Interação gênica

Nas interações gênicas, dois ou mais pares de genes interagem para determinar uma característica. Esses genes se distribuem de forma independente durante a formação dos gametas.
Muitas características nos seres vivos são determinadas dessa forma, como por exemplo, a forma da crista em galináceos, pigmentação do olho de drosófilas (mosca da fruta).
Em galináceos existem quatro tipos (fenótipos) de cristas: ervilha, rosa, noz e simples. Depois de vários estudos de cruzamentos realizados entre galináceos com fenótipos diferentes, os cientistas concluíram que essas características eram condicionadas por dois pares de alelos R/r e E/e, que se segregam de forma independente durante a formação dos gametas. Então, se uma fêmea possui o genótipo RrEe ela iria produzir os seguintes gametas: RE, Re, rE e re. Um macho com o genótipo rree produzirá apenas gametas re.

Representação esquemática da distribuição de alelos nos gametas durante a meiose

A interação dos alelos determina um fenótipo:

Interação de:	Fenótipo
R_E_	Crista Noz
R_ee	Crista Rosa
rrE_	Crista Ervilha
rree	Crista Simples

http://www.cynara.com.br

Quando duas aves heterozigotas (crista Noz) são cruzadas, a geração F1 obedece às seguintes proporções:
(P) RrEe x RrEe

Proporção (F1)	Genótipo	Fenótipo
9	R_E_	Noz
3	R_ee	Rosa
3	rrEe	Ervilha
1	rree	Simples

Se cruzarmos dois indivíduos heterozigotos, com dois pares de alelos e obtermos a proporção 9:3:3:1, podemos concluir que trata-se de um caso de interação gênica com segregação independente.
Fontes
Amabis, José Mariano. Biologia. Volume 3. Editora Moderna.

RELAÇÕES ENTRE OS SERES VIVOS

Relações ecológicas

Em um ecossistema, os seres vivos relacionam-se com o ambiente físico e também entre si, formando o que chamamos de relações ecológicas.

As relações ecológicas ocorrem dentro da mesma população (isto é, entre indivíduos da mesma espécie), ou entre populações diferentes (entre indivíduos de espécies diferentes). Essas relações estabelecem-se na busca por alimento, água, espaço, abrigo, luz ou parceiros para reprodução.

A seguir veremos alguns exemplos desses tipos de relações.

Relações Harmônicas (relações positivas)

Intra-específica (entre indivíduos da mesma espécie)

Sociedade

União permanente entre indivíduos em que há divisão de trabalho. Ex.: insetos sociais (abelhas, formigas e cupins)

O que mais chama a atenção em uma colméia é a sua organização. Todo o trabalho é feito por abelhas que não se reproduzem, as operárias. Elas se encarregam de colher o néctar das flores, de limpar e defender a colméia e de alimentar as rainhas e as larvas (as futuras abelhas) com mel, que é produzido a partir do néctar.

A rainha é a única fêmea fértil da colméia coloca os ovos que irão originar outras operárias e também os zangões (os machos), cuja única função é fecundar a rainha.

Portanto, uma sociedade é composta por um grupo de indivíduos da mesma espécie que vivem juntos de forma a permanente e cooperando entre si.

Entre os mamíferos também encontramos vários exemplos de sociedades, como os dos castores, a dos gorilas, a dos babuínos e a da própria espécie humana. A divisão de trabalho não é tão rigorosa quanto as abelhas, mas também há varias formas de cooperação. É comum, por exemplo, um animal soltar um grito de alarme quando vê um predador se aproximar do grupo; ou mesmo um animal dividir alimento com outros.

Colônia

Associação anatômica formando uma unidade estrutural e funcional. Ex.: coral-cérebro, caravela.

Colônia é um grupo de organismos da mesma espécie que formam uma entidade diferente dos organismos individuais. Por vezes, alguns destes indivíduos especializam-se em determinadas funções necessárias à colônia. Um recife de coral, por exemplo, é construído por milhões de pequenos animais (pólipos) que secretam à sua volta um esqueleto rígido. A garrafa-azul (Physalia) é formada por centenas de pólipos seguros a um flutuador, especializados nas diferentes funções, como a alimentação e a defesa; cada um deles não sobrevive isolado da colônia.

As bactérias e outros organismos unicelulares também se agrupam muitas vezes dentro de um invólucro mucoso.

As abelhas e formigas, por outro lado, diferenciam-se em rainha, zangão com funções reprodutivas e as obreiras (ou operárias) com outras funções, mas cada indivíduo pode sobreviver separadamente. Por isso, estas espécies são chamadas eusociais, ou seja, formam uma sociedade e não uma colônia.

Interespecífica (entre indivíduos de espécies diferentes)

Mutualismo

Associação obrigatória entre indivíduos, em que ambos se beneficiam. Ex.: líquen, bois e microorganismos do sistema digestório.

Abelhas, beija-flores e borboletas são alguns animais que se alimentam do néctar das flores. O néctar é produzido na base das pétalas das flores e é um produto rico em açucares.  Quando abelhas, borboletas e beija-flores colhem o néctar, grãos de pólen se depositam em seu corpo. O pólen contém células reprodutoras masculinas da planta. Pousando em outra flor, esses insetos deixam cair o pólen na parte feminina da planta. As duas células reprodutoras - a masculina e a feminina - irão então se unir e dar origem ao embrião (contido dentro da semente). Perceba que existe uma relação entre esses insetos e a planta em que ambos lucram. Esse tipo de relação entre duas espécies diferentes e que traz benefícios para ambas é chamada mutualismo. Os animais polinizadores obtêm alimento e a planta se reproduz.

Outro exemplo, é os liquens, associação mutualística entre algas e fungos. Os fungos protegem as algas e fornecem-lhes água, sais minerais e gás carbônico, que retiram do ambiente. As algas, por sua vez, fazem a fotossíntese e, assim, produzem parte do alimento consumido pelos fungos.

     
Liquens e polinizadores 

Relações Ecológicas

Interespecífica (entre indivíduos de espécies diferentes)

Comensalismo

Associação em que um indivíduo aproveita restos de alimentares do outro, sem prejudicá-lo. Ex.: Tubarão e Rêmoras, Leão e a Hiena, Urubu e o Homem.

Tubarão e Peixe Rêmora – O tubarão é reconhecidamente o maior predador dos mares, ou seja, o indivíduo que normalmente ocupa o ápice da cadeia alimentar no talassociclo.  Já o peixe-rêmora é pequeno e incapaz de realizar a façanha do predatismo.  O peixe-rêmora vive então associado ao grande tubarão, preso em seu ventre através de uma ventosa (semelhante a um disco adesivo). Enquanto o tubarão encontra uma presa, estraçalhando-a e devorando-a, a rêmora aguarda pacientemente, limitando-se a comer apenas o que o grande tubarão não quis. Após a refeição, o peixe-rêmora busca associar-se novamente a outro tubarão faminto.Para a rêmora a relação é benéfica, já para o tubarão é totalmente neutra.  

Leão e a Hiena – os leões são grandes felinos e ferozes caçadores típicos das savanas africanas.  Eles vivem em bandos e passam a maior parte do dia dormindo (cerca de 20 horas, segundo alguns etologistas).  Entretanto são caçadores situando-se, a exemplo dos tubarões, no ápice da cadeia alimentar.  As hienas são pequenas canídeas que também se agrupam em bandos, mas que vivem a espreita dos clãs dos leões.  Quando os leões estão caçando, as hienas escondem-se esperando que todo o grupo de felinos se alimente.  As hienas aguardam apenas o momento em que os leões abandonam as carcaças das presas para só assim se alimentarem. 

Urubu e o Homem - O urubu ou abutre (nomes vulgares que variam de acordo com a localização, mas que na verdade representam aves com o mesmo estilo de vida) é um comensal do homem.  O homem é o ser da natureza que mais desperdiça alimentos. Grande parte dos resíduos sólidos das grandes cidades é formado por materiais orgânicos que com um tratamento a baixos custos retornariam à natureza de forma mais racional.  O urubu é uma grande ave que se vale exatamente deste desperdício do homem em relação aos restos de alimentos.

Protocooperação

Associação facultativa entre indivíduos, em que ambos se beneficiam. Ex.: Anêmona do Mar e paguro, gado e anum (limpeza dos carrapatos), crocodilo africano e ave palito (higiene bucal).

Às margens do rio Nilo, na África, os ecólogos perceberam a existência de um singular exemplo de protocooperação entre os perigosos crocodilos e o sublime pássaro-palito.  Durante a sesta os gigantescos crocodilos abrem sua boca permitindo que um pequeno pássaro (o pássaro-palito) fique recolhendo restos alimentares e pequenos vermes dentre suas poderosas e fortes presas.  A relação era tipicamente considerada como um exemplo de comensalismo, pois para alguns apenas o pássaro se beneficiava.  Entretanto, a retirada de vermes parasitas faz do crocodilo um beneficiado na relação, o que passa a caracterizar a protocooperação. 

Outro exemplo é do boi e do anum. Os bois e vacas são comumente atacados por parasitas externos (ectoparasitas), pequenos artrópodes conhecidos vulgarmente por carrapatos.  E o anum preto (Crotophaga ani) tem como refeição predileta estes pequenos parasitas.  A relação é benéfica para ambos (o boi se livra do parasita e o anum se alimenta).

Bernardo-eremita e Anemôna-do-mar - O bernardo-eremita é um crustáceo do gênero Pagurus cuja principal característica é a de possuir a região abdominal frágil, em razão do exoesqueleto não possuir a mesma resistência do cefalotórax.  Este crustáceo ao atingir a fase adulta (ainda em processo de crescimento, portanto realizando as mudas) procura uma concha de molusco gastrópode (caramujo) abandonada, e instala-se dentro desta.  De certa forma o crustáceo permanece protegido.  Entretanto, alguns predadores, ainda assim conseguem retirar o Pagurus de dentro da concha.  É aí que entra a anêmona-do-mar, um cnidário.  Como todos os cnidários (ou celenterados), a anêmona-do-mar é dotada de estruturas que liberam substâncias urticantes com a finalidade de defender-se.  A associação beneficia tanto a anêmona quanto o Bernardo: o Bernardo consegue proteção quando uma anêmona se instala sobre sua concha (emprestada), pois nenhum predador chega perto.  Já a anêmona beneficia-se porque seu “cardápio” alimentar melhora bastante quando de “carona” na concha do Bernardo.  A anêmona normalmente faz a captação de seus alimentos (partículas) através de seus inúmeros tentáculos, esperando que estes passem por perto.  Na carona do Bernardo há um significativo aumento no campo de alimentação para a anêmona. 

Eremita com anêmona grudada em sua concha. 

Relações Ecológicas

Canibalismo

Relação desarmônica em que um indivíduo mata outro da mesma espécie para se alimentar. Ex.: louva-a-Deus, aracnídeos, filhotes de tubarão no ventre materno.

Louva-a-deus – o louva-a-deus é um artrópode da classe dos insetos (família Mantoideae).  Este inseto é verde e recebe este nome por causa da posição de suas patas anteriores, juntas com tarsos dobrados, como se estivesse rezando.  Neste grupo de insetos o canibalismo é muito comum, principalmente no que tange o processo reprodutivo.  É hábito comum as fêmeas devorarem os machos numa luta que antecede a cópula. 

Galináceos jovens – os jovens pintinhos com dias de nascidos, quando agrupados em galpões não suficientemente grandes para abrigá-los podem, ocasionalmente apresentar canibalismo, como uma forma de controlar o tamanho da população.

Amensalismo

Relação em que indivíduos de uma espécie produzem toxinas que inibem ou impedem o desenvolvimento de outras. Ex.: Maré vermelha, cobra (veneno) e homem, fungo penicillium (penicilina) e bactérias.

A Penicilina foi descoberta em 1928 quando Alexander Fleming, no seu laboratório no Hospital St Mary em Londres, reparou que uma das suas culturas de Staphylococcus tinha sido contaminada por um bolor Penicillium, e que em redor das colônias do fungo não havia bactérias. Ele demonstrou que o fungo produzia uma substância responsável pelo efeito bactericida, a penicilina.

A Maré vermelha é a proliferação de algumas espécies de algas tóxicas. Muitas delas de cor avermelhada, e que geralmente ocorre ocasionalmente nos mares de todo o planeta. Encontramos essas plantas apenas no fundo do mar. Em situações como mudanças de temperatura, alteração na salinidade e despejo de esgoto nas águas do mar, elas se multiplicam e sobem à superfície, onde liberam toxinas que matam um grande número de peixes, mariscos e outros seres da fauna marinha.

Quando isso acontece, grandes manchas vermelhas são vistas na superfície da água. Os seres contaminados por essas toxinas tornam-se impróprios para o consumo humano.

Maré vermelha

Sinfilia

Indivíduos mantém em cativeiro indivíduos de outra espécie, para obter vantagens. Ex.: formigas e pulgões. 
Os pulgões são parasitas de certos vegetais, e se alimentam da seiva elaborada que retiram dos vasos liberinos das plantas. A seiva elaborada é rica em açúcares e pobre em aminoácidos. Por absorverem muito açúcar, os pulgões eliminam o seu excesso pelo ânus. Esse açúcar eliminado é aproveitado pelas formigas, que chegam a acariciar com suas antenas o abdômen dos pulgões, fazendo-os eliminar mais açúcar. As formigas transportam os pulgões para os seus formigueiros e os colocam sobre raízes delicadas, para que delas retirem a seiva elaborada. Muitas vezes as formigas cuidam da prole dos pulgões para que no futuro, escravizando-os, obtenham açúcar. Quando se leva em consideração o fato das formigas protegerem os pulgões das joaninhas, a interação é harmônica, sendo um tipo de protocooperação.

Predatismo

Relação em que um animal captura e mata indivíduos de outra espécie para se alimentar. Ex.: cobra e rato, homem e gado.

Todos os carnívoros são animais predadores. É o que acontece com o leão, o lobo, o tigre, a onça, que caçam veados, zebras e tantos outros animais.

O predador pode atacar e devorar também plantas, como acontece com o gafanhoto, que, em bandos, devoram rapidamente toda uma plantação. Nos casos em que a espécie predada é vegetal, costuma-se dar ao predatismo o nome de herbivorismo.

Raros são os casos em que o predador é uma planta. As plantas carnívoras, no entanto, são excelentes exemplos, pois aprisionam e digerem principalmente insetos.

O predatismo é uma forma de controle biológico natural sobre a população da espécie da presa. Embora o predatismo seja desfavorável à presa como indivíduo, pode favorecer a sua população, evitando que ocorra aumento exagerado do número de indivíduos, o que acabaria provocando competição devido à falta de espaço, parceiro reprodutivo e alimento.  No entanto ao diminuir a população de presas é possível que ocorra a diminuição dos predadores por falta de comida. Em conseqüência, a falta de predadores pode provocar um aumento da população de presas. Essa regulação do controle populacional colabora para a manutenção do equilíbrio ecológico. 

Relações Ecológicas

Parasitismo: Indivíduos de uma espécie vivem no corpo de outro, do qual retiram alimento. Ex.: Gado e carrapato, lombrigas e vermes parasitas do ser humano.

A lombriga é um exemplo de parasita. É um organismo que se instala no corpo de outro (o hospedeiro) para extrair alimento, provocando-lhes doenças. Os vermes parasitas fazem a pessoa ficar mal nutrida e perder peso. Em crianças, podem prejudicar até o crescimento.

As adaptações ao parasitismo são assombrosas - desde a transformação das probóscides dos mosquitos num aparelho de sucção, até à redução ou mesmo desaparecimento de praticamente todos os órgãos, com exceção dos órgãos da alimentação e os reprodutores, como acontece com as tênias e lombrigas.

 

Lombriga (Ascaris lumbricoides) e mosquito

Competição Interespecífica: Disputa por recursos escassos no ambiente entre indivíduos de espécies diferentes. Ex.: Peixe Piloto e Rêmora (por restos deixados pelo tubarão)

Tanto o Peixe Piloto quanto a Rêmora comem os restos deixados pelos tubarões por tanto possuem o mesmo nicho ecológico e acabam disputando por espaço nele.

  

Peixe piloto e rêmora em volta do tubarão 

Classificação dos seres vivos

Classificação dos Seres Vivos

A sistemática é a ciência dedicada a inventariar e descrever a biodiversidade e compreender as relações filogenéticas entre os organismos. Inclui a taxonomia (ciência da descoberta, descrição e classificação das espécies e grupo de espécies, com suas normas e princípios) e também a filogenia (relações evolutivas entre os organismos). Em geral, diz-se que compreende a classificação dos diversos organismos vivos. Em biologia, os sistematas são os cientistas que classificam as espécies em outros táxons a fim de definir o modo como eles se relacionam evolutivamente.

O objetivo da classificação dos seres vivos, chamada taxonomia, foi inicialmente o de organizar as plantas e animais conhecidos em categorias que pudessem ser referidas. Posteriormente a classificação passou a respeitar as relações evolutivas entre organismos, organização mais natural do que a baseada apenas em características externas. Para isso se utilizam também características ecológicas, fisiológicas, e todas as outras que estiverem disponíveis para os táxons em questão. É a esse conjunto de investigações a respeito dos táxons que se dá o nome de Sistemática. Nos últimos anos têm sido tentadas classificações baseadas na semelhança entre genomas, com grandes avanços em algumas áreas, especialmente quando se juntam a essas informações aquelas oriundas dos outros campos da Biologia.

A classificação dos seres vivos é parte da sistemática, ciência que estuda as relações entre organismos, e que inclui a coleta, preservação e estudo de espécimes, e a análise dos dados vindos de várias áreas de pesquisa biológica.

O primeiro sistema de classificação foi o de Aristóteles no século IV a.C., que ordenou os animais pelo tipo de reprodução e por terem ou não sangue vermelho. O seu discípulo Teofrasto classificou as plantas por seu uso e forma de cultivo.

Nos séculos XVII e XVIII os botânicos e zoólogos começaram a delinear o atual sistema de categorias, ainda baseados em características anatômicas superficiais. No entanto, como a ancestralidade comum pode ser a causa de tais semelhanças, este sistema demonstrou aproximar-se da natureza, e continua sendo a base da classificação atual. Lineu fez o primeiro trabalho extenso de categorização, em 1758, criando a hierarquia atual.

A partir de Darwin a evolução passou a ser considerada como paradigma central da Biologia, e com isso evidências da paleontologia sobre formas ancestrais, e da embriologia sobre semelhanças nos primeiros estágios de vida. No século XX, a genética e a fisiologia tornaram-se importantes na classificação, como o uso recente da genética molecular na comparação de códigos genéticos. Programas de computador específicos são usados na análise matemática dos dados.

Em fevereiro de 2005 Edward Osborne Wilson, professor aposentado da Universidade de Harvard, onde cunhou o termo biodiversidade e participou da fundação da sociobiologia, ao defender um "projeto genoma" da biodiversidade da Terra, propôs a criação de uma base de dados digital com fotos detalhadas de todas a espécies vivas e a finalização do projeto Árvore da vida. Em contraposição a uma sistemática baseada na biologia celular e molecular, Wilson vê a necessidade da sistemática descritiva para preservar a biodiversidade.

Do ponto de vista econômico, defendem Wilson, Peter Raven e Dan Brooks, a sistemática pode trazer conhecimentos úteis na biotecnologia, e na contenção de doenças emergentes. Mais da metade das espécies do planeta é parasita, e a maioria delas ainda é desconhecida.

De acordo com a classificação vigente as espécies descritas são agrupadas em gêneros. Os gêneros são reunidos, se tiverem algumas características em comum, formando uma família. Famílias, por sua vez, são agrupadas em uma ordem. Ordens são reunidas em uma classe. Classes de seres vivos são reunidas em filos. E os filos são, finalmente, componentes de alguns dos cinco reinos (Monera, Protista, Fungi, Plantae e Animalia).

Nomenclatura Científica

 

Nomenclatura é a atribuição de nomes (nome científico) a organismos e às categorias nas quais são classificados.

O nome científico é aceito em todas as línguas, e cada nome aplica-se apenas a uma espécie.

Há duas organizações internacionais que determinam as regras de nomenclatura, uma para zoologia e outra para botânica. Segundo as regras, o primeiro nome publicado (a partir do trabalho de Lineu) é o correto, a menos que a espécie seja reclassificada, por exemplo, em outro gênero. A reclassificação tem ocorrido com certa frequência desde o século XX. O Código Internacional de Nomenclatura Zoológica preconiza que neste caso mantém-se a referência a quem primeiro descreveu a espécie, com o ano da decisão, entre parênteses, e não inclui o nome de quem reclassificou. Esta norma internacional decorre, entre outras coisas, do fato de ser ainda nova a abordagem genética da taxonomia, sujeita a revisão devido a novas pesquisas científicas, ou simplesmente a definição de novos parâmetros para a delimitação de um táxon, que podem ser morfológicos, ecológicos, comportamentais etc.

O sistema atual identifica cada espécie por dois nomes em latim: o primeiro, em maiúscula, é o gênero, o segundo, em minúscula, é o epíteto específico. Os dois nomes juntos formam o nome da espécie. Os nomes científicos podem vir do nome do cientista que descreveu a espécie, de um nome popular desta, de uma característica que apresente, do lugar onde ocorre, e outros. Por convenção internacional, o nome do gênero e da espécie é impresso em itálico, grifado ou em negrito, o dos outros táxons não. Subespécies têm um nome composto por três palavras.

Ex.: Canis familiares, Canis lupus, Felis catus.

Nomenclatura popular

A nomeação dos seres vivos que compõe a biodiversidade constitui uma etapa do trabalho de classificação. Muitos seres são "batizados" pela população com nomes denominados populares ou vulgares, pela comunidade científica.

Esses nomes podem designar um conjunto muito amplo de organismos, incluindo, algumas vezes, até grupos não aparentados.

O mesmo nome popular pode ser atribuído a diferentes espécies, como neste exemplo:

Ananas comosus

Ananas ananassoides
Estas duas espécies do gênero ananas são chamadas pelo mesmo nome popular Abacaxi.

Outro exemplo é o crustáceo de praia Emerita brasiliensis, que no Rio de Janeiro é denominado tatuí, e nos estados de São Paulo e Paraná é chamado de tatuíra.

Em contra partida, animais de uma mesma espécie podem receber vários nomes, como ocorre com a onça-pintada, cujo nome

A Filogênese dos Seres Vivos

Qual foi o ancestral dos répteis (lagartos, cobras) que vivem na Terra atual? Essas e outras perguntas relativas à origem dos grandes grupo de seres vivos eram difíceis de serem respondidas até surgir, em 1959, a Teoria da evolução Biológica por Seleção Natural, proposta por Charles Darwin e Alfred Russel Wallace. Com a compreensão de "como" a evolução biológica ocorre, os biólogos passaram a sugerir hipóteses para explicar a possível relação de parentesco entre os diversos grupos de seres vivos.

Diagramas em forma de árvore - elaborados com dados de anatomia e embriologia comparadas, além de informações derivadas do estudo de fósseis - mostraram a hipotética origem de grupos a partir de supostos ancestrais. Essas supostas "árvores genealógicas" ou "filogenéticas" (do grego, phylon = raça, tribo + génesis = fonte, origem, início) simbolizavam a história evolutiva dos grupos que eram comparados, além de sugerir uma provável época de origem para cada um deles. Como exemplo veja a figura abaixo.

O esquema representa uma provável "história evolutiva" dos vertebrados. Note que estão representados os grupos atuais - no topo do esquema- bem como os prováveis ancestrais. Perceba que o grupo das lampreias (considerados "peixes" sem mandíbula) é bem antigo (mais de 500 milhões de anos). Já cerca de 150 milhões de anos, provavelmente a partir de um grupo de dinossauros ancestrais. Note, ainda, que o parentesco existe entre aves e répteis é maior do que existe entre mamífero e répteis, e que os três grupos foram originados de um ancestral comum.

Atualmente com um maior número de informações sobre os grupos taxonômicos passaram-se a utilizar computadores para se gerar as arvores filogenéticas e os cladogramas para estabelecer as inúmeras relações entre os seres vivos.

O planeta Terra abriga uma grande diversidade de seres vivos que ocupam os mais diferentes ambientes.
Existem desde seres gigantescos até os microscópicos, vivendo em todas as localidades do planeta. Para facilitar o estudo e a compreensão desses seres vivos, eles foram agrupados em cinco reinos. Vamos conhecer estes Reinos

Reino Monera
Abriga todos os seres procariontes, os quais não possuem núcleo organizado e nenhuma estrutura citoplasmática membranosa. São unicelulares e a nutrição é feita comumente por absorção, exceção feita a alguns seres foto e quimiossintetizantes presentes nesse reino. A reprodução mais comum é a divisão binária, embora possa ocorrer também a recombinação gênica. Esse reino é constituído pelas bactérias e pelas cianobactérias (cianofíceas ou algas azuis).
Reino Protista
Inclui seres muito diversificados: unicelulares, pluricelulares e coloniais. Todos são eucariontes, isto é, apresentam carioteca (membrana nuclear). A nutrição ocorre geralmente por absorção, fotossíntese ou ingestão. A reprodução pode ocorrer envolvendo processos sexuados e assexuados (fragmentação e bipartição). Esse reino é constituído por algas eucarióticas e protozoários. Alguns biólogos incluem os mixomicetos nesse grupo devido a suas características amebóides.
Reino Fungi
Inclui os organismos uni e pluricelulares, eucarióticos, sem pigmentação sintetizante, heterótrofos e que não possuem tecido organizado. A nutrição se faz por saprofismo ou parasitismo. A reprodução envolve ciclos sexuados e assexuados.
Esse reino agrupa os seres conhecidos como bolores, mofo, cogumelos, leveduras etc. São heterótrofos saprófagos e, sem dúvida, apresentam a maior diversidade de enzimas digestivas. São, ao lado das bactérias,os principais decompositores, importantíssimos na reciclagem de matéria no ecossistema.
Reino Plantae (Metaphyta)
Inclui seres pluricelulares, fotossintetizantes, eucarióticos, com tecidos organizados. A nutrição é autotrófica fotossintetizante. A reprodução típica ocorre por ciclos alternantes haplóides e diplóides. Esse reino inclui os vegetais normalmente encontrados no ambiente terrestre: briófitas, pteridófitas, gimnospermas e angiospermas. Esse reino agrupa todos os seres fotossintetizantes, pluricelulares com tecidos e órgãos diferenciados. Esses seres, mais de 325 mil espécies, proporcionam habitat e alimentação para outros reinos.
Reino Animalia (Metazoa)
Inclui organismos pluricelulares sem pigmentação fotossintetizante, eucarióticos e multicelulares. A nutrição é heterotrófica. É representado pelos animais vertebrados e invertebrados. Esse reino inclui organismos eucariontes, pluricelulares, heterotróficos e com células organizadas em tecidos. Algumas características foram sendo selecionadas durante o processo evolutivo desses seres. A forma compacta do corpo, a presença de esqueleto rígido e estruturas musculares e sistemas de coordenação melhoraram os processos de defesa e captura de alimentos.
Fonte:TEMA (Técnicas de Ensino e Metodologias Avançadas.