11º ano quinta-feira, 2 de Outubro de 2008 21:41
I - Crescimento e renovação celular As células são unidades estruturais e funcionais dos organismos. Utilizando o seu programa genético, produzem moléculas específicas, que permitem o crescimento e a renovação celulares.
DNA e síntese de proteínas O programa genético está presente no ácido desoxirribonucleico, molécula que coordena toda a actividade celular. Só na década de 40 do século XX, na sequência de trabalhos realizados com bactérias e vírus, o ácido desoxirribonucleico foi considerado o material genético.
Universalidade e variabilidade da molécula de DNA As moléculas de DNA são invariáveis do ponto de vista químico, qualquer que seja o tipo celular ou o tipo de ser vivo. Nas células eucarioticas existe uma compartimentação membranar, estando a quase totalidade do material genético confinado ao núcleo. O núcleo possui duas membranas, membrana nuclear interna e membrana nuclear externa, que constituem o invólucro nuclear, com inúmeros poros nucleares que permitem a comunicação entre o interior do núcleo e o citoplasma. No interior, o núcleo contém o nucleoplasma, onde se encontram os cromossomas, massas de material facilmente corável, constituídos por filamentos de DNA e proteínas. No núcleo pode ainda existir um ou mais nucleolos, estruturas em cuja constituição entram ácidos nucleicos e proteínas.
DNA, um polímero de nucleótidos em dupla hélice
Cada organismo possui um património genético que o torna único. O DNA é o suporte molecular da informação genética que coordena todas as actividades celulares e que é transmitida a todas as células - filhas no decurso do desenvolvimento.
Como é constituída a molécula de DNA? A molécula de DNA é formada por diferentes tipos de nucleótidos. Cada nucleótido é constituído por três componentes: um grupo fosfato, uma pentose e uma base azotada. Os nucleótidos têm designações de acordo com as bases azotadas que entra na sua constituição. Por reacções de condensação, os nucleótidos podem ligar-se sequencialmente e formar uma cadeia polinucleotidica. Cada novo nucleótido liga-se pelo grupo fosfato ao carbono 3' da pentose do último nucleótido da cadeia, repetindo-se o processo na direcção 5' 3'. Deste modo, ao ultimo nucleótido que tem o carbono 3' com o grupo OH livre, pode ligar-se um novo nucleotido pelo grupo fosfato. Os constituintes identificados em cada nucleótido são: Um grupo fosfato, que confere à molécula características ácidas; Um açúcar com cinco átomos de carbono - a desoxirribose. Uma base azotada - das quatro bases azotadas que podem encontrar-se a timina e a citosina têm anel simples, e que chamam pirimídicas e a adenina e a guanina têm anel duplo chamando-se púricas. A sequência de nucleótidos numa cadeia de DNA é muito importante, pois é nessa sequência que está codificada a informação genética que define as características de cada individuo. Análises relativas à composição quantitativa perceptual dos diferentes nucleotidos revelam que, em cada espécie, os valores da guanina são muito próximos dos da citosina.
Qual é a estrutura da molécula de DNA?
A proposta de um modelo em dupla hélice foi efectuada por Watson e Crick. A longa molécula, em forma de dupla hélice, assemelha-se a uma escada de corda enrolada helicoidalmente. As bandas laterais da hélice são formadas por grupo fosfato, alternando com a molécula de açúcar, e os degraus centrais são pares de bases ligadas entre si por pontes de hidrogénio. ☻ A adenina liga-se à timina (A = T) por 2 ligações hidrogénio. ☺ A guanina liga-se à citosina (G ≡ C) por 3 ligações de hidrogénio. A especificidade de ligações entre bases, complementaridade de bases, permite que, a partir da sequência de nucleotidos de uma cadeia, se conheça a sequência da outra cadeia. As cadeias complementares da molécula de DNA são cadeias antiparalelas, ou seja, à extremidade 3' livre de uma cadeia corresponde a extremidade 5' da outra. A mensagem informativa está codificada pela sequência de nucleótidos em cada gene. O número de nucleótidos, a sua natureza e sequência diferem de gene para gene, podendo falar-se em universalidade e variabilidade da molécula de DNA.
Replicação do DNA
A descoberta da estrutura do DNA foi um momento decisivo no estudo da hereditariedade. Rapidamente, começou a tornar-se claro como as células, antes de se dividirem, duplicam o seu DNA, assegurando a conservação do património genético ao longo das gerações. A estrutura molecular do DNA e o repectivo modo de replicação estão intimamente relacionados. Actualmente sabe-se que a duplicação do DNA é um processo com alguma complexidade que envolve a acção de algumas enzimas. A figura abaixo pretende representar, de forma simplificada, o mecanismo de replicação do DNA.
Colado de
No processo de replicação semiconservativa, cada uma das cadeias formadas é réplica de uma cadeia originais. Assim, as novas moléculas de DNA são idênticas às moléculas originais, sendo cada uma portadora de uma cadeia da molécula mãe e de uma outra recém- formada. O mecanismo de replicação envolve: Desenrolamento do DNA Rompimento por acção enzimática de pontes de hidrogénio entre bases complementares. Incorporação de nucleótidos do meio, por complementaridade, com formação de novas cadeias. No meio envolvente existem nucleótidos livres que se vão ligar por pontes de hidrogénio às bases que se separaram, formando assim uma nova cadeia nucleótidica. Video youtube: http://www.youtube.com/watch?v=teV62zrm2P0
Experiência de Meselson e Sthal
Colado de
Conclusão: Os resultados obtidos por Meselson e Stahl apoiam, inequivocamente, a hipótese semiconservativa, e podem ser interpretados da seguinte forma: - As bactérias cultivadas em 15N incorporam esse azoto nos seus nucleótidos, formando um DNA com maior densidade, que se deposita mais próximo do fundo do tubo sujeito a centrifugação. - Quando as bactérias são transferidas para um meio de cultura com 14N, utilizam esse azoto para produzirem novas cadeias de DNA. Assim, na primeira geração, cada molécula de DNA apresenta uma cadeia de nucleótidos com 15N (que provinha da
geração parental) e outra com 14N (formada com nucleótidos que incorporaram o azoto presente no meio). Desta forma as moléculas de DNA apresentam uma densidade intermédia entre DNA com 15N e DNA com 14N. Colado de
Alguns exercicios: www.netxplica.com/Verifica/dna_replicacao.htm
Algumas questões frequentes: Porquê o azoto? Porque é o elemento essencial para produzir as bases azotadas. Qual é a conclusão da variabilidade do azoto? Verificaram que as cadeias de DNA das bactérias cultivadas com 15N eram mais densas do que as cadeias de DNA de 14N. Quais são as percentagens nas gerações de 15N, hibrido e de 14N? G0 - 100 % 15N G1 - 100 % hibrido G2 - 50 % hibrido, 50 % 14N G3 - 25 % hibrido, 75 % 14N
Composição do RNA O RNA tem uma constituição semelhante ao do DNA diferenciando na pentose que é a ribose e uma base azotada que só existe no RNA, o uracilo, substituindo a timina. De resto é constituído pelo grupo fosfato e as outras 3 bases. Uracilo é uma base de anel simples, pirimidica. O ácido ribonucleico apresenta moléculas de dimensões muito inferiores ás dimensões das moléculas de DNA.
Principais diferenças DNA
RNA
Pentose
Desoxirribose
Ribose
Bases púricas
Adenina e Guanina
Adenina e Guanina
Bases pirimídicas
Citosina e Timina
Citosina e Uracilo
Estruturas
Duas cadeias Helicoidais
Uma cadeia
Enzima hidrolítica
Desoxirribonuclease (DNAase)
Ribonuclease (RNAase)
Origem
Replicação
Transcrição
Enzima sintética
DNA - polimerase
RNA - polimerase
Função
Informação genética
Síntese de proteínas
tempo
Permanente
Pode ser temporário
Quantidade
Não varia
Varia de célula para célula
quimicamente
Muito estável
Pouco estável
Colado de
Fluxo de informação genética - biossintese de proteínas Dogma central Numa célula, a informação para a sequência de aminoácidos de cada proteína está contida nos genes, que, como sabe, são segmentos de DNA. A ordem dos nucleótidos de um gene determina a ordem dos aminoácidos numa proteína.
A sequência de bases do DNA determina a sequência de aminoácidos das proteínas
Embora a sequência de bases no DNA determine a sequência e aminoácidos na proteína, as células não usam directamente a informação contida no DNA. É o ácido ribonucleico (RNA) que estabelece a transferência da informação. Pesquisas revelaram que a célula utiliza moléculas de RNA formadas no núcleo que migram para o citoplasma, transportando a mensagem que estava contida no gene. Esse RNA funciona como um mensageiro, RNA mensageiro (mRNA), entre o DNA e os ribossomas, componentes celulares que fazem a leitura da mensagem para síntese de proteínas. Os ribossomas podem encontrar-se livres no citoplasma ou estar associados ao reticulo endoplasmático. Um ribossoma é formado por duas subunidades de tamanhos diferentes em cuja constituição entram as proteínas e um tipo de RNA chamado RNA ribossómico (rRNA). É nos ribossomas que é lida a mensagem contida no mRNA.
Código genético A informação contida no DNA, sob a forma de uma sequência nucleotídica, é copiada para o RNA mensageiro, sendo postiormente descodificada e traduzida ao nível dos ribossomas numa sequência de aminoácidos que constituem uma determinada proteína. Na linguagem de quatro nucleótidos (C,U,G,A) é impossível codificar os 20 aminoácidos, pois só havia quatro possibilidades de aminoácidos diferentes mas se o código constituir numa sequencia de três nucleótidos, passam a existir 64 possibilidades, o que é mais do que suficiente para codificar os 23 aminoácidos conhecidos. Assim, 3 nucleótidos consecutivos do DNA constituem um tripleto. Cada grupo de três nucleotidos do RNA mensageiro que codifica um determinado aminoácido ou o inicio ou o fim da síntese de proteínas tem um nome de codão. O código da vida começa assim a ser conhecido:
Colado de
Características do código genético Universalidade - cada codão tem a mesma função em quase todos os seres vivos. Redundância - codões diferentes podem codificar o mesmo aminoácido. Precisão - a cada codão só corresponde um e só um aminoácido. Especificidade dos nucleótidos - os dois primeiros nucleotidos de cada codão são mais específicos que o terceiro. Codão de iniciação - o codão AUG inicia a leitura do código e também codifica o metionina ( aminoácido correspondente). Codão de terminação - os codões UAA, UAG e UGA terminam a síntese de proteínas.
Mecanismo da síntese de proteínas Numa visão global da síntese de proteínas consideram-se essencialmente duas etapas: Transcrição - A informação contida em cada gene é copiada para o mRNA. Tradução - A informação contida nas moléculas de mRNA é traduzida em sequências de aminoácidos.
Colado de
Transcrição da informação genética A primeira etapa da transferência da informação genética corresponde à síntese de RNA mensageiro a partir de uma cadeia de DNA que lhe serve de mole. Chama-se transcrição do DNA porque a informação do DNA é transcrita para mRNA, por complementaridade de bases. Alguns intervenientes
Etapas da transcrição 1º ligação da RNA polimerase a locais específicos do DNA, no núcleo; 2º rompimento das pontes de hidrogénio e separação das cadeias de DNA (B); 3º ligação de nulceótidos livres a uma cadeia do DNA, que funciona como molde, no sentido 5'- 3', formando o mRNA ( C) 4º libertação do mRNA sintetizado; (D) 5º Restabelecimento das pontes de hidrogénio e da estrutura do DNA. (D)
Nas células eucarióticas, a transcrição realiza-se no núcleo e os produtos primários desta transcrição, pré - mRNA, experimentam, postiormente , processamento, que é um conjunto de trasnformações que conduzem à formação de um RNA funcional. Nas células eucariontes cada gene no DNA contém sequências de nucleótidos que não codificam informação, chamados intrões, intercalados com sequências que codificam, designados exões. No processamento do RNA pré mensageiro, por acção de enzimas é retirado os intrões, havendo, posteriormente, a união dos exões. Estas transformações formam o RNA mensageiro maturo que migra para o citoplasma fixando-se nos ribossomas.
Tradução da informação genética Neste processo, a informação genética contida no mRNA é traduzida numa sequência de aminoácidos. Alguns intervenientes
É nos ribossomas que se efectua a tradução da mensagem contida no mRNA que especifica a sequência de amoniácidos na proteína. O RNA transferência (tRNA) funciona como um interprete dessa mensagem. Ele selecciona e transfere aminoácidos para os locais de síntese, os ribossomas. Cada tRNA tem numa zona especial um sequência de três nucleótidos, o anticodão, que é complementar de um dos codões do mRNA. Na extremidade 3' da molécula de tRNA liga-se o respectivo aminoácido.
Etapas da tradução A - iniciação 1º Ligação do mRNA e do tRNA iniciador, que transporta o aminoácido metionina, á subunidade pequena do ribossoma; 2º junção da subunidade grande ao conjunto.
1
B - alongamento 1º ligação de um novo tRNA, com outro aminoácido, ao segundo codão do mRNA; 2º formação de uma ligação peptídica entre os dois aminoácidos; 3º avanço de três bases pelo ribossoma; 4º repetição do processo ao longo do mRNA.
C - finalização 1º chegada do ribossoma a um dos codões de finalização; 2º libertação da proteína; 3º separação do ribossoma nas suas subunidades.
Na síntese de proteínas, processo complexo em que participam vários intervenientes, podem salientar-se como características importantes a rapidez, a complexidade e a amplificação. Uma célula como por exemplo o glóbulo vermelho é capaz de sintetizar a hemoglobina que é constituída por 140 aminoácidos, em 3 a 4 minutos. A complexidade vem que muitos agentes podem actuar no mesmo DNA. A amplificação - a mesma zona de DNA pode trascrever e o mesmo ribossoma traduzir muitas vezes consecutivas.
Polirribossoma Um polirribossoma é um conjunto de ribossomas que estão ligados por um filamento de RNA. Cada ribossoma traduz a informação genética contida no mRNA e sintetiza a correspondente proteína.
Alteração do material genético Em todos os organismos, a informação genética está codificada na sequência de nucleótidos dos genes. Mas o material não permanece imutável, pode, em situações diversas, ser modificado. As alterações na sequência nucleotídica do DNA têm o nome de mutações e os indivíduos que a manifestam dizem-se mutantes. Uma alteração na sequência de bases na molécula de DNA pode conduzir a mudanças na proteína sintetizada. Se essa proteína assegura uma função-chave no organismo, a realização desta função pode ser muito afectada. No caso da drepanocitose, o gene da molécula de DNA que determina a síntese da cadeia beta da hemoglobina foi modificado num ponto preciso, passando a existir uma outra forma desse gene. Ocorreu então uma mutação génica.
Se a alteração ocorrer ao nível dos cromossomas intervindo só no número e na estrutura é uma mutação cromossómica. Quando as alterações ocorrem ao nível dos gâmetas, mutações germinais, pode ser transmitidas à geração seguinte; Se as alterações ocorrerem noutro tipo de célula então são mutações somáticas, ou seja, não são transmissíveis à descendência. Factores que favorecem o aparecimento de mutações são: Exposição a raios X, ultra-violeta e gama. Calor excessivo; Alterações ambientais; Corantes alimentares. As mutações podem por vezes ser a chave para a evolução da espécie.
Ciclo celular Da divisão da célula depende a manutenção e continuidade da vida. A este processo está sempre associado a a replicação da informação genética. Ao conjunto de transformações que decorrem desde a formação de uma célula até ao momento em que ela própria se divide originando duas células filhas chama-se ciclo celular.
Estrutura dos cromossomas O material genético está distribuído por várias moléculas de DNA. Cada molécula está associada a histonas (proteína), constitui um filamento de cromatina dispersa, que quando se enrola forma um cromossoma. Quando o DNA se duplica o cromossoma passa a ser constituído por dois cromatídios ligados por um centrómero.
Colado de
Fases do ciclo celular No ciclo celular consideram-se duas fases: Interfase - ocorre a duplicação do DNA Fase mitótica - o núcleo divide-se e a célula também.
A interfase A replicação do DNA de uma célula ocorre durante uma parte limitada da interfase, denominada período S que é precedido e seguido respectivamente por dois intervalos, G1 e G2. Este é o período que decorre entre o fim de uma divisão e o inicio da divisão seguinte. Intervalo G1 - corresponde ao período que decorre entre o fim da mitose e o inicio da síntese de DNA. Biossíntese de novos organelos e de RNA. Fase S - ocorre a auto-replicação de cada uma das moléculas de DNA que se associam a proteínas. Cada cromossoma passa a ser constituído por dois cromatídios ligados por um centrómero. Ocorre ainda a duplicação dos centríolos. Intervalo G2 - Decorre entre o final da síntese de DNA e o ini6cio da mitose. Dá-se sobretudo a síntese de biomoléculas essenciais para a divisão celular.
Colado de
Na interfase há um grande novelo de DNA
Fase mitótica Nesta fase ainda podemos dividir em outras duas sub-fases: Mitose Citocinese Mitose diz respeito ao conjunto de transformações durante as quais o núcleo das células se divide pelo que formam núcleos iguais ao inicial. Nesta fase vão actuar ainda outros organelos chamados centríolos que são estruturas cilíndricas por mitrotubulos altamente organizados. Embora a mitose seja um processo contínuo costumam distinguir-se quatro sub-fases: Prófase, metáfase, anáfase e a telófase. Prófase Etapa mais longa Individualização dos cromossomas sendo que cada cromossoma é constituído por 2 cromatídios unidos pelo centrómero. Afastamento dos centríolos para sentidos opostos e formação do fuso acromático. Desaparecimento dos nucléolos e da membrana nuclear quando os centríolos atingem os polos.
Metáfase Máxima condensação dos cromossomas; O fuso acromático completa o seu desenvolvimento; Disposição dos cromossomas no plano equatorial da célula virados para o centro havendo ligações químicas entre os centrómeros e as fibras do fuso acromático; Formação da placa equatorial.
Anáfase Rompimento dos centrómeros e separação dos cromatídios; Ascensão polar dos cromossomas-filhos.
Telófase Dissolução do fuso acromático; Reorganização da membrana nuclear em cada núcleo - filho; Descondensação dos cromossomas; Reaparecimento dos nucléolos. A célula fica constituída por dois núcleos.
Citocinese Este processo diz respeito à divisão do citoplasma e, consequente individualização das duas células-filhas. Ocorre o estrangulamento do citoplasma até as duas células filhas se separarem.
Aspectos comparativos da fase mitótica em células animais e em células vegetais Nas células vegetais não existe centríolos. Os microtubulos auto reorganizam-se. Na citocinese, como a parede é muito riga ela não se consegue dividir. Então vesículas derivadas do complexo de golgi alinham-se na região equatorial e fundem-se para formar uma estrutura plana. Nesta estrutura as membranas das vesículas originam membranas plasmáticas - plasmodesmos e o conteúdo possui os precursores da parede celular.
A importância da mitose Assegurar a estabilidade genética ao longo das gerações Crescimentos dos organismos pluricelulares Regeneração de estruturas e renovação de tecidos.
Regulação do ciclo celular Os mecanismos de regulação actuam fundamentalmente em três sítios: No final do G1, no final do G2 e na meio da mitose.
Na etapa G1, as células fazem uma avaliação interna relativamente ao processo de mitose. Se a avaliação for negativa, as células não se dividem permanecendo no estado G0. Quando a avaliação é positiva e quando são bem estimuladas podem assim prosseguir o ciclo celular. No caso de prosseguir e ainda no final da fase G1, se as moléculas de DNA não se apresentam de forma adequada, desencadeia-se a apoptose ou a morte celular. No final do G2 também há um momento de controlo em que este verifica se a replicação do DNA foi feita correctamente. E se foi, prosseguirá para a mitose. Durante a mitose ocorre o último momento de controlo, em que se não se verificar a divisão equitativa dos cromossomas pelas células filhas, esta pode sofrer a apoptose. Quando estes mecanismos de controlo falham pode ocorrer um cancro ou uma neoplasia maligna. Numa neoplasia as células dividem-se descontroladamente e podem adquirir características de malignidade. As células dos tumores malignos podem invadir os tecidos vizinhos e espalhar-se por outras partes do corpo - metastização.
Diferenciação celular As células de um organismo que provieram da célula - ovo contêm os mesmos cromossomas e consequentemente a mesma informação genética. Ao longo do desenvolvimento de um indivíduo ocorre um conjunto de processos através dos quais células geneticamente idênticas se especializavam no sentido de desempenharem uma ou mais funções. Esta especialização bioquímica chama-se diferenciação celular, que leva não só a alterações a nível da função mas também da composição e de estrutura. Calcula-se que cada célula diferenciada tenha apenas, num determinado momento, 5% a 10% do seu DNA activo, tendo o resto conservado lá mas apenas adormecido. As células ao especializarem-se numa função apenas precisam de determinadas características que existem nos genes e assim activam só os genes que necessitam para exercer essa função. A partir de estudos comprovou-se que as células diferenciadas podem perder a sua especialização, transformando em células indiferenciadas. Estas células readquirem a capacidade de originar um indivíduo completo e dizem-se totipotentes, o que quer dizer que tem todo o seu DNA activo. Actualmente, a partir deste estudo, com as células totipotentes podemos não formar novos indivíduos mas sim tecidos e órgãos específicos. Nestas manipulações, as células totipotentes podem ter duas origens:
Podem vir das células totipotentes dos embriões, chamadas células estaminais embrionárias ou a partir de células estaminais presentes em órgãos dos indivíduos adultos, como a pele ou a medula óssea. Então a única diferença entre as células diferenciadas está nos genes que estão activos.
II - Reprodução nos seres vivos A continuidade da vida e da espécie é assegurada pela reprodução, conjunto de processos pelos quais os seres vivos originam novos indivíduos idênticos a si próprios, transmitindo assim a informação genética de geração em geração. Podem ser: Reprodução assexuada Reprodução sexuada
Reprodução assexuada Esta consiste em: reproduzir sem a intervenção de células sexuais e sem fecundação; Descendência a partir de um único progenitor Os descendentes são geneticamente idênticos entre si e o progenitor. Estratégias de reprodução assexuada Processos
Algumas características
Exemplos
Bipartição
Divisão de um ser em dois com idênticas dimensões
Amiba, paramécia, planária
Gemulação
Formação de uma ou mais saliências, gomos ou gemas, que se desenvolvem e separam, originando novos seres.
Leveduras, hidra de água doce, anémonas do mar
Esporulação
Formação de células reprodutoras, os esporos, cada um dos quais pode originar um novo individuo
Bolores do pão ou da fruta
Multiplicação vegetativa
Formação de novos seres a partir do desenvolvimento de certas estruturas vegetativas, como raízes, caules e folhas
Batateira, lírio, cenoura, morangueiro
Fragmentação
Separação de fragmentos do corpo, originando cada fragmento um novo indivíduo por regeneração
Estrela do mar, algas, plantas
Partenogénese
Formação de novos indivíduos Rotíferos, pulgões exclusivamente a partir do desenvolvimento de gâmetas femininos
A reprodução assexuada está associada à divisão celular por mitose uma vez que o um único progenitor dá origem a um conjunto de indivíduos que lhe são geneticamente idênticos - clones. Clone - grupo de células ou indivíduos geneticamente idênticas e descendentes de uma única célula. Clonagem é o processo através do qual se forma clones.
Clonagem nas plantas Usando a técnica de micropropagação em cultura in vitro, podem ser produzidas rapidamente milhares de plantas a partir de uma planta original. Actualmente este tipo de clonagem é largamente utilizado em floricultura, fruticultura e silvicultura. Vantagens e desvantagens da micropropagação Vantagens
Desvantagens
É utilizado um só indivíduo, seleccionado pelos Requer uma técnica especializada . seus caracteres. As plantas obtidas são robustas e Equipamentos sofisticados. saudáveis. Pessoal qualificado. Os caracteres pretendidos prevalecem em todos os indivíduos novos. O rendimento é elevado
Aumenta a probabilidade de uma vasta plantação ser totalmente dizimada por parasitas, uma vez que os indivíduos são geneticamente iguais.
Clonagem nos animais A clonagem de animais complexos tem levados alguns problemas, sendo que ainda existem dificuldades técnicas significativas nestes processos de transferência de núcleos.
Reprodução sexuada Neste tipo de reprodução, os indivíduos das sucessivas gerações não apresentam uma uniformidade de informação genética. Os descendentes possuem caracteres comuns entre si e os progenitores, de acordo com a espécie a que pertencem, mas apresentam também diferenças significativas em consequência da fecundação e da meiose.
Fecundação e meiose A reprodução sexuada implica que ocorra a fusão de dois gâmetas, o gâmeta masculino e o gâmeta feminino, que vão originar o ovo ou zigoto que tem, desse modo, um conjunto de cromossomas que provêm de cada um dos gâmetas. Cada par de cromossomas, um de origem materna e outra de origem paterna, são chamados cromossomas homólogos. Estes cromossomas têm forma e estrutura
semelhante e são portadores de genes para as mesmas características. Todas as células cujos núcleos possuem cromossomas homólogos designam-se por diplóides. A constância do numero de cromossomas ao longo das gerações implica que, em determinado momento, ocorra um processo de divisão nuclear, em que o numero de cromossomas seja reduzido para metade. As células resultantes dessa divisão contêm apenas um cromossoma de casa par de homólogos, sendo designado por células haplóides. Na reprodução sexuada, a fecundação e a meiose alternam-se. Meiose - redução cromossómica A meiose é um processo de divisão nuclear através do qual, a partir de uma célula com núcleo diploide, se podem formar células com núcleo haploide. Estes núcleos possuem metade do numero de cromossomas do núcleo inicial, possuindo um só cromossoma de cada par de homólogos. Na meiose ocorrem duas divisões sequenciais, a divisão I e a divisão II, sendo que a I é precedida pela interfase.
Divisão I - divisão reducional Prófase I Emparelhamento dos cromossomas homólogos. Junção dos cromossomas gene a gene formando os bivalentes. Encurtamento dos cromossomas até se tornarem visíveis - tétradas cromatídicas. Cruzamento entre cromatídios de cromossomas homólogos diferentes - pontos de quiasma. Entre os pontos de quiasma pode ocorrer troca de segmentos de DNA entre cromatídios - crossing-over. Membrana nuclear desorganiza-se e à formação do fuso acromático Metáfase I Os tretadas cromatídicos ligam-se às fibras do fuso acromático e situam-se no plano equatorial. Estabelecem-se mais pontos de quiasma e a orientação dos cromatidios é independente. Anáfase I Separação dos cromossomas homólogos. Rompimento dos pontos de quiasma. Ascensão polar. Telófase I Os cromossomas atingem os pólos da célula, tornando-se mais finos e mais longos. O fuso acromático desaparece e forma-se o invólucro nuclear em volta de cada conjunto de cromossomas. Cada núcleo passa a ter metade do numero de cromossomas do núcleo diplóide inicial.
Citocinese
Divisão II - divisão equacional Prófase II Os dois cromossomas condensam-se. O invólucro nuclear desaparece. Formação do fuso acromático. Metáfase II Os cromossomas dispõem-se no plano equatorial e ligam-se às fibras do fuso acromático pelos centrómeros. Anáfase II Há rotura dos centrómeros. Ascensão polar dos cromatídeos. Telófase II OS cromossomas chegam aos pólos e vão tornando-se mais finos e longos. Organizase o invólucro nuclear em volta dos cromossomas Citocinese Formam-se duas células como a mesma constituição que aquela que deu origem. No final formam-se 4 células haplóides.
Alterações ao nível dos cromossomas Durante os fenómenos de meiose podem ocorrer erros que conduzem a alterações na estrutura ou no numero de cromossomas das células resultantes. Estas alterações podem ser: Mutações numéricas Mutações estruturais Mutações numéricas - anomalias em que há alteração do número de cromossomas. Este tipo de mutações podem acontecer em apenas dois locais: Durante a anáfase I, em que não ocorre a disjunção dos cromossomas homólogos; Durante a anáfase II, em que não ocorre a rotura do centrómero. Estas alterações podem implicar problemas para os organismos resultantes do desenvolvimento destes gâmetas. Mutações estruturais - envolvem alterações no número ou no arranjo dos genes, mas mantêm-se o numero de cromossomas. As mutações podem ser espontâneas ou induzidas por agentes exteriores. A maioria das mutações cromossómicas são prejudiciais para o individuo. Por outro lado as mutações
são uma fonte importante de variabilidade genética, que permite a diversidade de organismos.
Mitose e meiose - aspectos comparativos Características
Mitose
Meiose
Número de núcleos formados
2
4
Numero de divisões
1
2
Emparelhamento de cromossomas homólogos
Não ocorre
Ocorre
Numero de cromossomas das células filhas em relação à Célula mãe
igual
Metade
Fenómenos de crossing-over
Não se efectuam Efectuam-se
Reprodução sexuada e variabilidade genética A meiose e a fecundação para alem de assegurarem a manutenção do numero de cromossomas de uma espécie de geração em geração, também contribui para a variabilidade genética. Os contributos para esta variabilidade genética podem ser: A disposição independente dos pares de homólogos. O numero de casos possíveis são 2n, em que n é o numero de pares de cromossomas homólogos. O crossing over que é a troca de segmentos entre cromossomas homólogos também leva a uma aumento de variabilidade genética, o que permite novas combinações possíveis. Por isso a meiose para além de assegurar o numero típico de cromossomas por espécie, também contribui para uma grande variabilidade genética. A fecundação também é um dos fenómenos que contribuem para o aumento da variabilidade genética pois a fecundação é feita ao acaso com gâmetas que têm informação genérica diferente. O numero de casos possíveis para a fecundação é o produto do numero de combinações possíveis dos gâmetas.
Diversidade de estratégias na reprodução sexuada Reprodução sexuada nos animais As estruturas em que os gâmetas dos animais são produzidos designam-se por gónadas. Os animais que possuem os dois tipos de gâmetas são designados por hermafroditas. Os animais que só possuem um tipo de gâmetas e que precisam de outro para procriar são designados por unissexuados. Tipos de fecundação
No caso dos organismos que vivem isolados, como acontece com a ténia, verifica-se autofecundação, ou seja, o mesmo individuo consegue produzir os dois tipos de gâmetas que fecundam nesse individuo - hermafroditismo suficiente, sendo de maior importância para a continuidade da espécie. No entanto, existe ainda outro tipo de hermafroditismo que é o hermafroditismo insuficiente em que o individuo necessita de outro para reproduzir. Apesar destes produzirem os dois tipos de gâmetas, um dos gâmetas não está maduro o suficiente sendo assim necessário outro individuo para fornecer o outro tipo de gâmetas. Esta hermafroditismo garante assim uma maior variabilidade genética. Nos animais que ocorre unissexualismo a união de espermatozóides com óvulos pode ocorrer externamente ao corpo como internamente sendo fecundação externa e fecundação interna. A fecundação externa acontece principalmente dentro de água, ou seja, em meios líquidos.
Reprodução sexuada das plantas Nas plantas, as estruturas onde são formados os gâmetas designam-se por gametângios, havendo gametângios masculinos e gametângios femininos. Plantas com flores Os órgãos reprodutores masculinos são os estames e os órgãos reprodutores femininos são os carpelos. As flores pode ser hermafroditas ou unissexuadas. As flores hermafroditas possuem estames e carpelos e as flores unissexuados possuem só um deles. Na época de reprodução, desabrocham as flores. Nas anteras existem sacos polinicos, estruturas pluricelulares onde se encontram os grãos de pólen. Nos carpelos, ao nível dos ovários, existem entidades pluricelulares, os óvulos. Para que ocorra a reprodução é necessário que se verifique a polinização, isto é, que haja transporte de grãos de pólen para os órgãos femininos da mesma flor, se for polinização directa ou para flores pertencentes a outras plantas, polinização cruzada. Aqui actuam vários agentes como as aves, os insectos e o vento. Os grãos de pólen ao caírem sobre os estigmas, se as condições forem propicias germinam, formando os tubos polinicos. O tubo polinico cresce ao longo do estilete, penetrando no ovário. Aí, os gâmetas masculinos e os gâmetas femininos entram em contacto e conjugam-se.
Ciclos de vida - unidade e diversidade A sequência de etapas de desenvolvimento que ocorrem numa vida de um organismo, desde que se forma até que produz descendência constitui o seu ciclo e vida. Alternância de fases - num ciclo de vida a fase haplóide alterna com a fase diplóide.
Fase haplóide - Fase compreendida entre a meiose e a fecundação. Fase diplóide - fase compreendida entre a fecundação e a meiose. Existem 3 tipos de ciclo de vida: O ciclo haplonte O ciclo haplodiplonte O ciclo diplonte No Ciclo haplonte a meiose é pos-zigótica pois acontece após a formação do zigoto. O organismo adulto é haplonte. No ciclo haplodiplonte a meiose é pré- espórica, ou seja, ocorre na formação dos esporos. O organismo adulto é haplodiplonte. No ciclo diplonte a meiose é pré-gamética pois ocorre antes da formação dos gâmetas. Todas as estruturas são diploides à excepção dos gâmetas. O organismo adulto é diplonte. Ciclo de vida de uma alga - espirogira Na espirogira, quando ocorre a reprodução sexuada, são os conteúdos das células que constituem os filamentos que vão funcionar como gâmetas. Quando os filamentos de espirogira se encontram próximos, formam-se nas células desses filamentos, saliências que crescem e entram em contacto designados por tubos de conjugação. O conteúdo de cada célula de um dos filamentos condensa-se e desloca-se pelo tubo de conjugação até à célula do outro filamento. O conteúdo celular que se movimenta é o gâmeta dador e o que permanece imóvel e o gâmeta receptor. Após a fecundação, os filamentos desagregam-se, ficando cada ovo rodeado por uma parede espessa, em estado de vida latente até que as condições ambientais sejam favoráveis. Então o núcleo de cada ovo divide-se por meiose, formando quatro núcleos haplóides. Três desses núcleos degeneram, ficando a célula com um único núcleo haplóide. Por divisões mitóticas sucessivas, a partir dessa célula forma-se um novo filamento de espirogira.
Colado de
Ciclo de vida de um feto - o polipódio O polipódio reproduz-se assexuadamente, por multiplicação vegetativa e por reprodução sexuada. Na época de reprodução surgem na pagina inferior do limbo das folhas, formações amareladas, os esporângios que contêm células-mães de esporos. Essas células-mães dividem-se por meiose, originando esporos que são libertados. Quando caem em solo favorável germinam e cada um origina uma estrutura laminar, o protalo. Na face inferior do protalo, onde existem rizóides, formam-se os gametângios femininos e os gametângios masculinos. Os gâmetas masculinos movimentam-se na água até chegar ao gametângio feminino, onde ocorre a fecundação. O zigoto resultante desenvolve-se sobre o protalo, originando uma planta adulta. A fase nuclear mais desenvolvida é a fase diplóide estando nela incluído o ser adulto. A fase haplóide começa com o esporo incluindo o protalo com vida independente da planta adulta.
As características principais são: O polipódio é um ser haplodiplonte Tem uma meiose pré-espórica. A fecundação é dependente da água
Ciclo de vida de um mamífero Nos mamíferos, a reprodução é exclusivamente sexuada, existindo unissexualismo. Os gónadas masculinos são os testículos e os gónadas femininos são os ovários. A fase mais desenvolvida é a fase diplonte, onde se encontra o organismo adulto, sendo que a fase haplonte está reduzida aos gâmetas. A meiose é pré-gamética.
Relações entre o ciclo de vida dos organismos e o meio As condições do meio interferem nas soluções de reprodução. Nos seres que são capazes de ambas ar reproduções, quando o meio é propicio eles reproduzem-se a partir da reprodução assexuada pois conseguem assim um grande numero de indivíduos num curto espaço de tempo. Quando as condições do meio são desfavoráveis, reproduzem-se por reprodução sexuada pois assim há uma variabilidade genética que faz com que os novos organismos se adaptem melhor ao ambiente, garantindo assim a continuidade da espécie. Vantagens e desvantagens Tipo de reprodução
Vantagens
Desvantagens
Reprodução
Assegura a formação de
A diversidade dos indivíduos
assexuada
clones, visto que a mitose é o processo de divisão nuclear que ocorre. Todos os indivíduos podem originar descendentes Processo rápido e com pequeno dispêndio de energia Um só individuo pode originar muitos descendentes
produzidos é praticamente nula. Difícil adaptação dos novos indivíduos a mudanças do meio. Não favorece a evolução das espécies.
Reprodução sexuada
Proporciona uma grande variabilidade de características na descendência. A diversidade de características permite às espécie não só maior capacidade de sobrevivência, caso haja mudanças ambientais, mas também proporciona evolução para novas formas.
Processo lento Grande dispêndio de energia, quer na formação dos gâmetas quer no processo que desencadeiam a fecundação.
Intervenção humana no ciclo de vida dos seres vivos O numero de indivíduos de muitas espécies pode ser modificado pela actuação humana como resultado de interferências directas na reprodução sexuada: As actividades industriais ou agro-pecuárias provocam poluição química que põe em risco o desenvolvimento dos ovos de muitas espécies ou impede mesmo a formação dos gâmetas. A eliminação de habitats e, portanto, de locais de reprodução de muitos organismos. Também tem surgido problemas graves nos ciclos de vida de diversas espécies devido às alterações do ambiente ao nível global, como é o caso do aumento do efeito de estufa. Há espécies que se conseguem adaptar as estas alterações, mas outras podem mesmo entrar em riscos de extinção.
Evolução Biológica Dos seres procariontes aos seres eucariontes As primeiras células encontradas no registo fóssil devem ter surgido num período que oscila entre os 3800 milhões e os 2500 milhões de anos e assemelham-se aos actuais procariontes (bactérias, cianobactérias). Características de uma célula procariótica Características
Célula procariótica
Tamanho
5 nanómetros, em média
Parede celular
Rígida
Material genético
Sem invólucro nuclear. O DNA está disperso no citoplasma.
Organelos
Não possui organelos. Apresenta ribossomas de pequenas dimensões.
Fotossíntese
Nos procariontes fotossintéticos, os pigmentos localizam-se nas membranas.
As células procarióticas são estruturalmente simples.
Os dados fornecidos pelos fosseis e a simplicidade estrutural e funcional das células procarióticas constituem os dois principais argumentos que sustentam a hipótese dos seres procariontes terem estado na origem da grande diversidade de vida na Terra. As células eucarióticas apresentam uma constituição bem mais complexa, nomeadamente no que respeita ao material genético , que se encontra no núcleo, e à grande abundância de estruturas membranares. Características
Célula eucariótica
tamanho
40 nanometros de diâmetro
Parede celular
Rígida. Presente nas plantas, em alguns protistas e na maioria dos fungos.
Material genético Está encerrado no núcleo. Apresenta várias moléculas de DNA associadas a proteínas Organelos
Diversos organelos, como mitocôndrias, reticulo endoplasmático e o complexo de golgi.
Fotossíntese
As fotossintéticas apresentam cloroplastos.
De acordo com as informações obtidas a partir dos fosseis, os seres eucariontes só terão surgido há cerca de 1500 milhões de anos.
Isto mete em questão como é que as células eucarióticas apareceram, a partir das células procarióticas. Existem três hipóteses explicativas: O modelo autogénetico O modelo endossimbiótico Modelo endossimbiótico reformulado. O modelo autogenético admite que a célula eucariótica tenha surgido a partir de organismos procariontes por invaginações sucessivas de zonas da membrana plasmática, seguidas de especialização. O modelo endossimbiótico admite que a célula eucariótica terá surgido a partir de associações entre organismos diferentes por simbiose, sendo que um vive dentro do outro e ambos se beneficiam. Resumindo: Uma célula procariótica terá capturado outras células procarióticas, que permaneceram no interior da célula hospedeira, resistindo à digestão. As células capturadas estabeleceram com a célula hospede relações de simbiose. A cooperação foi tão intima que passaram a depender uma da outra. O modelo endossimbiótico é o mais aceite, pois tem vários argumentos que o apoiam: As mitocôndrias e cloroplastos assemelham-se a bactérias, quer na forma, quer no tamanho, quer na composição membranar. Os cloroplastos e mitocôndrias têm o seu próprio genoma e produzem as suas próprias membranas internas. Os ribossomas dos cloroplastos e mitocôndrias são muito semelhantes em tamanho e em características bioquímicas. É possível encontrar hoje em dia associações entre bactérias e alguns eucariontes. O ponto fraco deste modelo foi que não explica a origem do núcleo da célula eucariótica. Assim, alguns investigadores juntaram os dois modelos, em que o núcleo formou-se pelas invaginações da membrana plasmática e os organelos foram capturados do meio.
Origem da multicelularidade É fácil de admitir que o nosso planeta passado algum tempo após o aparecimento dos primeiros seres unicelulares, se tenham tornado frequentes os fenómenos de predação. Nesta situação, os organismos que apresentavam um aumento de tamanho estavam em clara vantagem. Um célula maior pode capturar facilmente outras células. Mas as células não podem, contudo, aumentar indefinidamente o seu tamanho. Quando uma célula aumenta de tamanho, verifica-se que a razão entre o volume e a superfície diminui, isto é, o volume aumenta a um ritmo maior que a área de superfície. Ora, isto significa que quando há um aumento de volume, aumenta também o metabolismo, mas a célula não conta com um aumento equivalente na eficácia das trocas com o meio exterior pois a área de superfície não aumenta na mesma proporção. Quanto maior for a célula, menor é a superfície da membrana por unidade de volume capaz de realizar trocas com o meio exterior.
Acima do tamanho crítico, as trocas gasosas entre a célula e o meio não ocorrem com a celeridade necessária para a vida e a célula por fim acaba por morrer. Os seres eucariontes unicelulares constituem agregados. Quando essas associações dizem respeito a seres da mesma espécie que estabelecem entre si ligações estruturais entre si, designam-se por agregados coloniais ou colónias. Volvox é um género de algas verdes que forma colónias com células de dois flagelos. Os flagelos das células da camada externa imprimem movimento à colónia. As células maiores da colónia desempenham a função de reprodução. Apesar da Volvox ser constituída por varias células estruturalmente interdependentes, pois estão ligadas entre si sob o ponto de vista funcional não ocorreu diferenciação, já que são todas semelhantes aparte das células reprodutoras. Esta especialização não é suficiente para considerar a Volvox como um ser pluricelular. Facto de admitir que a multicelularidade possa ter surgido na Terra por evolução de seres coloniais do tipo considerado. Assim os seres coloniais podem estar na origem de algas verdes pluricelulares que evoluíram mais tarde para plantas. Na verdade, a alga verde possui pigmentos fotossintéticos, substância de reserva e paredes celulares muito semelhantes às das plantas, o que constitui um argumento favorável para esta hipótese. Pode afirmar-se que actualmente, a multicelularidade ocorre apenas nos seres eucariontes. A multicelularidade caracteriza-se por uma associação de células em que há interdependência estrutural e funcional entre elas. Um dos aspectos mais relevantes da multicelularidade decorre do facto de a sua existência ter permitido a ocorrência de mecanismos de regulação que conduziram à diferenciação celular, o que gerou um impulso na evolução dos seres vivos. Resumindo: A grande diversidade de formas e de funcionalidades possibilitou a adaptação a diferentes ambientes. Foi possível a sobrevivência de seres de maiores dimensões sem comprometer as trocas com o meio externo, uma vez que surgiram células ou órgãos especializados na realização dessas trocas. Foi possível aumentar a eficácia na utilização de energia. Os organismos puderam usufruir de uma maior independência em relação ao meio externo, pois os vários sistemas de órgãos passaram a contribuir do meio interno em condições favoráveis à vida.
Evolucionismo e fixismo Durante séculos, admitiu-se que as espécies surgiram tal como hoje as conhecemos e se mantiveram imutáveis ao longo do tempo. Esta visão das espécies, conhecida por fixismo, prevaleceu e, em alguns casos, ainda prevalece fortemente apoiada por princípios religiosos. A interpretação á letra do "livro do genesis" influenciou de forma determinante o pensamento cientifico, confundido como o criacionismo.
Apesar da força das ideias fixistas , no século XIX vai transitar-se num ambiente de grande controvérsia para uma visão evolucionista, isto é, admite-se que as espécies se alteram de forma lenta e progressiva ao longo do tempo, originando outras espécies. Os evolucionistas admitem a existência de mudanças progressivas nos seres vivos a partir de ancestrais comuns, e são essas mudanças que ao longo do tempo geológico, vão dar origem às diferentes espécies.
Mecanismos da evolução As primeira teoria explicativa fundamentada acerca dos mecanismos da evolução dos seres vivos surgiu em 1809. Lamarckismo As ideias de Lamarck, para explicar a existência da evolução, podem resumir-se em dois princípios fundamentais: Lei do uso e do desuso Lei da herança dos caracteres adquiridos Os seres vivos apresentam modificações que dependem do ambiente em que esses seres se desenvolvem. O ambiente condiciona a evolução, levando ao aparecimento de características que permitem aos indivíduos adaptar-se às condições que vivem. A adaptação, segundo Lamarck, representa a faculdade que os seres vivos possuiriam de desenvolver características estruturais ou funcionais que lhes permitissem sobreviver e reproduzir-se num determinado ambiente. As modificações que levam à adaptação são explicadas pela lei do uso e do desuso. De acordo com esta lei, a necessidade de um órgão em determinado ambiente cria esse órgão e a função modifica-o, isto é, a função faz o órgão. Se um órgão é muito utilizado, desenvolve-se, tornando-se mais forte, vigoroso ou de maior tamanho; se pelo contrário, esse órgão não se usa, degenera e atrofia. Segundo a lei da herança dos caracteres adquiridos, as modificações que se produzem nos indivíduos ao longo da sua vida, como consequência do uso ou do desuso dos órgãos, são hereditárias, originando mudanças morfológicas no conjunto da população. A adaptação é progressiva e um organismo pode desenvolver qualquer adaptação, desde que seja necessária, caminhando assim para a perfeição em interacção com os factores ambientais. O ponto fraco da sua teoria é: Na reprodução sexuada apenas as alterações no DNA transportadas nos gâmetas são transmitidas aos descendentes.
Darwinismo Darwin faz uma viagem á volta do mundo onde recolhe uma boa parte dos dados que mais tarde utilizou na fundamentação da sua teoria.
Dados da geologia: As leis naturais são constantes no espaço e no tempo; Deve explicar-se o passado a partir dos dados do presente; Na longa história da Terra ocorreram mudanças geológicas lentas e graduais Apoiava o uniformitarismo. Dados da biogeografia: Darwin apercebeu-se da imensa biodiversidade de seres vivos, o que constituem elementos relevantes na formulação da teoria de Darwin.
Selecção artificial, selecção natural e variabilidade Se um tratador tiver especial apreço por uma característica na sua criação pode preservala recorrendo a cruzamentos selectivos previamente planeados, é possível obter indivíduos com as características desejadas. Se se pode obter tanta diversidade por selecção artificial, de um modo análogo é possível que ocorra na natureza uma selecção consumada pelos factores ambientais, designada por selecção natural. Selecção natural: o meio selecciona os indivíduos que possuem características favoráveis, sendo estes que tem mais hipóteses de deixar descendentes e a frequência dessas características aumenta na população. Os indivíduos que possuem características desfavoráveis são eliminados progressivamente. Eis alguns pontos fundamentais na teoria de Darwin: Os seres vivos, mesmo os da mesma espécie, apresentam variações entre si Em cada geração, uma boa parte dos indivíduos é naturalmente eliminada, porque estabelece entre eles uma luta pela sobrevivência; Sobrevivem os indivíduos que estiverem mais bem adaptados; Os indivíduos mais bem adaptados vivem durante mais tempo e reproduzem-se mais, transmitindo assim as suas características à descendência. Há pois reprodução diferencial.
Confronto entre o lamarckismo e o Darwinismo Segundo o Lamarckismo, o meio cria necessidades que determinam mudanças na morfologia dos indivíduos que , pelo uso, se estabelecem, tornando-os mais bem adaptados e sendo transmitidos aos descendentes. Segundo o Darwinismo, entre os indivíduos de uma espécie existem variações. O meio exerce uma selecção natural que favorece os indivíduos que possuem características mais apropriadas para um determinado ambiente e num determinado tempo, tornandoos mais aptos e eliminando gradualmente os menos aptos.
Argumentos do evolucionismo Argumentos de anatomia comparada A grande diversidade do mundo despertou, desde cedo, nos cientistas a necessidade de organizarem sistemas de classificação. Alguns dos mais primitivos baseiam-se no grau de semelhança dos caracteres morfológicos, ou seja, analogia comparada.
Estruturas homólogas - são estruturas com origens embrionárias semelhantes, constituídas por ossos idênticos, com um plano de organização semelhante embora apresentem um aspecto diferente, desempenhem funções diferentes e podem diferir no desenvolvimento dos ossos. Estas estruturas apoiam a perspectiva evolucionista uma vez que sugere, que os indivíduos que a apresentam têm algures no tempo um ancestral em comum. São resultado de uma evolução divergente - resultado da selecção natural efectuada sobre os indivíduos que conquistaram ambientes diferentes. Resumindo: Origem embrionária idêntica Posição relativa idêntica Organização estrutural idêntica Pode desempenhar funções diferentes. Estruturas análogas - Estruturas com funções idênticas mas com origens muito diferentes. São o resultado de uma evolução convergente não evidenciando parentesco - resultado de pressões selectivas idênticas sobre indivíduos de diferentes grupos que conquistaram ambientes semelhantes. Resumindo: Origem embrionária diferente Organização estrutural diferente Funções semelhantes em ambientes semelhantes Estruturas vestigiais - Estruturas atrofiadas com função não evidente e desprovida de significado fisiológico em determinados grupos. Noutros grupos, porém, existem estruturas equivalentes que são desenvolvidas e funcionais. As estruturas vestigiais evidenciam que, contrariamente ao que defendem os fixistas, os indivíduos de uma dada espécie não se mantém imutáveis, mas foram alterando ao longo do tempo, sendo seleccionados de acordo com as condições ambientais. Argumentos paleontológicos O registo fóssil é um dos dados que melhor apoiam o evolucionismo. Através da paleontologia conclui-se que o nosso planeta foi habitado no passado por seres diferentes dos actuais. Existem fosseis que possuem características que correspondem, actualmente a dois grupos diferentes de organismos, sendo denominados por formas intermédias ou formas sintéticas. Estas formas constituem um importante argumento a favor do evolucionismo. Elas permitem documentar que os organismos que se conhecem não são totalmente independentes uns dos outros quanto à origem. Argumentos citológicos
Apesar das diferenças consideráveis que se podem observar entre os indivíduos, os dados microscópicos revelam que todos os seres vivos são constituídos por unidades estruturais, as células. Não só as células eucarióticas obedecem todas a um plano estrutural comum, como os processos metabólicos que nelas se desenvolvem são igualmente semelhantes. A universalidade estrutural e funcional do mundo vivo constitui um forte argumento a favor de uma origem em comum. Argumentos bioquímicos No modo global sob o ponto de vista bioquímico, pode recordar-se, que todos os organismos são basicamente constituídos pelo mesmo tipo de biomoléculas e que o DNA e o RNA são centrais no mecanismo global de produção de proteínas onde intervêm um código genético, que é universal. A proteínas diferentes correspondem, nos indivíduos, características também diferentes. É assim de prever que quanto mais próximas evolutivamente se encontrarem as espécies, mais semelhanças apresentam ao nível das proteínas.
Neodarwinismo - teoria sintética da evolução Variabilidade - base do processo evolutivo A diversidade do mundo vivo é a base sobre a qual actua a selecção natural. Esta diversidade tem como fonte primária a ocorrência de mutações e como fonte mais próxima a recombinação genética. Mutações - as alterações hereditárias no genoma dos indivíduos podem levar ao aparecimento de características novas e favoráveis, na medida em que permitem aos seus portadores, por exemplo, viver mais tempo ou reproduzir-se mais. As mutações são assim a fonte primária de variabilidade genética, introduzindo assim novos genes ou alteração dos genes existentes. Recombinação genética - Apesar das mutações serem a fonte primária, a fonte mais próxima é a recombinação genética que se obtém através da reprodução sexuada. Esta recombinação genética ocorre na meiose e na fecundação. Selecção natural e fundo genético A unidade evolutiva é a população, isto é, um conjunto de indivíduos da mesma espécie que vive num determinado local e ao mesmo tempo. Numa população, quanto maior for a diversidade, maior será a probabilidade de ela se adaptar a mudanças que ocorrem no meio, pois, entre toda essa diversidade, podem aparecer indivíduos portadores de conjuntos génicos que sejam favorecidos pela selecção natural. Quando as características do meio alteram, o conjunto génico mais favorável pode deixar de o ser no novo ambiente. Em termos globais, há genes que se tornam mais frequentes , enquanto que outros vão sendo progressivamente eliminados.
Define-se fundo genético como o conjunto de todos os genes presentes numa população num dado momento. Apesar de a selecção natural actuar sobre o fenótipo dos indivíduos de uma população, os biólogos definem evolução como uma alteração no fundo genético das populações.
Sistemática dos seres vivos No esforço de discernir ordem na incrível diversidade da vida, nasceu a sistemática, ciência que faz o estudo cientifico dos seres vivos, das suas relações evolutivas e desenvolve sistemas de classificação que reflectem essas relações. O ramo da sistemática que se ocupa da classificação dos seres vivos é a taxonomia.
Diversidade de critérios de classificação As primeiras classificações privilegiavam as características estruturais e não tinham em conta o factor tempo. Eram portanto, classificações horizontais. Dentro das classificações horizontais podemos englobar: Classificações práticas Classificações racionais Classificações práticas - agrupam os seres vivos de acordo com a sua utilidade para o Homem. Classificações racionais - agrupam os seres vivos de acordo com as características que apresentam As classificações racionais podem ser artificiais ou naturais. As artificiais baseiam-se em apenas numa característica ou num pequeno numero de características estruturais enquanto as naturais baseiam-se no maior numero possível de características, pelo que transmitem maior quantidade de informação. Quando Darwin apresentou a sua teoria para termos evolutivos, a diversificação passou a ser classificada em relação aos graus de parentesco. Este tipo de classificação é chamado classificação evolutiva ou filogenética. Esta classificação tem o nome de classificação vertical pois consideram o factor tempo e as relações de parentesco. As relações de parentesco podem-se representar por árvores filogenéticas.
Hierarquia das categorias taxonómicas
No reino das plantas, certos taxonomistas designam divisão para a taxa filo. A espécie é a unidade básica da classificação e representa um grupo natural constituído pelo conjunto de indivíduos morfologicamente semelhantes e, que, partilhando o mesmo fundo genético, podem cruzar-se entre si e originar descendentes férteis. Quanto mais semelhantes forem os organismos, maior é o numero de taxas em comum.
Nomenclatura - regras básicas O nome das espécies constam sempre duas palavras em latim. A primeira correspondem ao género da espécie e a segunda ao restrito especifico. A designação dos grupos superiores à espécie é uninominal. O nome da família obtêm-se acrescentando ao reino dos animais -idae e ao reino das plantas -aceae. Quando as espécies têm subespécies, utiliza-se uma nomenclatura trinominal, sendo o terceiro nome restrito subespecifico. Os nomes são escritos em itálico ou são sublinhados. À frente do nome da espécie vem o nome do descobridor e o ano em que se fez a descoberta.
Os reinos da vida Sistema de classificação de whittaker
Colado de
São três os critérios em que se fundamenta a classificação em cinco reinos: Níveis de organização celular - considera essencialmente o tipo de estruturas celular procarioticas ou eucariotica e se há unicelularidade ou multicelularidade. Tipo de nutrição - tem como bases o processo de obtenção de alimento. Interacção nos ecossistemas -os tipos de nutrição relacionam-se com as interacções alimentares que os organismos estabelecem nos ecossistemas. Tabela seguinte tem resumido as características de cada reino: Reinos
Níveis de organização celular
Tipo de nutrição
Interacção nos ecossistemas
Monera
Procariótico e unicelular
Autotrofismo heterotrofismo
Produtores (foto e quimio) Microconsumidores (absorção)
Protista
Eucariótico. A maioria unicelular.
Autotrofismo heterotrofismo
Produtores (foto) Macroconsumidores (ingestão) Microconsumidores (absorção)
Fungi
Eucariotico. Multicelular Parede celular quitinosa
heterotrófico
Microconsumidores (absorção)
Plantae
Eucariótico, multicelular Parede celular celulotica
autotrofismo
Produtores (foto)
animalia
Eucariotica, multicelular Sem parede celular
heterotrofismo
Macroconsumidores (ingestão)
Presentemente, a maioria dos sistematas usam um nível de classificação superior ao reino, chamado Domínio, baseado nas diferenças moleculares entre eubactéria, arquebactéria e eucariontes. Esses sistemas classificam os organismos em três domínios: Domínio Bacteria Domínio Archaea Domínio Eukarya O reino Monera foi assim divido em dois domínios em que o domínio Bacteria incluia só as eubacterias que constituem o reino eubacteria. Dominio Archaea inclui as arquebactérias no reino arquebacteria. O dominio Eukarya inclui os restantes reinos: fungi, protista, animalia e plantae.
2
1e2 3e4
1 2e3 Os centríolos movem-se para os pólos Chegada dos centríolos aos polos E desaparecimento da membrana
Formação do fuso acromático
No sistema de classificação que se desenvolveu, os seres vivos são agrupados em reinos que se subdividem em categorias progressivamente de menor amplitude.
