Estrutura/Constituição	Função
Organelos  membranares	Núcleo	Estrutura delimitada por uma dupla membrana (invólucro nuclear) e descontínua devido à existência de poros nucleares.	Contém a informação genética, controlando a atividade celular.
	Retículo endoplasmático rugoso	Sistemas de sáculos, canalículos e vesículas.	Síntese de proteínas.
	Retículo endoplasmático liso	Sistemas de sáculos, canalículos e vesículas.	Síntese de lípidos.
	Complexo de Golgi	Organito celular membranoso constituído pelo empilhamento de sáculos achatados e vesículas.	Síntese de alguns polissacarídeos e glicoproteínas e, maturação de lípidos e proteínas. Associados à secreção de produtos através da formação de vesículas de exocitose. Envolvido na formação da parede celular durante a citocinese de  células vegetais. Produção de lisossomas.
	Lisossomas	Estrutura delimitada por uma única membrana.	Intervêm em processos de digestão intracelular (autofagia e heterofagia).
	Mitocôndria	Organelo de estrutura esférica ou em forma de bastonete. Apresenta uma dupla membrana, uma membrana externa de aspecto liso e uma membrana interna com invaginações, designadas cristas mitocondriais.	Intervêm no metabolismo respiratório aeróbio.
	Cloroplasto	Organelo constituído por membrana dupla – membrana externa e membrana interna. A membrana externa é lisa. A membrana interna invagina-se  pares de originando estruturas denominadas tilacóides.	Intervêm no metabolismo fotossintético.
	Vacúolos	Organelos de tamanho variável rodeados por uma única membrana.	Estruturas de armazenamento de gases, pigmentos, açucares, proteínas ou outras substâncias.
Organelos não membranares	Nucléolo	Corpúsculos arredondados de aspeto esponjoso mergulhados no nucleoplasma, com elevada densidade, constituídos por moléculas de RNA e proteínas.	Associado à organização das subunidades ribossómicas.
	Ribossomas	Estruturas formadas por duas subunidades, uma subunidade maior e uma subunidade menor, constituídas por RNA ribossómico e proteínas.	Síntese de proteínas.
	Centríolos	Estrutura de aspeto cilíndrico constituída por nove conjuntos de três microtúbulos cada.	Intervêm na divisão celular.

Crescimento e renovação celular - comentário e análise do valor lógico (verdadeiro ou falso) de afirmações

A.     Os cromossomas de um indivíduo alteram-se ao longo do tempo.

Esta afirmação é verdadeira.

A alteração dos cromossomas ocorre ao longo das sucessivas replicações do DNA havendo um número finito de divisões celulares que culminam com a morte celular e do indivíduo. Para que a divisão celular seja completa, tem de existir previamente uma duplicação total de todos os cromossomas. Contudo, as extremidades dos cromossomas podem ser vistas como um problema para que essa replicação se processe. Isto porque a maquinaria celular não consegue replicar completamente moléculas lineares. É aqui que desempenham um papel muito importante os telómeros. (do grego telos, final, e meros, parte) Estes são estruturas de DNA não codificante e proteínas que existem na parte terminal dos cromossomas, que protegem os cromossomas de fusões e instabilidade genética. A sua principal função é manter a estabilidade estrutural dos cromossomas.

Estudos demonstram que os telómeros vão ficando progressivamente mais curtos após cada onda de replicação, a não ser que outros mecanismos permitam a sua extensão. Na maioria das células humanas, as chamadas células somáticas, é isso mesmo que parece acontecer. Os telómeros funcionam como uma espécie de relógio molecular para as células, que só conseguem dividir-se um certo número de vezes. De facto, acredita-se que uma das chaves para o controlo do envelhecimento celular e, consequentemente, do indivíduo, se encontra nos telómeros. No entanto, o encurtamento dos telómeros não acontece em todas as células. Nas células germinativas, por exemplo, existe uma enzima que permite compensar a erosão a que os cromossomas estão sujeitos após a replicação. Essa enzima chama-se telómerase e é constituída por duas subunidades. Uma é composta por um sequência de RNA, que funciona como molde. A outra é uma transcriptase reversa, que, tal como o nome indica, usa a sequência de RNA para sintetizar o DNA que é adicionado à parte terminal  do cromossoma. Deste modo, a atividade da telómerase permite contrariar o encurtamento dos telómeros, um processo que é considerado o principal mecanismo de manutenção dos telómeros.

B.      A informação genética de um indivíduo é igual em todas as suas células, exceto nas reprodutoras.

Esta afirmação é verdadeira.

As células reprodutoras não possuem a mesma informação genética tendo em conta o processo da meiose. Durante este processo, ocorre a divisão reducional (redução do numero de cromossomas) e a divisão equacional (redução da quantidade de DNA por cromossoma). Relativamente às células somáticas a informação genética é a mesma em todos os diferentes tipos de células. No entanto, diferentes tipos de células têm também diferentes genes ativos e inactivos. Os gene ativos expressam-se pela produção de proteínas específicas, as quais determinam a génese de  células com uma determinada morfologia. 

C.      A produção de algumas proteínas na célula não depende do DNA.

Esta afirmação é falsa.

A produção de todas as proteínas depende da informação genética existente no DNA. Há pelo menos um gene envolvido na produção de uma proteína específica. Por definição gene é um segmento de DNA envolvido na produção de uma cadeia polipeptídica (proteína); inclui regiões a montante e a jusante da região codificante, bem como intrões entre sequências codificantes individuais (exões).

O processo que está relacionado com a produção de uma cadeia polipeptídica denomina-se síntese de proteínas. Este é um processo complexo de múltiplas reacções, em que intervêm o RNA mensageiro (mRNA) resultante da transcrição do gene codificante para a proteína, ribossomas, RNA de transferência (tRNA) e factores proteicos. Muitas das reações requerem energia, que é fornecida pela hidrólise de GTP*  ou trifosfato de adenosina (ATP). O polipeptídeo resultante tem a sequência de aminoácidos correspondente à informação contida na sequência de nucleótidos do respectivo mRNA, porém, para muitas proteínas, a estrutura final com atividade biológica requer alterações pós-síntese que podem ocorrer em vários organelos subcelulares. 

*Nucleótido composto de guanina, ribose (açucar) e três grupos fosfatos. É incorporado no crescimento de uma cadeia de RNA durante a síntese de RNA e usado como fonte de energia durante a síntese de proteínas.

D.      Na natureza existe clonagem

Esta afirmação é verdadeira.

A clonagem é um processo que consiste na produção de um grupo de células, um organismo, ou uma população de organismos resultantes de uma única célula ancestral. Todos os membros de um clone particular são geneticamente idênticos. Na natureza os clones são produzidos por reprodução assexuada, por exemplo pela formação de bolbos e tubérculos em plantas ou por partenogénese em animais. Novas técnicas de manipulação celular e cultura de tecidos tornaram possível a clonagem de muitas plantas e alguns animais. Um grande número de espécies de plantas comercialmente importantes, incluindo batatas, tulipas, e certas árvores de floresta, é agora clonado por micropropagação. A clonagem em animais é mais complexa, mas tem sido concretizada com sucesso em ovelhas, vacas e várias outras espécies. O primeiro mamífero a ser clonado experimentalmente a partir de uma célula somática de um adulto foi uma ovelha (“Dolly”) nascida em 1997 após mais do que 200 tentativas mal sucedidas. O núcleo contendo DNA foi extraído a partir de uma célula somática (a qual foi privada de nutrientes) de um organismo adulto e inserido dentro de uma célula embrionária (da qual foi retirado o núcleo) de um organismo dador usando a técnica de transferência de núcleos. Esta célula embrionária foi sujeita a descargas eléctricas para estimular o seu processo de divisão. O embrião resultante, foi posteriormente implantado no útero de um outro animal dando origem a um novo indivíduo denominado clone.   

E.      No ser humano, a divisão celular termina na adolescência.

Esta afirmação é falsa.

 

A divisão celular é um processo contínuo que se inicia desde a divisão do ovo ou zigoto com a consequente formação do embrião até à morte do indivíduo. O processo ou mecanismo que está na base da divisão celular é a mitose, uma parte importante do ciclo celular. A mitose é fundamental em vários aspectos:

• Permite a estabilidade genética já que mantem constante o número e tipo de cromossomas característicos da espécie;
• Nos organismos unicelulares tem um significado reprodutivo, permitindo a génese de indivíduos idênticos a partir de um organismo progenitor (ex: divisão binária em bactérias, gemiparidade em leveduras, etc.);
• Nos organismos multicelulares, possui três funções básicas: crescimento corpóreo (os indivíduos crescem em consequência do aumento do numero de células), regeneração de lesões dos tecidos (numa lesão há destruição de células que são repostas por mitose) e renovação dos tecidos (células envelhecidas que perderam a sua funcionalidade são substituídas, como é o caso das hemácias que têm um período de vida de 120 dias, findos os quais, são repostas por processos de diferenciação de células hematopoiéticas da medula óssea). 

F.       Uma célula sem núcleo pode manter-se funcional

Esta afirmação é verdadeira.

As células sem núcleo podem manter-se funcionais. Podemos salientar vários exemplos:

·        Os glóbulos vermelhos (eritrócitos ou hemácias) são células que resultam da diferenciação de células estaminais hematopoiéticas da medula óssea. No entanto, mantêm a sua funcionalidade pois a hemoglobina estrutural transporta oxigénio associado ao ferro do grupo hema;

·        Os elementos de vaso do xilema são células mortas, não possuindo nem núcleo nem qualquer outro componente celular, contudo desempenham a função de transporte da seiva bruta nas plantas;

·        As células com estrutura procariótica não têm e, no entanto, são funcionais.

G.     Todas as células com núcleo têm capacidade de multiplicação

Esta afirmação é falsa.

Nem todas as células têm capacidade de multiplicação. Podemos citar como exemplos:

·         Os espermatozóides resultam de células estaminais unipotentes (dão origem apenas a um tipo celular específico) denominadas espermatogónias. Através de mitoses sucessivas as espermatogónias renovam-se continuamente e por intermédio da meiose dão origem a quatro células – espermatídeos. Estes diferenciam-se em espermatozóides através de um processo denominado espermiogénese. Uma vez formados, os espermatozóides não se dividem. Têm um determinado tempo de vida pelo que são posteriormente reabsorvidos pelo organismo e substituídos;

·         A maioria das células nervosas não se multiplicam; 

·         As células envelhecidas, embora com núcleo, perdem a capacidade de se dividirem.         

H.     O DNA tem um papel fundamental na manutenção da vida da célula

Esta afirmação é verdadeira.

Todas as coisas vivas existentes atualmente na Terra são construídas com base na informação que se encontra codificada na molécula do DNA. Esta molécula contém a informação necessária para construir um organismo; e são também as substâncias químicas que nos permitem reproduzir-nos, graças à sua própria reprodução ou “replicação” molecular. A importância do DNA para a vida dos nossos dias reside no facto de ser capaz de orientar a síntese de moléculas proteicas.

I.        A constituição e a estrutura do DNA são diferentes nos seres procariontes e nos eucariontes.

Esta afirmação é falsa.

A constituição da molécula do DNA nos seres procariontes e eucariontes é a mesma. Trata-se de uma molécula constituída por duas cadeias polinucleotídicas. No entanto, em termos estruturais há algumas diferenças. A molécula de DNA nos organismos procarióticos é de menores dimensões e é circular, enquanto que nos eucarióticos é de maiores dimensões (maior número de nucleótidos ligados entre si) e é linear. Também nas células com organização procariótica não ocorrem, normalmente, proteínas estruturais associadas ao DNA, embora tenha sido recentemente, referida a presença de proteínas semelhantes a histonas em algumas bactérias. No que diz respeito aos organismos eucarióticos, nas suas células ocorrem proteínas estruturais em associação com a molécula do DNA. 

J.        O crescimento do seres vivos implica a ocorrência de divisão celular.

Esta afirmação é verdadeira.

O crescimento implica um aumento da massa celular (massa protoplásmica) de um organismo. É caracterizado pelo aumento do volume celular (como é o caso de uma bactéria que por divisão binária dá origem a duas células-filhas de menor dimensão em relação à célula-mãe e que, posteriormente, aumentam a sua dimensão) ou pela divisão de uma célula em duas células-filhas. Contudo o crescimento envolve geralmente uma repetição cíclica da massa celular seguida de uma divisão desta massa em células-filhas. 

 

 

 

 

Acidificação dos oceanos

 Desde o início da revolução industrial já foram queimadas quantidades suficientes de combustíveis fósseis e já foram abatidas florestas suficientes para emitir um volume superior a 500 mil milhões de toneladas de CO₂. É reconhecido que existem actualmente na atmosfera concentrações de CO₂ superiores às dos últimos 800 mil anos ou talvez mais.

 Menos conhecida é a forma como as emissões de carbono estão também a modificar os oceanos, o ar e a água. Existe um intercâmbio constante de gases e, por isso, qualquer emissão para a atmosfera acaba por afectar o mar. Os ventos misturam-na rapidamente com a camada superior do oceano de mais ou menos cem metros e, ao longo dos séculos, as correntes transportam-na até ás profundezas do oceano. Na década de 1990, uma equipa internacional de cientistas levou a cabo um gigantesco projecto de investigação no âmbito do qual se procedeu à recolha e análise de mais de 77.000 amostras de água do mar provenientes de profundidades e localizações diferentes em todo o mundo. Este trabalho, que durou 15 anos, permitiu demonstrar que os oceanos absorveram 30% do dióxido de carbono libertado pelos seres humanos ao longo dos últimos duzentos anos. E continuam a absorvê-lo ao ritmo aproximado de um milhão de toneladas por hora.

National Geographic, Abril de 2011, p.70

Mitocôndrias e bactérias podem ter passado comum

 

As mitocôndrias e as bactérias marinhas SAR11 podem ter tido um ancestral comum. Esta é a conclusão a que chegaram investigadores americanos, os quais encontraram fortes indícios da relação entre as mitocôndrias e as bactérias, o grupo de microrganismos mais abundante na Terra. Trata-se de uma descoberta muito importante a qual permitirá compreender como é que os organismos mais simples evoluíram para outros mais complexos.

Os investigadores das universidades de Oregon e do Havaí compararam os genomas mitocondriais de diversos subgrupos de eucariontes - seres vivos com núcleo individualizado separado do citoplasma por uma membrana - e genomas de cadeias isoladas de bactérias SAR11 e, com a ajuda de programas de computadores, fizeram uma análise filogenética e completa de ambos os códigos genéticos.

A equipa acredita que há biliões de anos algumas bactérias perderem a capacidade para realizar a fotossíntese, conservando, porém, a sua cadeia respiratória. Englobadas por outra célula, poderiam fornecer energia e receber nutrientes, o que desencadeou um processo que resultou no que hoje se designa por mitocôndrias.

O aparecimento das mitocôndrias, presentes em organismos eucariontes e responsáveis por abastecer as células com energia, foi determinante para a vida complexa, pois foi a partir da organização do núcleo e das mitocôndrias que os organismos puderam começar a acumular genes.

Adaptado de www.cienciahoje.pt

A origem dos eucariotas

Até há bem pouco tempo, parecia incontestável que os procariotas tinham dominado a Terra por mil milhões de anos, antes de surgiram os primeiros eucariotas. Contudo, hoje a prova está longe de ser conclusiva. Primeiro, tal como vimos antes, as reconstruções moleculares da árvore universal da vida não confirmam que o domínio Eucarya tenha nascido depois do Bacteria ou do Archaea, conforme se tinha esperado. Na realidade, de acordo com o conhecimento que temos, os três domínios podem ter surgido mais ou menos em simultâneo. Os dados geoquímicos relativos aos biomarcadores também têm fornecido algumas provas espantosas.

Os biomarcadores são indicadores químicos da vida, orgânicos. Na sua maioria, são lípidos – compostos gordurosos e lustrosos, descobertos em células vivas. Alguns biomarcadores são indicadores da vida em geral, mas outros há que podem ser associados a reinos ou domínios específicos. Em 1999, um investigador de Harvard chamado Jocken Brocks, juntamente com alguns colegas, anunciou novas provas fornecidas por um biomarcador de que xistos ricos em matéria orgânica foram descobertos na Austrália, datando de há 2,7 mil milhões de anos. Conforme esperado, alguns dos biomarcadores eram indicadores das cianobactérias, embora os investigadores tivessem surpreendentemente identificado estirenos na gama de C28 a C30 – moléculas sedimentares derivadas de esteróides. Estes esteróis de cadeias mais longas são sintetizados unicamente pelos eucariotas, e não pelos procariotas. Assim, a prova deste biomarcador confirma a existência de cianobactérias já eplo menos 2,7 mil milhões de anos, mas trata-se igualmente da pista mais antiga da identificação de eucariotas, muito anteriores a quaisquer fósseis.

Mas como poderiam os eucariotas, com a sua complexa estrutura interna de núcleo e outros organelos, ter evoluído a partir dos simples procariotas? A tese mais popular dá pelo nome de teoria da endossimbiose e foi apresentada por Lynn Margulis, então, em 1967, uma jovem professora assistente da universidade de Boston. De acordo com a sua teoria, um procariota consumia ou era invadido por outros procariotas de menor dimensão e produtores de energia, e as duas espécies desenvolviam-se com a finalidade de viverem beneficiando ambas da nova condição. O invasor, mais pequeno, ficava protegido pelo seu hospedeiro maior, enquanto o organismo recebia fornecimento de açucares. Estes invasores tornaram-se a mitocôndria das células eucariotas modernas. Outros invasores podem ter incluído procariotas aquáticos semelhantes a vermes (espiroquetas) – que se tornaram flagelos ambulantes (os apêndices com forma de chicote que alguns organismos usam para se mover) – e procariotas fotossintéticos, que se transformaram nos cloroplastos das plantas.

O modelo da endossimbiose é extremamente atraente e alguns dos seus aspectos foram confirmados com alguma espectacularidade. O mais notável de todos é que a mitocôndria e os cloroplastos nos eucariotas modernos são confirmados como procariotas, estando a mitocôndria muito próxima das alphaproteobactérias, e os cloroplastos das cianobactérias. Daí que o mais espantoso seja que uma célula eucariota moderna prova que os invasores procariotas possuem o seu próprio ADN, e que coordenam as suas divisões celulares com as divisões da maior célula hospedeira.

Muitos especialistas rejeitam, pelo menos na sua maioria, a teoria da endossimbiose. Eles chamam a atenção para apenas a mitocôndria constituir prova real da absorção. Não existe qualquer prova que sustente a ideia de que o núcleo foi absorvido, e, na verdade, a absorção hoje só é observada entre os eucariotas e não entre os procariotas. Daí que a tese alternativa, designada como teoria dos hospedeiros proto-eucariontes , nos diga que os eucariotas ancestrais, os chamados proto-eucariontes, já equipados com um núcleo, absorviam realmente o procariota emissor de energia que se tornava a mitocôndria. Mas isto não nos responde à pergunta, “De onde veio o proto-eucarionte?” Mais dúvidas ainda são lançadas sobre a clássica teoria da endossimbiose graças à sugestão de que nem o Archaea nem o Bacteria parecem ser antecessores do Eucarya, e os dados fornecidos pelo biomarcador indicam uma origem inesperadamente ancestral dos eucariotas. Voltemos para o quadro das hipóteses!

                                                                                                                                              Adaptado de “Breve história da vida”, Michael J. Benton