biologia , Notas de estudo de Medicina
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BIOLOGIA biologia
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Este livro é público - está autorizada a sua reprodução total ou parcial.

BIOLOGIA ENSINO MÉDIO

SECRETARIA DE ESTADO DA EDUCAÇÃO

Governo do Estado do Paraná Roberto Requião

Secretaria de Estado da Educação Mauricio Requião de Mello e Silva

Diretoria Geral Ricardo Fernandes Bezerra

Superintendência da Educação Yvelise Freitas de Souza Arco-Verde

Departamento de Ensino Médio Mary Lane Hutner

Coordenação do Livro Didático Público Jairo Marçal

Depósito legal na Fundação Biblioteca Nacional, conforme Decreto Federal n.1825/1907,

de 20 de Dezembro de 1907.

É permitida a reprodução total ou parcial desta obra, desde que citada a fonte.

SECRETARIA DE ESTADO DA EDUCAÇÃO

Avenida Água Verde, 2140 - Telefone: (0XX) 41 3340-1500

e-mail: dem@seed.pr.gov.br

80240-900 CURITIBA - PARANÁ

Catalogação no Centro de Editoração, Documentação e Informação Técnica da SEED-PR

Biologia / vários autores. – Curitiba: SEED-PR, 2006. – p. 296

ISBN: 85-85380-31-4

1. Biologia. 2. Ensino médio. 3. Ensino de biologia. 4. Organização dos seres vivos. 5.

Mecanismos biológicos. 6. Biodiversidade. 7. Avanços biológicos. I. Folhas. II. Material de

apoio pedagógico. III. Material de apoio teórico. IV. Secretaria de Estado da Educação. Su-

perintendência da Educação. V. Título.

CDU 573+373.5

2ª. Edição

IMPRESSO NO BRASIL

DISTRIBUIÇÃO GRATUITA

Autores Cecília Helena Vechiatto dos Santos

Denise Estorilho Baganha Dione Aparecida de Souza Durães

Iara Suyama Ferrari Joel Weçolovis

Marilene Mieko Yamamoto Pires

Equipe técnico-pedagógica Danislei Bertoni

Denise Estorilho Baganha Marina de Oliveira Santos

Assessora do Departamento de Ensino Médio Agnes Cordeiro de Carvalho

Coordenadora Administrativa do Livro Didático Público Edna Amancio de Souza

Equipe Administrativa Mariema Ribeiro

Sueli Tereza Szymanek

Técnicos Administrativos Alexandre Oliveira Cristovam

Viviane Machado

Consultora Maria Cristina R. Maranhão Schlichting – UnicenP

Leitura Crítica Lourdes Aparecida Della Justina - Unioeste

Colaboradoras Leidimeri dos Santos

Luciane Cortiano Liotti

Consultor de direitos autorais Alex Sander Hostyn Branchier

Revisão Textual Renata de Oliveira

Projeto Gráfico e Capa Eder Lima / Ícone Audiovisual Ltda

Editoração Eletrônica Ícone Audiovisual Ltda

2007

Carta do Secretário Este Livro Didático Público chega às escolas da rede como resultado do trabalho coletivo de nossos educadores. Foi elaborado para atender à carência histórica de material didático no Ensino Médio, como uma iniciativa sem precedentes de valorização da prática pedagógica e dos saberes da professora e do professor, para criar um livro público, acessível, uma fonte densa e credenciada de acesso ao conhecimento.

A motivação dominante dessa experiência democrática teve origem na leitura justa das necessidades e anseios de nossos estudantes. Caminhamos fortalecidos pelo compromisso com a qualidade da educação pública e pelo reconhecimento do direito fundamental de todos os cidadãos de acesso à cultura, à informação e ao conhecimento.

Nesta caminhada, aprendemos e ensinamos que o livro didático não é mercadoria e o conhecimento produzido pela humanidade não pode ser apropriado particularmente, mediante exibição de títulos privados, leis de papel mal-escritas, feitas para proteger os vendilhões de um mercado editorial absurdamente concentrado e elitista.

Desafiados a abrir uma trilha própria para o estudo e a pesquisa, entregamos a vocês, professores e estudantes do Paraná, este material de ensino-aprendizagem, para suas consultas, reflexões e formação contínua. Comemoramos com vocês esta feliz e acertada realização, propondo, com este Livro Didático Público, a socialização do conhecimento e dos saberes.

Apropriem-se deste livro público, transformem e multipliquem as suas leituras.

Mauricio Requião de Mello e Silva

Secretário de Estado da Educação

Aos Estudantes

Agir no sentido mais geral do termo significa tomar ini- ciativa, iniciar, imprimir movimento a alguma coisa. Por constituírem um initium, por serem recém-chegados e ini- ciadores, em virtude do fato de terem nascido, os homens tomam iniciativa, são impelidos a agir. (...) O fato de que o homem é capaz de agir significa que se pode esperar de- le o inesperado, que ele é capaz de realizar o infinitamente improvável. E isto, por sua vez, só é possível porque cada homem é singular, de sorte que, a cada nascimento, vem ao mundo algo singularmente novo. Desse alguém que é singular pode-se dizer, com certeza, que antes dele não havia ninguém. Se a ação, como início, corresponde ao fa- to do nascimento, se é a efetivação da condição humana da natalidade, o discurso corresponde ao fato da distinção e é a efetivação da condição humana da pluralidade, isto é, do viver como ser distinto e singular entre iguais.

Hannah Arendt

A condição humana

Este é o seu livro didático público. Ele participará de sua trajetória pelo Ensino Médio e deverá ser um importante recurso para a sua formação.

Se fosse apenas um simples livro já seria valioso, pois, os livros re- gistram e perpetuam nossas conquistas, conhecimentos, descobertas, so- nhos. Os livros, documentam as mudanças históricas, são arquivos dos acertos e dos erros, materializam palavras em textos que exprimem, ques- tionam e projetam a própria humanidade.

Mas este é um livro didático e isto o caracteriza como um livro de en- sinar e aprender. Pelo menos esta é a idéia mais comum que se tem a res- peito de um livro didático. Porém, este livro é diferente. Ele foi escrito a partir de um conceito inovador de ensinar e de aprender. Com ele, como apoio didático, seu professor e você farão muito mais do que “seguir o li- vro”. Vocês ultrapassarão o livro. Serão convidados a interagir com ele e desafiados a estudar além do que ele traz em suas páginas.

Neste livro há uma preocupação em escrever textos que valorizem o conhecimento científico, filosófico e artístico, bem como a dimensão his- tórica das disciplinas de maneira contextualizada, ou seja, numa lingua- gem que aproxime esses saberes da sua realidade. É um livro diferente porque não tem a pretensão de esgotar conteúdos, mas discutir a realida- de em diferentes perspectivas de análise; não quer apresentar dogmas, mas questionar para compreender. Além disso, os conteúdos abordados são alguns recortes possíveis dos conteúdos mais amplos que estruturam e identificam as disciplinas escolares. O conjunto desses elementos que constituem o processo de escrita deste livro denomina cada um dos tex- tos que o compõem de “Folhas”.

Em cada Folhas vocês, estudantes, e seus professores poderão cons- truir, reconstruir e atualizar conhecimentos das disciplinas e, nas veredas das outras disciplinas, entender melhor os conteúdos sobre os quais se debruçam em cada momento do aprendizado. Essa relação entre as dis- ciplinas, que está em aprimoramento, assim como deve ser todo o pro- cesso de conhecimento, mostra que os saberes específicos de cada uma delas se aproximam, e navegam por todas, ainda que com concepções e recortes diferentes.

Outro aspecto diferenciador deste livro é a presença, ao longo do tex- to, de atividades que configuram a construção do conhecimento por meio do diálogo e da pesquisa, rompendo com a tradição de separar o espaço de aprendizado do espaço de fixação que, aliás, raramente é um espaço de discussão, pois, estando separado do discurso, desarticula o pensamento.

Este livro também é diferente porque seu processo de elaboração e distribuição foi concretizado integralmente na esfera pública: os Folhas que o compõem foram escritos por professores da rede estadual de en- sino, que trabalharam em interação constante com os professores do De- partamento de Ensino Médio, que também escreveram Folhas para o li- vro, e com a consultoria dos professores da rede de ensino superior que acreditaram nesse projeto.

Agora o livro está pronto. Você o tem nas mãos e ele é prova do valor e da capacidade de realização de uma política comprometida com o pú- blico. Use-o com intensidade, participe, procure respostas e arrisque-se a elaborar novas perguntas.

A qualidade de sua formação começa aí, na sua sala de aula, no traba- lho coletivo que envolve você, seus colegas e seus professores.

Sumário Apresentação ................................................................................................10

Conteúdo Estruturante: Organização dos Seres Vivos

Introdução do Conteúdo Estruturante Organização dos Seres Vivos ..........................................................12

1 – Bactérias: “um universo microscópico” .......................................15

2 – Vírus: “fluído venenoso” ..........................................................31

Conteúdo Estruturante: Mecanismos Biológicos

Introdução do Conteúdo Estruturante Mecanismos Biológicos ...............44

3 – Célula: que unidade é essa que constitui e mantém todos os seres vivos? .............................................................47

4 – Osmose: o equilíbrio natural e necessário ...................................63

5 – Embriões: a fantástica obra em construção! Como acontece este processo? ...............................................75

Conteúdo Estruturante: Biodiversidade

Introdução do Conteúdo Estruturante Biodiversidade ...........................92

6 – As cobras rastejam por que não têm pernas ou elas não têm pernas por que rastejam? ........................................95

7 – A reprodução é uma conseqüência da vida ou a vida é uma conseqüência da reprodução? ................................111

8 – DNA: a longa cadeia da vida ....................................................129

9 – Sangue: um mar vermelho que sustenta a vida .............................145

10 – Que herança é essa? ..............................................................161

11 – Biomas: paraísos naturais ou recursos inesgotáveis? ......................179

12 – Mata Atlântica: socorro!!! Cadê você??? .....................................193

13 – Os problemas ambientais são desencadeados pela ação humana na natureza ou são castigo divino? ................................................209

Conteúdo Estruturante: Implicações dos Avanços Biológicos no Fenômeno VIDA

Introdução do Conteúdo Estruturante Implicações dos Avanços Biológicos no Fenômeno VIDA..........................................224

14 – Células - tronco: a realidade de muitos sonhos ou a frustração da humanidade? ...................................................227

15 – Clonagem: receita pronta para planejar novas gerações ou para produzir seres inimagináveis?: .......................................... 241

16 – Vacinas: como estaria a humanidade sem esses guerreiros em defesa de nosso organismo? ............255

17 – O alimento que você consome diariamente é trans- gênico? ...........................................269

Apresentação10

Ensino Médio

Prezado estudante do Ensino Médio

Você está recebendo o Livro Didático de Biologia. Com este mate- rial, você terá a oportunidade de aprofundar e ampliar seus conheci- mentos nesta disciplina, além de buscar novos conhecimentos a partir das relações interdisciplinares estabelecidas em cada um dos conteú- dos específicos desenvolvidos.

A Biologia, como Ciência, ao longo da história da humanidade, vem construindo modelos para tentar explicar e compreender o fenô- meno VIDA. Com isto, estuda os seres vivos quanto a: classificação; mecanismos de funcionamento; origem, evolução e distribuição das espécies; e manipulação do material genético pelo homem.

A proposta deste Livro é apresentar a Biologia a partir da concep- ção de Ciência como construção humana, buscando na História e na Filosofia da Ciência a fundamentação necessária para a compreensão da construção do pensamento biológico.

O Livro está organizado com base nos Conteúdos Estruturantes da disciplina, ou seja, conteúdos que se constituíram historicamente e es- truturam o Ensino da Biologia. Apresentamos, assim, os seguintes Con- teúdos Estruturantes:

Organização dos seres vivos;

Mecanismos biológicos;

Biodiversidade, e

Implicações dos avanços biológicos no fenômeno VIDA.

A p r e s e n t a ç ã o

11

Biologia

B I O L O G I A

Para cada Conteúdo Estruturante, foram elaborados textos no for- mato Folhas. Esta nova forma de apresentação dos conteúdos propõe o estudo dos conceitos da Biologia e de suas relações interdisciplina- res, a partir da leitura textual e da resolução das atividades, bem como, do aprofundamento dos conteúdos estudados por meio das pesquisas e dos debates indicados no decorrer dos textos.

Em cada Folhas, os conteúdos específicos serão desenvolvidos por professores e alunos, a partir das discussões sobre a problematização inicial, e, na seqüência, pelo aprofundamento dos conteúdos da disci- plina de Biologia e das disciplinas de relação interdisciplinar estabe- lecidas. Durante o estudo, a busca por outros referenciais da própria disciplina e das disciplinas de relações interdisciplinares envolvidas, permitirão o aprofundamento dos conteúdos e o entendimento de co- mo estes são elementos importantes para a compreensão do momen- to histórico em que vivemos.

Desta forma, o que se pretende com este material de apoio pedagó- gico é despertar, no âmbito da esfera escolar, as discussões conceituais da disciplina de Biologia, independente do tempo de aula necessário para que ocorra a compreensão dos conceitos envolvidos.

É importante destacar que cada Folhas não apresenta todos os con- ceitos biológicos que gostaríamos que fossem estudados no Ensino Médio, porém, a organização do tempo e do encaminhamento das dis- cussões serão determinantes para que, a partir dos recortes feitos, mui- tos outros conceitos sejam estudados e pesquisados.

Bom estudo para todos!

Introdução12

Ensino Médio

I n t r o d u ç ã o

Organização dos Seres Vivos Neste Conteúdo Estruturante, você encontrará uma proposta de es-

tudo que torna possível a compreensão da organização dos seres vivos, relacionando a existência de características comuns entre os mesmos.

Independente do reino a que pertençam, todos os organismos vi- vos mostram certas características: todos são compostos por células; executam determinadas funções, simples ou complexas, que garantem a sua sobrevivência de acordo com a escala evolutiva da espécie.

Para classificar ou distribuir alguma coisa, alguns critérios precisam ser estabelecidos, pois nenhum sistema isolado de classificação é com- pletamente aceito por todos.

Em relação a classificação e distribuição dos seres vivos, neste Li- vro utilizaremos o sistema dos cinco reinos de acordo com a proposta de Robert Whittaker (1920 – 1980), baseada no tipo de célula, no nível de organização celular, e no tipo de nutrição:

Monera: procariontes unicelulares, autótrofos e heterótrofos;

Protista: eucariontes unicelulares e pluricelulares, autótrofos e heterótrofos;

Fungi: eucariontes unicelulares e pluricelulares; heterótrofos;

Plantae: eucariontes pluricelulares, autótrofos.

Animalia: eucariontes pluricelulares, heterótrofos.

E quanto aos vírus? Você percebeu que eles não estão incluídos nesta classificação com a qual nos propusemos trabalhar? Por que será que eles não fizeram parte dessa classificação? Eles são ou não entidades vivas?

O estudo desses organismos (vírus, bactérias, protozoários, algas, fungos, vegetais e animais), possibilita a compreensão da vida como manifestação de sistemas organizados e integrados, em constante inte- ração com o ambiente físico-químico.

Estes organismos perpetuam-se por meio da reprodução e modifi- cam-se no tempo em função de fatores evolutivos, originando a diver- sidade de formas vivas e as complexas relações de dependência entre elas e o ambiente em que vivem. Dessa forma, recentes estudos sobre

13

Biologia

a filogenia, a classificação e a organização dos seres vivos possibilitam o conhecimento das características gerais e aspectos básicos desses se- res, o que permite ao ser humano reconhecer sua importância ecológi- ca e econômica, interferindo no desenvolvimento de tecnologias para modificação do material genético, importante para a produção de pro- dutos farmacêuticos, hormônios, vacinas, alimentos, medicamentos e as implicações éticas, morais, políticas, econômicas e ambientais des- sas manipulações.

O conhecimento sobre a ultra estrutura, metabolismo e proprieda- des hereditárias dos microrganismos, ao longo das últimas décadas, tem resultado no acúmulo de novos conhecimentos que contribuem para atuais informações sobre a natureza fundamental de todos os or- ganismos vivos.

Os seres microscópicos, por exemplo, contribuem com soluções para muitos problemas humanos, tais como: melhoramento na pro- dução de alimentos, exploração de minérios, e solução para os der- ramamentos de óleo. Por esta razão, mesmo as pessoas que não são cientistas, deveriam estar de alguma forma familiarizadas com as pro- priedades e atividades dos microrganismos no ambiente.

Os resultados desses estudos são muito interessantes e irão ajudá-lo a identificar quem são os diferentes seres vivos, desde aqueles micros- cópicos, como as bactérias, até os maiores, como os mamíferos.

Neste Livro, você terá a oportunidade de conhecer melhor a estru- tura organizacional dos seres vivos. No Folhas: Vírus: “fluído venenoso”, conhecerá também os vírus, seres cuja especificidade estrutural tem causado muita controvérsia sobre sua identidade.

Já no Folhas: “Bactérias: um universo microscópico”, você saberá um pouco mais sobre as teorias evolucionistas, sobre a origem da vida, bem como a diversidade, importância econômica, ecológica e biotec- nológica dos seres microscópicos e macroscópicos e as transformações que eles podem realizar no planeta.

Bom estudo!

B I O L O G I A

14 Organização dos Seres Vivos

Ensino Médio

15Bactérias: “um universo microscópico”

Biologia

1

BACTÉRIAS: “UM UNIVERSO

MICROSCÓPICO” Dione Aparecida de Souza Durães1

sando seu conhecimento so- bre Biologia, responda rápi- do: quais são os seres vivos

mais abundantes da biosfera? Serão estes seres microscópicos

ou macroscópicos ?

Elementos que compõem a Biosfera. A Biosfera compreende parte do planeta ocupada pelos seres vivos. Geralmente, a expressão refere-se ao conjunto de to- dos os ecossistemas da Terra.

1Colégio Estadual Narciso Mendes - Santa Isabel do Ivaí - PR

16 Organização dos Seres Vivos

Ensino Médio

Você sabia ...

que até o século XVIII as idéias criacionistas explicavam a existência dos fósseis (FIGURA 1) como pedras com for- matos estranhos ou então moldes imper- feitos descartados no momento da criação?

Noé solta um corvo e depois uma pomba. E sol- tou um corvo, que saiu indo e voltando até que as águas se secaram de sobre a terra. Depois, soltou uma pomba, a ver se as águas tinham minguado de sobre a terra. (...)

E esperou ainda outros sete dias e enviou fora a pomba, mas não tornou mais a ele. E aconteceu que, no ano de seiscentos e um, no mês primei- ro, no primeiro dia, as águas se secaram de so- bre a terra. Então Noé tirou a cobertura da arca e olhou, e eis que a face da terra estava enxuta. E no segundo mês, aos vinte e sete dias, a terra esta- va seca.

Fonte: BÍBLIA, 1995. (Adaptado do Livro do Gênesis cap. 7 e 8)

Imaginem vocês que no passado, a ciência acreditou que os seres vivos criados por Deus permaneciam imutáveis ao longo de sua vida. Esta concepção ficou conhecida como Teoria Fixista. Essas idéias in- fluenciaram o pensamento científico por um longo período. A partir do final do século XVIII, com os avanços da geologia e da paleontolo- gia, as idéias fixistas começaram a ser questionadas. Na Inglaterra, com a expansão ferroviária e a extração mineral, a geologia avança e apro- funda seus conhecimentos com novos achados fósseis que surgem das escavações promovidas pela extração mineral.

Esses achados fósseis trouxeram evidências sobre a diversidade e al- terações dos grupos de seres vivos, propondo novas explicações para o problema da história geológica da Terra, contrapondo-se ao fixismo.

As idéias evolucionistas se fortalecem como uma nova explicação para a origem da vida.

Mesmo assim, com o achado de fósseis marinhos nas rochas das montanhas, os defensores do fixis- mo lançaram a hipó- tese de que os acha- dos eram restos de criaturas mortas du- rante o Dilúvio Uni- versal, pois segundo a Bíblia, nesse período, as águas cobriram to- talmente os picos das montanhas.

FIGURA 1 – Réplica do Archaeopteryx, dinossauro do Período Jurássico, sendo mais antigo a apresentar penas, mostrando o seu parentesco com as aves. Fonte: Foto cedida pelo Professor Dr. Luiz Eduardo Anelli, Museu de Geociências da Universidade de São Paulo.

O Dilúvio foi um episódio obscuro da história da humanidade e está descrito na Bíblia. Noé construiu uma arca para abrigar um casal de cada espécie de animal e sua própria família, enquanto Deus inundava toda a Terra com uma chuva que durara 40 dias e 40 noites. Fonte: “Miguel Ângelo”, MICHELANGELO DI LODOVICO BUONARROTI SIMONI (1475 - 1564), The Deluge, 1508-09, oitava cena da ordem cronológica da história bíblica do trabalho feito por Michelangelo no teto da Capela Sistina, Vaticano. 280 x 570 cm. Técnica: Afresco ou fresco. Web Gallery of Art.

17Bactérias: “um universo microscópico”

Biologia

Com as informações fornecidas até o momento, você já tem condições de responder:

Qual a importância dos achados fósseis para o estudo dos seres vivos?

ATIVIDADE

A pré-história do Paraná

Fósseis da era Paleozóica são coletados por acadêmicos de Biologia

(Faculdade Estadual de Filosofia, Ciências e Letras de Cornélio Procópio - FAFICOP)

O Paraná pode ser delimitado, de acordo com sua topografia, em cin- co grupos de paisagens naturais: o litoral, a Serra do Mar, o primeiro planalto, ou de Curitiba, o segundo planalto, ou de Ponta Grossa, e o terceiro planalto, ou de Guarapuava.

A constituição litológica do segundo planalto – o Planalto de Ponta Grossa – é devido a depósitos se- dimentares, ocorridos em ambientes marinho e con- tinental, formados na era Paleozóica, com idades oscilando entre 570 e 230 milhões de anos a.C.

Fonte: http://faficp.br/noticias/2004/ndxpai.html. Foto de Juliana Gomes.

A idéia criacionista, entretanto, não foi aceita por todos, e pouco a pouco, a interpretação literal do livro do Gênesis, mesmo tendo uma forte influência sobre o pensamento humano, teve que dar lugar a se- de de conhecimento, buscando uma nova compreensão da história da vida na Terra.

Essa idéia está fundamentada no livro do Gênesis, que explica a criação da Terra e de todos os seres vivos como obra de Deus. Leia no box abaixo alguns fragmentos da criação, segundo a visão bíblica:

No princípio, criou Deus os céus e a terra.(...)

E disse Deus: produza a terra alma vivente conforme a sua espécie; gado, e répteis, e bestas-feras da terra conforme a sua espécie. E assim foi.

E fez Deus as bestas-feras da terra conforme a sua espécie, e o gado conforme a sua espécie, e todo o réptil da terra conforme a sua espécie. E viu Deus que era bom.

E disse Deus: façamos o homem à nossa imagem, conforme a nossa semelhança; e domine so- bre os peixes do mar, sobre as aves dos céus, e sobre toda a terra, e sobre todo o réptil que se mo- ve sobre a terra.

E criou Deus o homem à sua imagem; à imagem de Deus o criou; macho e fêmea os criou. (...)

BÍBLIA, 1995. Adaptado do Livro do Gênesis cap.1.

18 Organização dos Seres Vivos

Ensino Médio

As teorias que explicam a origem do universo e da vida são, sem dúvida, um antigo dilema na história da filosofia científica. De um la- do, o universo e todos os seres vivos teriam sido criados por ato direto e especial de Deus; por outro lado, teriam surgido por acaso e se de- senvolvido pelos mecanismos naturais da evolução que teria produzi- do a fabulosa variedade dos seres vivos atuais. Enfim, são muitas as te- orias que explicam o processo de criação e evolução dos seres vivos, mas não contemplaremos todas elas neste Folhas.

No entanto, você poderá pesquisar sobre a teoria da evolução, neste Livro Didático Público, no Folhas: As cobras rastejam porque não tem pernas ou elas não têm pernas porque rastejam?

Você pode estar se perguntando por que demoramos tanto tempo para aceitar as evidências acerca dos fatos que auxiliam no entendi- mento sobre a evolução dos seres vivos!

Hobsbawm, em seu livro “A Era das Revoluções”, discorre sobre a influência das pressões político-sociais sobre a produção científica. Questiona ele: “quais seriam as conseqüências das idéias evolucionis- tas para a estabilidade político-social defendida e apregoada pela Igre- ja em nome da Providência Divina?” (2001, p. 312).

As pressões políticas acabavam favorecendo a divulgação, ao públi- co, dessa nova teoria. Mas havia, por parte de alguns setores da socie- dade, resistência às idéias evolucionistas e preocupação com as conse- qüências desastrosas que poderiam ocasionar um caos social.

Sob a influência da idéia criacionista, a hierarquia social e a distri- buição de bens mantinham-se estáveis e inquestionáveis, pois o servo acreditava que sua posição social era dada por Deus. A maioria da po- pulação passava a vida sem lutar para mudar sua condição social.

Esta condição favorecia alguns grupos que mantinham a maioria da população num regime de servidão. Sua riqueza jamais seria questio- nada, pois foi dádiva divina, merecimento.

A cena representa um episódio do Livro do Gênesis no qual Deus cria o primeiro homem: Adão. Fonte: “Miguel Ângelo”, MICHELAN- GELO DI LODOVICO BUONARROTI SIMO- NI (1475 - 1564), The Creation of Adam, 1510-11, quarta cena da ordem cronológica da história bíblica do trabalho feito por Miche- langelo no teto da Capela Sistina, Vaticano. 280 x 570 cm. Técnica: Afresco ou fresco. Web Gallery of Art.

19Bactérias: “um universo microscópico”

Biologia

As idéias evolucionistas trariam inquietação à população. Se os se- res marinhos sofrem evolução ao longo de sua vida, por que o homem também não evoluiria?

Na perspectiva das Ciências Sociais, especificamente da Antropolo- gia, a discussão sobre a evolução humana legitimou a hierarquização dos seres humanos. Isso fez com que alguns povos europeus se julgas- sem superiores aos outros povos que não se enquadravam no modelo preestabelecido pelas idéias evolucionistas, classificando e subjugando o diferente como inferior.

Contudo, muitas críticas foram levantadas a partir do final do sécu- lo XIX, desmontando, tanto nas Ciências Sociais quanto nas Naturais, tais idéias e práticas, pois, ao longo da história, essas idéias legitima- ram a discriminação, preconceitos, desigualdades sociais e muitas prá- ticas violentas de dominação.

Em termos de evolução, “os fósseis são então o testemunho concreto da transformação das espécies no tempo. Algumas espécies desapareceram e outras, suas descendentes, se desenvol- veram em tempos subseqüentes”. (Questão 11, vestibular 2005, UEPG).

Você concorda com tal afirmação? Justifique e discuta em sala.

DEBATE

Afinal, o que é evolução?

Como você pode perceber, as idéias evolucionistas estavam presen- tes mesmo antes da Teoria Evolucionista se consolidar. Já no século VI a.C., a hipótese da evolução da vida na Terra havia sido apresenta- da por alguns filósofos gregos, como: Tales, Anaximandro e Empédo- cles. Passados aproximadamente 25 séculos, no século XIX, os novos conhecimentos sobre a difusão dos organismos no tempo e no espaço geológico reacenderam o interesse e a discussão sobre evolução dos seres vivos na Terra.

Em 1859, o naturalista inglês Charles Darwin (1809 - 1882), estimu- lado pelas idéias evolucionistas presentes no contexto histórico e so- cial da época, coleta e estuda seres vivos e fósseis durante sua viagem ao redor do mundo, publicando o livro “A origem das espécies“, dez anos após o seu retorno, no qual expôs a sua explicação sobre a Te- oria da Evolução das Espécies. Em poucas palavras, essa teoria afir- ma que as espécies atuais são descendentes de outras que viveram no passado e que ambas possuem ancestrais comuns. Quanto aos seres

Tales de Mileto (data aproxi- mada 645 a.C. - 547 a.C.), filósofo apontado como um dos sete sábios da Grécia Antiga. Fonte: GNU Free Doc. Licence, www.wikipedia.org

20 Organização dos Seres Vivos

Ensino Médio

humanos, a teoria afirma, por exemplo, que nós e os chimpanzés per- tencemos, hoje, a espécies obviamente diferentes, mas nossos antepas- sados, há milhões de anos, pertenceram à mesma espécie.

Atualmente, estudos sobre a teoria da evolução baseiam-se na re- construção da história evolutiva, agregando as evidências fósseis aos estudos da anatomia, embriologia, fisiologia comparada e genética dos organismos, buscando relações filogenéticas: quanto maior a afi- nidade entre duas espécies, maior a probabilidade de terem um an- cestral comum.

Mas onde começa a história evolutiva da vida?

Com o advento da evolução, os cientistas passaram a acreditar que todos os seres vivos existentes na Terra tiveram origem comum, a partir de uma única célula, há aproximadamente, 3,5 bilhões de anos. Essa célula, segundo a teoria evolutiva, seria simples, porém, muito semelhante àquelas que conhecemos hoje e que formam os se- res procariontes e eucariontes. Somente 2,5 bilhões de anos após o surgimento dos organismos procariontes, o processo evolutivo daria origem aos primeiros seres eucariontes mais complexos quanto à or- ganização celular.

Seres procariontes são aqueles que não possuem núcleo celular organizado. Seu material genético está solto no citoplasma.

Seres eucariontes são aqueles que possuem núcleo celular organizado, delimitado por uma membrana. Seu ma- terial genético está dentro do núcleo.

Como uma única célula pode dar origem a tamanha diversidade entre os seres vivos?

É difícil responder a essa pergunta com precisão, mas sabemos que a diversidade dos seres vivos do nosso planeta se manifesta em todos os níveis de organização – da célula aos ecossistemas – e diz respeito a todas as espécies vegetais, animais e aos microrganismos.

A variedade desses se- res é fundamental para que eles possam enfren- tar as modificações am- bientais. Quanto maior a diversidade, maior a op- ção de respostas da na- tureza, pois a distribui- ção dos seres vivos no planeta não é homogê- nea, nem estática.

Existem sete espécies de tartaru- gas marinhas, agrupadas em duas famílias - a das Dermochelyidae e a das Cheloniidae. Dessas, cinco são encontradas no Brasil: 1. Tar- taruga-Cabeçuda (Caretta caretta); 2. Tartaruga-Gigante (Dermochely coriacea); 3. Tartaruga-de-Pente (Eretmochelys imbricata); 4. Tar- taruga-Verde (Chelonia mydas); 5. Tartaruga-Oliva (Lepidochelys olivacea). Fonte: Projeto Tamar.

21Bactérias: “um universo microscópico”

Biologia

É sabido que as formas de vida, inclusive a do homem, não foram sempre assim como conhecemos hoje. Desde que a vida surgiu no planeta Terra, vem sofrendo modificações, sejam elas provocadas pe- lo meio externo ou pelo meio interno (pH do citoplasma, herança ge- nética, entre outros fatores).

Os biólogos avaliam que, desde o surgimento da vida, existiram de 100 a 250 milhões de espécies, 90% das quais já desapareceram por completo. Essa diversidade biológica tem sua origem na variabilidade genética e nos processos de adaptação que permitem aos seres vivos responder à enorme variedade de estímulos do ambiente.

Como o ambiente e as situações que ele impõe aos seres vivos, mudam continuamente, novas adaptações aconteceram e continuam acontecendo. As espécies que não são bem sucedidas entram em ex- tinção (seleção natural). Entretanto, o caráter evolutivo não está res- trito aos seres vivos, mas ao próprio meio, que também está sujeito à ação destes seres.

Atualmente, são conhecidos entre o total de organismos, como ani- mais, plantas, fungos e microrganismos, aproximadamente 1.700.000 espécies, mas os cientistas estimam que exista mais de 10 milhões de organismos ainda por descobrir e que, infelizmente, muitos deles de- saparecerão antes que o homem possa conhecê-las.

Cada organismo possui es- truturas, funções e compor- tamentos que lhe permitem sobreviver, reproduzir e des- frutar dos recursos do am- biente no qual vive, ou se- ja, “resolver problemas” que o ambiente pode apresentar. Chamamos esse processo de adaptação.

Foi a partir de indagações como essas que os pesquisadores pro- curaram elaborar um sistema de classificação, numa tentativa de orga- nizar a incrível abundância do mundo natural. E foi por meio da ob- servação e da reflexão, que a humanidade foi conhecendo aspectos importantes a respeito dos seres vivos, os quais serviram como critério para identificação, a base para a sua classificação.

Você já parou para pensar!

Por que existem tantos tipos diferentes de seres vivos? Por que alguns seres se assemelham mais do que outros? Por que existem tantos tipos de árvores? Por que uma laranjeira e um limoeiro são pa- recidos, enquanto uma macieira e um jatobá são tão diferentes?

DEBATE

22 Organização dos Seres Vivos

Ensino Médio

Analise as figuras a seguir:

Com atividades como esta você pode verificar que, ao longo da his- tória, o homem aprendeu que a prática de classificar seres e objetos fa- cilita a manipulação, além de permitir que seu estudo seja compartilha- do entre pessoas, constituindo um eficiente método de comunicação.

É importante que você saiba que nenhum sistema de classificação é completamente aceito por todos os biólogos. Um dos mais aceitos na comunidade científica, atualmente, é o Sistema de Classificação em Três Domínios, por possuírem um ancestral comum na evolução: Archaea e Bactéria (seres procariontes), e Eukarya (seres eucariontes).

Mas, para facilitar a compreensão da distribuição dos seres vivos, utilizaremos o Sistema de Classificação em Cinco Reinos (FIGURA 1), proposto em 1969 pelo zoólogo Robert H. Whittaker (1920-1980), tendo

Separe as figuras acima em 2 grupos:

Tendo os 2 grupos formados, separe novamente as figuras em 4 grupos.

Agora, tente separar as figurar formando mais de 4 grupos.

Discuta com seus colegas:

Para separar os grupos, você usou algum critério? Qual? Por quê?

Foi fácil separá-los em 2 grupos? E em 4 grupos? E em mais de 4 grupos?

O que é classificar?

Qual a importância de um sistema de classificação?

ATIVIDADE

23Bactérias: “um universo microscópico”

Biologia

como base para este sistema, a maneira pela qual os organismos obtém nutrientes de sua alimentação e como principal vantagem a clareza com que lida com os microrganismos. Fizemos tal escolha por ser o sistema de classificação que você já utiliza para identificar os seres vivos.

As características e os membros de cada um dos cinco reinos estão resumidos no quadro abaixo:

Reinos Monera Protista Fungi Plantae Animalia

Membros bactérias e

cianobactérias protozoários e

algas

cogumelos, orelha-de-pau,

bolores e leveduras

musgos, samambaias,

pinheiro, laranjeira, etc

estrela-do-mar, minhoca,

sapo, homem, etc

Organização celular

unicelulares unicelulares e pluricelulares

unicelulares

e pluricelulares pluricelulares pluricelulares

Tipo celular procariontes eucariontes eucariontes eucariontes eucariontes

Nutrição

absorção (heterótrofos),

alguns fotossintetizan-

tes outros quimissinteti-

zantes (autótro- fos)

ingestão ou absorção

(heterótrofos), alguns

fotossintetizan- tes (autótrofos)

absorção (heterótrofos)

absorvente, fotossintetizan- tes (autótrofos)

ingestão, ocasionalmente alguns parasitas

por absorção (heterótrofos)

Reprodução assexuada ou

sexuada* assexuada ou

sexuada assexuada ou

sexuada assexuada ou

sexuada assexuada ou

sexuada

FIGURA 1 – Esquema dos Reinos dos seres vivos proposto pelo zoólogo Robert H. Whittaker, em 1969.

* Considera-se a troca de material genético no processo de conjugação de bactérias como um tipo de

reprodução sexuada.

24 Organização dos Seres Vivos

Ensino Médio

Caso você não lembre dos termos usados no quadro anterior, faça uma pesquisa e construa seu próprio glossário de Biologia.

A partir da classificação dos três domínios e a classificação dos cinco reinos, faça um relato das di- ferenças entre os dois sistemas de classificação.

PESQUISA

Você já parou para pensar: com a existência de tanta diversidade, quais são os seres mais abundantes da biosfera?

No esquema de classificação apresentado, os procariontes consti- tuem o reino Monera, considerado o reino mais primitivo e normal- mente obtendo alimento por absorção, no caso das bactérias, e por fotossíntese ou quimiossíntese, no caso das cianobactérias. O reino Protista inclui os microrganismos eucariontes e já apresentam três ti- pos de nutrição: por ingestão ou absorção, no caso dos protozoários e pela fotossíntese, no caso das algas unicelulares.

Esquema da classificação dos seres vivos em cinco reinos.

25Bactérias: “um universo microscópico”

Biologia

Os organismos eucariontes superiores são colocados nos reinos: Fungi (absorvem os nutrientes, por não apresentarem pigmento fotos- sintetizante, a clorofila), Plantae (plantas verdes e algas superiores fo- tossintetizantes) e Animalia (que ingerem os alimentos e em alguns ca- sos, como dos parasitas, que obtém seus nutrientes por absorção).

Neste universo tão diversificado de seres vivos, cada qual com ca- racterísticas próprias, a reprodução vem como diferencial para resol- vermos o problema inicial sobre os seres mais abundantes que existem. Em condições adequadas de alimento e temperatura, uma bactéria po- de reproduzir-se a cada 20 minutos, dando origem, 11 horas depois, a seis bilhões de células (número próximo da população humana mun- dial em 1999, segundo dados da ONU).

Os Protistas não se desenvolvem a partir de um embrião, como ocorre em plantas e animais, não se desenvolvem a partir de esporos característicos como nos fungos, e nem com a rapidez das bactérias. Como exemplo, temos a ame- ba (figura 2), que em condições ideais de laboratório (24º C), necessita de alguns dias para se reproduzir.

No caso dos fungos, eles têm em comum com as plan- tas a formação de esporos, por esta razão, foram por mui- to tempo classificados no reino das plantas. Porém hoje for- mam um grupo à parte. Sabe-se que não formam sementes, são desprovidos de pigmentos fotossintetizantes e respon- sáveis pelos processos decompositores. Quanto à reprodu- ção vamos usar um exemplo muito conhecido, o fermento biológico comprado no supermercado, conhecido como lê-

vedo, cujo nome científico é Saccharomyces cerevisiae. Ao longo de sua vida, uma célu- la, por gemação, pode produ- zir cerca de 20 células-filhas. Temos também nesse gru- po o champignon Agaricus bisporus que leva em média 20 dias para se reproduzir.

Mas existem seres que necessitam muito mais tempo

para a reprodução, como a Pitangueira, uma Angiosperma que leva de sete a oito anos, em condições favoráveis de solo, clima e luminosidade, para gerar seus descendentes. Entretanto, dentro das Gimnospermas, existem outras espécies que levam muito mais tempo para alcançar a maturidade de reprodução, como é o caso da Araucaria angustifolia (Pinheiro do Paraná), com tempo estimado entre 18 a 20 anos.

Fungo da espécie Agaricus bisporus. É ori- ginário da França e pertence à Divisão Ba- sidiomycota, do Reino Fungi. Fonte: GNU Free Doc. License, www.wikipedia.org

FIGURA 2 - Esquema de uma ameba (Entamoe- ba histolytica). As amebas são organismos unice- lulares e pertencem ao grupo de protozoários de- nominados de Rizópodes, filo Sarcodina e reino Protista. Nutrem-se por fagocitose e por pinocitose. Al- gumas amebas causam doenças como a Entamoeba histolytica (amebíase), enquanto outras, como a Entamoeba coli que habita o intestino humano e con- tribui com o equilíbrio do mesmo. A digestão nas ame- bas é intracelular ocorrendo no interior dos vacúolos digestivos. Podem ter até meio milímetro de diâmetro e viver livremente ou parasitando um outro ser vivo.

Araucaria angustifolia (pinheiro-do-paraná). Iniciada a produção de sementes, a árvore produz em média 40 pinhas por ano. Fonte: www.diaadiaeducacao.pr.gov.br

26 Organização dos Seres Vivos

Ensino Médio

Tendo como base a reprodução comparativa entre os cinco reinos, você já tem condições de res- ponder quais são os seres mais abundantes, micro ou macroscópicos? Justifique.

ATIVIDADE

O mundo microbiano é composto por se- res que não podem ser vistos a olho nu. São seres muito abundantes no planeta, por se- rem encontradas nos mais variados ambien- tes. Seu pequeno tamanho permite um meta- bolismo elevado, crescimento incrivelmente rápido e velocidade na conversão de nutrien- tes em energia, como é o caso das bactérias.

Dentre todos estes fatores envolvendo as bactérias, está aí a razão pela qual são am- plamente utilizadas em pesquisas científicas e atualmente em grande escala, na engenharia genética.

A engenharia genética desenvolveu técni- cas capazes de transferir genes de um ser vi- vo para outro. Por exemplo, quando o gene responsável pela produção do hormônio in- sulina, em seres humanos, é transplantado pa- ra o interior de certas bactérias, elas passam a produzir o mesmo hormônio, seguindo a in- formação determinada pelo gene humano (FI- GURA 3).

Esse é um exemplo de como os cientistas podem dirigir o “comportamento” de bactérias geneticamente modificadas para fins previa- mente definidos. As bactérias portadoras de ge- nes transplantados atuam como “fábricas” a ser- viço dos interesses humanos.

No reino Animalia incluem-se os animais derivados de zigotos (uma célula formada pela união de dois gametas, tais como óvulo e esper- matozóide). O tempo aproximado de incubação é característico para cada espécie. No caso de um anfíbio muito comum, o sapo, por exem- plo, do momento da fecundação até a metamorfose completa de cada indivíduo, leva em média 3 meses. Já nos grandes mamíferos, 9 meses na espécie humana, e 20 meses no elefante.

FIGURA 3 – Esquema da produção de insulina resultante de técnica de engenharia genética.

No interior da bactéria, além do citoplasma encontramos o nucleóide, região onde se lo- caliza o cromossomo bacteriano. Além desse cromossomo, a bactéria pode apresentar pe- quenos cromossomos, também circulares, lo- calizados fora do nucleóide, denominados plas- mídeos. Fonte: JUNQUEIRA e CARNEIRO (2005, p. 268).

27Bactérias: “um universo microscópico”

Biologia

Sem dúvida, estamos diante de um dos acontecimentos mais impor- tantes da história da humanidade, com repercussões incalculáveis em todos os setores da nossa vida. De tal forma, e em tamanha profundi- dade, podemos dividir a nossa história em pré e pós-engenharia gené- tica, pelos impactos e modificações dessa biotecnologia na medicina, na pecuária, na agricultura e na vida em sociedade.

De fato, temos que concordar: as bactérias estão por toda parte, com uma função ecológica de fundamental importância para a manu- tenção de vida no planeta. Portanto, vários são os motivos que justifi- cam a importância do mundo bacteriano para a humanidade.

Bombas de chocolate?

Os doces estão geralmente a salvo da contaminação microbiana, pelo fato de que, sua elevada concentração de açúcar cria uma pressão osmó- tica elevada demais para que a maioria dos organismos possa sobreviver. No entanto, os amantes do chocolate podem ficar surpresos ao descobri- rem que as famosas “bombas de chocolate” podem realmente explodir! Você sabe por quê?

O creme que recheia esses doces pode estar contaminado com Clostridium, um tipo de bactéria que produz um gás, o qual faz com que seus chocolates favoritos explodam! (Adaptado de BLACK, J.G. 2002, p.696).

Fotomicrografia em coloração por violeta de genciana de Clostridium botulinum. Os Clostridium botulinum são grandes bacilos gram-positivos, com cerca de 8 micrômetros. Produ- zem toxinas que podem provocar o botulismo, uma forma de intoxicação alimentar rara, mas potencialmente fa- tal, presente em alimentos contamina- dos e mal conservados. Agem como neurotoxinas paralisando os músculos, e, em grande quantidade, podem pa- ralisar o diafragma e impedir a respira- ção normal, levando à morte por asfi- xia. Fonte: CDC - Centro de Controle e Prevenção de Doenças, Departa- mento de Saúde e Serviços Humanos, Governo dos Estados Unidos.

28 Organização dos Seres Vivos

Ensino Médio

Referências Bibliográficas BÍBLIA. Português. Bíblia sagrada. São Paulo: Sociedade Bíblica do Brasil, 1995.

BLACK, J. G. Microbiologia: fundamentos e perspectivas. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2002.

HOBSBAWM, E. J. A era das revoluções: Europa 1789 – 1848. Rio de Janeiro: Paz e Terra, 2001.

JUNQUEIRA, L. C.; CARNEIRO, J. Biologia Celular e Molecular. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2005.

Obras Consultadas CURTIS, H. Biologia. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 1997.

DARWIN, C. A origem das espécies. São Paulo: Hemus, 1990.

FARACO, C. E. et al. Impactos da ciência e da tecnologia na sociedade atual. In: Ofício do professor: Aprender mais para ensinar melhor. São Paulo: Abril, 2004.

JOLY, A. B. Botânica: introdução à taxonomia vegetal. São Paulo: Editora Nacional, 2002.

MACHADO, S. Biologia: de olho no mundo do trabalho. São Paulo: Scipione, 2003.

OLIVEIRA, F. Bioética: uma face da cidadania. São Paulo: Moderna, 1997.

PELCZAR Jr. , M. et al. Microbiologia: conceitos e aplicações. São Paulo: Makron Books do Brasil, 1996.

PEREIRA, M. S. O curioso mundo das bactérias. Revista Ciência Hoje das Crianças, Rio de Janeiro, n. 09, 2. ed. ano 13, dez. 2000.

RAW, I.; SANT’ANNA, O. A. Aventuras da microbiologia. São Paulo: Hacker Editores, 2002.

STORER, T. I. et al. Zoologia geral. São Paulo: Editora Nacional, 2003.

TRABULSI, L. R. et al. Microbiologia. 4 ed. São Paulo: Atheneu, 2004.

Documentos Consultados OnlInE FACULDADE ESTADUAL DE FILOSOFIA, CIÊNCIAS E LETRAS DE CORNÉ- LIO PROCÓPIO. A pré-história do Paraná. Jornal Notícias da FAFICP, n. 5, 01 jul. 2004. Disponível em: <http://faficp.br/noticias/2004/ndxpai.html> Acesso em: 15 jul. 2005.

MANFIO, G. P. (coord.) Bactérias de interesse ambiental e agroindustrial. Ba- se de Dados Tropical, Fundação André Tosello. Disponível em: <www. bdt.fat.org.br/bacteria/> Acesso em: 15 jul. 2005.

UNIVERSIDADE ESTADUAL DE PONTA GROSSA. 2º concurso vestibular de 2005, Comissão Permanente de Seleção, Questões de biologia. Dispo- nível em: <www.uepg.br/cps/> Acesso em: 15 set. 2005.

29Bactérias: “um universo microscópico”

Biologia

ANOTAÇÕES

30 Organização dos Seres Vivos

Ensino Médio

31Vírus: “fluído venenoso”

Biologia

2

VÍRUS: “FLUÍDO VENENOSO”

Dione Aparecida de Souza Durães1

final, vocês são seres vivos ou não vi-

vos?

1Colégio Estadual Narciso Mendes - Santa Isabel do Ivaí - PR

Puxa! Que gripe!

32 Organização dos Seres Vivos

Ensino Médio

Por volta de 1665, Robert Hooke (1635-1703), na Inglaterra, e Jan Swammerdam (1637-1680), na Holanda, construíram microscópios de pequena resolução que permitiram descobertas importantes sobre microrganismos.

Você sabia que na antiga Grécia acreditava-se que doenças da hu- manidade haviam sido trazidas por Pandora, a Eva grega, guardiã de uma certa caixa cujo conteúdo ela desconhecia?

Conta a história que certa vez, por curiosidade, Pandora resolveu abrir a caixa e, ao levantar a tampa, deixou escapar todos os males do mundo. Por sorte, o deus Asclépio (também chamado Esculápio, pe- los romanos) possuía um bastão com uma cobra enroscada, cujo po- der espantava as doenças.

No século XVII, por volta de 1630, aconteceram muitos flagelos de doenças infecciosas, como a peste bubônica que voltou a atingir a Eu- ropa, causando 86 mil mortes. Esse fato fez com que as pessoas dei- xassem de acreditar no mito de Pandora e passassem a aceitar a expli- cação que essas epidemias eram causadas por influência dos astros.

Como a astronomia estava em expansão, o físico alemão Johannes Kepler (1571 – 1630), descreveu as leis planetárias e anunciou que a peste era influenciada pelos planetas. Surge então essa nova explicação para a origem das doenças, o movimento dos planetas. É tam- bém a partir dessa explicação que surge o ter- mo “Influenza”, a influência dos astros.

Na mitologia grega, Pandora (“bem-dotada”) foi a primeira mu- lher, criada por Zeus como puni- ção aos homens pela ousadia do titã Prometeu em roubar aos céus o segredo do fogo. Em sua cria- ção os vários deuses colabora- ram com partes: Hefestos moldou sua forma a partir de argila, Afro- dite deu-lhe beleza, Apolo deu-lhe talento musical, Deméter ensinou- lhe a colheita, Atena deu-lhe ha- bilidade manual, Poseidon deu-lhe um colar de pérolas e a certeza de não se afogar, e Zeus deu-lhe uma série de características pes- soais, além de uma caixa, a cai- xa de Pandora. Fonte: JULES JO- SEPH LEFEBVRE (1836 - 1911), Pandora II, 1882, França. 96,5 x 79,9 cm. Técnica: óleo sobre tela de tecido. The Art Renewal Center - Lefebvre Gallery, Port Reading, New Jersey, EUA.

Johannes Kepler (1571 – 1630). Kepler formulou as três leis funda- mentais da mecânica celeste, co- nhecidas como leis de Kepler. De- dicou-se também ao estudo da óptica. Fonte: GNU Free Doc. Li- cense, www.wikipedia.org

Modelo contínuo do sistema solar de Kepler, o Mysterium Cosmographi- cum (1596). Fonte: NEGUS, Kenneth G. The astrology of Kepler. Princeton, Nueva Jersey: Eucopia Publications, 1987.

Por muitos séculos, as doenças foram associadas às crenças e su- perstições. Porém, com os estudos sobre as células e os microrganis- mos, diretamente ligados ao aperfeiçoamento do microscópio, esses fatos foram sendo esclarecidos.

Robert Hooke (1635-1703) foi um dos maiores cientistas experimentais ingleses do século XVII e, portanto, uma das figuras chave da Revolução Científica. Fonte: GNU Free Doc. Licence, www.wikipedia.org

Microscópio de Robert Hooke. Af- beelding uit Hooke’s Micrographia, Londen, 1664. Fonte: Deutsches Museum (www.deutsches-museum. de) - Museu alemão dedicado às Ciências, situado em Munique, na Alemanha.

33Vírus: “fluído venenoso”

Biologia

A AVENTURA DA VIROLOGIA!

Em 1898, Friedrich August Löffler, foi encarregado de investigar a fe- bre aftosa, moléstia que infectava o gado, produzindo ulcerações na bo- ca e nos cascos. Löffler e Paul Frosch testaram dezenas de meios para cultivar o agente desta doença, em meios aeróbios na presença de oxi- gênio e usando hidrogênio, ácido sulfídrico e dióxido de carbono, para fazer crescer bactérias anaeróbias. Não conseguiram detectar qualquer bactéria. Mesmo assim, coletaram líquido das vesículas infectadas, que quando inoculado na mucosa de vitelas transmitia a doença.

Decidiram então diluir o líquido num tipo de filtro que retinha todas as bactérias. Testaram para detectar se havia alguma substância capaz de imunizar os animais. Para surpresa, quando inocularam o filtrado em vi- telas, em vez de imunizá-las, os animais ficaram doentes e a infecção se alastrou. (Adaptado de: RAW e SANT’ANA, 2002, p.120)

Antony van Leeuwenhoek (FIGURA 1), também holan- dês, por volta de 1668, aprendeu a polir lentes com mui- ta precisão, com as quais observou fios de cabelo, pulgas e pequenos insetos, além de realizar a primeira descrição de- talhada dos glóbulos vermelhos. Leeuwenhoek descreveu diferentes seres vivos, seus tamanhos, como se moviam e quanto tempo viviam as bactérias, algas e protozoários pre- sentes nas águas de riachos e lagoas. Estes pequenos seres vivos foram descritos como “animálculos”. Inicia-se a partir desses fatos, a história da microbiologia.

FIGURA 1 - Antony van Leeuwenhoek (1632-1723). Cientista conhecido pelas suas contribuições para o melhoramento do microscópio, além de ter contribu- ído com as suas observações para a biologia celular. Fonte: GNU Free Doc. Licence, www.wikipedia.org

Microscópio construído por Leeuwenhoek. Fonte: Este instrumento tem um fator de ampliação de aproximadamen- te 275 vezes. Pertence a coleção de microscópios do Museu Universitário de Utre- cht, Holanda.

Friedrich August Johannes Löffler (1852 - 1915) era um bacteriologista alemão na Universidade Ernst Moritz Arndt, Greifswald, Alemanha. Entre suas descobertas está o organismo que causa a difteria (Corynebacterium diphtheriae). Fonte: History of Medicine Library & Museum, http://clendening.kumc.edu

“O aperfeiçoamento dos sistemas ópticos melhorou cada vez mais a qualidade e a riqueza de de- talhes das imagens microscópicas, portanto, os microscópios são considerados uma tecnologia a ser- viço da ciência.”

a) Você concorda com essa afirmação? Justifique.

b) Qual a importância do estudo da microbiologia para a humanidade?

ATIVIDADE

34 Organização dos Seres Vivos

Ensino Médio

Pensando no experimento de Löffler e Frosch, o que são bactérias aeróbias e bactérias anaeróbias?

Os dois pesquisadores testaram dezenas de meios para cultivar o agente da doença que afetava o gado, porém não encontravam as bactérias. O que poderia estar acontecendo? Justifique.

Quando tentaram imunizar os animais inoculando um filtrado, perceberam ainda que a doença per- sistia e a infecção se alastrou. Por quê?

Para explicar tais resultados, eles pensaram em duas possibilidades:

o filtrado livre de bactérias continha uma toxina extremamente potente.

o agente causador da doença, que até então não fora descoberto, seria tão pequeno que os poros do filtro não o reteriam.

Em qual das duas possibilidades você vê uma explicação para o fato descrito no texto do quadro? Justifique.

A febre aftosa, doença que os pesquisadores tentavam encontrar seu agente patológico, tem algu- ma relação com a doença atual?

ATIVIDADE

Relatório que Friedrich A. Löffler fez às autoridades locais, Alemanha,1898:

“Graças ao uso do telégrafo para informar sobre os novos surtos de febre aftosa que sua Excelên- cia colocou a nossa disposição, através de contatos com funcionários de muitas localidades, foi possí- vel obter extensas quantidades de material fresco para estes estudos. Como descobrimos que bacté- ria penetra nas vesículas depois de alguns dias, decidimos usar sempre vesículas frescas para nossos estudos. Vesículas frescas são relativamente raras...” (RAW e SANT’ANA, 2002, p. 120).

Qual a importância dos meios de comunicação para época, final do século XIX ?

Qual a influência dos avanços tecnológicos nos meios de comunicação?

Faça uma relação entre as pesquisas científicas feitas naquela época e das pesquisas feitas nos dias atuais.

DEBATE

35Vírus: “fluído venenoso”

Biologia

A primeira referência aos vírus foi feita por Louis Pasteur (1822 – 1895) no final do século XIX. Em 1880, na tentativa sem sucesso, de cultivar o agente causador da raiva (hidrofobia), Pasteur utilizou o ter- mo vírus, que em latim significa “veneno”. Poucos anos depois, desen- volveu-se a técnica de esterilizar soluções por filtração. Os filtros eram capazes de reter as bactérias, mas deixavam passar alguns agentes pa- togênicos - microrganismos menores que as bactérias.

Em 1892, o botânico Dmitry Ivanovski (1864 – 1920) caracterizou o vírus do mosaico do tabaco (doença comum nas folhas do tabaco). Mas somente em 1899, o botânico Mariunus Willen Beijerinck (1851 – 1931), investigando a mesma doença, descobriu que injetando extra- tos das folhas de tabaco doente, transmitia para plantas sadias a mes- ma doença. Acreditavam, então, tratar-se de “germe vivo solúvel”, que se proliferava em células vivas das plantas.

Alguns anos mais tarde, entre 1915 e 1917, dois bacteriologistas descobrem a existência de seres que “comem bactérias”, denominando-os de bacteriófago (vírus que atacam bactérias).

Então até 1917 não se conhecia a existência dos vírus?

Os registros de doenças provocadas por vírus são milenares. Hieróglifos datados de 1400 a.C. des- crevem a sintomatologia da poliomielite. A perna atrofiada da figura masculina neste baixo relevo do Egito Antigo, indica a existência da poliomielite na Antigüidade.

Louis Pasteur em seu laborató- rio. Pasteur foi um cientista francês cujas descobertas tiveram enorme importância na história da ciência. A ele se deve a técnica conhecida como pasteurização. Fonte: AL- BERT GUSTAF ARISTIDES EDEL- FELT (1854 - 1905), Portrait of Louis Pasteur, 1885, Fotografia exposta atualmente no Museu de Orsay, Paris, França.

O baixo relevo, em geral, é o gênero de escultura que abrange qualquer relevo aderente a um fundo. Para melhor especificação, classificam-no de: alto, médio, baixo, encavado e misto, segundo respecti- vamente, ele seja todo destacado, medianamente, apenas perceptível, cavado no fundo, ou a reunião de todos os gêneros. Além de servir na ornamentação de inúmeros objetos de uso, tais como: jóias, anéis, moedas, medalhas, etc., é o gênero de escultura preferido na decoração das grandes superfí- cies arquitetônicas, devido à sua superioridade sobre a estatuária no tocante ao melhor encadeamento de cenas e grupos por ele tratados. Constitui, às vezes, autêntica linguagem ornamental figurada com a qual diversos povos gravaram para a posteridade nos muros de seus templos, palácios, túmulos, etc., os fatos e pormenores de sua civilização.

(Adaptado de www.studio41.com.br/arte/medalha.htm).

Hieróglifo que representa um homem e sua família entregando oferendas à deusa Astarte (deusa do amor e fertilida- de). O homem tem a perna fina, debilitada e muitos a consideram como sendo a primeira imagem de um enfermo de poliomielite. Fonte: Museu Egípcio de Copenhagen, Dinamarca. 10cm x 15cm. Técnica egípcia: ‘estela de pedra’ em baixo relevo.

36 Organização dos Seres Vivos

Ensino Médio

As pinturas e os hieróglifos nas paredes eram formas de inventariar a vida e as atividades diárias dos soberanos falecidos, nos mínimos de- talhes. A pintura e a escultura obedeciam a padrões rígidos de repre- sentação da figura humana. Em muitos quilômetros de desenhos e en- talhe em pedra, a forma humana é representada em visão frontal do olho e dos ombros, e em perfil de cabeça, braços e pernas. Um fato interessante é que o tamanho da figura indica a posição social que a pessoa ocupa, ou seja, os faraós são representados como gigantes, so- bressaindo-se entre criados do tamanho de pigmeus.

No século V a.C., o médico Hipócrates (460-377 a.C.), registrou a ocorrência da caxumba e, possivelmente, da gripe (ou influenza) na ilha de Thasos. Descreveu a caxumba, com referências à inflamação dos testículos (orquite) que, segundo os estudos atuais, pode ocorrer em 25% dos casos, principalmente em jovens. Atribui-se a Hipócrates também, o primeiro relato de hepatite benigna.

O faraó Ramsés V que morreu por volta de 1500 a.C., sobreviveu à varíola, o que é testemunhado claramente pelas marcas das lesões (pústulas) deixadas em sua pele e preservadas pela mumificação.

O vírus da varíola foi pela primeira vez assim designado no ano 570 d.C., por Bishop Marius de Avenches, na Suíça. A palavra deriva do la- tim, varius ou varus, que significa bexigas. Esta doença afetou em mui- to o desenvolvimento de civilizações ocidentais e foi uma das grandes pragas ultrapassando a peste negra, a cólera e a febre amarela no seu impacto. Foi também a causadora da queda de alguns impérios.

Com o crescimento da agricultura no nordeste africano - Egito e Mesopotâmia, por volta do ano 9000 a.C., houve uma aglomeração das populações humanas, o que permitiu a transmissão da doença de pes- soa para pessoa, sendo mais tarde levada por mercadores para a Índia, Ásia e Europa. Em 1350 a.C., a primeira epidemia de varíola ocorreu durante a guerra entre os Egípcios e os Hititas, causando o declínio da civilização Hitita.

Também na China, por volta do ano 1122 a.C., foi descrita uma do- ença aparentada com a varíola. Em documentos chineses datados do período entre 37 e 653 d.C., há relatos sobre a varíola e também o sa- rampo e a raiva (hidrofobia). Em algumas culturas antigas, a letalida- de da doença era tão elevada entre as crianças que estas só recebiam o nome se sobrevivessem à doença.

A doença até então era desconhecida no Novo Mundo e foi intro- duzida pelos Espanhóis e Portugueses, tornando-se uma espécie de ar- ma biológica que ajudou a provocar a queda dos impérios Asteca e In- ca. Estima-se que cerca de 3,5 milhões de Astecas morreram vitimados pela doença num espaço de dois anos. Este enorme declínio popula- cional foi devido ao fato de as populações indígenas nunca antes te- rem estado em contato com este agente infeccioso, sendo particular- mente suscetíveis a este.

Hipócrates de Cós. Hipócrates é considerado o pai da medicina. Ele deixou um legado ético e mo- ral válido até hoje. Precursor do pensamento científico procura- va detalhes nas doenças de seus pacientes para chegar a um diag- nóstico, prescindindo de explica- ções sobrenaturais apesar da li- mitação do conhecimento da época. Hipócrates era um ascle- píade, isto é, membro de uma fa- mília que durante várias gerações praticara os cuidados em saúde. Fonte: GNU Free Doc. License, www.wikipedia.org

37Vírus: “fluído venenoso”

Biologia

Assim, a ciência continua a se perguntar: Como vocês são? Qual é a sua estrutura?

Por conta do aperfeiçoamento do microscópio e com as contribuições da microbiologia e da medicina foi possível identificar os microorganismos como cau- sadores de grande parte das doenças.

Com o desenvolvimento da pesquisa sobre os ví- rus, foi possível identificar a existência de uma per- feita relação bioquímica entre a natureza molecular de cada tipo de vírus e certos receptores específicos da superfície das células, justificando o tropismo dos vírus por determinados tipos de tecidos. Assim, o ví- rus da gripe ataca as células das vias respiratórias; o da hidrofobia (raiva) ataca as células do sistema ner- voso; o da caxumba acomete as glândulas salivares parótidas; o da Aids destrói os linfócitos T4 do siste- ma imunológico. Por isso, os vírus são comumente classificados como pneumotrópicos, neurotrópicos, adenotrópicos, dermotrópicos, ou seja, de acordo com o tipo de célula com a qual se estabelece a re- lação bioquímica.

Qual a contribuição do microscópio eletrônico para o estudo desses seres?

Como você já percebeu, eles são seres extremamente pequenos. Suas dimensões estão entre 10 a 300 nanômetro (nm), visíveis apenas ao microscópio eletrônico.

O incrível é que ao fotografá-lo no microscópio eletrônico, reco- nheceu-se que a estrutura básica de todos os vírus (FIGURA 2) é a mesma, ou seja, não apresentavam estrutura celular. São dotados de um cerne (miolo) de ácido nucléico (DNA ou RNA), envolto por uma cápsula de proteína denominada capsídeo que, por sua vez, é formada por unidades chamadas capsômeros.

Eles podem ter o material genético formado por DNA de fita dupla (DNAfd), DNA de fita única (DNAfu) ou RNA de fita única (RNAfu), mas em ne- nhum caso, ocorre a presença dos dois ácidos em um mesmo vírus. A reunião do ácido nucléico com o capsídeo forma o nucleocapsídeo do vírion, que

Microfotografia do vírus HIV e do linfócito T4. O HIV reco- nhece a proteína de membrana CD4, presente nos linfócitos T4 e macrófagos, ligando-se a esta proteína. Fonte: GNU Free Doc. License, www.wikipedia.org

Linfócito T 4

Vírus HIV

Figura 2 – Representação de um vírus.

38 Organização dos Seres Vivos

Ensino Médio

é o vírus completo. Pesquisas recentes indicam a existência de um ví- rus híbrido (com DNA e RNA), o citomegalovírus, que está entre os oi- to tipos de herpesvírus patogênicos para o homem.

Onde está a célula? Em alguns casos, os vírus realmente são forma- dos apenas pelo nucleocapsídeo, mas em outros existe um envelope (envoltório), que é a parte mais externa do vírus. Esse envelope é forma- do por proteínas do vírus mergulhadas em lipídios derivados da mem- brana plasmática da célula que ele está parasitando (os vírus podem parasitar apenas determinados tipos de células, e isso depende das pro- teínas que eles possuem).

Representação de alguns vírus.

39Vírus: “fluído venenoso”

Biologia

De acordo com os seres vivos que parasitam, podemos considerar quatro grupos de vírus:

bacteriófagos: parasitam bactérias;

micófagos: parasitam fungos;

vírus de animais: parasitam animais;

vírus de plantas: parasitam plantas.

É importante lembrar que o fato de um vírus pertencer a um deter- minado grupo não significa que ele possa parasitar qualquer indivíduo desse grupo. Por exemplo, um vírus que parasite um determinado ani- mal pode ou não parasitar animais de outras espécies.

Então vamos lá ...

Faça uma pesquisa no folhas DNA: a longa cadeia da vida, deste livro e responda as seguintes perguntas:

O que é um ácido nucléico? Onde são encontrados? Onde ficam estes ácidos nos seres procarion- tes? E nos seres eucariontes? E nos vírus, onde ficam os ácidos nucléicos?

PESQUISA

Mas, agora é preciso tentar situar os vírus na história da evolução da vida no planeta Terra. Uma das explicações da ciência é que eles se originaram dos fragmentos de ácidos nucléicos liberados pelas células primitivas nos oceanos, onde foram envolvidos por proteínas e adqui- riram a capacidade de autoduplicar-se dentro de uma célula e serem transmitidos para outras.

Você deve ter percebido que não falamos de vírus masculinos e femininos. E então, como eles se reproduzem?

Para se reproduzir os vírus precisam invadir células e “seqüestrar” o mecanismo celular da sua hospedeira. Razão pela qual os vírus são também chamados “parasitas obrigatórios”. Ao invadir a célula hospe- deira ele interfere no mecanismo de reprodução para “forçá-la” a pro- duzir novos vírus. A este processo chamamos de replicação, pois os ví- rus fazem cópias idênticas de si mesmo.

Para você entender o processo de reprodução, usaremos o vírus ‘bacteriófagos’ ou ‘fago’ (FIGURA 3), que é um dos vírus mais estuda- dos, pois ataca as bactérias reproduzindo-se em seu interior. Estes ví- rus são inofensivos ao homem e a outros animais.

40 Organização dos Seres Vivos

Ensino Médio

FIGURA 3 – Esquema de vírus bacteriófago e seu ciclo de reprodução.

Mas afinal, eles são seres vivos ou não?

São muitos os requisitos necessários para um organismo ser classi- ficado como ser vivo. Destacaremos apenas alguns: presença de ácido nucléico, capacidade de deixar descendentes, suscetibilidade às muta- ções, absorção de nutrientes, digestão, excreção, respiração, armaze- namento e utilização de energia.

Os vírus possuem alguns dos requisitos acima citados? Quais?

Existe uma característica que faz parte de todas as formas vivas e somente delas?

ATIVIDADE

41Vírus: “fluído venenoso”

Biologia

Embora o estudo dos vírus tenha começado há pouco tempo, a ocorrência de viroses é tão antiga quanto a própria humanidade. E apenas saber que existiam seres menores que as bactérias, pouco aju- dou no combate de doenças por eles causadas. Seria preciso conhecê- los melhor, descrever seus mecanismos de reprodução, formas de con- tágio, para assim, evitar novas vítimas.

Uma das mais eficientes soluções para as doenças virais é, até agora, a vacinação. A va- cina é o mais importante mecanismo utilizado pela medicina preventiva. Existem também, drogas que tratam os sintomas das infecções virais. A vacinação consiste basicamente em estimular o organismo a produzir anticorpos, proteínas especiais capazes de impedir a ma- nifestação de determinadas doenças, ou ainda fazer com que estas apareçam de forma mais branda e menos perigosa para o paciente. Os anticorpos são altamente específicos, ou seja, cada anticorpo reage somente contra determi- nada doença. Por exemplo, o anticorpo que combate o vírus da gripe não combate o vírus do sarampo, e vice-versa.

A primeira vacinação contra o vírus da varíola foi realizada por Edward Jen- ner, médico rural inglês, em sua residência, em 14 de maio de 1796. Fon- te: ROBERT ALAN THOM, Coleção “Grandes Momentos na Medicina” publi- cada por Parke Davis & Companhia, em 1966. aproximadamente 65 x 90 cm. Técnica: óleo sobre tela.

Quais as doenças virais que podem ser prevenidas por meio da vacinação?

Quais as doenças virais que ainda não são prevenidas com a vacina? Quais os motivos?

Quais as outras formas de prevenção contra as viroses?

Quais os fatores que justificam a importância de todos nós participarmos das diferentes campanhas de vacinação?

PESQUISA

Para aumentar seus conhecimentos sobre VACINAS, procure no Livro Didático de Biologia, o Folhas Vacinas: como estaria a humanidade sem esses guerreiros em defesa de nosso organismo?

42 Organização dos Seres Vivos

Ensino Médio

Por falar em virose, você já ouviu falar da gripe aviária ou gripe do frango? Os meios de comunicação informam a todo o momento a preocu-

pação dos agricultores, dos consumidores e das autoridades sanitárias com a nova epidemia dessa gripe.

A doença foi identificada pela primeira vez na Itália, há cerca de 100 anos. Acreditava-se que a gripe só infectava aves até que os pri- meiros casos humanos foram detectados em Hong Kong, em 1997. Na época, todas as aves - em torno de 1,5 milhão - foram mortas em três dias. Esta medida foi decisiva para conter a epidemia.

A gripe do frango tem apontado uma taxa de mortalidade eleva- da em humanos. Em 97, seis das 18 pessoas infectadas morreram. Nesta nova crise, sete mortes foram comprovadamente causadas

pelo vírus. Para efeito de comparação, a Síndrome Respiratória Aguda Grave (Sars) já matou 800 pes- soas em todo o mundo e infectou 8.400 desde que surgiu, em novembro de 2002. Um outro problema identificado: o vírus pode sofrer mutações rápidas e infectar outros animais.

Todas as aves são suscetíveis à gripe, mas algumas espécies como patos, são mais resistentes. Os frangos e os perus são particularmente vulneráveis. Eventualmente, porcos também podem ser in- fectados. Quanto às pessoas, elas pegam a doença por meio de contato direto com aves vivas infec- tadas. O vírus está presente nas fezes das aves, que secam e são pulverizadas, e depois podem ser inaladas. O vírus consegue sobreviver por um longo período nos tecidos e nas fezes das aves mortas, particularmente sob baixas temperaturas.

Os sintomas dessa doença são similares aos de outros tipos de gripe: febre, mal-estar, tosse e dor de garganta. Também já foram registrados casos de conjuntivite. Nos pacientes que morreram, a doen- ça caminhou para uma pneumonia viral. Existem 15 diferentes variações do vírus, mas é o vírus H5N1 que infecta os humanos e pode causar a morte. Dentre os vírus deste tipo, foram encontradas varia- ções. Os vírus analisados, hoje, também são diferentes dos tipos vistos no passado.

(Adaptado de: Veja on-line, 27/01/04).

Deu para você perceber que esse vírus não é nada fácil!?!?... Agora é o seu momento de buscar mais informações sobre a gripe aviária:

Essa doença pode ser tratada?

Essa gripe pode ser transmitida de pessoa para pessoa?

Podemos continuar comendo carne de aves?

Quais as principais medidas adotadas para evitar a propagação desse vírus?

PESQUISA

Fonte: http://www.sxc.hu

43Vírus: “fluído venenoso”

Biologia

Diante de tantas informações sobre os vírus, você pode ter chegado a uma conclusão: “Afinal, os vírus são ou não são seres vivos?”

DEBATE

Referências Bibliográficas RAW, I.; SANT’ANNA, O. A. Aventuras da microbiologia. São Paulo: Hacker Editores, 2002.

Obras Consultadas CURTIS, H. Biologia. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 1997.

PELCZAR Jr., M. et al. Microbiologia: conceitos e aplicações. São Paulo: Makron Books do Brasil, 1996.

STRICKLAND, C. Arte comentada: da pré-história ao pós-moderno. Rio de Janeiro: Ediouro, 1999.

TRABULSI, L. R. et al. Microbiologia. São Paulo: Atheneu, 2004.

Documentos Consultados OnlInE Biotecnologia. Revista Biotecnologia Ciência & Desenvolvimento. Disponível em: <www.biotecnologia.com.br> Acesso em: 11 set. 2005.

CAMPOS, L. A. Medalha. Disponível em: <www.studio41.com.br/arte/ medalha.htm> Acesso em: 10 set. 2005.

FERREIRA, P. Varíola. Agência Fiocruz de notícias. Disponível em: <www. fiocruz.br/ccs/glossario/variola.htm> Acesso em: 10 set. 2005.

Gripe aviária. Revista Veja on-line, 24 jan. 2004. Disponível em: <http:// veja.abril.com.br/idade/exclusivo/280104/gripe_do_frango.html> Acesso em: 04 nov. 2005.

SILVA, M. L. da. A Varíola, uma doença catastrófica! Artigos médicos, doenças da imunidade, 23 dez. 2002. Disponível em: <www.apol.net/ dightonrock/small_pox_portuguese.htm> Acesso em: 10 set. 2005.

SOWERS, H. Smallpox. Utah Departament of Health Bureau of Epidemiology. December, 2002. Disponível em: <http://hlunix.hl.state. ut.us/els/epidemiology/epifacts/smallpox.pdf> Acesso em: 10 set. 2005.

44 Introdução

Ensino Médio

I n t r o d u ç ã o

Mecanismos Biológicos O ser humano sempre foi movido pela curiosidade e pela ânsia do saber.

Por vários séculos, realizou estudos e experimentos para tentar dar respostas a muitos problemas ao longo da sua caminhada pela Terra. Com isso, muitas teorias surgiram visando explicar seus anseios e suas necessidades, buscan- do respostas às seguintes indagações:

Como a vida surgiu no Universo?

Que mecanismos garantem a manutenção da vida?

Para responder a estas e tantas outras indagações, valemo-nos atualmen- te, do estudo dos mecanismos que explicam como funcionam os sistemas que compõem os seres vivos.

Procuraremos levá-los a uma viagem inigualável, rumo ao conhecimento e à busca de algumas respostas que tentam explicar alguns dos mecanismos pe- los quais os seres vivos garantem a sua sobrevivência.

Neste Livro, você encontrará muito material para reflexão e que o ajuda- rá a construir novos conhecimentos, como por exemplo:

“Célula: que unidade é essa que constitui e mantém todos os seres vivos?”;

“Osmose: o equilíbrio natural e necessário...”;

“Embriões: a fantástica obra em construção!”.

A própria natureza dessas reflexões já indicam a importância e a amplitu- de dos assuntos abordados.

Para compreender o funcionamento das estruturas que compõem os seres vivos é necessário pensarmos o organismo de forma fragmentada, separada, permitindo análises especializadas de cada função biológica.

Para compreendermos como interagem os diversos sistemas dos organis- mos, esta fragmentação será tratada de forma articulada, adentrando-se na compreensão dos mecanismos biofísicos e bioquímicos.

Neste Livro, os estudos dos mecanismos biológicos tendem a concentrar- se no entendimento de como as funções fisiológicas mudaram ao longo da história evolutiva dos seres vivos. Portanto, serão tratados de forma compara- tiva, procurando mostrar, à você, parte da complexidade dos sistemas.

Para melhor compreender essa complexidade, outras ciências contri- buem com seus conhecimentos. Por exemplo, a Física, tem papel funda- mental em explicar como ocorrem essas funções vitais. O médico britânico William Harvey (1578–1657), usando conhecimentos físicos sobre a bom-

45

Biologia

ba hidráulica, descreveu detalhadamente o sistema circulatório humano ao conceber o coração como uma bomba que impulsiona o sangue por to- do o corpo. Efetivamente, os conceitos da Biologia também são indissoci- áveis dos conceitos da Química, como, por exemplo, na determinação do tipo sangüíneo.

A Ciência tem se mostrado uma poderosa ferramenta para solucionar muitos problemas que surgem, principalmente, da relação entre os seres hu- manos e o mundo em que eles vivem.

Com os avanços da microscopia eletrônica, a partir da década de 1940, passou a se conhecer muito mais a estrutura celular, do que foi possível com o microscópio óptico. Esse conhecimento, particular- mente importante em termos de taxonomia, foi responsável pela clas- sificação celular em duas categorias, de acordo com a disposição do material genético dentro da célula: células eucarióticas e células pro- carióticas.

Essas unidades estruturais e funcionais básicas de todos os seres vi- vos, são constituídas por uma infinidade de moléculas e átomos que se agrupam para proporcionar a elas uma individualidade, tornando-as di- ferentes em sua estrutura, mas com semelhança em suas funções.

Tais funções celulares, desempenhadas pelas organelas citoplasmá- ticas, controlam cada organismo por meio da síntese de proteínas, do armazenamento e liberação de energia, da produção de substâncias que atuam no meio extracelular, entre outras funções.

Um estudo muito importante que veio auxiliar na cura, na prevenção de algumas doenças e no entendimento de como acontece o desenvolvimen- to dos organismos é a embriologia. A embriologia explica a anatomia e as anormalidades que se formam nos indivíduos durante seu desenvolvimen- to. Esses conhecimentos ajudam os médicos a dar aos embriões as melho- res possibilidades de desenvolver-se normalmente. Quem não quer ter um filho saudável?

Com estes estudos pretendemos ajudá-lo a compreender as relações que se estabelecem entre o conhecimento científico e o contexto de vida social de cada um, para que você possa participar, de forma crítica, do debate sobre as aplicações dos avanços científicos e tecnológicos utilizando organismos vivos.

Bom estudo!

B I O L O G I A

46 Organização dos Seres Vivos

Ensino Médio

47Célula: a unidade de construção dos seres vivos

Biologia

3

CÉLULA: QUE UNIDADE É ESSA QUE CONSTITUI

E MANTÉM TODOS OS SERES VIVOS?

Cecília Vechiatto1, Dione Durães2, Iara Suyama Ferrari3, Joel Weçolovis4 e Marilene Mieko Yamamoto Pires5

1Colégio Estadual Marquês de Caravelas - Arapongas - PR 2Colégio Estadual Narciso Mendes - Santa Isabel do Ivaí - PR 3Colégio Estadual Getúlio Vargas - Iracema do Oeste - PR 4Colégio Estadual Eron Domingues - Marechal Cândido Rondon - PR 5Colégio Estadual Silvio Vidal - Paranavaí - PR

48 Organização dos Seres Vivos

Ensino Médio

Você consegue observar alguma semelhança entre os seres vivos representados acima? Liste o que eles têm em comum.

ATIVIDADES

VEGETAL: pau-brasil (Caesalpi- nia echinata). Fonte: IBAMA (Inst. Bras. do Meio Amb. e dos Recur- sos Naturais Renováveis), MMA (Ministério do Meio Ambiente. Fonte: GNU Free Doc. License, www.wikipedia.org

Observe as figuras abaixo:

PROTISTA: protozoário ciliado (Paramecium aurelia). Fonte: GNU Free Doc. License, www.wikipedia.org

MONERA: bactéria (Escherichia coli). Fonte: Instituto

Nacional de Saúde, EUA.

FUNGO: cogumelo amarelo. Fon- te: GNU Free Doc. License, EUA.

ANIMAL: peixe-boi (Trichechus inunguis). Fonte: Centro Mamífe- ros Aquáticos/IBAMA/MMA.

Obs.: As ilustrações acima não seguem a proporcionalidade quanto ao tamanho dos seres vivos representados.

Externamente, talvez seja difícil identificar características comuns a esses seres, mas se você pudesse fazer uma análise interna, seria pos- sível observar unidades que estão presentes na formação e no funcio- namento desses seres vivos – a célula.

Em se tratando de células, eis aqui algumas indagações comuns en- tre as pessoas:

do que a célula é formada? Todas as células possuem o mesmo tamanho e formato? Todas desempenham a mesma função?

49Célula: a unidade de construção dos seres vivos

Biologia

Conhecendo a célula de fora para dentro, você descobrirá que elas são formadas por pequenas unidades: as moléculas.

Dos 92 elementos naturais existentes no Universo, 21 são essenciais para o funcionamento da vida na Terra, sendo assim, importantes para as células. Entre eles, os principais elementos químicos são: o carbono (C), o hidrogênio (H), o oxigênio (O), o nitrogênio (N), o enxofre (S) e o fósforo (P).

Você deve estar pensando que esses elementos são os mais comuns no Universo e os mais abundantes na crosta terrestre, certo? Se você pensou dessa forma, infelizmente, pensou errado.

Pesquisas espaciais mostram que a ordem decrescente de abundância dos elementos químicos no Universo é diferente. Estas indicam que os mais comuns são: hidrogênio (H), hélio (He), oxigênio (O), carbono (C), nitrogênio (N), neônio (Ne), silício (Si), magnésio (Mg), ferro (Fe), enxo- fre (S), argônio (Ar), alumínio (Al), cálcio (Ca), níquel (Ni) e sódio (Na). Os elementos químicos mais abundantes na crosta terrestre são: oxigê- nio (O), silício (Si), alumínio (Al), ferro (Fe), cálcio (Ca), sódio (Na) e po- tássio (K).

Na célula, encontram-se presentes, aproximadamente, 30 elemen- tos químicos, sendo o carbono (C), o hidrogênio (H), o oxigênio (O) e o nitrogênio (N), os principais.

Mas, por que será que o carbono é o principal elemento formador dos seres vivos?

O carbono é encontrado nas análises de amostras de todos os or- ganismos vivos. Ele tem a possibilidade de formar quatro ligações sim- ples, ou ainda, ligações duplas e triplas, sempre procurando adquirir a estabilidade química, isto é, a última camada com a configuração ele- trônica semelhante a dos gases nobres.

Moléculas União estável de dois ou mais átomos.

Átomo É a menor partícula de um elemento capaz de formar uma combinação química.

Ligação simples

C

Ligação dupla

C C

Ligação tripla

C C

A ligação covalente ocorre quando dois átomos se aproximam um do outro e compartilham um ou mais elétrons.

Nas células, o carbono é o único átomo com capacidade de formar longas cadeias com ligações covalentes entre si, constituindo estrutu- ras complexas com forte estabilidade química, como as proteínas.

Além das proteínas, o átomo de carbono (C) também participa na composição química das moléculas dos carboidratos, lipídios e ácidos nucléicos.

50 Organização dos Seres Vivos

Ensino Médio

Muitos compostos químicos que tem o elemento carbono (C) na sua constituição, são dissolvidos pela água. Para aprofundar seus conhecimentos, faça uma pesquisa, em grupo, nos livros de Biolo- gia e/ou Citologia, sobre a importância da água para os seres vivos e em que proporção ela se encon- tra nos organismos de alguns seres, como, por exemplo: na “água viva”, no homem, no cacto, na me- lancia, no tomate, dentre outros.

Expresse o resultado de sua pesquisa através de um gráfico comparativo e, em seguida, apresen- te-o aos demais grupos da sala.

PESQUISA

A ALFACE (Lactuca sativa) é uma es- pécie vegetal composta por apro- ximadamente 95% de água. Origi- nária da Ásia, desde a Antiguidade é utilizada na alimentação humana. Fonte: http://www2.petrobras.com. br/meio_ambiente/portugues/pos- ters/posters/verduras/alface.htm

Garrafa azul (Physalia physalis), co- nhecida no Brasil como Caravela. Tem cor azul e tentáculos cheios de célu- las urticantes. Aparece nas praias de todas as regiões tropicais dos ocea- nos. A Physalia flutua à superfície das águas, empurrada pelo vento, com os seus tentáculos por baixo, sempre prontos a envolverem um peixe para a sua alimentação. Fonte: NOAA (Natio- nal Oceanic & Atmospheric Adminis- tration - Departamento de Comércio dos Estados Unidos da América).

O CACTO é uma planta com modifi- cações de suas folhas em espinhos, como forma de adaptação a ambien- tes mais quentes e com restrição de água. O caule realiza uma importan- te função, a fotossíntese, que natural- mente é realizada pelas folhas. A pal- ma forrageira (Opuntia fícus-indica) é uma espécie da família Cactaceae uti- lizada no nordeste brasileiro como al- ternativa de alimentação aos animais, principalmente ruminantes. Fonte: INSA - Instituto Nacional do Semi- Árido, Ministério da Ciência e Tecno- logia, www.insa.gov.br

Os ácidos nucléicos (DNA e RNA), conhecidos como moléculas da “vida”, são formados basicamente pelo elemento químico carbono (C), sendo assim, do ponto de vista biológico, o carbono passa a ter impor- tância fundamental.

Tanto os átomos quanto a maioria das células são invisíveis a olho nu. Para visualizar as células, há necessidade de utilizarmos instrumen- to adequado: o microscópio.

51Célula: a unidade de construção dos seres vivos

Biologia

Quem já teve a oportunidade de observar algum material ao micros- cópio óptico percebeu que ele é formado por um conjunto de lentes, o qual aumenta a imagem do objeto a ser visualizado. No microscópio óp- tico, uma lente convergente que fica próxima ao objeto a ser observado, a objetiva, é associada a uma outra lente também convergente, mas com função semelhante a da lupa – a ocular. Utilizam-se as lentes convergen- tes porque quando há a incidência de raios em sua superfície, estes são refratados e convergem para o ponto focal (TIPLER, 1995).

A refração se manifesta, por exemplo, com a passagem de um fei- xe luminoso através de uma lente, tendo a sua direção de propagação modificada, como mostra a figura abaixo:

Na associação de lentes num microscó- pio óptico, a lente da objetiva faz a resolu- ção e o aumento da imagem, enquanto a lente da ocular, além de aumentar, projeta a imagem para a visualização. Assim, “a ima- gem final fornecida ao seu olho pela lente ocular será maior ainda e invertida em rela- ção ao objeto” (GREF, 2000, p. 276), Isto pode ser observado no esquema ao lado pelas pelas linhas que representam os feixes de luz in- cidentes nas lentes.

Observe a representação esquemáti- ca do trajeto da luz para a formação de imagem em um microscópio óptico:

Os microscópios, sejam eles quais forem, com seu conjunto de lentes, permitem visualizar medidas especiais como:

Micrômetro (μm): equivale a um mi- lésimo do milímetro ou 10-6 m;

Nanômetro (nm): equivale a um milé- simo do micrômetro (μm) ou 10-9 m;

Angström (Å): equivale a um déci- mo do nanômetro (nm) ou 10-10 m.

Para calcularmos qual o aumento do objeto observado, multiplica-se a medida da ocular pela da objetiva; des- sa forma, uma ocular 4X com uma ob- jetiva 100X proporcionarão um aumen- to do objeto de 400 vezes.

Por falar em microscópio, vamos co- nhecer um pouco da história deste incrível instrumento que possibilitou o conhecimento da constituição e funcionamento dos seres vivos.

Resolução

É a separação de de- talhes que geram ima- gens distintas. Ex.: ima- gine uma pessoa a uma distância qualquer mos- trando os dedos indica- dor e médio, em sinal de “V”. O poder de re- solução é a capacidade de perceber os dois de- dos mostrados.

Esquema de uma lente convergente.

Representação do trajeto da luz para formação de imagens em mi- croscopia óptica.

52 Organização dos Seres Vivos

Ensino Médio

No século XVII, o jovem holandês Antony van Leeuwenhoek (1632 - 1723)

aprendeu a polir lentes com seu pai, que depois armava em placas de prata e co-

bre. Essas lentes são precursoras do que conhecemos hoje como lupa. Com es-

te instrumento, ele observava fios de cabelo e pequenos insetos. Para dar continui-

dade às suas observações, Leeuwenhoek aperfeiçoou o microscópio e visualizou

incríveis imagens, como: “diminutos glóbulos de muco” e “animálculos”, alguns

bem pequenos, outros maiores, lentos ou ziguezagueando em alta velocidade e

mudando continuamente de direção, descrevendo-os de maneira magnífica.

Antes de Leeuwenhoek, sábios já haviam construído um microscópio. Al-

guns livros trazem o físico e astrônomo Robert Hooke (1635 - 1703) como o

primeiro a construir um microscópio para observar material biológico. Para exa-

minar a cortiça ou outras partes das plantas, ele fazia cortes finos para a luz poder atravessar e colocava-

os entre vidros. Foi assim que Robert Hooke se tornou conhecido como o primeiro cientista a usar o termo

célula para descrever os pequenos espaços vazios da cortiça. Com o aperfeiçoamento do microscópio, foi

possível observar que os espaços que Hooke descreveu como vazios são preenchidos por importantes es-

truturas que mantêm os seres vivos em funcionamento. O conceito de célula, tal como conhecemos ho-

je, surgiria mais tarde, no início do século XIX, a partir das pesquisas desenvolvidas por Mathias Schleiden

(1838), que observou células animais, e Theodor Schwann (1839), que observou células vegetais. Suas ob-

servações permitiram concluir que todos os seres vivos são formados por células.

Em 1946, a história da citologia registra uma revolução. Os materiais até então visualizados em micros-

cópios ópticos passam a ser observados em microscópios eletrônicos. Neles, os materiais observados são

atravessados por feixes de elétrons e não por feixes de luz - como ocorre nos microscópios ópticos. Desta

forma, os materiais observados são aumentados ainda mais.

Assim como os pesquisadores acima citados, faremos observações usando o microscópio. Com a orientação do seu professor proceda da seguinte forma:

De posse de um palito de sorvete, descartável, raspe a mucosa bucal.

Coloque em uma lâmina para microscopia e observe no microscópio óptico com uma ocular de 10 X e uma objetiva de 20 X.

O que você visualiza?

Quantas vezes o objeto visualizado aumentou de tamanho?

Pegue novamente sua lâmina e pingue uma gota de lugol ou iodo, cubra com uma lamínula.

E agora, o que aconteceu?

Repita o mesmo procedimento com uma película de cebola.

Após as observações realizadas, desenhe o que você viu. Não se esqueça de fazer a identificação das partes de sua ilustração.

Você ficou satisfeito com a observação das células?

Compare o que você viu com a representação de célula de um livro de Biologia. As células que vo- cê observou e a ilustrada são parecidas?

ATIVIDADE

Microscópio de Robert Hooke. Af- beelding uit Hooke’s Micrographia, Londen, 1664. Fonte: Deutsches Museum.

53Célula: a unidade de construção dos seres vivos

Biologia

Percebe como é difícil observar uma célula mesmo com o micros- cópio óptico?

Da mesma forma que seu corpo é formado por vários órgãos e ca- da órgão possui uma função específica, as células também têm suas organelas com suas respectivas funções. A maioria dessas organelas só pode ser visualizada ao microscópio eletrônico, devido ao seu tama- nho muito reduzido, como mostra o esquema abaixo.

Ao olhar a célula de fora para dentro, podemos fazer algumas com- parações:

Sabemos que nosso corpo tem uma ca- pa protetora que é a epiderme. A célula tam- bém tem a sua proteção que é a membra- na plasmática. Além da função proteção, a membrana plasmática controla a entrada ou saída de substâncias na célula.

Uma grande fração da energia produzida pelo organismo humano inicia por meio dos processos respiratórios, cujos principais ór- gãos são os pulmões. Na célula, a produção de energia é tarefa realizada pelas mitocôn- drias. Mas para realizar sua tarefa, as mitocôn- drias dependem do nariz. Sabe por quê?

Porque grande parte da energia produ- zida no organismo humano está relacio- nada ao oxigênio inspirado nos proces- sos respiratórios. Ao chegar aos pulmões, o oxigênio é absorvido através da circula- ção e chega às células, onde participa dos processos metabólicos de combustão.

Esquema da membrana plasmática - modelo mosaico - fluído.

Esquema representativo da mitocôndria.

Para saber mais sobre a entrada e saída de substân- cias na célula, leia neste li- vro o Folhas 4 - Osmose: o equilíbrio natural e necessário.

Agora, vamos lembrar de sua última refeição...

O que aconteceu com o alimento que você ingeriu?

Num rápido pensar, você deve ter respondido que eles foram dige- ridos no estômago. No interior celular, um processo semelhante é rea- lizado pelos lisossomos. Assim como o estômago, eles também contém enzimas digestivas.

A desintoxicação de seu organismo é realizada pelo fígado, os pero- xissomos desempenham papel semelhante no interior das células.

Como é realizado o transporte de substâncias em seu organismo?

54 Organização dos Seres Vivos

Ensino Médio

Se você respondeu que é por meio dos vasos sangüíneos, para- béns. Você acertou!

Na célula, essa função é executada por meio de redes de canais membranosos semelhantes a labirintos, denominados retículo endoplasmáti- co granuloso. Em determinadas regiões desses canais, encontram-se pequenos grânulos responsáveis pela fabricação das proteínas – os ribossomos. Esses grânulos também podem ser encontra- dos espalhados no citoplasma celular.

Entre o retículo endoplasmático e a membrana plasmática, encontra-se ou- tra organela, o complexo golgiense. Es- sa organela participa do processo de transporte e armazenamento de subs- tâncias produzidas pela célula.

Você respondeu as perguntas do debate acima? Achou difícil?

A resposta é simples. As células se multiplicam, aumentam em nú- mero. Para realizar a multiplicação elas contam com o auxílio dos cen- tríolos, organelas que se encontram próximas ao núcleo celular.

Esquema do núcleo celular.

Esquema representativo do retículo endoplasmático e do complexo golgiense.

Por que um organismo cresce?

Uma pessoa é maior que a outra por que possui células maiores?

55Célula: a unidade de construção dos seres vivos

Biologia

Para aprofundar seus conhecimentos sobre o DNA leia, neste l ivro, o Folhas “DNA: a lon- ga cadeia da vida” e o Folhas “Que herança é essa?

O núcleo celular é uma parte da célula que contém, em seu interior, um material especial – os cromossomos. Esses cromossomos são for- mados por moléculas chamadas ácidos desoxirribonucléicos (DNA).

A célula, integrando as ações de todas as suas organelas, realiza em microescala todas as funções essenciais à vida, e assim como os organismos vivos, ela se inter-relaciona funcionalmente com as ou- tras. Caso essas inter-relações não sejam estabelecidas de forma har- moniosa, pode ocorrer um desequilíbrio, principalmente no processo de divisão celular, o que favorece a formação de tumores, geralmen- te malignos – o câncer.

O que é o Câncer?

Câncer é o nome dado a um conjunto de mais de 100 doenças que têm em comum o crescimento desordenado (maligno) de célu- las que invadem os tecidos e órgãos, poden- do espalhar-se (metástase) para outras regiões do corpo.

Dividindo-se rapidamente, estas células tendem a ser muito agressivas e incontroláveis, determinando a formação de tumores (acúmu- lo de células cancerosas) ou neoplasias ma- lignas. Por outro lado, um tumor benigno sig- nifica simplesmente uma massa localizada de células que se multiplicam vagarosamente e se assemelham ao seu tecido original, raramente constituindo um risco de vida.

Os diferentes tipos de câncer correspondem aos vários tipos de células do corpo. Por exemplo, existem diversos tipos de câncer de pele, porque ela é formada por mais de um tipo de célula. Se o câncer tem início em tecidos epiteliais, como pele ou mucosas, ele é denominado carcinoma. Se co- meça em tecidos conjuntivos, como osso, músculo ou cartilagem, é chamado de sarcoma.

Outras características que diferenciam os diversos tipos de câncer entre si são a velocidade de mul- tiplicação das células e a capacidade de invadir tecidos e órgãos vizinhos ou distantes (metástases).

Fonte: INCA (Instituto Nacional do Câncer) - Ministério da Saúde - www.inca.gov.br

Reunidos em grupos, faça uma pesquisa em livros de Biologia e/ou Citologia.

Observe o “modelo” das formas de apresentação das organelas celulares.

A seguir, com massa de modelagem e/ou outros materiais, faça a maquete da célula. Compare a maquete de seu grupo com a dos demais grupos e discutam sobre as funções destas organelas.

ATIVIDADE

56 Organização dos Seres Vivos

Ensino Médio

Câncer

Doença causada pela multi- plicação descontrolada das células.

O câncer pode surgir de uma única célula que, pela ação de fa- tores diversos, sofre mutação, multiplica-se por mitose e suas des- cendentes mantêm essa mutação, desencadeando um processo que pode dar origem a células cancerosas. Estas células passam a di- vidir-se rapidamente, modificando seu mecanismo funcional. Elas tendem a ser agressivas, incontroláveis, o que determina o cresci- mento rápido de um tecido com características diferentes das quais lhe deram origem. Estas células podem invadir outros tecidos e ór- gãos espalhando-se pelo corpo.

Fotomicrografia do adenocarcino- ma do reto: células com vários ta- manhos, cores e núcleos com for- mas e condensações atípicas. Fonte: Histopatologia realizada no Departamento Clínico de Morfopa- tologia e Citologia, Universidade Médica de Lodz, Polônia.

Estudos sobre o crescimento desordenado das células têm indicado que, na maioria das vezes, trata-se de um processo lento, o que pode- ria explicar a maior incidência de câncer em pessoas idosas.

A biologia, para compreender melhor o ciclo mitótico das células cancerosas, desenvolveu as seguintes técnicas de cultivo:

Estimulação do processo de transformação de células normais em células cancerosas pela exposição a agentes cancerígenos, tais co- mo: vírus, substâncias químicas, radiações, o que origina uma po- pulação mais homogênea, facilitando o estudo de sua biologia mo- lecular;

Estimulação do crescimento de uma população celular a partir de células de tumores cancerosos. A desvantagem é que, em geral, ob- tém-se uma população heterogênea, o que dificulta o seu estudo.

Atualmente, alguns tipos de câncer podem ser diagnosticados pre- cocemente, ou seja, no seu estágio pré-sintomático, através da moder- na tecnologia nuclear aplicada à medicina, como a tomografia de emis- são de pósitrons (PET). Esta tecnologia oferece nova alternativa para produzir imagens do corpo humano, utilizadas para diagnóstico e tra- tamento, além de constituir um modelo de cooperação entre os diver- sos ramos tecnológicos e terapêuticos.

Metástases

É a capacidade que determi- nadas células cancerosos têm de invadir tecidos e órgãos.

57Célula: a unidade de construção dos seres vivos

Biologia

As aplicações da PET para diagnóstico já são utilizadas entre 40 e 50 mil vezes ao dia em todo o mundo, especialmente para detectar metástases ou doenças cardíacas. Esta técnica tem mais precisão que os métodos de diagnóstico conhecidos como raios-X ou tomografia computadorizada, uma vez que é capaz de mostrar os órgãos do cor- po humano em funcionamento.

Com o avanço biotecnológico, surge nas clínicas uma nova moda- lidade de tratamento, a chamada cirurgia guiada por substâncias ra- dioativas – “radioguided surgery” (RIGS), promissora no tratamento de câncer ao permitir a aplicação de uma dose controlada de radia- ção a um tumor.

O uso desses métodos permite obter diagnósticos na fase inicial de muitas doenças, o que melhora as perspectivas de tratamento e tam- bém representa economia financeira para o sistema de saúde.

O câncer é uma patologia que atinge grande parte da humanida- de, seja ela do sexo feminino ou masculino. Observe a figura abaixo e compare a incidência de câncer entre os sexos:

PET

É um exame não invasi- vo cujo princípio fundamen- tal é a utilização de compos- tos biológicos marcados com elementos de elevada insta- bilidade atômica que sejam emissores de pósitrons - par- tículas com a mesma massa de elétrons, porém com car- ga oposta, como o carbono - 11, nitrogênio - 13, oxigênio - 15, flúor - 18.

Visite o site da CEONC www.ceonc.com.br/tipos.htm e faça uma pesquisa sobre os tipos de cân- cer e em que consistem os tratamentos utilizados.

PESQUISA

Representação da incidência de câncer nas faixas etárias médias de ambos os sexos.

58 Organização dos Seres Vivos

Ensino Médio

Todos os seres vivos são formados por células com as mesmas ca- racterísticas?

Observe as ilustrações dos modelos das células animal e vegetal, per- ceba que elas apresentam algumas organelas em comum e outras não.

Com a ajuda de seu professor, observe os cloroplastos em células de Elodea sp, uma planta aquá- tica facilmente encontrada em lojas que comercializam peixes ornamentais. De posse de um ramo de Elodea sp, faça o seguinte procedimento:

Destaque um pedaço do folíolo; coloque numa lâmina de vidro; em seguida, coloque uma gota de água; sobreponha a lamínula e observe ao microscópio óptico.

Após a observação, faça um desenho esquemático das estruturas observadas e compare com as FIGURAS 1 e 2 da página 27.

ATIVIDADE

Os cloroplastos estão concentrados nas regiões da planta mais expostas à luz e nas estruturas mais jovens, como folhas e caules.

Agora que você identificou as organelas encontradas somente nas células vegetais, veja que elas têm funções especiais.

Os plastos são organelas res- ponsáveis pela síntese de glicídios (açúcares), sendo os cloroplastos os plastos mais abundantes nos ve- getais. Eles possuem moléculas de clorofila que capturam a energia so- lar e, através de reações químicas, produzem moléculas, como glico- se, que serão utilizadas pelas mi- tocôndrias para a geração de ener- gia e armazenadas na forma de ATP (adenosina trifosfato).

Representação da célula animal.

Representação da célula vegetal.

Fonte: Vanderley Calizotti.

59Célula: a unidade de construção dos seres vivos

Biologia

FIGURA 1 – Células de Elodea sp (aumento de 400 vezes em micros- cópico óptico). Fonte: foto cedida pelo Professor Yedo Alquini, Departa- mento de Botânica da UFPR.

 FIGURA 2 – Cloroplastos em células de Elodea sp (aumento de 1000 vezes em microscópio óptico). Fonte: foto cedida pelo Professor Yedo Alquini, Departamento de Botânica da UFPR.

Você se lembra que as células animais possuem um envoltório protetor: a membrana plasmática? As células vegetais, além desse en- voltório, possuem mais uma estrutura para a sua proteção: é a pare- de celular, um tipo especializado de revestimento, mais espesso, mais forte e, o mais importante, mais rígido. Ela tem como função prote- ger a célula de danos mecânicos e também evitar a perda excessiva de água pela célula.

A célula vegetal possui, ainda, o vacúolo de suco celular, uma or- ganela derivada do retículo endoplasmático que pode conter líquidos e pigmentos, além de diversas outras substâncias. Ele está relacionado com o armazenamento de substâncias e o equilíbrio osmótico, sendo que a sua membrana é denominada tonoplasto.

Alguns vacúolos acumulam grande quantidade de pigmentos colo- ridos. Estes pigmentos são denominados antocianinas. A presença des- tes vacúolos contendo pigmentos é que determina cor avermelhada ou arroxeada em certos órgãos vegetais, por exemplo: frutos, como os fi- gos e as uvas; flores, como as violetas e as rosas.

Neste estudo, vimos que todos os organismos, desde o mais sim- ples até os complexos, são formados por estruturas semelhantes: as cé- lulas. Embora apresentem diferenças em suas formas, funções e tama- nhos, são elas as unidades formadoras de toda a matéria viva.

E agora, você já tem informações suficientes para saber a resposta da indagação: “Que unidade é essa que nos constitui e nos mantém vivos?”

60 Organização dos Seres Vivos

Ensino Médio

Referências Bibliográficas GREF – Grupo de Reelaboração do Ensino de Física. Física 2 - Óptica. São Paulo: Editora da Universidade de São Paulo, 2000.

TIPLER, P. A. Física para Cientistas e Engenheiros. Rio de Janeiro: LTC – Livros Técnicos e Científicos Editora S.A., 1995.

Obras Consultadas ALBERTS, B. et al. Fundamentos da biologia celular: uma introdução à biologia molecular da célula. Porto Alegre: Artes Médicas Sul, 1999.

ATKINS, P. W.; JONES, L. I. Princípios de química. Porto Alegre: Bookman, 2001.

JUNQUEIRA, L. C.; CARNEIRO, J. Biologia celular e molecular. 7. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2000.

RAW, I.; SANT’ANNA, O. A. Aventuras da microbiologia. São Paulo: Hacker Editores, 2002.

ROBERTIS, E. M. F. de; HIB, J. Bases da biologia celular e molecular. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2001.

MOISÉS, H. N. & SANTOS, T. H. F. Biologia - novo manual Nova Cultural. São Paulo: Nova Cultural, 1993.

ROBERTIS, E. D. P. de; ROBERTIS JÚNIOR, E. M. F. de. Bases da biologia celular e molecular. 2. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 1993.

RUSSEL, J. B. Química geral. São Paulo: Makron Books, 1994.

SOLOMONS, T. W. G. Química orgânica 1. 6. ed. Rio de Janeiro: LTC Livros Técnicos e Científicos, 1996.

STORER, T. I. et al. Zoologia geral. São Paulo: Companhia Editora Nacional, 1989.

YOUNG, M. Óptica e lasers. São Paulo: Editora da Universidade de São Paulo, 1998.

Documentos Consultados OnlInE AGÊNCIA EFE. Novas opções de tratamento facilitam diagnóstico do câncer. Notícias - saúde, 14 nov. 2005, 21h18min.. Disponível em: <http://noticias.terra.com.br/ciencia/interna/0,,OI754819-

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CENTRO LUSITANO DE UNIFICAÇÃO CULTURAL. A vida química na Terra. Revista Biosofia, Disponível em: <http://biosofia.net/biosofia9/bio9_01_ olhar_ciencia2.

asp> Acesso em: 27 nov. 2005.

61Célula: a unidade de construção dos seres vivos

Biologia

CEONC – Centro de Oncologia de Cascavel. Tipos de câncer. Disponível em: <www.ceonc.com.br/tipos.htm> Acesso em: 27 nov. 2005.

FUNDAÇÃO DE DESENVOLVIMENTO DA PESQUISA. Diagnóstico precoce. Disponível em: <http://www.fundep.ufmg.br/homepage/ cases/497.asp> Acesso em: 28 nov. 2005.

GOVERNO DO ESTADO DE SÃO PAULO. Instituto de Pesos e Medidas. Sistema internacional de unidades - SI. Disponível em: <www.ipem. sp.gov.br/metrologia.asp> Acesso em: 29 nov. 2005.

MINISTÉRIO DA SAÚDE. INCA – Instituto Nacional do Câncer. O que é o câncer?, Disponível em: www.inca.gov.br Acesso em: 27 nov. 2005. Biologia

TERRA FILHO, M. et al. Tomografia por emissão de pósitrons (PET) no tórax: resultados preliminares de uma experiência brasileira. Jornal de Pneumologia, Sociedade Brasileira de Pneumologia e Tisiologia, Faculdade de Medicina de São Paulo, jul./ago 2000, vol. 26, nº 4, p. 183-188. Disponível em: <www.scielo.br> Acesso em: 26 nov. 2005.

UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ. Seara da Ciência. Origem dos elementos. Disponível em: <www.seara.ufc.br/donafifi/elementos/ elementos1.htm> Acesso em: 16 nov. 2005.

UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO. Centro de Terapia Celular, Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto. Células: histórico e a invenção do microscópio. Disponível em: <http://ctc.fmrp.usp.br/education/topicosembiologia/ historico.asp> Acesso em: 15 nov. 2005.

ANOTAÇÕES

Mecanismos Biológicos62

Ensino Médio

Osmose: o equilíbrio natural e necessário... 63

Biologia

4

OSMOSE: O EQUILÍBRIO NATURAL E NECESSáRIO...

Denise Estorilho Baganha1

FIGURA 1 - Alface. Fonte: www.diaadiaeducacao.pr.gov.br

ocê já observou que se tem-

perarmos uma salada fo-

lhosa (alface, por exemplo)

muito antes da refeição, quan-

do formos almoçar ou jantar, esta

salada estará murcha? Por que os ali-

mentos folhosos murcham algum tem-

po depois de temperados?

1Colégio Estadual Professor Elias Abrahão - Curitiba - PR

Mecanismos Biológicos64

Ensino Médio

Se você não observou tal fenômeno, experimente fazê-lo em sua casa. Se você já o observou, como você explica este fenômeno?

Quando pensamos que um organismo murcha, imaginamos ime- diatamente que ele “perdeu” água, não é mesmo? Com certeza. Mas como ocorre a “perda” de água em um organismo?

Os seres vivos, de modo geral, possuem cerca de 70% de água dis- tribuída no interior das células e entre os tecidos, sendo portanto, o componente químico mais abundante da matéria viva. Esta substância tem papéis importantes para o funcionamento dos sistemas que com- põem um organismo.

Você pode dizer que a água “mata” a sede, é utilizada para fazer- mos higiene do corpo, para refrescar e para lavar roupas e calçadas. Todas estas afirmações são verdadeiras, mas ainda podemos abordar de forma bioquímica a importância deste recurso natural.

Como componente inorgânico da célula em maior proporção e co- mo solvente universal, a água atua:

a) como dispersante de compostos orgânicos e inorgânicos;

b) como responsável pelo transporte de substâncias intra e extracelular;

c) na manutenção do equilíbrio térmico;

d) na eliminação de resíduos e substâncias indesejáveis aos organis- mos, e

e) como responsável pelas reações químicas que ocorrem no interior das células.

Percebeu o quanto a água é importante para os seres vivos? Confira com o levantamento feito anteriormente por você!

Discuta com seus colegas e proponha uma explicação para a seguinte questão:

Qual a relação entre a alface temperada, a não temperada, e a perda de água?

DEBATE

Osmose: o equilíbrio natural e necessário... 65

Biologia

Experimente em sua casa:

1 - Coloque em um prato uma folha de alface sem tempero e em outro uma folha de alface temperada.

2 - Marque o horário que você iniciou o experimento.

3 - A cada 1 hora observe e registre o que ocorre com as folhas.

4 - Estabeleça pelo menos quatro horas para fazer as observações.

5 - Descreva o que você observou.

ATIVIDADE

Quanto maior o tempo de observação, mais detalhes você poderá verificar.

Lembre-se que para se fazer uma boa observação é necessário ser sistemático e anotar todos os fatos que ocorrem durante o processo que você estiver observando.

Elabore um quadro para registrar a hora e as ocorrências que você observar sobre o experimento acima.

ATIVIDADE

Exemplo de um quadro para você fazer suas anotações:

HORA OCORRÊNCIA

Quais foram os resultados das observações que você fez? Discuta-as com seus colegas.

Agora leia com atenção o texto a seguir. Compare com suas obser- vações e elabore uma conclusão.

Quando a água (solvente) está associada a partículas sólidas (solu- to) forma as soluções salinas hipertônicas, isotônicas ou hipotônicas, conforme a maior ou menor concentração de soluto por solução.

SOLUÇÕES SALINAS

São soluções compostas por um sal (soluto) dissolvido em um solvente, normalmente a água.

Mecanismos Biológicos66

Ensino Médio

Observe o quadro abaixo:

HIPERTÔNICA ISOTÔNICA HIPOTÔNICA

MAIOR CONCENTRAÇÃO DE

SOLUTO

IGUAL CONCENTRAÇÃO DE

SOLUTO

MENOR CONCENTRAÇÃO DE

SOLUTO

MENOR CONCENTRAÇÃO DE

SOLVENTE

IGUAL CONCENTRAÇÃO DE

SOLVENTE

MAIOR CONCENTRAÇÃO DE

SOLVENTE

EM RELAÇÃO A UMA OUTRA SOLUÇÃO

Realize uma pesquisa bibliográfica em livros didáticos de biologia ou química, ou ainda na internet em sites sobre água e responda a seguinte pergunta:

A água que consumimos é classificada como água pura ou solução salina?

Justifique a sua resposta explicando a diferença entre elas.

PESQUISA

As substâncias tendem a distribuir-se de forma homogênea entre as células, fazendo com que as concentrações de solvente e de solu- to mantenham-se equilibradas garantindo, assim, o bom funcionamen- to das células.

O equilíbrio entre as diferentes concentrações interna e externa da célula ocorrerá devido à presença da membrana plasmática, também chamada de membrana celular.

A membrana plasmática é constituída por uma bicamada de lipí- dios com proteínas “encaixadas” entre esta camada e sobre ela. É jus- tamente esta bicamada lipídica que confere a estabilidade e flexibili- dade à membrana.

Representação do modelo mosaico-fluido da membrana plasmática pro- posto, em 1972, por Singer e Nicolson, e aceito até os dias de hoje.

1. bicamada de fosfolipídios

2. lado externo da membrana

3. lado interno da membrana

4. proteína intrínseca da membrana

5. proteína canal iônico da membrana

6. glicoproteína

7. moléculas de fosfolipídeos organizadas em bicamada

8. moléculas de colesterol

9. cadeias de carboidratos

10. glicolipídeos

11. região polar hidrofílica da molécula de fosfolipídeo

12. região hidrofóbica da molécula de fosfolipídeo

Osmose: o equilíbrio natural e necessário... 67

Biologia

A molécula de lipídeo possui uma característica bioquímica essencial para formar uma bicamada estável, ainda que fluida. Ela possui uma re- gião hidrofílica e outra hidrofóbica. Enquanto a região hidrofílica intera- ge bem com a água, altamente abundante nos meios intra e extracelular, a região hidrofóbica busca “esconder-se” da água (DUTRA, 2004).

Estas moléculas desempenham funções importantes para a célula, pois estabelecem a comunicação entre os meios intra e extracelulares, servindo como poros e canais. Além de controlar o transporte iônico, servem como transportadoras de outros nutrientes e realizam atividade enzimática.

A membrana plasmática possui propriedade seletiva, o que permi- te a entrada e saída de determinadas substâncias da célula. Algumas substâncias químicas – soluto – não conseguem atravessar a membra- na devido ao tamanho da molécula. Já a água – solvente – movimenta- se livremente entre os meios intra e extracelular, conforme a concen- tração dos referidos meios.

Ao movimentar-se através da membrana plasmática, o solvente re- aliza um processo conhecido por OSMOSE (do grego osmós = impul- so). Este é um processo de difusão que ocorre através de membranas semipermeáveis.

As soluções devem estar com concentrações diferentes. Por conta disso, elas têm certa diferença de pressão. Esta diferença favorece o des- locamento do solvente. Você sabe por quê?

Visualize o processo de estourar pipoca! O que aconteceria se a pa- nela não estivesse fechada? Evidentemente você não estoura pipoca com a panela aberta!! A menos que esteja interessado em sair catando pipo- cas pela cozinha...

Normalmente, estouramos pipoca com a panela fechada, e ouvi- mos os estampidos dos grãos batendo nas paredes da panela. É como se os grãos forçassem as paredes para tentar escapar. Ao colidir com a parede da panela, cada grão está exercendo uma força sobre esta. Se você somar as forças exercidas por todos os grãos sobre as paredes, terá uma medida da pressão dos grãos de pipoca. Já pensou se a pa- nela tivesse furos do tamanho das pipocas?

Em geral, quando falamos em pressão (P), associamos uma força (F) a uma certa área (A), podendo representar a pressão pela equa- ção abaixo:

P = F A

Outra situação semelhante, acontece no interior de um avião, o am- biente é pressurizado, ou seja, a pressão no interior é maior que no exterior. Se uma janela quebrar, os passageiros serão empurrados pa- ra fora devido à diferença de pressão. Isso, se esses passageiros passa- rem pelo buraco da janela.

Transporte iônico: é o transporte de íons através da membrana plasmática po- dendo ocorrer de forma pas- siva, ou seja, por difusão, ou de forma ativa como ocorre na bomba sódio-potássio.

Mecanismos Biológicos68

Ensino Médio

O trânsito do solvente através da membrana é devido justamente à diferença de pressão entre os dois lados. Mas por que só o solvente pas- sa? Apenas o solvente se difunde da região hipotônica para a hipertôni- ca, com tendência ao equilíbrio de concentração. Os solutos não con- seguem atravessar a membrana devido ao tamanho e à característica da própria membrana celular (porosidade).

Discuta com seus colegas e proponha uma explicação para a seguinte questão: Qual a relação existente entre os meios hipertônico, hipotônico, e o fato da folha murchar?

DEBATE

Agora, observe no esquema abaixo, o que acontece com uma hemácia, ou glóbulo vermelho do sangue, quando colocado em meios com diferentes concentrações em relação a uma solução de cloreto de sódio a 0,9% (solução fisiológica):

No 1.º caso, solução isotônica, a célula permanece no seu tamanho normal; no 2.º caso, solução hipertônica, sofre perda de água, murchan- do; no 3.º caso, solução hipotônica, sofre aumento de volume devido a entrada de água na célula. Este fenômeno é conhecido como hemólise.

Representação de uma hemácia em diferentes soluções.

Esquema da passagem do solvente pela membrana plasmática.

Retomando o caso das folhas de alface:

Osmose em hemácia

Osmose: o equilíbrio natural e necessário... 69

Biologia

Você pode verificar o que acontece com as hemácias, porém com outros componentes. Corte algu- mas rodelas de pepino e de berinjela, Prepare uma solução utilizando água e sal de cozinha e coloque em recipiente fundo, por exemplo, um copo. Em outro recipiente coloque somente água.

Adicione uma rodela de pepino em cada recipiente. Aguarde alguns minutos e observe o que aconteceu.

Repita o mesmo procedimento com a berinjela e compare-os. Discuta com seus colegas o que ocorre nos dois experimentos e estabeleça as relações existentes entre eles e o mecanismo da osmose.

Após verificar e discutir o que aconteceu com o pepino e a berinjela, você é capaz de explicar o que ocorre com as folhas de alface? Então, exponha suas conclusões aos seus co- legas e compare com as conclusões deles.

ATIVIDADE

Na figura osmose em hemácia você aprendeu sobre a osmose em cé- lula animal. Na célula vegetal, este mecanismo também ocorre. Em meio hipertônico há saída de água do interior da célula através do vacúolo, provocando diminuição do volume celular. Com isto a membrana celular afasta-se da parede celular.

Este mecanismo é conhecido por plasmólise. A célula vegetal geral- mente não morre e, se colocada em um meio hipotônico, a água atra- vessará sua membrana fazendo com que ela volte ao seu tamanho na- tural. O fenômeno inverso à plasmólise é a deplasmólise.

Esquema dos mecanismos de plasmólise e deplasmólise.

Mecanismos Biológicos70

Ensino Médio

Você deve ter ouvido falar de uma “brincadeira de criança” que consiste em jogar sal sobre lesmas para vê-las “derreter”. O que significa, então, este “derreter”? Justamente o mecanismo da osmose. Este mecanismo acontece e podemos vê-lo perfeitamente se fizermos esta brinca- deira. Mas você acha correto verificar este mecanismo desta maneira? Pense um pouquinho! Hoje a legislação ambiental está mais elaborada, então, tome cuidado.

Se fosse assim tão simples, este método de lançar sal sobre animais para eliminá-los, pode- ria ser utilizado como forma de controle de desequilíbrio ambiental numa invasão de lesmas ou de caramujos, animais invertebrados pertencentes ao Filo Mollusca, Classe Gastrópoda.

A invasão de caramujos em cidades brasileiras têm sido um problema muito sério desde a dé- cada de 1980, pois estes invertebrados podem transmitir doenças e causar desequilíbrio ambien- tal, além de outros transtornos. Procure em jornais e revistas reportagens que relatem estas inva- sões para discutir sobre este assunto.

Discuta com seus colegas e com seu professor sobre as causas e conseqüências da prolifera- ção deste caramujo, e os métodos de controle nestes casos.

DEBATE

As questões abaixo se referem a fatos do nosso cotidiano, alguns bem conhecidos por nós. Com certeza você já os observou. Com base em seus conhecimentos responda:

a) Por que sentimos sede quando comemos carne salgada?

b) O milho verde cozido em água com sal fica, no aspecto físico, diferente do milho verde cozido na água sem sal. Por quê?

c) O transporte de seiva pela raiz das plantas só é possível se houver diferença de concentrações entre os meios onde estão dissolvidas as substâncias necessárias para a nutrição do vegetal. O que explica este fenômeno?

d) Na célula animal a filtração do sangue que ocorre nos rins é por osmose?

e) Um peixe de água doce pode ser colocado em água salgada?

f) O que faz a água do solo subir pelas raízes das plantas?

g) Por que ficamos com as pontas dos dedos enr