Hoje estão disponíveis métodos para se manipular o DNA eucariótico em vetores microbianos, mudar pares de bases específicos em um gene e reintroduzir o DNA em organismo eucarionte de onde ele veio. A biotecnologia é a aplicação das técnicas de DNA recombinante aos animais, plantas e microrganismos, comercialmente importantes. Os organismos transgênicos modificados pela inserção de DNA exógeno específico passaram a ter um lugar central na genética molecular, pois permitem modificações altamente específicas no genoma, ajustáveis às necessidades do pesquisador.
A terapia gênica humana é uma aplicação especial da tecnologia transgênica, a terapia germinativa objetiva incorporar algumas células transgênicas a linhagem original de modo que ela pode ser passada para os descendentes e a terapia somática introduz células geneticamente modificadas ao corpo.
A biotecnologia é o estudo das técnicas e dos processos biológicos associados a obtenção de produtos de interesse humano, através da modificação de organismos.
O uso da biotecnologia pelo homem era feita antes mesmo de conhecer os microrganismos. A confecção de pão e a produção de vinho são exemplos do uso de microrganismos para fabricação de alimentos. O conhecimento dos organismos e o aperfeiçoamento de técnicas auxiliaram o homem no desenvolvimento de produtos agropecuários e farmacêuticos.
O DNA recombinante é hoje uma das tecnologias mais estudadas, através de enzimas de restrição é possível seccionar o DNA em pontos específicos e inserir o DNA de outro organismo, formando assim um DNA recombinante, ou seja, um DNA resultante da “soldagem” de materiais genéticos de seres de diferentes espécies.
A enzima de restrição é uma enzima produzida por algumas bactérias para defesa contra vírus, fragmentando o material genético do vírus.
O geneticista Paul Berg, em 1970, desenvolveu essa técnica, valendo-lhe o Nobel de química em 1980.
No processo de obtenção de DNA recombinante as bactérias Escherichia coli são as mais usadas, essa bactéria possui além do DNA cromossômico, moléculas menores de DNA chamadas plasmídeos. Estes são isolados e seccionados com enzimas de restrição e em seguida ocorre a inserção de um DNA “estrangeiro” no plasmídeo, formando o DNA recombinante que é então inserido em uma bactéria e esta passa a produzir determinada substancia desejada.
As bactérias geneticamente modificadas tem sido muito utilizadas para a produção de vacinas, anticorpos e hormônios de interesse para o homem.
Os seres transgênicos são aqueles que recebem e incorporam genes “estrangeiros” no seu material genético. Hoje não só bactérias são modificadas, mas também plantas e fungos são usadas para estudo do DNA recombinante.
As plantas transgênicas são cultivadas e comercializadas trazendo alguns benefícios como serem mais resistentes a pragas, reduzindo o uso de produtos químicos, reduzindo a contaminação do solo e lençóis freáticos, aumento da produtividade agrícola.
Tem-se questionado o uso de alimentos transgênicos devido ao pouco conhecimento do mesmo relacionado ao efeito em nosso organismo, como também o impacto ambiental que pode ser gerado.
A aplicação de transgênicos vai alem da produção de substancias produzidas para uso farmacêutico. A terapia gênica é outra técnica usada com o beneficio do DNA recombinante.
A terapia gênica consiste em eliminar genes deletérios ou inserir genes normais em células de pessoas portadoras de genes responsáveis por determinadas doenças.
Em 2001, cientistas norte-americanos anunciaram a produção do primeiro primata transgênico. Outros animais já foram produzidos como roedores, cabras, porcos e ovelhas, mas o sucesso da produção de um primata vem do fato de ser um animal mais aparentado com o homem, tornando possível o desenvolvimento de genes humanos em outros primatas possibilitando o estudo de doenças como Alzheimer e Parkinson.
Reprodução assexuada: é um mecanismo em que um único indivíduo origina outro sem a produção de gametas, ou seja, sem troca de material genético. É freqüente em organismos unicelulares. A reprodução neste caso ocorre por mitose (exceto nos procariontes), assim os indivíduos originam indivíduos idênticos (clone). A vantagem de uma reprodução assexuada é a rapidez com que são originados novos descendentes. Pode ocorrer de várias formas:
1) cissiparidade ou divisão binária simples: processo em que um organismo se divide em duas partes iguais
2) gemiparidade ou brotamento: o organismo emite um broto em uma parte do corpo que forma um novo organismo idêntico geneticamente. O broto pode se destacar do indivíduo ou pode ficar preso no corpo e assim formar colônias.
3) propagação vegetativa: reprodução assexuada de plantas, que por meio do corpo vegetativo, que são mudas, formam novos indivíduos idênticos. No caule encontram-se as gemas que são portadoras de tecidos meristemáticos, que têm capacidade proliferativa.
4) fissão ou fragmentação: ocorre quando o corpo parte-se em dois ou mais pedaços, cada pedaço regenera por mitose a parte perdida.
A desvantagem da reprodução assexuada é o fato de todos os organismos serem idênticos.
Nos procariontes a divisão celular não ocorre por mitose, é mais simples. A célula se alonga e o material genético se duplica, a célula continua se alongando e ocorre invaginação da membrana na região mediana, separando as duas células-filhas.
Na reprodução assexuada, os descendentes apenas serão diferentes se houver mutação.
. Reprodução sexuada: são originados filhos com variedade genética. A meiose que é a forma de divisão das células que originam os gametas os faz geneticamente diferenciados.
Uma vantagem evolutiva é o fato de conferir proteção contra mudanças ambientais. Na reprodução sexuada a fecundação é o processo de união dos gametas. Esta pode ser externa, onde os gametas são depositados na água, ou interna, os gametas masculinos são lançados no interior do sistema reprodutor feminino.
1) hermafroditismo: um indivíduo possui os dois órgãos sexuais, podendo autofecundar-se, mas normalmente ocorre a fecundação cruzada.
2) partenogênese: um indivíduo é formado apenas pelo gameta feminino.
Na reprodução sexuada os descendentes se assemelham aos pais, mas não são idênticos a eles. A variabilidade se dá pela meiose e pela fecundação.
Na maioria das espécies a função reprodutiva está dividida entre dois sexos. A reprodução sexuada envolve a produção de gametas masculino e feminino com número cromossômico haplóide. Estes gametas se unem para formar o zigoto, que inicia uma nova geração. Os gametas haplóides são formados por meiose na qual o número de cromossomos é dividido ao meio e os conjuntos maternais e paternais de genes são combinados.
A reprodução sexuada aumenta a variabilidade da sua prole, o que aumenta a probabilidade de adaptação de pelo menos parte dos filhotes a diversas condições ambientais. Equilibrando estas vantagens potenciais nas espécies com sexos separados está o assim chamado custo da meiose, onde as fêmeas sexuadas passam somente metade dos genes para sua prole, quando comparado com os indivíduos que se reproduzem assexuadamente.
Uma hipótese alternativa para a manutenção do sexo é a da rainha vermelha, que estabelece que a produção de filhotes variados geneticamente retarda o desenvolvimento de virulência e de patógenos.
Tanto a reprodução sexuada quanto a assexuada são estratégias de vida viáveis. Na reprodução assexuada os genes se propagam mais rapidamente do que na reprodução sexuada, mas a reprodução sexuada compensa este fator formando indivíduos diferentes quando o ambiente em que vivemos está em constante mudança.
Até meados do século XIX acreditava-se que as espécies eram imutáveis, princípio chamado fixismo. A partir do século XX a evolução passou a ser mais aceita e é hoje o eixo central da biologia.
Evidências evolutivas:
Estruturas análogas são aquelas que apresentam a mesma função, mas não derivam de modificações de estruturas semelhantes em um ancestral comum, nem apresentam a mesma origem embrionária. Este tipo de semelhança não é usada para estabelecer relações de parentesco. As estruturas análogas são frutos do que se chama evolução convergente, em função da adaptação a uma condição ecológica semelhante. Determinadas estruturas evoluem independentemente em dois ou mais grupos de seres vivos que não possuem um ancestral comum.
Estruturas homólogas são aquelas que derivam de outras já existentes em um mesmo ancestral comum exclusivo, podendo ou não estar modificadas para exercerem uma mesma função.
A divergência evolutiva se refere a estruturas com mesma origem embrionária, mas que desempenham funções distintas.
Estudos de relação de parentesco evolutivo consideram apenas caracteres homólogos. Estes caracteres podem ser plesiomórficos, que ocorrem em um grupo ancestral ou derivado (apomórfico) que corresponde a uma modificação da forma plesiomórfica. As condições derivadas são usadas para definir relações evolutivas entre grupos de seres vivos, deste modo apenas as sinapomorfias (caracteres apomórficos compartilhados) devem ser usadas para definir os grupos monofiléticos e, consequentemente delimitar grupos taxonômicos.
- Órgãos vestigiais – são órgãos que em alguns organismos são reduzidos e geralmente sem função, mas que em outros organismos exercem função definida. A importância evolutiva destes órgãos é a indicação de parentesco evolutivo.
- Estudo dos fósseis – é considerado fóssil qualquer indício da presença de organismos que viveram em tempos remotos na Terra.
Partes duras dos organismos, partes congeladas, impressões como pegadas, impressões de folhas, de penas de aves extintas. O estudo dos fósseis nos permite conhecer organismos que viveram na Terra em tempos remotos. Muitas vezes estudar características do ambiente em que viveram e assim fornecer indícios de parentesco com espécies atuais.
- Evidências moleculares – todos os seres vivos constituídos de células possuem como material genético o DNA, onde estão contidos os genes. O RNA é uma molécula transcrita de DNA e que pode ser traduzida em proteínas, portanto o DNA, RNA e proteínas são moléculas presentes em todos os seres vivos que surgiram na Terra. Modificações ocorreram ao longo do processo evolutivo permitindo uma variabilidade de seres vivos. A comparação de bases nitrogenadas do DNA, do RNA ou de proteínas de diversos organismos permite estabelecer um grau de proximidade entre eles. Quanto maior a semelhança nas bases nitrogenadas ou entre proteínas, maior a proximidade evolutiva.
Teorias evolutivas
- Lamarckismo – Lamarck (1744-1829) postulou que as espécies evoluíam e que as mudanças ocorridas se deviam a dois fatores: .o uso e o desuso, que determinava que o uso de um órgão faria com que ele se desenvolvesse e o desuso faria com que este se atrofiasse.
.a lei dos caracteres adquiridos afirma que uma característica adquirida por um organismo através do uso e desuso era passada aos descendentes.
Sabe-se hoje que as características de um indivíduo estão em seus genes e estas apenas são transmitidas pelos gametas. Para que uma característica adquirida seja herdada, seria preciso haver uma mutação nos genes dos gametas.
Apesar das teorias de Lamarck terem sido refutadas, merece crédito, pois foi um dos primeiros cientistas que defendeu a evolução e tentou apresentar um mecanismo para explicá-la.
Lamarck considerava que as modificações ocorridas deviam-se a alterações ambientais, ele introduziu também o conceito de adaptação dos organismos ao meio.
- Darwinismo – Charles Darwin durante suas viagens observou espécies que diferiam ligeiramente uma das outras. Darwin passou anos avaliando determinadas características das espécies e relacionando suas variações. Após a leitura de Malthus sobre populações, concluiu que os indivíduos com mais oportunidades de sobrevivência seriam aqueles cujas características fossem mais apropriadas para enfrentar as condições ambientais.
Assim, surgiu o conceito de seleção natural, que explica que ao longo de gerações, indivíduos de uma espécie são selecionados por apresentarem características que os tornam mais aptos a sobreviverem em determinado ambiente. A seleção natural é um processo lento e longo.
O mecanismo da evolução por seleção natural se dá da seguinte forma:
- Em uma mesma espécie existem indivíduos com variações na forma e na fisiologia.
- Boa parte destas variações é transmitida aos descendentes.
- Como os recursos naturais são limitados, indivíduos de uma mesma população lutam por sua sobrevivência.
- Apenas os mais aptos sobrevivem e deixam descendentes.
O principal problema da teoria de Darwin foi não conseguir explicar como estas características eram transmitidas.
Para Darwin o ambiente atua selecionando características favoráveis, enquanto para Lamarck o ambiente atua modificando as características.
- Teoria sintética da evolução ou neodarwinismo – contribuiu para explicar de forma mais abrangente a evolução. Segundo esta teoria a evolução ocorre pela ação de vários fatores, como a seleção natural, mutação, migração.
A redescoberta em 1900 das leis de Mendel ajudou a explicar como as características eram passadas para a descendência.
- Mutação: mudança em uma sequência de bases nitrogenadas do DNA. A mutação pode ser provocada por um defeito no mecanismo de duplicação do DNA ou por fatores ambientais.
As mutações podem alterar genes isoladamente ou pedaços de cromossomos modificando sua sequência. As mutações só são transmitidas quando ocorrem nos gametas. O processo de mutação é raro e sua freqüência é baixa na população.
- Reprodução sexuada: favorece uma variabilidade genética ao recombinar os genes, não há criação de novos genes. Ao produzir indivíduos diferentes, ocorre um favorecimento para a seleção natural.
- Seleção sexual: características selecionadas que favorecem indivíduos na reprodução.
- Especiação: formação de novas espécies devido à processos que impedem os indivíduos de reproduzirem entre si, ocorrendo um isolamento reprodutivo. O isolamento geográfico pode levar a um isolamento reprodutivo, conseqüentemente impedindo o fluxo gênico.
Mecanismos de isolamento reprodutivo:
Pode ser pré-zigótico (impede o encontro dos gametas) ou pós-zigótico (impede a viabilidade ou desenvolvimento dos descendentes).
- Pré-zigótico:
. isolamento estacional ou temporal – períodos de reprodução diferentes.
. isolamento comportamental – rituais de acasalamento diferentes.
. isolamento ecológico – diferentes microambientes.
. isolamento mecânico – órgãos genitais diferentes, impedindo o encaixe.
. isolamento gamético – incompatibilidade entre os gametas.
- Pós-zigóticos:
. inviabilidade do híbrido – o embrião não completa seu desenvolvimento ou morre antes de atingir a idade de reprodução.
. esterilidade do híbrido – incapacidade produzir gametas funcionais.
O organismo mantém uma troca continua de calor com o ambiente no seu entorno. O balanço de calor de um determinado organismo inclui diversas vias de ganho e perda de calor.
-Radiação: absorção ou emissão de energia. As fontes de radiação no ambiente incluem o Sol, o céu (luz difundida) e a paisagem (que irradia o calor que ela absorve do Sol).
-Condução: transferência da energia cinética do calor entre substancias em contato uma com a outra. A água, por ser mais densa que o ar, conduz o calor 20 vezes mais rápido do que o ar.
-Convecção: movimento do calor em líquidos e gases em temperaturas diferentes.
-Evaporação: afeta o movimento do calor.
Todos os ganhos e perdas de calor de um organismo constituem seu balanço térmico.
A radiação, convecção e a condução podem tanto adicionar quanto remover calor dos organismos.
A evaporação e o metabolismo influenciam a temperatura do corpo, o balanço de calor está ligado aos balanços de água, alimento e sais do organismo.
A radiação, condução, convecção e a evaporação determinam o ambiente térmico dos organismos, especialmente nos habitats terrestres. No ar parado, os organismos são envolvidos por camadas limite que impedem a troca de calor e vapor d’água com o ambiente.
Temperaturas mais altas geralmente aumentam a taxa de processos biológicos. Uma energia térmica mais alta também faz com que as proteínas e outras moléculas biológicas se desdobrem e percam sua função, estabelecendo um limite superior para a tolerância à temperatura.
A maior parte dos organismos não pode sobreviver a temperaturas muito superiores a 45ºC, exceto alguns organismos, como as bactérias termofílicas que crescem em fontes de água quente, até 110ºC. Elas toleram estas temperaturas porque suas proteínas são quimicamente projetadas para gerar poderosas forças de atração que mantêm as moléculas unidas.
Nos ambientes frios, os organismos resistem a temperaturas congelantes mantendo metabolicamente as temperaturas corporais elevadas pela redução do ponto de congelamento de seus fluidos corporais com glicerol ou glicoproteinas, ou pelo super resfriamento de seus fluidos corporais.
A manutenção de condições internas constantes, chamada de homeostase, depende de respostas de retroalimentação negativa. Os organismos sentem as variações em seus ambientes internos e respondem de forma a retornar aquelas condições ao ponto de funcionamento.
A homeostase consome energia quando um gradiente entre as condições internas e externas precisa ser mantido. Por exemplo, endotérmicos devem gerar calor metabolicamente para contrabalançar a perda de calor para as suas vizinhanças mais frias.
O oxigênio se difunde muito lentamente para atingir os tecidos a mais do que um milímetro da superfície do organismo. Os grandes animais resolveram esse problema conduzindo ar diretamente até os tecidos através de um sistema traqueal multirramificado (insetos) ou transportando oxigênio difundido em fluidos circulantes através do corpo. As proteínas agregadoras de oxigênio, como a hemoglobina, servem de compensação para a baixa solubilidade do oxigênio na água.
A assimilação de oxigênio por organismos aquáticos é grandemente facilitada por uma circulação contracorrente de sangue através das brânquias numa direção oposta àquela da água que flui pelas superfícies externas das brânquias. Desta forma, a circulação contracorrente mantém altos gradientes de concentração de oxigênio da água circundante. Os arranjos contracorrente são também usados para reter calor dentro do corpo.
A maioria dos organismos funciona melhor dentro de um intervalo estreito de condições ambientais. Esses ótimos podem ser deslocados pela evolução para combinar melhor com as condições ambientais dentro das quais o organismo vive. Isto é frequentemente executado pela alteração da estrutura e pela quantidade das enzimas responsáveis pelo controle dos processos metabólicos.
Acima de tudo, a adaptação ao ambiente físico depende de realizar compromissos entre funções opostas para aumentar tanto as chances de sobrevivência do individuo quanto sua produtividade num determinado ambiente.
Os vertebrados, assim como outros organismos, são principalmente compostos por água. Solutos inorgânicos e orgânicos estão dissolvidos na água e os complexos processos bioquímicos que tornam os organismos auto-sustentáveis requerem regulação do conteúdo de água e das concentrações de solutos em seus tecidos e em suas células.
A desaminação de proteínas durante o metabolismo produz amônia que é tóxica. Os organismos desenvolveram formas de eliminar os excretas nitrogenados. A amônia por ser solúvel em água é a forma como é eliminada por vertebrados aquáticos. Os vertebrados terrestres precisam eliminar estes excretas de outra forma, já que não possuem água suficiente a disposição.
Os mamíferos convertem amônia em uréia, que não é tóxica e é muito solúvel, com isso eles eliminam a uréia sem perder excesso de água.
Organismos também podem eliminar os excretas em forma de acido úrico, este não é muito solúvel e se combina com íons para formar sais de urato que se precipitam na cloaca, assim a uricotelia é muito econômica em termos de água.
A temperatura afeta os processos bioquímicos que sustentam os vertebrados, sendo os mecanismos termorreguladores muito comuns.
Alguns peixes e anfíbios mantêm uma diferença de temperatura entre seus corpos e a água ao seu redor. Atuns e tubarões nadam rapidamente, apresentando temperaturas em seus músculos que estão 10ºC ou mais acima da temperatura da água.
Os vertebrados terrestres tem a capacidade de regular a temperatura de seu corpo. Os ectotermos dependem de fontes externas de calor para sua termorregulação, equilibrando o calor ganho e perdido por meio de radiação, condução convecção e evaporação. Os endotermos usam calor produzido metabolicamente e manipulam sua exposição ao Sol para equilibra as taxas de produção e perda de calor.
A termorregulação endotérmica confere uma considerável independência das condições ambientais, mas é energeticamente cara.
O tubo gastrintestinal fornece ao organismo um suprimento continuo de água, eletrólitos e nutrientes. Para isso é necessário mover o alimento ao longo do tubo digestório, secretar sucos digestivos e digerir o alimento, absorver os produtos da digestão, absorver água e os eletrólitos, circulação de sangue pelos órgãos gastrintestinais para o transporte de substâncias absorvidas e o controle dessas funções pelo sistema nervoso e sistema hormonal. Os alimentos de que depende o organismo, são formados por diversos nutrientes, estes podem ser inorgânicos como, água e sais minerais, que por serem moléculas pequenas não sofrem o processo de digestão, os nutrientes orgânicos são os carboidratos, lipídeos, proteínas, e por serem moléculas grandes precisam passar pelo processo de digestão, para serem quebrados em moléculas menores que serão absorvidas pelo tubo gastrintestinal.
Os carboidratos são formados pelas seguintes moléculas:
Os polissacarídeos são formados por longas cadeias de monossacarídeos ligados entre si pelo processo de condensação.
O processo de condensação consiste na remoção de um íon hidrogênio de uma molécula e um íon hidroxila de outra molécula, ligando as duas moléculas no local da remoção dos íons, estes íons formam uma molécula de água.
Os lipídeos são formados por moléculas de acido graxo e glicerol, que são suas menores moléculas.
Os triglicerídeos são os lipídeos mais comuns nos alimentos. Outros lipídeos encontrados são os fosfolipídeos, ésteres de colesterol. O processo de condensação une as moléculas menores formando as longas cadeias.
Os aminoácidos são as menores moléculas que formam as proteínas; a forma de união entre aminoácidos são ligações peptídicas, pelo processo de condensação.
Quando os nutrientes são digeridos a moléculas menores, enzimas específicas devolvem os íons hidrogênio e hidroxila às moléculas, separando-as por hidrólise.
No sistema digestório humano a digestão ocorre de forma extracelular através de dois mecanismos:
Mecânico: processo de mastigação, deglutição, movimento peristáltico e defecação.
Movimentos do tubo gastrintestinal:
Ocorrem dois tipos de movimentos, o propulsivo, que impele o alimento ao longo do tubo, e o movimento de mistura que mantém o conteúdo sempre misturado.
Movimento propulsivo- peristaltismo: uma anel contrátil aparece em torno do tubo, movendo-se para adiante, o processo é análogo à colocar os dedos ao redor de um tubo, apertando-o e movendo para frente ao longo do tubo.
Movimento de mistura: este movimento é diferente nas diversas partes do tubo alimentar, sendo que o movimento peristáltico auxilia na mistura.
Transporte e mistura do alimento no tubo digestório:
Para que ocorra um bom aproveitamento do alimento no tubo digestivo, o tempo em que ele deverá permanecer em cada órgão é muito importante.
Ingestão do alimento- a quantidade de comida é determinada principalmente pelo desejo de comer, a fome.
Mastigação- os dentes possuem forma determinada para a mastigação. A mastigação ajuda a digestão dos alimentos pela seguinte razão: as enzimas digestivas só atuam sobre a superfície das partículas alimentares, a velocidade da digestão depende da área total da superfície exposta às secreções. A trituração do alimento até partículas muito finas evita a escoriação do tubo gastrintestinal e aumenta a facilidade com que o alimento é lançado do estômago para o intestino delgado.
Deglutição- pode ser dividida em
Fase voluntária: que inicia o processo de deglutição, a língua ajuda a empurrar o alimento.
Fase faríngea: que é involuntária e consiste na passagem do alimento pela faringe até o esôfago, inclui o fechamento da traquéia, a abertura do esôfago e o aparecimento de onda peristáltica rápida que se origina na faringe, forçando o bolo alimentar para o esôfago superior. Todo o processo ocorre de um a dois segundos.
Fase esofágica: também involuntária que promove a passagem do alimento para o estômago.
2. Químico: participação de enzimas digestivas, transformando os alimentos; insalivação, quimificação, quilificação.
Funções secretoras do tubo alimentar
As glândulas secretoras desempenham em todo o trato gastrintestinal duas funções primarias:
Secretar as enzimas digestivas
Produzir muco pelas glândulas mucosas, para a lubrificação e proteção de todas as partes do tubo.
O muco é uma secreção espessa composta principalmente por água, eletrólitos e uma mistura de várias glicoproteinas. O muco tem a capacidade de permitir o fácil deslizamento do alimento ao longo do tubo e de impedir qualquer escoriação ou lesão química do epitélio.
Partes do sistema digestório
O sistema digestório apresenta o canal alimentar e os órgãos anexos.
Canal alimentar:
Boca - apresenta dentes, língua e glândulas salivares. Na boca ocorre a produção da amilase salivar que tem como função quebrar o amido em moléculas menores.
Faringe e esôfago – canais que levam o alimento para o estômago. A faringe é comum aos sistemas digestório e respiratório, durante a deglutição uma válvula chamada epiglote fecha a entrada da laringe.
Estômago – o alimento permanece neste órgão por até quatro horas. O estômago é uma bolsa muscular. No estômago é produzida a pepsina, que atua num pH ácido, essa acidez é proporcionada pelo ácido clorídrico produzido no estômago. A digestão das proteínas tem início no estômago. O alimento é transformado em uma massa branca, o quimo.
As funções motoras do estômago são três:
Armazenar grandes quantidades de alimento até que possam ser acomodadas no duodeno;
Misturar o alimento com as secreções gástricas até formar uma mistura semi-líquida, denominada quimo;
Esvaziamento lento do alimento do estômago para o intestino delgado.
Do ponto de vista fisiológico, o estômago pode ser dividido em duas partes principais, corpo e antro.
Os sucos digestivos do estômago são secretados pelas glândulas gástricas, que recobrem quase toda a parede do seu corpo.
As secreções gástricas do estômago são:
As células secretoras de muco revestem toda a superfície do estômago. Alem das secretoras de muco, a mucosa gástrica apresenta as glândulas gástricas que secretam acido clorídrico, pepsinogênio e muco e as glândulas pilóricas que secretam principalmente muco.
Secreção e ativação do pepsinogênio – quando são inicialmente secretados, eles não possuem qualquer atividade digestiva. Entretanto, logo que entram em contato com o ácido clorídrico, são imediatamente ativados, resultando na formação de pepsina ativa. A pepsina é uma enzima proteolítica ativa em meio altamente ácido.
Intestino delgado – tubo onde ocorre a absorção do alimento. É dividido em duodeno, jejuno e íleo. No intestino delgado ocorre o final da digestão e a absorção dos nutrientes. As enzimas produzidas no intestino são chamadas suco entérico e juntamente com o suco pancreático e a bile digerem o alimento permitindo que sua absorção seja realizada. As células epiteliais da mucosa contém enzimas que incluem peptidases, que atuam nos peptídeos quebrando-os em aminoácidos. Enzimas para o desdobramento dos dissacarídeos em monossacarídeos, lípases intestinais que atuam nas gorduras neutras separando-as em glicerol e ácido graxo.O intestino delgado apresenta contrações de mistura e propulsivas.
Intestino Grosso – tubo onde ocorre a reabsorção de água e sais minerais, formação das fezes. É dividido em ceco, cólon e reto. No intestino grosso as secreções consistem predominantemente em muco, que protege a parede contra escoriações, proporciona um meio aderente para manter a substância fecal unida, protege a parede intestinal do grande número de bactérias existentes no interior das fezes. O cólon absorve água, eletrólitos, armazena material fecal.
Órgãos anexos:
Língua – órgão muscular com papilas gustativas.
Dentes – trituram e cortam o alimento. Na infância temos 20 dentes, chamados dentes de leite, os permanentes são 32. O formato dos dentes tem relação com sua função.
ðIncisivos – oito, cortam frutas e legumes.
ðCaninos – quatro, furam e rasgam a carne.
ðPré-molares – oito, trituram o alimento.
ðMolares – doze, trituram o alimento.
Os dentes são constituídos por polpa, dentina e esmalte.
Estrutura dos dentes
- Raiz: presa ao osso;
- Coroa: parte visível;
- Colo: parte entre a raiz e a coroa.
Glândulas salivares – auxiliam na digestão do amido na boca, apresentam enzimas (amilase salivar) e alguns sais que ajudam a manter o pH da boca entre seis e sete. As principais glândulas da salivação são as parótidas, submandibulares e as sublinguais.
Pâncreas – glândula mista, tem função de auxiliar a digestão produzindo suco pancreático, constituído de enzimas, que é lançado no duodeno. A outra função do pâncreas não tem relação com a digestão, produção de hormônios que são lançados na corrente sanguínea. O suco pancreático contêm enzimas para a digestão dos três principais tipos de alimentos: proteínas, carboidratos e gorduras. Além disso, contém grandes quantidades de íons bicarbonato que desempenham importante papel na neutralização do quimo ácido esvaziado pelo estômago no interior do duodeno.
As enzimas proteolíticas mais importantes são: tripsina, quimiotripsina e a carboxipolipeptidase. A enzima digestiva para carboidratos é a amilase pancreática e para a gordura é a lípase pancreática, a fosfolipase separa os ácidos graxos dos fosfolipídeos e a colesterol esterase que provoca a hidrolise dos ésteres de colesterol.
Fígado e vesícula biliar – o fígado atua na digestão produzindo a bile que fica armazenada na vesícula biliar, durante o processo de digestão no intestino delgado ela é lançada para a luz intestinal auxiliando na digestão da gordura. A bile não possui enzimas, mas desempenha papel na digestão e absorção das gorduras. Os ácidos biliares contidos na bile ajudam a emulsificar as grandes partículas gordurosas em partículas menores que podem ser atacadas pelas lípases, e a bile ajuda no transporte e absorção dos produtos finais da gordura digerida através da membrana intestinal.
†Enzimas: são proteínas que atuam como catalisadoras, acelerando os processos de reações químicas, as reações catalisadas por enzimas se caracterizam pela formação de um complexo enzima-substrato, diminuindo a energia de ativação da reação com o propósito de aumentar sua velocidade.
Os organismos retiram da natureza elementos químicos de que necessitam, mas esses elementos retornam ao ambiente, esse processo de retirada e devolução constitui os ciclos biogeoquímicos.
Ciclo do Carbono:
As moléculas de carboidratos formadas por moléculas de carbono são produzidas por seres autótrofos, que durante a fotossíntese absorvem gás carbônico. Através da cadeia alimentar o carbono circula entre os seres vivos. A devolução do carbono ao ambiente se dá através da respiração, da decomposição dos organismos e combustão da matéria orgânica.
O gás carbônico forma uma barreira na atmosfera, que retém o calor irradiado, aquecendo o planeta, esse fenômeno é chamado Efeito estufa.
Aquecimento global é o aumento da emissão de gases do efeito estufa, aumentando a temperatura média do planeta.
O carbono circula no ecossistema através de três processos:
Reações de assimilativa (transformações que incorporam formas inorgânicas) e desassimilativa (transformação da forma orgânica de volta numa forma inorgânica acompanhada pela liberação de energia) é o que ocorre entre a fotossíntese e a respiração.
Troca de gás carbônico entre a atmosfera e os oceanos.
Sedimentação de carbonatos.
Ciclo do Oxigênio:
O gás oxigênio é produzido durante a construção de moléculas orgânicas pela fotossíntese e consumido quando essas moléculas são oxidadas na respiração ou combustão.
O gás oxigênio é transformado em ozônio e este é transformado em gás oxigênio, permitindo um equilíbrio na camada de ozônio.
O gás oxigênio pode ser consumido na atmosfera pelas seguintes vias:
Respiração
Combustão
Degradação pela ação de raios ultravioleta, formando o ozônio (O3).
Combinado com metais do solo, formando óxidos metálicos.
O gás oxigênio é reposto na atmosfera principalmente pela fotossíntese.
A destruição da camada de Ozônio vem ocorrendo devido a liberação de gases que reagem com o ozônio transformando em oxigênio.
Ciclo da Água:
Cerca de 71% da superfície da Terra é coberta por água em estado liquido; 97% desse total encontra-se nos oceanos, 2% em estado sólido e 1% corresponde a água doce. A energia solar atua no ciclo da água evaporando-a
A água apresenta dois ciclos básicos:
Ciclo curto ou pequeno: evaporação da água de rios, lagos, oceanos e retorna à superfície na forma de chuva e neve.
Ciclo longo ou grande: a água passa pelo corpo dos seres vivos antes de voltar ao ambiente. Seu retorno ao ambiente é por meio da transpiração, respiração. Para o solo a água volta através da urina, fezes e decomposição.
Ciclo do Nitrogênio:
O nitrogênio participa da constituição de ácidos nucléicos, proteínas, certas vitaminas e clorofilas. Tem como reservatório natural a atmosfera, onde é encontrado na forma de gás (N2).
O nitrogênio não é fixado pela maioria dos seres vivos. Os organismos que assimilam o N2 são algumas cianobactérias e bactérias. Rhizobium que vivem associados às raízes de plantas leguminosas, transformam o N2 em sais nitrogenados.
A fixação do nitrogênio ocorre por algumas bactérias, formando amônia, que pode ser incorporada à substancias orgânicas com ajuda da enzima nitrogenase.
Bactérias que vivem associadas às raízes de plantas têm parte do nitrogênio fixado e o restante é liberado no solo na forma de amônia.
Na atmosfera uma pequena parte do nitrogênio transforma-se em óxido de nitrogênio pela ação de relâmpagos, combinados com a água das chuvas, esses óxidos produzem acido nítrico, que são levados para o solo e origina os nitratos.
Amonificação: formação de amônia por meio da decomposição de matéria orgânica por bactérias e fungos.
Nitrificação: transformação da amônia em nitrato ocorre em duas etapas: primeiro a nitrosação que é a oxidação da amônia em nitrito pelas bactérias nitrosas (Nitrosomonas, Nitrosococcus, Nitrosolobus) e nitratação, em que o nitrito é liberado no solo e oxidado a nitrato por bactérias nítricas (Nitrobacter); As bactérias usam a energia liberada na oxidação para produzir compostos orgânicos (quimiossintese). Os nitratos são absorvidos pelas plantas e passam para os animais através da cadeia alimentar.
Desnitrificação: bactérias anaeróbias (Pseudomonas denitrificans) usam o nitrato para oxidar compostos orgânicos e produzir energia, parte do nitrato do solo é transformado em gás nitrogênio e volta para a atmosfera.
A membrana plasmática separa o meio intracelular do meio extracelular e controla a entrada e saída de substancias da célula. A membrana é constituída por uma bicamada lipídica, com grande número de moléculas de proteínas, muitas delas atravessando toda a espessura da bicamada, e carboidratos.
Os lipídeos apresentam regiões anfipáticas, como a membrana plasmática apresenta uma dupla camada lipídica, compostos hidrofóbicos penetram com mais facilidade pela membrana enquanto compostos hidrofílicos penetram com mais dificuldade.
As proteínas presentes na membrana tem papel enzimático, podendo alterar sua forma, abrindo ou fechando passagens, permitindo ou impedindo o fluxo de substancias.
Com isso as substancias serão transportadas por intermédio de um dos mecanismos especiais da membrana, como transporte ativo ou passivo.
ØTransporte passivo:
Ocorre sem consumo de energia, pode ser: difusão passiva, difusão facilitada, permeabilidade à água (osmose), transporte impulsionado por gradiente iônico e transporte mediado por vesículas.
ðPermeabilidade à água:
A entrada ou a saída de água é realizada por diferença de concentração de soluto. Assim, se colocada em uma solução hipotônica, ocorre entrada de água, quando colocada em uma solução hipertônica ocorre a saída de água. Se durante a entrada de água a membrana aumentar muito de tamanho a ponto de se romper, esse fenômeno é chamado de lise celular. Soluções isotônicas mantêm o volume e a forma da célula constantes.
Nas células vegetais devido a presença da parede celular, a perda de água (solução hipertônica) faz com que a membrana se separe da parede celular; como a parede celular é rígida, esta não sofre alteração na forma. O fenômeno de diminuição de volume em células vegetais chama-se plasmólise.
A entrada de água na célula (solução hipotônica) aumenta o volume celular, mas não ocorre o rompimento da membrana devido a parede celular que limita o aumento da célula, esse fenômeno é chamado desplasmólise.
ðDifusão passiva:
Ocorre a entrada ou saída do soluto devido a concentração deste dentro ou fora da célula a favor de um gradiente de concentração. A força que impulsiona o soluto é a agitação térmica das moléculas. A difusão passiva ocorre sem gasto de energia.
ðDifusão facilitada:
Processo sem gasto de energia e se processa a favor de um gradiente de concentração, mas a velocidade em que ocorre é maior que na difusão passiva.
A concentração do soluto não interfere na velocidade do transporte. Na difusão facilitada o soluto é transportado com o auxilio de uma molécula transportadora ou permease com a qual ele combina.
ðTransporte impulsionado por gradientes iônicos:
Esse transporte acontece com o auxilio de um íon que facilita a entrada de uma substancia contra seu gradiente de concentração. Quando a entrada do íon auxilia a entrada da molécula, chamamos de simporte. Quando o co-transporte ocorre com o íon e a molécula movendo-se em direções opostas é denominado antiporte.
Os íons podem impulsionar a entrada ou saída de moléculas da célula quando a energia derivada do gradiente de concentração iônico é utilizado para movimentar uma molécula no sentido oposto.
ðTransporte mediado por vesículas:
É o processo de transferência de partículas, em blocos, alterando a forma da superfície celular, é também chamada de Endocitose. A endocitose ocorre em dois processos: fagocitose e pinocitose.
Fagocitose: processo em que a célula engloba partículas sólidas; Protozoários e células de defesa fazem fagocitose.
Pinocitose: processo em que a célula engloba partículas liquidas por invaginação de uma área na membrana onde ocorre o contato.
A exocitose é o processo de eliminação de resíduos não digeridos pelos lisossomas, e também é através desse processo que os hormônios são liberados na corrente sanguínea.
ØTransporte ativo:
Esse transporte ocorre com gasto de energia e o soluto é transportado contra um gradiente de concentração, que pode ser apenas químico (solutos não-eletrólitos) e ou um gradiente químico e elétrico (soluto ionizado), além da alta concentração do soluto no meio (obstáculos químicos) o obstáculo elétrico corresponde à soma de todas as cargas dos solutos no meio que precisa ser vencida. Para a ocorrência deste transporte é utilizado ATP (adenosina tri-fosfato).
