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segunda-feira, 28 de julho de 2014

Em agosto: Curso Ambiente e Saúde: Ecologia, parasitologia, epidemiologia


Ecologia (Impactos, Ciclos da matéria, Biomas,sucessão, etc), Epidemiologia e parasitologia .Foco em treino de questões abertas e fechadas (ENEM, UERJ, UNICAMP, PUC, Ciências Médicas). terça, 18-21h, 

investimento: 200 reais (150 reais  para os primeiros 5 alunos.)


Início em agosto!


terça-feira, 10 de junho de 2014

Tópicos de fisiologia e aula inaugural



Depois da copa, trataremos na sala vários tópicos de sistemas: circulação, excreção, digestão e reprodução.  Nessas aulas serão vistos não apenas os sistemas em humanos, mas também em outros animais, além de doenças relacionadas aos sistemas.  Serão 5 encontros (terça a noite e sábado de tarde) . Inscrições em salabioquimica@gmail.com




quarta-feira, 4 de junho de 2014

Expoentes, notação exponencial, logaritmos e tempo de geração


Retirado do livro Microbiologia, de Gerard Tortora


Os números muito grandes e os muito pequenos, como 4.650.000.000 e 0,00000032, são problemáticos para trabalhar. É mais conveniente expressar esses números em notação exponencial – isto é, como uma potência de 10. Por exemplo, 4.65 × 109 está na notação exponencial padrão, ou notação científica: 4,65 é o coeficiente, e 9 é a potência ou exponente. Na notação exponencial padrão, o coeficiente é sempre um número entre 1 e 10, e o expoente pode ser positivo ou negativo.
Para alterar um número para a notação exponencial, siga duas etapas. Primei- ro, determine o coeficiente, movendo o ponto decimal até que exista apenas um dígito diferente de zero à esquerda do mesmo. Por exemplo, 



O coeficiente é 3,2. Segundo, determine o expoente, contando o número de casas que você moveu o ponto decimal. Se você o movimentou para a esquerda, o expoente é positivo. Se você o moveu para a direita, o expoente é negativo. Por exemplo, você moveu o ponto decimal sete casas para a direita, de modo que o ex- poente é –7. Assim,


Agora, suponha que você esteja trabalhando com um número grande, em vez de um número muito pequeno. As mesmas regras se aplicam, mas o valor exponen- cial será positivo em vez de negativo. Por exemplo,


Para multiplicar números escritos em notação exponencial, multiplique os co- eficientes e adicione os expoentes. Por exemplo, 


Para dividir, divida o coeficiente e subtraia os expoentes. Por exemplo,
Os microbiologistas utilizam a notação exponencial em muitas situações. Por exemplo, a notação exponencial é usada para descrever o número de micro- -organismos em uma população. Esses números frequentemente são muito grandes (veja o Capítulo 6). Outra aplicação da notação exponencial é para expressar con- centrações de substâncias químicas em uma solução – substâncias químicas como os componentes do meio (Capítulo 6), os desinfetantes (Capítulo 7) ou os antibióticos (Capítulo 20). Esses números frequentemente são muito pequenos. A conversão de uma unidade de medida para outra no sistema métrico requer a multiplicação ou a divisão por uma potência de 10, que é mais fácil de realizar em notação exponencial.


Logaritmos
O logaritmo (log) é a potência para a qual uma base numérica é elevada para pro- duzir um determinado número. Normalmente trabalhamos com logaritmos na base 10, abreviados como log10. O primeiro passo para descobrir o log10 de um número é escrevê-lo em notação exponencial. Caso o coeficiente seja exatamente 1, o log10 é simplesmente igual ao expoente. Por exemplo    
 Caso o coeficiente não seja 1, como na maioria dos casos, a função logaritmo de uma calculadora deve ser utilizada para determinar o logaritmo.
Os microbiologistas utilizam logs para calcular níveis de pH e para representar graficamente o crescimento de populações microbianas em cultura (Veja o Capítulo 6).


Calculando o tempo de geração
À medida que as células se dividem, a população aumenta exponencialmente. Nu- mericamente, isto é igual a 2 (porque uma célula se divide em duas) elevado ao nú- mero de vezes que a célula se dividiu (gerações). 


Uma aplicação prática para o cálculo é a determinação do efeito em cultura de um novo conservante de alimentos. Suponha que 900 micro-organismos da mesma espécie foram cultivados sob as mesmas condições do último exemplo, exceto pelo fato de que o conservante foi adicionado ao meio de cultura. Após 15 horas, haviam 3.276.800 células. Calcule o tempo de geração e decida se o conservante inibiu o crescimento.
Resposta: 75 min/geração. O conservante inibiu o crescimento. 

Fotossíntese: fases "clara" e "escura"

São temas importantes relacionados a fotossíntese os seus fatores limitantes  (como dióxido de carbono, luz e água), suas etapas ( a fase clara e escura),  a comparação com a respiração ( e o conceito de ponto de compensação fótico), os experimentos relacionados e as estratégias CAM, C3 e C4. Trataremos aqui das duas fases da fotossíntese.


Para entendermos essas duas fases, é importante ter atenção à reação global da fotossíntese, abaixo. O carbono do dióxido de carbono será reduzido, formando glicose, em um processo endotérmico. Ou seja, a fotossíntese envolve transferência de elétrons. A molécula doadora de elétrons é a clorofila, quando estimulada pela luz.  Uma substância chamada de NADP será aceptora intermediária de elétrons nesse processo. Como processo endotérmico (absorve energia), é necessária a formação de ATP para fornecer energia para a glicose. Assim, a fotossíntese ocorre a transfomação de energia luminosa em energia química, armazenada no ATP.

Na fase clara, ocorre formação de ATP e NADPH2 que fornecerão, respectivamente, energia e elétrons para a fase escura, na qual a glicose é formada. A fotossíntese ocorre nas cianobactérias e, nos eucariotos, nos cloroplastos. Observe, abaixo, os tilacoides e o estroma dos cloroplastos, onde ocorrem, respectivamente, a fase clara e fase escura.



Fase clara (fotoquímica)

A fase clara ocorre em estruturas membranosas. Nos cloroplastos, ela ocorre nos tilacóides, que apresentam clorofila. Nas cianobactérias a fase clara ocorre na membrana plasmática. Isso porque nessas membranas existem substâncias chamadas de citocromos, que  participam do processo através de uma cadeia transportadora de elétrons.

Ocorre, nessa fase, a fotofosforilação, ou seja, a produção de ATP (fosforilação do ADP) com a participação da luz (daí o nome, fotofosforilação). A luz estimula a clorofila, que libera elétrons para uma cadeia transportadora constituida de citocromos na membrana dos tilacoides. A transferência de eletrons entre citocromos está ligada a síntese de ATP. Os elétrons podem retornar para a clorofila (fotofosforilação cíclica) ou não (fotofosforilação acíclica).

Observe, abaixo, a fotofosforilação cíclica, que produz ATP.



Na fotofosforilação acíclica, os elétrons transferidos pela clorofila não retornam para esse pigmento, sendo captados pelo NADP. A água é quebrada o que fornece elétrons para a clorofila, libera gás oxigênio e dois protons, que serão captados pelo NADP.  Assim, a fotofosforilação acíclica produz ATP (pela cadeia transportadora de elétrons) e NADPH.


Assim, a fase clara produz, alem de oxigênio,  NADPH e ATP, e esses dois serão reagentes na proxima etapa, a fase escura.

Fase "Escura" (química)

Na fase "escura", o dióxido de carbono é reduzido a glicose, processo endotérmico, em um processo chamado de Ciclo de Calvin-Benson . O agente redutor é o NADPH que transfere elétrons para o ciclo enquanto que o ATP fornece energia para o processo. A glicose é o produto do ciclo de Calvin.


 Conclusões

Ao observarmos a equação global da fotossíntese devemos agora entender em que processo cada reagente é consumido e cada produto é liberado:


O CO2 é consumido na fase escura, no estroma do cloroplasto, na qual é produzida a glicose. A água é quebrada na fase clara (fotólise da água, na fotofosforilação acíclica), o que leva a produção de O2  e os hidrogênios são captados pelo NADP, que é convertido em NADPH, reagente  da fase escura.

Em resumo, a fase clara fornece ATP e NADPH para a fase escura formar glicose:



Ou localizando esses processos no cloroplasto:




Assim, apesar do nome fase "escura" percebemos que o ciclo de Calvin depende indiretamente da luz, já que os produtos da fase clara (NADPH e ATP) são reagentes do ciclo de Calvin.











sexta-feira, 23 de maio de 2014

Mais Eldorado

A nova unidade do Mais no Eldorado está linda e a  equipe e alunos animadíssimos!

Veja o depoimento da professora Grazielle!

quarta-feira, 21 de maio de 2014

Somos todos macacos? (sobre biologia e racismo)

Por Fabio Dias Magalhães






 Semanas atrás uma polêmica campanha supostamente anti-racista intitulada "Somos todos macacos" foi iniciada após o jogador Daniel Alves, de forma provocativa, comer uma banana que foi lhe jogada em campo.  Alvo de muitas críticas, a campanha utiliza uma antiga ofensa racista: o termo macaco.   Será que  reconhecer que "Somos todos macacos" combate o racismo ou o apenas tenta levar ao silenciamento do negro diante da ofensa?

E  o que a biologia tem a ver com racismo?

As  ideias racistas serviram de argumento contra a Teoria  da Evolução no seu início e, posteriormente,o conceito de evolução sofreu releituras racistas, sendo usadas como ideologia de dominação pelo imperialismo europeu.  Esse uso racista do discurso biológico se baseia em equívocos:  as idéias de evolução com melhora, de que um organismo é mais evoluído que outro e a suposta existência de raças humanas.   Para entender esses equívocos, vamos revisar darwinismo, neodarwinismo e um pouco de cladística.

Capa da Veja:O preconceito quebrou a cara para sempre?



A ancestralidade humana

Um dos impactos da teoria de Darwin foi a implicação de que o homem, diferente do que se pensava na época, não seria um ser especial criado por Deus, mas meramente um animal que compartilha o mesmo ancestral com outros primatas.  Darwin sofreu resistência e foi ironizado em charges que o tratavam como macaco.

Charles Darwin defendeu que os organismos estão em constante luta pela sobrevivência na qual sobrevive o mais apto. Essa é a seleção natural.

Mas ele tinha um problema. A seleção é um processo que reduz a biodiversidade, então como explicar a diversidade de seres vivos? A reprodução sexuada  seria a resposta. Entretanto, na época de  Darwin, acreditava-se que a herança era por mistura. Os filhos resultariam de uma mistura das características dos pais. Assim, conforme essa ideia, a reprodução sexuada levaria  a homogenização, e não a diversidade.

Um crítico de Darwin  propôs uma história em que se um branco chegasse a  uma  ilha de negros, ele se tornaria rei, teria mulheres e filhos. Mas seus filhos não seriam mais brancos, assim como seus netos. Depois de várias gerações o traço branco desapareceria. Essa história racista demonstra o pensamento da época sobre herança por mistura.

O que faltou ao entendimento de Darwin foi as conclusões de um contemporâneo seu : Gregor Mendel. O monge através de cruzamentos de ervilhas demonstrou que a herança não ocorre por mistura,não existem perdas de características, mas recombinação de genes na reprodução sexuada.  Chamamos de neodarwinismo a síntese das idéias darwinistas e mendelianas.

(Hoje se sabe que a cor da pele é resultado do somatório da expressão de vários genes, o que é um exemplo de genética quantitativa).


A idéia incorreta de herança por mistura  e perda de características foi ainda utilizada tempos depois no nazismo, que defendia a manutenção da raça pura ariana. Veja, abaixo, figura representando este erro racista:





Acima, um experimento mendeliano. Cruzamento de ervilhas lisas (ou esféricas, "spherical") e rugosas ("dented") produz ervilhas lisas híbridas. A autofecundação desses hibridos produz ervilhas lisas e rugosas. Ou seja, a reprodução sexuada não levou a perda da característica rugosa, mas sim a recombinação dos alelos envolvidos.


Sobre a evolução humana, Darwin afirma, em seu livro The Descent of Man,  que  "O homem ainda traz em sua estrutura física a marca indelével de sua origem primitiva."  Assim como o orangotango, gorilas e chipanzés,  o homem apresenta um polegar opositor. O aumento do cérebro e bipedalismo foram tendências evolutivas do nosso grupo, assim como desenvolvimento da linguagem e da cultura.

 Polegar opositor: uma característica ancestral

Mãos de um chipanzé e de um humano



Evolução humana e racismo

A medida que as idéias darwinistas foram sendo aceitas academicamente, elas ganharam releituras racistas que trataram o negro como inferior ao branco," menos" evoluídos. Defendia-se, na época, que a raça negra era intermediária entre os primatas ancestrais e os brancos, que seriam "mais evoluídos". Assim, essa ideia incorreta de evolução serviu como ideologia de dominação em época de imperialismo e disputa dos territórios africanos.  Chamamos isso de darwinismo social.

Daniel Garrison Brinton, em 1890, escreveu  que a "raça européia ou branca encabeça a lista [da evolução]; na outra extremidade encontram-se os africanos ou negros" . Louis Bolk, em 1926, afirmou que "Se o retardamento continuar no negro, o que é ainda um estágio transitório pode, nessa raça, tornar-se um estágio final. É possível a todas as raças  alcançar o zênite do desenvolvimento que a raça branca agora ocupa."


Abaixo, uma ilustração racista da evolução retirada do livro Anthropogenie (1874) , de Haeckel:





Fraudes científicas foram usadas para fundamentar essa visão evolutiva racista, como mostrado abaixo:



Somos macacos? sim e não

O termo macaco se refere ao gênero Macaca. Como pertencemos ao gênero Homo, não somos macacos. Partilhamos ancestrais comuns com esse gênero pois pertencemos à ordem Primata.

Entretanto chipanzé e gorila também não pertencem ao gênero Macaca e são considerados vulgarmente macacos.   Assim, o termo amplo "macaco" acaba por ser referir à ordem Primata excluindo dela, arbitrariamente,o Homo sapiens.

Em biologia, especialmente em sistemática filogenética ( ou seja, a sistemática que usa o parentesco evolutivo como critério de agrupamento), um grupo deve ser monofilético. Isso quer dizer que ele deve incluir um ancestral comum e exclusivo e todos os seus decendentes. Dessa forma, aos olhos dessa sistemática, não faz sentido falar em um grupo "macacos" que inclui o gênero Macaca, os gorilas e chipanzes, sem incluir o Homo sapiens. Todos compartilham um ancestral comum e exclusivo e, por isso, se o chipanzé é um macaco, por essa perspectiva o homem também o é.

Levando em conta a ambiguidade do termo, o mais exato é dizer que somos primatas, e que os macacos compartilham conosco um ancestral comum.

Abaixo, a árvore evolutiva da ordem Primata. Observe, nas setas, os gêneros Macaca e Homo, todos descendentes do primeiro primata.



Além de ser um erro ético e um  crime de racismo, a ofensa "macaco"  carrega dois equívocos biológicos: 1) trata o negro como um intermediário da evolução humana e 2) pressupõe que macacos sejam menos evoluídos  que o homem.  Vimos que o primeiro erro foi a ideologia de dominação utilizada pelo imperialismo europeu.  E o segundo erro, como já discuti  AQUI: não faz sentido dizer que um animal é mais evoluído que outro, já que cada um está  adaptado ao seu ambiente . Por exemplo, o homem não é mais evoluído que peixes.  Jogue o homem nu no oceano e verá quem vencerá a luta pela sobrevivência.  Entretanto, isso não diminui a ofensa "macaco", pois as palavras devem ser entendidas no seu contexto,no caso, de depreciação e, por isso, tipifica crime.


Para a biologia não existem raças humanas

Raça, no sentido biológico, é subespécie. O processo de raciação é uma etapa da especiação. Não existem, no sentido biológico, raças humanas pois não há diferenças genéticas suficientes que agrupem brancos e negros em subespécies diferentes de Homo sapiens. O geneticista da UFMG Sérgio Pena e seus colaboradores  encontrou mais semelhanças entre certos negros e brancos, do que  entre brancos e outros brancos. Ele defende, por isso, o fim do uso do termo raça para humanos. Assim, um termo melhor seria o uso de etnia.

Entretanto, o termo raça prossegue sendo usado por movimentos sociais, não como unidade biológica, mas como um grupo com características sociais e históricas semelhantes. 


Biologia e racismo

O discurso pseudobiológico foi e é utilizado como ideologia de dominação. Devemos nos posicionar contra erros conceituais que justifiquem o racismo. A miscigenação NÃO leva a perda de características (o nazismo se baseou em erro biológico).  Os indivíduos negros NÃO são intermediários da evolução humana, não são menos evoluídos ( o imperialismo se beneficiou desta ideia errada) . Inclusive, não se pode dizer, biologicamente, que existam raças humanas. E ainda: nem faz sentido comparar indivíduos em relação a sua evolução e dizer que um é "mais evoluído" que outro.

O parágrafo anterior fala obviedades. Mas, temos que refletir: como hoje o discurso biológico está sendo utilizado para favorecer brancos?

A idéia de não haver raças humanas biológicas tem sido comumente utilizada como argumento contra políticas afirmativas como as cotas.  Essa crítica supõe uma igualdade de condições mas ignora as diferenças de oportunidades dos indivíduos brancos e negros.


Acima, um exemplo do discurso biológico sendo utilizado contra políticas afirmativas



A miscigenação NÃO produz  uma democracia racial. O fato de não existir raças humanas biológicas não pode esconder a história de exclusão social e não dissipa a necessidade de políticas afirmativas.




A quem favorece dizer que somos todos macacos?


Apesar de  não existir raças humanas biológicas o racismo existe. Como vimos, uma das características do Homo sapiens é a cultura. E é inegavel que exista uma cultura negra, e, com isso, uma identidade negra, que justifica, em um sentido das ciências sociais, o uso do termo raça negra:




Assim, o racismo não tem a ver com o conflito entre unidades biológicas ("raças biológicas")  e sim entre  identidades culturais (também chamadas de raças ou etnias,em sentido antropológico) , tem a ver com a opressão da cultura negra e o favorecimento da cultura branca.  Ignorar as diferenças (culturais, de oportunidade, etc) entre negros e brancos só favorece essa opressão:



Na foto :"Só brancos nascem?" . Biologicamente, raças humanas não existem. Mas negar que existam raças humanas resolve o problema do racismo?






http://www1.folha.uol.com.br/poder/2014/05/1455758-umbanda-e-candomble-nao-sao-religioes-diz-juiz-federal.shtml

Demonizadas pelas igrejas neopentecostais,  o preconceito contra as religiões afro-brasileiras se institucionalizou.


O racismo existe e quem não o vê e o nega são os favorecidos por ele. Para esses não há nada de estranho revistas com capas apenas com brancos, mas é  reprovável que uma negra seja eleita como a mulher mais bonita do mundo. E os cultos afro-brasileiros lhe parecem ser "demoníacos", "primitivos", nada  relacionados com a religião "organizada" branca.  Provavelmente para esses, não há nada de chocante e ofensivo ser chamado de macaco, porque eles nunca foram chamados de macacos com uma conotação depreciativa.

A explicação biológica não diminui a ofensa. O termo "macaco" é um  historicamente racista. Mesmo  que para biologia macacos não sejam "menos evoluídos" que o homem. Mesmo que o termo  seja usado vulgarmente para representar nossos parentes atuais, nossos ancestrais e por consequência o Homo sapiens. O ofendido não pode ser constrangido a se calar. E nesse contexto dizer "Não!Eu NÃO sou um macaco!" é um ato de resistência. E, por isso, aquele que sofre a ofensa deve ter meios legais de se proteger e combater o racismo. 

Como disse o ativista  Marcus Guellwaar : "A campanha racista com aquela frase racista veio para dizer: NÃO É CRIME CHAMAR NEGROS DE MACACOS."



Conclusão

O racismo já foi usado pra contestar o conceito de evolução, através da incorreta idéia de que a herança ocorre mistura e, por isso a reprodução sexuada não produziria diversidade.
Posteriormente o discurso biológico (na verdade, pseudobiologico) foi incorporado pela cultura racista, ao tratar o negro como um intermediário da evolução humana, "menos evoluído" que o branco. 
Atualmente, a ideia de ausência de raças humanas ( no sentido biológico) e a falsa idéia de igualdade são utilizadas como argumentos contra políticas de ação afirmativa, numa defesa da meritocracia que não leva em conta as desigualdades de oportunidades entre brancos e negros.  

Retomo a pergunta do início do texto: Não seria a campanha "somos todos macacos"  novamente a utilização equivocada do discurso biológico, camuflando e conservando a desigualdade social, silenciando a indignação negra diante de uma ofensa de natureza racista?

        "Onde houver a reação do oprimido, vai ter o opressor querendo se apropriar."(C.M.)




Onde nós guardamos o nosso racismo?




SAIBA MAIS
 Evolução não é necessariamente melhora nem aumento de complexidade
Criacionismo, evolucionismo e bananas
Evolução: a resposta biológica para a pergunta da diversidade
Curso Genética e Evolução

segunda-feira, 19 de maio de 2014

Evolução biológica não é necessariamente melhora nem aumento de complexidade

por Fabio Dias Magalhães





Evolução biológica é "descendencia com modificação" ou seja, a capacidade dos seres vivos de se modificar ao longo das gerações.  E isso ocorre devido a ação de mecanismos evolutivos, como a mutação, a recombinação genética, a seleção natural, cruzamento consanguíneo, catástrofes e outros.
Evolução biológica não tem um sentido de melhora, mas de modificação das populações ao longo das gerações . Essas modificações podem permitir melhor adaptação e por isso serem favorecidas pela seleção natural. Ou  podem ser neutras ou, ainda, desfavorecer a adaptação. Por exemplo, cruzamentos consanguíneos  aumentam a homozigose e a expressão de doenças recessivas e são exemplos de alteração evolutiva.  Ou uma catástrofe, que reduz a biodiversidade, podem ser mecanismo evolutivo ( deriva genética). Ou seja, nem sempre evolução significa melhor adaptação.

E ainda não podemos dizer que uma espécie é mais evoluída que outra. Cada espécie atual está apta para o ambiente em que se encontra.O homem não é mais evoluído que peixes.  Jogue o homem nu no oceano e verá quem vencerá a luta pela sobrevivência. Da mesma forma, o homem não é mais evoluído que outros primatas.

Evolução não é, necessariamente, aumento da complexidade. Muitas vezes  na evolução ocorrem perdas de características. Não temos branquias funcionais apesar de evoluirmos de peixes, cobras não tem patas apesar de descenderem de tetrápodas, o cipó-chumbo é uma planta que perdeu a capacidade fotossintética. Essas perdas não são chamadas "involuções", são exemplo também de evolução. Veja abaixo:

A serpente, apesar de ápode, é um Tetrapoda por descender de tetrápodas.



O cipó-chumbo (a planta amarela enroscada em outra na foto) é uma planta, apesar de não fazer fotossíntese.



A idéia de evolução como aumento da complexidade é lamarkista. É como uma escada ou algo linear. E é representada abaixo:




Já a ideia darwinista  indica não uma sequencia linear de melhora, mas sim divergências a partir de um ancestral. A evolução é representada, assim, como uma árvore:



Em uma interpretação lamarckista, o ser humano seria mais evoluído que seus ancestrais. Mas isso NÃO é um intepretação correta da evolução biológica.




Entretanto, segundo Darwin, a  evolução não é como uma escada, mas como uma árvore, em que as espécies compartilham ancestrais mas também demonstram divergências. A  evolução (ou filogenia) dos primatas seria corretamente representada na figura abaixo:

Para saber mais
Somos todos macacos?


terça-feira, 6 de maio de 2014

Próximas aulas:Aulão Fecundação+Embriologia+Tecidos

Atenção às próximas aulas , lembrando que para participar delas você deve se inscrever em salabioquimica@gmail.com e imprimir e fazer as listas de questões ANTES da aula.

PARA OS ALUNOS QUE QUEREM DESCONTO NO AULÃO: Cole na sua linha do tempo a IMAGEM ABAIXO e peça para os colegas curtirem/compartilharem.Quem conseguir maior número de curtidas (+1 ponto cada) somado ao de compartilhamentos(+5 pontos cada) dos colegas não paga.

Faça antes da aula as listas abaixo, conferindo o gabarito:

Fecundação



Embriogênese


Tecidos

segunda-feira, 5 de maio de 2014

Bases bioquímicas da hereditariedade

por Fabio Dias Magalhães




Bem...mais um texto longo. A nossa pergunta é: Qual é a base química da genética?

Considere um casal de indivíduos não albinos que tiveram um filho albino. Esse é um tipo de assunto comum em aulas de genética. A partir da história concluimos que os pais eram hererozigotos (Aa) e o filho homozigoto recessivo (aa):


Vários conceitos estão envolvidos com o heredograma:

1)"A" e "a" são alelos de um gene, ou seja, variantes de um gene. O alelo "A" está relacionado com a produção de melanina, já "a" não produz esse pigmento. Isso mostra que o gene interfere nas características de um indivíduo.

2) Cada um dos pais transmitem  um dos seus alelos ("a" e "a") ao filho ("aa") na fecundação. Isso mostra que uma característica é condicionada por par de alelos que se separa na produção de gametas. E que o gene tem capacidade de replicação, já que a partir de uma célula (zigoto) se desenvolveu o filho, e o genótipo "aa" se replicou para todas as suas células.


Em resumo: um gene interfere nas características de uma célula e ele tem capacidade de replicação e, por isso, é transmitido para células filhas.


Nosso objetivo aqui é entender que um gene é um trecho de DNA que expressa um peptídeo ou proteína. Esse DNA replica e isso permite que as informações para síntese de proteínas sejam transferidas para as células filhas. Durante a replicação, o DNA pode sofrer mutações e por causa disso existem variantes de um gene (alelos) que produzem proteinas diversas cada um, com ou sem atividade biológica.

3 características de um gene: Uma característica (melanina) resulta de um par de alelos (1), que podem ser transferidos para células filhas (2) e esse par de alelos se separa na produção de gametas (3).




Questão: O DNA é a molécula da hereditariedade por apresentar duas propriedades.  Cite-as, explicando sua importância.



Resposta:  Transcrição e replicação. A transcrição é uma etapa da síntese proteica e, a partir dela, o DNA comanda o metabolismo celular através de enzimas e outras proteinas. A replicação permite que as informações para a síntese proteica sejam transmitidas para as células filhas, sendo por isso uma etapa anterior à divisão celular.
Acima, o DNA transcreve (o que permite a síntese de proteínas) e replica ( o que permite a divisão celular)


DNA, RNA e Proteínas

O DNA e o RNA são ácidos nucléicos e, por isso, polímeros formados de  nucleotídeos.  O DNA é feito de desoxirribonucleotideos (com desoxirribose e bases nitrogenadas A, G,C e T) e o RNA é um polimero de ribonucleotídeos (com ribose e bases nitrogenadas A,G,C e U). São moléculas bem diferentes das proteínas, que são polímeros formados de aminoácidos unidos por ligações peptídicas.
Ácidos nucleicos são compostos de nucleotídeos. Na figura acima, observe os dois tipos de pentose (ribose e desoxirribose) e as bases nitrogenadas pirimidinas e purinas. Qual pentose e base nitrogenada é exclusiva do DNA?


A partir do DNA são transcritos vários tipos de RNA: O RNA que leva a mensagem do DNA (RNA mensageiro), o RNA que transporta aminoácidos  (RNA transportador) e o RNA que compõe com proteínas os ribossomos (RNA ribossômico). Entretanto, quando falarmos aqui de transcrição estaremos nos referindo à produção do RNAm. 




Proteínas são compostas de aminoácidos. Abaixo, um aminoácido, componente das proteínas. Observe os grupos amina, carboxila e a cadeia lateral (grupo radical).


Na síntese proteica, aminoácidos se ligam, processo que libera uma molécula de água para cada ligação peptídica:

Resumo da  síntese protéica

A síntese protéica tem duas etapas: transcrição e tradução

Na transcrição, um molde de DNA produz um RNA  mensageiro (RNAm).

Na tradução, esse RNAm, ligado a ribossomo, será molde para a produção de proteína.

O ribossomo se desloca sobre o RNAm e o RNA transportador  (RNAt) reconhece as trincas de nucleotídeos do RNAm, transportando o aminoácido correto. A medida que outros RNAt vão trazendo aminoácidos, vão ocorrendo ligações peptídicas, levando a produção da proteína. Cada trinca de nucleotídeos do RNAm (codon) se parea com a trinca do RNAt (anticodon). Assim, existe uma relação de 3 nucleotídeos no ácido nucléico para 1 aminoácido na proteína. Entretanto,  existem codons  não relacionados a aminoácidos e são eles que determinam o fim da síntese proteica; são chamados de codons de parada.

As duas etapas da síntese proteica:



Um gene, uma proteína. Acima, um gene é um trecho de DNA que expressa um peptídeo.O RNAm transcrito  a partir do DNA se liga ao ribossomo, permitindo que ocorra a tradução, na qual as proteínas serão montadas.   Perceba, na figura acima, o códon, trecho do RNAm relacionado, geralmente,  a um aminoácido na proteína.




3 para 1. Acima, figura mostra a relação de 3 nucleotídeos do RNAm para um aminoácido na proteina. Essa  trinca de nucleotídeos é o codon. O ribossomo  permite a ligação dos RNA transportadores, ligados ao aminoácidos. O RNAt  reconhece o codon  através do anticodon, trinca complementar ao codon que ocorre no RNAt. A medida que o ribossomo vai se deslocando pelo RNAm  a proteina vai sendo montada.




Questão: O fumo está relacionado ao aumento de risco para o câncer de pulmão. O hábito de fumar expõe os fumantes asubstâncias com atividade carcinogênica. O Benzopireno, um dos principais agentes carcinogênicos presentes na fumaça docigarro, tem a capacidade de promover mutações no DNA levando a mudança da base Guanina para Timina. Suponha que umtrecho da fita molde de DNA do gene X, representado a seguir, possa ser alterado em presença do Benzo[a]pireno, em um dosdois sítios indicados na figura

1.Considere que o RNA mensageiro seja formado a partir das trincas mostradas no esquema da figura 1 a seguir.Indique as alterações que ocorrerão na síntese da proteína X quando a mutação for localizada nos diferentes sítios, justificando cada resposta com a utilização do código genético da figura 2.
 2.Qual seria o efeito da deleção da primeira adenina indicada no trecho de DNA da figura 1?


Resposta: 
Lembrando os sítios de mutação e o código genético...

1) Quando a mutação for localizada:
a) no sítio 1  A seqüência do DNA será modificada pelo benzopireno de ATG para ATT levando, na transcrição, a formação de um RNAm com a seqüência UAA ao invés de UAC. UAA é um códon de terminação, portanto, a mutação provocará a produção de uma proteína menor. 

b) no sítio 2 A seqüência do DNA de CCG será modificada para CCT levando na transcrição, a formação de um RNAm com a seqüência GGA ao invés de GGC. Nessa situação, a modificação de GGC para GGA não provocará alteração na proteína; os dois códons na tradução produzem uma proteína com o aminoácido glicina, nesta posição

2)A deleção da adenina alterará a matriz de leitura, levando a alteração da proteína. (explicarei isso  a frente).


A tabela acima, na questão,  ilustra o Código genético, que é a relação de trincas de nucleotídeos do ácido nucléico  com os aminoácidos de uma proteína. Ele é universal, por é obedecido pelas sinteses proteicas de todos seres vivos. Isso evidencia a ancestralidade comum de todos os seres vivos e permite, ainda, a produção de organismos transgênicos. O código genético é também degenerado, ou seja, existem mais de um codon para o mesmo aminoácido, o que nos protege do efeito de mutações como a que ocorreu no sítio 2.


O efeito das mutações

Mutação gênica é uma alteração aleatória do DNA. Ela resulta de um erro durante a duplicação por causa de uma substituição, deleção ou inserçao de nucleotídeos. A mutação pode levar a produção ou não de proteínas alteradas. 

Vamos estudar os impactos da mutação a seguir:

Leia acompanhando o quadro abaixo. As mutações estão em vermelho, o DNA e proteinas normais estão, respectivamente, em azul claro e verde. A sequencia normal do DNA produz a sequência de aminoácitos Thr-Met-Gln-Arg-gln. A troca de nucleotídeos pode ou não alterar a sequência de aminoácidos. A alteraçao de ACA para ACG não mudou a proteína. Já ACA para ATA levou a substituição do aminoácido Thr para lleu.  No outro exemplo, a alteração de CAA para TAA produziu uma trinca de parada interrompendo a síntese.  A deleção ou substituição de base altera a matriz de leitura, ou seja, enquanto antes as trincas eram ACA ATG CAA CGA CAA, a inserção de G levou a produção de trincas ACA GAT GTA ACG ACA, mudando totalmente a proteína.



Abaixo a figura mostra como inserções e deleções alteram a matriz de leitura. O DNA normal está no meio, acima ele sofreu inserção ( em bege) e abaixo deleção.


Note que é a partir das mutações que os  alelos  (variantes de genes) são produzidos. Levando em conta que a  mutação pode produzir proteínas disfuncionais, vamos chamar de "A" o trecho de DNA não alterado e de "a"  aquele trecho que sofreu mutação e por isso não produz uma  enzima ativa. Os individuos "AA" e "Aa" produzirão a enzima, enquanto "aa" não produzirá. Essa é a base molecular para os famosos conceitos  de dominante e recessivo.


Replicação e Divisão Celular

A replicação é um processo que ocorre antes da divisão celular e é fundamental para transmissão das informações para síntese proteica para as novas células.

Costuma-se dizer que a duplicação do DNA ocorre no sentido  5' para 3':



Para entender isso, observe o desoxirribonucleotídeo abaixo. Perceba que os carbonos da pentose são numerados de 1' a 5'. Observe onde estão os carbonos 3' e 5' e os ligantes desses carbonos. Existe uma hidroxila ligado ao carbono 3' e tres fosfatos no C 5':
Durante a duplicação, o grupo fosfato do carbono 5' ataca o grupo hidroxila do carbono 3' da fita de DNA nascente. Assim vai ocorrendo a polimerização do DNA, catalisada pela DNA polimerase:
 Na figura, observe o novo nucleotideo se ligando ao DNA. O grupo fostato desse novo nucleotideo reage com a hidroxila do nucleotideo que ja está no DNA, formando uma ligação chamada de ligação fosfodiester. Perceba que a nova fita cresce no sentido 5' a 3'.



A duplicação do DNA ocorre na intérfase e forma cromátides irmãs (que parecem um "X" ou um "H"). Posteriormente, no início da divisão celular, o DNA se condensa, reduzindo seu volume. Isso é fundamental para favorecer os deslocamentos que o material genético vai sofrer na divisão:



Existem dois tipos de divisão celular nos eucariotos: a mitose ( que conserva o número de cromossomos e serve para o crescimento dos animais) e a meiose ( que reduz o número de cromossomos e permite a produção de gametas animais). 

Observe, abaixo, a formação e a separação das cromátides-irmãs:



 Perceba, acima,  que na meiose 1 ocorre a separação dos cromossomos homólogos. Os genes alelos estão em cromossomos homólogos e é a separação desses que leva à segregação dos alelos.


Conclusões

Retornemos ao genótipo "Aa", que ocorre em indivíduos que produzem melanina:



1) Os alelos  "A" e "a" resultam de mutações, em ancestrais distantes. "A" produz enzima ativa mas "a" não.

2)A combinação "Aa", por causa da presença de "A" acaba por levar a produção  de  enzima funcional e, com isso, produção de melanina. "A" é chamado assim de dominante porque sua expressão ocorre tanto como "AA" ou "Aa".

 3)Esses alelos são DNA e por isso podem se duplicar e serem transferidos para as células na mitose.

 4)E como estão em cromossomos homólogos, eles se separam na meiose 1, e por isso os gametas são apenas "a" ou "A".



Ah, vida! Sobre o Projeto Genoma Humano







Saiba mais

1. Sintese proteica em eucariotos é diferente daquela que ocorre em procariotos. Isso porque As células eucariotas são compartimentadas, clique AQUI para saber mais.  A síntese proteica eucariota também é diferente porque o RNAm deve ser processado. Clique AQUI para saber sobre o SPLICING, o processamento do RNAm (EM BREVE!)

2.O câncer é causado por acúmulo de mutações. Clique AQUI para saber mais.

3. Se tiver paciencia e um caderno para ir fazendo anotações, veja essa aula de Genética e Evolução, com a maior parte do conteúdo dessas matérias em prezi e com questões.(EM BREVE)

4.A genética viral tem características próprias. Veja essa aula e faça as questões propostas.

5.Conheça os experimentos que permitiram a conclusão que o DNA é o material genético dos seres celulares (EM BREVE)

















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