25.10.10
Aula_ Ciclos Biogeoquímicos Profª Magda Barbosa
1_ Ciclo da Água
· Componente mais abundante da matéria viva
· Sua reciclagem é fundamental para a garantia de vida no planeta
· Evapora-se das superfícies aquáticas e terrestres formando as nuvens
· Condensa-se e se precipita na forma de chuva, neve ou granizo
· No solo, a água pode atravessar as camadas, atraída pela força da gravidade, e atingir o lençol freático, de onde chega até um rio, riacho ou mar
· Parte da água precipitada pode ser retida pelo solo ou absorvida pelas plantas por seu sistema radicular
· Nos vegetais, a perda de água ocorre por transpiração ou transferência alimentar à cadeia de consumidores.
· Os animais, por sua vez, participam do ciclo ingerindo água direta ou indiretamente através dos alimentos
· O processo de eliminação é variável podendo ocorrer através da urina, fezes, respiração, suor etc
2_ Ciclo do oxigênio
· Indispensável à respiração aeróbica, é o segundo componente mais abundante da atmosfera, onde existe na proporção de cerca de 21%
Pode ser consumido na atmosfera através das seguintes vias:
· atividade respiratória dos seres vivos aeróbicos;
· combustão;
· degradação, principalmente pela ação dos raios ultravioleta, com formação de ozônio (O3);
· combinação com metais do solo (principalmente o ferro), formando os óxidos metálicos;
O gás oxigênio é reposto na atmosfera principalmente através da fotossíntese, com destaque para a atividade do fitoplâncton marinho
3_ Ciclo do Carbono
· O carbono está presente em todas as moléculas orgânicas;
· Encontra-se à disposição dos seres vivos na forma de CO2 na atmosfera ou dissolvido na água;
· É fixado e transformado em matéria orgânica pelos produtores;
· Parte do carbono retirado do ar passa a constituir a biomassa dos seres fotossintetizantes, podendo eventualmente ser transferida aos animais herbívoros;
· Os consumidores adquirem o carbono somente através da nutrição;
· Tanto produtores como consumidores perdem carbono:
ü através da respiração (que libera co2 para o ambiente)
ü através da cadeia alimentar (ao servir de alimento para um organismo qualquer);
ü do fornecimento de material que fará parte da constituição do humo ( detritos orgânicos), pela morte do organismo ou parte dele;
obs.: os animais eliminam carbono através da excreção e de resíduos digestórios; os decompositores atuam sobre os detritos orgânicos liberando CO2 que retorna à atmosfera e se reintegra a seu reservatório natural;
Dessa forma, o carbono fixado na fotossíntese vai passando de um nível trófico para outro, enquanto retorna gradativamente à atmosfera, em conseqüência da respiração dos próprios organismos e da ação dos decompositores, que atuam em todos os níveis tróficos.
4_ Ciclo do Nitrogênio
· O nitrogênio entra na composição química das proteínas (está presente na estrutura dos aminoácidos)
· Embora 80% do ar seja constituído por esse gás, a grande maioria dos organismos não é capaz de de absorvê-lo desta forma ( é necessário muita energia para quebrar a ligação N – N)
· Uma vez isolados, os átomos de N podem converter-se em amônia, nitrato ou aminoácidos: o processo chama-se fixação e só ocorre por ação da luz ou da vida, sendo o último o grande responsável;
· O processo que remove N2 do ar e torna o nitrogênio acessível aos seres vivos é denominado fixação do nitrogênio.
· O processo biológico é tão importante, que várias plantas estabelecem uma relação com bactérias capazes de fixar nitrogênio;
· As bactérias do gênero Rhizobium e algumas algas conseguem retirar o nitrogênio da atmosfera e introduzí-lo na cadeia (é a fixação do nitrogênio);
· A fixação de N2 em íons nitrato (NO3-) é a mais importante, pois é principalmente sob a forma desse íon que as plantas absorvem nitrogênio do solo.
· A fixação pode ocorrer por processos físicos, como sob ação de relâmpagos durante tempestades, e também por processos industriais, quando se criam situações de altíssima pressão e temperatura para a produção de fertilizantes comerciais. A fixação biológica, porém, é a mais importante, representando 90% da que se realiza no planeta.
· A fixação biológica do nitrogênio é realizada por bactérias de vida livre no solo, por bactérias fotossintéticas, por cianofíceas (algas azuis), e principalmente por bactérias do gênero Rhizobium, que somente o fazem quando associadas às raízes de plantas leguminosas - soja, alfafa, ervilha, etc. Nessas raízes formam-se nódulos densamente povoados pelas bactérias, onde ocorre a fixação de N2 até a formação de nitrato. Essas plantas podem assim desenvolver-se mesmo em solos pobres desse íon.
· Além da atmosfera, outro reservatório de nitrogênio é a própria matéria orgânica. Os decompositores que promovem a putrefação transformam compostos nitrogenados em amônia (NH3), processo denominado amonificação.
O ciclo regular do nitrogênio é dividido em vários estágios, que podem ser apresentados resumidamente do seguinte modo:
1) As bactérias do gênero Rhizobium,transformam o N2 da atmosfera em amônia (NH3); as bactérias decompositoras também transformam os excretas nitrogenados dos animais em decomposição em amônia (NH3). Lembre, para que as bactérias do gênero Rhizobium transformem o N2 em NH3 elas devem estar associadas às raízes de plantas leguminosas, como já lemos acima!!! Então existem duas formas de transformação de Nitrogênio em amônia: pela ação das bactérias do gênero Rhizobium e pela ação de bactérias decompositoras!!!!
2) Com relação a Amônia (NH3), há três caminhos possíveis: 1º essa amônia pode ser utilizada diretamente por muitos vegetais, inclusive as leguminosas, para a produção de proteínas e ácidos nucléicos. Um 2º caminho é a sua transformação, por bactérias nitrificantes em nitritos (NH3 ------------NO2) e depois em nitratos (NO2-----------NO3)que ficam no solo e na água. Os nitratos acabam por ser absorvidos pelos vegetais os quais são utilizados para a produção de proteínas e ácidos nucléicos e assim inserir o nitrogênio na cadeia alimentar. No 3º caminho, parte dessa amônia é absorvida por um outro tipo de bactéria, as bactérias desnitrificantes que transformam a amônia em nitrogênio e assim, o devolvem a atmosfera, completando o ciclo (NH3---------------N2)!!!
Obs.: as bactérias que transformam a amônia em nitrito (processo chamado nitrosação) são as nitrosomonas e as bactérias que transformam o nitrito em nitrato( processo chamado nitratação), são as nitrobacter!!!
5.10.10
ECOLOGIA_NÍVEL TRÓFICO
Existem três níveis tróficos principais:
Produtores: reúnem todos os seres capazes de autotrofia.
Consumidores: são organismos que consomem produtores e outros consumidores, geralmente são heterótrofos. Estes podem ser:
Consumidores de primeira ordem: alimentam-se de produtores.
Consumidores de segunda ordem: alimentam-se de consumidores de primeira ordem.
Consumidores de terceira ordem: alimentam-se de consumidores de segunda ordem.
Decompositores: Consomem os restos de plantas e animais. Responsáveis pela devolução de minerais e nutrientes para o ambiente, que servirão para produtores mais uma vez, fechando o ciclo.
Cadeias e Teias alimentares
A cadeia alimentar mostra relações alimentares simples em um ecossistema. Temos como exemplo para este conceito:
Em um ecossistema existem plantas, gafanhotos, ratos e cobras. Nele obviamente:
A planta produz seu próprio alimento (produtor);
O gafanhoto consome a planta (consumidor de primeira ordem);
O rato consome o gafanhoto (consumidor de segunda ordem);
A cobra consome o rato (consumidor de terceira ordem).
Decompositores consomem os restos dos organismos mortos.
Logo:
Planta --> Gafanhoto --> Rato --> Cobra --> Decompositores.
Teia alimentar
Devido a complexidade que uma relação de trofia pode alcançar em um ambiente, o conceito de cadeia alimentar tende a evoluir para uma teia alimentar. Para este conceito temos o seguintes exemplos.
Em uma lagoa temos plantas, caramujos, peixes pequenos, peixes grandes, zooplâncton e aves. Nele é possível (a única certeza é a autotrofia da planta) que:
A planta produz seu próprio alimento (produtor);
O caramujo consome a planta (consumidor de primeira ordem);
O peixe pequeno consuma o caramujo (consumidor de segunda ordem);
O peixe grande consuma o peixe pequeno (consumidor de terceira ordem);
A ave consuma o peixe grande;
Decompositores consomem os restos.
Outra possibilidade:
A planta produz seu próprio alimento (produtor);
O caramujo consuma a planta (consumidor de primeira ordem);
O peixe pequeno consuma o caramujo (consumidor de segunda ordem);
O ave consuma o peixe pequeno (consumidor de terceira ordem);
Decompositores agem.
Mas, também pode ocorrer o seguinte:
O caramujo consuma o zooplâncton (consumidor de segunda ordem);
O peixe grande consuma a planta (consumidor de primeira ordem);
A ave consuma o peixe grande (consumidor de segunda ordem).
Decompositores agem.
Assim, fica claro que teias alimentares nada mais são que cadeias alimentares mais complexas, que exploram diversas possibilidades.
A cadeia alimentar não termina com o consumidor quaternário. A matéria orgânica morta é alvo dos decompositores, sendo estes (bactérias ou fungos), que são os responsáveis por devolver à cadeia essa matéria decomposta em sais minerais e outros produtos, que serão assim reutilizados pelos produtores. Fecha-se, então, o ciclo da cadeia.
Referências
Uieda, Virginia Sanches "Exemplo de uma teia de riacho" no site do Museu Escola do Instituto de Biociências de Botucatu, da Universidade Estadual Paulista ‘Júlio de Mesquita Filho
15.9.10
14.8.10
4.8.10
Antígenos e Anticorpos
27.6.10
Sistema ABO de grupos sanguíneos
Por análise desse sistema, as hemácias humanas podem apresentar na membrana as substâncias aglutinógenos ou aglutinogênios, sintetizadas pelos alelos IA ou IB sendo: aglutinógeno A ou aglutinógeno B ou a coexistência dos dois tipos e também a substância química aglutinina contida no plasma das hemácias: Anti-A, Anti-B ou ausência dessas.
Na relação alélica existente, o alelo i é recessivo aos seus alelos IA e IB. Assim, quando em um indivíduo é encontrado homozigose do alelo recesivo i, esse pertencerá ao grupo O (genótipo ii).
Caso sejam encontrados em heterozigose os alelos IA e IB, ambos manifestam seu caráter dominante, e o indivíduo será do grupo sangüíneo AB (genótipo IA IB).
Um indivíduo pertencerá ao grupo sangüíneo A, se enquadrado em duas situações: quando em homozigose dominante IA IA, ou em heterozigose do alelo dominante IA com o recessivo i, apresentando genótipo IA i.
Da mesma forma para o grupo sangüíneo B: quando em homozigose dominante IB IB, ou em heterozigose do alelo dominante IB com o recessivo i, apresentando genótipo IB i.
O quadro abaixo, resumidamente, esquematiza as possibilidades entre os alelos para determinação do sistema ABO.
4.6.10
Semana do Meio Ambiente
Artigo publicado no jornal "O Imparcial" em 03/06/2010
29.4.10
21.4.10
18.4.10
19 de abril, Dia do Índio
Oi gente!!! para celebrarmos o Dia do Índio, resolvi trazer uma discussão sobre a contribuição das "raças" entre elas a indígena, à formação do povo brasileiro e de como a genética se insere nesse tipo de estudo!!
Genética e "mistura racial" no Brasil
A genética experimentou uma notável expansão no país a partir da década de 50. Contribuiu para tal a consolidação do sistema universitário brasileiro e o treinamento de um grupo de jovens cientistas em universidades e laboratórios no exterior que, ao retornarem ao país, montaram e impulsionaram diversos grupos de pesquisa (Santos 1996).
Nas pesquisas em genética de populações humanas na segunda metade do século XX, uma vertente que recebeu ampla atenção no Brasil estava voltada para os estudos sobre dinâmica gênica em situações de "mistura racial"3. Segundo Sans (2000), a América Latina é uma das regiões mais investigadas em todo o mundo no que diz respeito a essa linha de pesquisa, notando-se uma proeminência da produção de geneticistas brasileiros nesse campo. Em um influente trabalho na década de 60, os geneticistas Francisco M. Salzano e Newton Freire-Maia salientaram que as populações brasileiras apresentam "uma oportunidade ímpar para o estudo de problemas dos mais fascinantes e complexos" (1967:1) (ver, também, Freire-Maia 1983; Salzano e Bortolini 2002). Seus estudos apontaram que
As populações brasileiras caracterizam-se, em geral, por apresentarem grande heterogeneidade genética [...]. A heterogeneidade deriva da contribuição que lhe deram os seus grupos raciais formadores [...]. São, por isso, nossas populações um ótimo material para uma série de estudos sobre comparações intra e interétnicas, bem como sobre os efeitos da mestiçagem (Salzano e Freire-Maia 1967:157).
Nas décadas de 60 e 70, foi realizada uma grande quantidade de estudos sobre "mistura racial" no Brasil. Fundamentavam-se na análise de marcadores genéticos clássicos, como, por exemplo, no sistema de grupos sangüíneo Rh, Diego e proteínas séricas Gm (gamaglobulinas).
Uma vez fornecido o contexto histórico, torna-se possível situar Retrato Molecular do Brasil no bojo da ciência brasileira das últimas décadas. Pode-se dizer que é um dos capítulos mais recentes de uma vertente de investigação proeminente na genética de populações humanas que floresceu no Brasil na segunda metade do século XX. Para além disso, a pesquisa de Pena e associados, juntamente com outros estudos genéticos (ver Salzano e Bortolini 2002), inova e amplia as possibilidades de análise mediante a utilização do novo arsenal técnico oferecido pela biologia molecular. Por meio do seqüenciamento de porções do mtDNA e do cromossomo Y, os geneticistas buscaram apresentar um panorama comparativo da distribuição geográfica e dos padrões de ancestralidade das matrilinhagens e patrilinhagens da população brasileira. Ecoando a extensa literatura em genética de populações no Brasil (incluindo uma continuidade discursiva que coloca a composição da população brasileira como "ímpar e fascinante" devido ao alto grau de miscigenação), o intuito de Retrato Molecular do Brasil é destrinchar, do ponto de vista biológico, a história da formação do povo brasileiro, enfatizando a realidade sociodemográfica do país no tocante à mestiçagem.
Há um outro objetivo presente nos escritos dos geneticistas, que é o de desenvolver um diálogo com as ciências sociais. Parece-nos que Sérgio Pena e colaboradores utilizaram uma estratégia que se mostrou bem-sucedida e que findou por atrair considerável atenção da parte de cientistas sociais, algo incomum em se tratando de resultados de pesquisas em genética/biologia. Tal estratégia envolveu a referência a alguns autores clássicos da antropologia, sociologia e história no Brasil, como Darcy Ribeiro, Gilberto Freyre e Sérgio Buarque de Holanda, de modo a colocar a pesquisa genética como também potencialmente geradora de uma "interpretação do Brasil". Isto é, a biologia em estreito diálogo ou mesmo comprovando teses oriundas das ciências sociais e humanas. Não por acaso, os geneticistas, ao denominarem a pesquisa como Retrato Molecular do Brasil, parafraseiam o clássico livro de Paulo Prado Retrato do Brasil, publicado em 19284.
14.4.10
Áreas da genética
Genética clássica
Ver artigo principal: A Genética clássica consiste nas técnicas e métodos da genética, anteriores ao advento da biologia molecular. Depois da descoberta do código genético e de ferramentas de clonagem utilizando enzimas de restrição, os temas abertos à investigação científica em genética sofreram um aumento considerável. Algumas ideias da genética clássica foram abandonadas ou modificadas devido ao aumento do conhecimento trazido por descobertas de índole molecular, embora algumas ideias ainda permaneçam intactas, como a hereditariedade mendeliana. O estudo dos padrões de hereditariedade continuam ainda a ser uma ferramenta útil no estudo de doenças genéticas, como a Neurofibromatose.
Genética molecular
A genética molecular tem as suas fundações na genética clássica, mas dá um enfoque maior à estrutura e função dos genes ao nível molecular. A genética molecular emprega os métodos quer da genética clássica (como por exemplo a hibridação) quer da biologia molecular. É assim chamada para se poder distinguir de outros ramos da genética como a ecologia genética e a genética populacional. Uma área importante dentro da genética molecular é aquela que usa a informação molecular para determinar os padrões de descendência e daí avaliar a correta classificação científica dos organismos: chamada sistemática molecular.
O estudo das características herdadas e que não estão estritamente associadas a mudanças na sequência do DNA dá-se o nome deepigenética.
Alguns autores defendem que a vida pode ser definida, em termos moleculares, como o conjunto de estratégias que os polinucleótidos de RNA usaram e continuam a usar para perpectuar a eles próprios. Esta definição baseia-se em trabalho dirigido para conhecer a origem da vida, estando associada à hipótese do RNA.
Genética populacional, genética quantitativa e ecologia genética
A genética populacional, a genética quantitativa e a ecologia genética são ramos próximos da genética que também se baseiam nas premissas da genética clássica, suplementadas pela moderna genética molecular.
Estudam as populações de organismos retirados da natureza mas diferem de alguma maneira na escolha do aspecto do organismo que irão focar. A disciplina essencial é a genética populacional, que estuda a distribuição e as alterações das frequências dos alelos que estão sob influência das forças evolutivas: selecção natural, deriva genética, mutação e migração. É a teoria que tenta explicar fenómenos como aadaptação e a especiação.
O ramo da genética quantitativa, construído a partir da genética populacional, tenciona fazer predições das respostas da selecção natural, tendo como ponto de partida dados fenotípicos e dados das relações entre indivíduos.
A ecologia genética é por sua vez baseada nos princípios básicos da genética populacional, mas tem o seu enfoque principal nos processosecológicos. Enquanto que a genética molecular estuda a estrutura e função dos genes ao nível molecular, a ecologia genética estuda as populações selvagens de organismos e tenta deles recolher dados sobre aspectos ecológicos e marcadores moleculares que estes possuam.
Genómica
A genómica é um desenvolvimento recente da genética. Estuda os padrões genéticos de larga escala que possam existir no genoma (e em todo o DNA) de uma espécie em particular. Este ramo da genética depende da existência de genomas completamente sequenciados e de ferramentas computacionais desenvolvidas pela bioinformática que permitam a análise de grandes quantidades de dados.
Disciplinas relacionadas
O termo "genética" é vulgarmente utilizado para denominar o processo de engenharia genética, em que o DNA de um organismo é modificado para se obter uma utilidade prática. No entanto, a maior parte da investigação em genética é direccionada para a explicação do efeito dos genes no fenótipo e para o papel dos genes nas populações.
Aplicações da genética
- Prevenção (aconselhamento genético) e tratamento de doenças.
- A terapia genética permite substituir genes doentes por genes sãos, ou mesmo eliminar os genes doentes.
- Optimização do bem-estar e sobrevivência do indivíduo.
- Intervenções terapeuticas definidas de acordo com o perfil genético do doente, o que faz com que a probabilidade de sucesso de tratamento seja maior.
As aplicações acima descritas fazem parte da genética médica outras utilizações da genética humana estão relacionadas à medicina legal e criminologia, a saber: reconhecimento de tecidos, reconhecimento de identidade através de características genéticas em especial as impressões digitais (dactiloscopia) e o exame de DNA seja para identificação de paternidade, de vítimas de sinistros ou de potenciais homicidas.
Tão importantes para humanidade quanto a genética médica são as aplicações dessa ciência ao melhoramento animal e vegetal. Sabemos que a genética praticamente se iniciou com a domesticação de animais (fase pré-científica) e com os estudos de genética vegetal de Mendel contudo vivemos um impasse ainda não bem dimensionado pela comunidade científica que é a produção de Organismos Genéticamente Modificados ou Transgênicos, cujo impacto sobre o meio ambiente e mesmo sobre as estabilidade do DNA ainda não é de todo conhecida.
Outra aplicação dessa ciência vem de sua associação à epidemiologia (epidemiologia genética) e toxicologia (tóxicogenética e radiogenética) na medida que produzem estratégias de identificar os agentes mutagênicos, teratogênicos ou carcinogênicos que ameaçam a saúde das comunidades humanas e integridade dos ecossistemas.
Termos importantes utilizados em genética
- GENE = Fragmento de DNA cromossômico capaz de determinar a síntese de uma proteína.
- DNA = Ac nucléico formado por 2 fitas de nucleotídeos unidas por pontes de hidrogênio.
- CROMOSSOMO= estrutura nuclear formada pela molécula de DNA mais proteínas (histonas) de forma espiralizada, contendo uma sucessão linear de genes e só podendo ser vista durante a divisão celular.
- LOCUS GÊNICO = local do cromossomo ocupado por um gene.
- CÉLULAS HAPLÓIDES OU GAMÉTICAS = são as células QUE SOFRERAM MEIOSE E POSSUEM APENAS METADE DA CARGA GENÉTICA DO INDIVÍDUO, responsáveis pela formação dos gametas.
- CÉLULAS SOMÁTICAS = todas as células corporais (2N) que possuem o cariótipo completo.
- CROMOSSOMOS HOMÓLOGOS = são cromossomos que apresentam o mesmo tamanho, mesma posição do centrômero e a mesma seqüência gênica (Um de origem materna e outro, paterna).
- GENES ALELOS: são genes situados no mesmo lócus de cromossomos homólogos, responsáveis pela determinação de um mesmo caráter.
- LINHAGEM: conjunto de indivíduos que descendem de um ancestral comum.
- LINHAGEM PURA: quando os indivíduos apresentam os caracteres em homozigose (AA; aa).
- HOMOZIGOTO: genes alelos iguais, dominantes ou recessivos ?AA ou aa?.
- HETEROZIGOTOS: genes alelos diferentes Aa, VB.
- FENÓTIPO: é o resultado da interação do genótipo + influência do meio ambiente.
- GENÓTIPO: é a constituição genética de um indivíduo.
- PERISTASE: é a manifestação de um caráter diferente daquele que havia sido programado pelo genótipo.
- GERAÇÃO PARENTAL: primeiros indivíduos cruzados de uma prole em estudo.
- GERAÇÃO F1: os primeiros descendentes da geração parental.
- GERAÇÃO F2: resultado da autofecundação da geração F1.
- RETROCRUZAMENTO: é o cruzamento entre um indivíduo de F1 x P.
- CRUZAMENTO TESTE: cruzamento entre o indivíduo de F1 x P (recessivo)
4.4.10
28.3.10
Um abraço, profª Magda Barbosa