AA1.1 - Lista de Exercícios No. 1

BACHARELADO DE ENGENHARIA AMBIENTAL EaD UAB/UFSCar

Bioqumica AplicadaSala 2 Iguaba GrandeAA1 - Questionrio

Henrique Apolinrio Rody 331830

Niteri-RJ 11 de outubro de 2011

1. ESTRUTURA E FUNO DE COMPONENTES CELULARES Procura uma figura na internet de uma clula que mostre de forma esquemtica e bem clara os seguintes componentes celulares: a) Citosol O citosol o lquido que preenche o citoplasma, espao entre a membrana plasmtica e o ncleo das clulas vivas, que suporta bolsas, canais e organelas citoplasmticas. constitudo por gua, protenas, sais minerais, ons diversos, aminocidos livres e acares (Wikipdia, 2010).

Figura 1 Citosol (http://www.ufmt.br/bionet/dicas/01.10.04/citosol.htm)

b) Citoplasma O citoplasma o espao intra-celular entre a membrana plasmtica e o envoltrio nuclear em seres eucariontes, enquanto nos procariotos corresponde a totalidade da rea intracelular (Wikipdia, 2010).

Figura 2 Citoplasma num microscpio eletrnico (http://www2.uah.es/biologia_celular/LaCelula/Cel3CitoP.html)

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c) Mitocndria A mitocndria um dos organelos celulares mais importantes, sendo extremamente relevante para respirao celular. abastecida pela clula que a hospeda por substncias orgnicas como oxignio e glicose, as quais processa e converte em energia sob a forma de ATP, que devolve para a clula hospedeira (Wikipdia, 2010).

Figura 3 Mitocndria observada pelo Microscpio eletrnico (http://www.brasilescola.com/biologia/nivelcelula.htm)

Figura 4 Detalhes da Mitocndria (http://blog.ccbi.com.pt/blog/bigbang.php?blogid=40&archive=2009-02)

d) Ncleo O ncleo celular uma estrutura presente nas clulas eucariontes, que contm o ADN (ou DNA) da clula (Wikipdia, 2010).


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Figura 5 Ncleo Celular observado em um Microscpio Eletrnico (http://personales.alumno.upv.es/~ juaotor/content/biologia/Princip/Nucleo1.htm)

Figura 6 Organizao da clula (http://blog.ccbi.com.pt/blog/bigbang.php?blogid=40&archive=2009-02)

e) Cloroplastos Cloroplasto uma organela presente nas clulas das plantas e outros organismos fotossintetizadores, como as algas e alguns protistas. Esta organela que realiza a fotosntese (Wikipedia, 2010).BACHARELADO DE ENGENHARIA AMBIENTAL EaD UAB/UFSCarBioqumica Aplicada Sala 2

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Figura 7 Representao grfica do cloroplasto e imagem de Microscpio eletrnico (http://blog.ccbi.com.pt /blog/bigbang.php?blogid=40&archive=2009-02)

f) Lisossomos Os Lisossomos tm como funo a degradao de partculas advindas do meio extracelular, assim como a reciclagem de outras organelas e componentes celulares envelhecidos (Wikipdia, 2010).

Figura 8 Representao grfica do lisossomo e imagem de Microscpio eletrnico (http://blog.ccbi.com.pt /blog/bigbang.php?blogid=40&archive=2009-02)


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g) Cromossomos O cromossomo uma longa sequncia de DNA, que contm vrios genes, e outras sequncias de nucletidos (nucleotdeos) com funes especficas nas clulas dos seres vivos (Wikipdia, 2010).

Figura 9 Representao grfica de um cromossomo (http://ffsvirus.vilabol.uol.com.br/BIOLOGIA/nucleo.html)

h) Aparelho de Golgi O Aparelho de Golgi uma organela encontrada em quase todas as clulas eucariticas, formada por sacos achatados e vesculas, cuja funo primordial o processamento de protenas ribossomaticas e a sua distribuio por entre essas vesculas (adaptado Wikipedia, 2010).

Figura 10 Representao grfica do aparelho de Golgi e imagem de Microscpio eletrnico (http://blog.ccbi. com.pt/blog/bigbang.php?blogid=40&archive=2009-02)


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i) Peroxissomos Peroxissoma uma organela envolvida por uma membrana vesicular, presente no citoplasma, sobretudo em clulas animais. So responsveis pelo armazenamento das enzimas diretamente relacionadas com o metabolismo do perxido de hidrognio, substncia altamente txica para a clula (Wikipdia, 2010)

Figura 11 Peroxissomos (mascados com P) vistos por Microscpio Eletrnico (http://www.brasilescola.com /biologia/peroxissomos.htm)

j) Membrana plasmtica A membrana celular a estrutura que delimita todas as clulas vivas, tanto as procariticas como as eucariticas. Ela estabelece a fronteira entre o meio intra-celular, o citoplasma, e o meio extracelular, que pode ser a matriz dos diversos tecidos (Wikipdia, 2010).

Figura 12 Representao grfica da membrana plasmtica e imagem de Microscpio eletrnico (http://blog.ccbi.com.pt /blog/bigbang.php?blogid=40&archive=2009-02)


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k) Retculo endoplasmtico O retculo endoplasmtico tem a funo de transporte servindo como canal de comunicao entre o ncleo celular e o citoplasma. Esta estrutura celular formada por canais delimitados por membranas que comunicam-se com o envoltrio nuclear (carioteca) (adaptado Wikipedia, 2010).

Figura 13 Representao grfica do retculo endoplasmtico e imagem de Microscpio eletrnico (http://blog.ccbi.com.pt /blog/bigbang.php?blogid=40&archive=2009-02)

l) Citoesqueleto O citoesqueleto formado por protenas filamentosas ou tubulares que so os filamentos intermedirios, filamentos de actina e os microtubulos e pelas protenas motoras: dinena, miosina e cinesina. composto por protenas bastante estveis que so responsveis por manter a forma da clula e as junes celulares,e auxiliam nos movimentos celulares (Wikipdia, 2010).

Figura 14 Representao grfica do citoesqueleto (http://www.infoescola.com/citologia/citoesqueleto/)


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2. FUNO DE ESTRUTURAS CELULARES Leia a seguinte lista de sentenas e classifique-as como corretas ou incorretas. Explique de forma clara sua resposta. a) A informao hereditria de uma clula passada para a nova gerao atravs de suas protenas. FALSO A informao hereditria de uma gerao para outra passada pelo DNA (cido Desoxirribonuclico) ou RNA (cido Ribonuclico). b) O DNA bacterianos encontrado no citosol. VERDADEIRO As bactrias no apresentam ncleo. c) Os vegetais so compostos de clulas procariticas. FALSO A clula vegetal so eucariticas, tendo como organela diferencial os cloroplastos. Acredita-se que os cloroplastos tenham surgidos de clulas procariticas. d) Todas as clulas de um mesmo organismo tm o mesmo nmero de cromossomos. VERDADEIRO O nmero de cromossomos varia nos organismos, mas constante em todas as clulas de um mesmo organismo. e) O citosol contm organelas envolvidas por membranas, como os lisossomos. FALSO O citosol o citoplasma sem as organelas. f) O ncleo e as mitocndrias esto envolvidos por uma dupla membrana. VERDADEIRO O ncleo composto por uma membrana dupla e as mitocndrias esto envoltas por uma dupla membrana, comumente chamada de membrana interna e externa. g) Os lisossomos e os peroxisossomos so locais de degradao de materiais indesejados da clula. VERDADEIRO Ambos contm enzimas que catalisam a quebra de substncias produzidas no citosol ou de substncias capturadas pela clula. Porm, em alguns casos essas substncias so degradadas para gerar molculas que servem de alimento, sendo portanto desejveis para a clula.


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3. PROLIFERAO BACTERIANA (PROCARITICA) A seleo natural uma fora to poderosa na evoluo que as clulas com at mesmo uma pequena vantagem no crescimento rapidamente superam as suas competidoras. Para ilustrar esse processo, considere uma cultura de clulas que contm 1 milho de clulas bacterianas que se duplicam a cada 20 minutos. Num dado momento uma nica clula nessa cultura adquire uma mutao que a permite se dividir mais rapidamente, com um tempo de gerao de apenas 15 minutos. a) Antes de fazer qualquer clculo, explique de forma clara qual a forma tpica de multiplicao celular encontrada nas bactrias. As bactrias tipicamente se reproduzem por cissiparidade (tambm chamada de diviso simples ou bipartio), onde a bactria se divide em duas novas bactrias idnticas. Este processo de multiplicao propicia a estes indivduos relao exponencial de crescimento seguindo a seguinte frmula:

Onde o nmero de clulas depois de um tempo de reproduo, de clulas e o tempo de gerao da clula.

o nmero inicial

b)Assumindo que existe um suprimento ilimitado de nutrientes e nenhuma morte celular, quanto tempo levaria antes que a prognie da clula mutada se tornasse predominante na cultura? Para a clula selvagem a equao exponencial dada por:

Para a clula mutante:

Para determinar o tempo necessrio para que as quantidade de bactrias se igualem basta resolver a equao abaixo

onde a frao de tempo de reproduo da bactria original. Assim, aplicando logaritmo na base 10 na equao: ( ) ( )


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Resolvendo a equao teremos:

logo seriam necessrios aproximadamente1200 minutos para a populao da bactria mutada superar a populao da bactria original. c) Quantas clulas de cada tipo estariam presentes na cultura nesse momento?


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4. PROLIFERAO DE CLULA EUCARITICA De forma semelhante ao exerccio anterior, imagine agora o caso de um organismo multicelular como o seu. No organismo humano existem cerca de 1013 clulas. Assuma que uma clula adquira uma mutao que faz com que ela se divida de maneira descontrolada (isto , ela se torna uma clula cancerosa). Algumas clulas cancerosas podem crescer com um tempo de gerao de cerca de 24 horas. a) Antes de fazer qualquer clculo, explique de forma clara qual a forma tpica de multiplicao celular encontrada nas clulas somticas de um ser humano. As clulas se reproduzem atravs da duplicao de seus contedos (ou seja, todas os componentes celulares) e posterior diviso em duas clulas filhas, este processo, chamado de mitose, a garantia de uma sucesso contnua de clulas identicamente dotadas. Como a mitose envolve a gerao de uma biomassa igual da clula progenitora o processo de multiplicao pode ser representado por uma progresso do tipo:

b) Se nenhuma das clulas cancerosas morreu, quanto tempo levaria antes que as 1013 clulas no seu corpo fossem clulas cancerosas? Partindo de uma clula ( ) multiplicando-se com um tempo de gerao de 24 horas para atingir uma populao final de essa relao fica assim:

Que na sua forma logartmica pode ser representada da seguinte forma: ( ) clulas, ficando

Que nos permite fazer o clculo do tempo necessrio para atingir assim:


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5. O PROBLEMA DO TAMANHO MXIMO DE UMA CLULA Todos os organismos precisam trocar substncias (alimentos, resduos, gases e calor) com o meio ambiente que os rodeia. Para tal a rea da superfcie em contato com o ambiente muito importante. S que o volume do organismo tambm tem que ser levado em considerao. Um organismo com um volume muito grande vai precisar trocar com o ambiente mais substncias que um organismo com volume pequeno. Assim, pode-se perceber que a relao superfcie/volume o fator global a considerar para um organismo poder interagir adequadamente com o ambiente. Para visualizar melhor isso faa os seguintes clculos: Faa uma estimativa da superfcie especfica (rea superficial/volume) dos seguintes organismos: a) Uma clula de bactria em forma de coco com 1 m de dimetro.

b) Uma clula de levedura com 3m e 10 m de dimetro menor e maior, respectivamente. Uma clula de levedura tem uma geometria elptica ou ovide. Ou seja, teria um dimetro maior e um menor para se utilizar a frmula de uma elipse no clculo da superfcie e do volume. Para simplificar utilizar-se- um dimetro mdio para fazer o clculo da rea especfica de uma esfera:

c) Um homem comum de aproximadamente 70 kg de peso Hipteses simplificadoras: 1. organismo est composto das seguintes partes: de cabea, tronco e extremidades; 2. cada uma dessas partes tem geometria cilndrica com dimetro mdio e comprimento mdio caracterstico de cada parte; 3. outras partes do corpo do homem tem contribuio desprezvel de rea especfica. Assim, podemos calcular da seguinte forma:Area sup erficial (2 D 2 D L) 2 D L Ae Volume DL D2 L

Onde D e L so o dimetro do cilindro que representa o membro e o comprimento desse cilindro, respectivamente.:


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Utilizando a frmula para a cabea com D=17 cm e L=25 cm:

AeCabea

2 17 25 0,14 cm 1 17 25

Para o tronco com D=30 cm e L= 64 cm os clculos ficam assim:

AeTronco

2 30 64 0,065 cm 1 30 64

Para os dois braos com D=8,6 cm e L=68 cm os clculos ficam assim:AeBraos 2 2 8,6 68 0,29 cm 1 8,6 68

Finalmente, para as duas pernas com D=11,2 cm L=80 cm os clculos so:AePernas 2 2 11,2 80 0,23 cm 1 11,2 80

A rea especfica total resultante ento:

d) Do que foi discutido neste exerccio, que concluso geral voc pode tirar com relao ao tamanho de um organismo? Um homem com 1,80 m de altura e peso 80 kg, apresenta a densidade mdia de 100 kgf/m, logo, o volume ocupado por este corpo 0,8 m. Dividindo este volume pela altura deste homem teremos a rea da circunferncia mdia

Considerando este homem como uma grande salsicha teramos a rea de sua superfcie dada por: E portanto:

Outro fato interessante: como a rea especfica da bactria 6,5 vezes maior que a da levedura e 42 vezes maior do que a do homem podemos confirmar que a medida que aumenta o tamanho do organismo diminui sua rea especifica e, portanto, diminui sua atividade metablica ou aumenta seu tempo de gerao.BACHARELADO DE ENGENHARIA AMBIENTAL EaD UAB/UFSCarBioqumica Aplicada Sala 2

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e) Usando este raciocnio os cientistas chegaram concluso de que no pode existir clula maior que 100 mm. Que pode acontecer se a clula for maior que 100 mm? Se a clula for maior que 100 mm dever ser um organismo extremamente lento em termos de atividade biolgica (ou metablica) ou simplesmente no poder existir porque os alimentos ou nutrientes provenientes do ambiente no podero chegar at suas estruturas mais internas.


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