Mitose e Meiose

A mitose é um mecanismo de divisão nuclear em que as duas células filhas que se originam possuem o mesmo número de cromossomas que a célula inicial. A meiose, por sua vez, garante a redução, para metade, do número de cromossomas em cada uma das quatro células formadas. Importa abordar, com pormenor, as semelhanças e diferenças entre estes dois processos de divisão. 

Com a ocorrência da mitose, não há alteração da ploidia da célula mãe. Por mitose, depois da duplicação do DNA, uma célula haploide origina duas células haploides e uma célula diploide origina duas células diploides. As células filhas podem sofrer várias mitoses consecutivas. A informação genética das células finais é idêntica entre si e à da célula mãe. Na mitose não há emparelhamento de cromossomas (os cromossomas têm comportamentos independentes) nem crossing-over. Na metafase, os cromossomas alinham-se a meio da célula, constituindo a placa equatorial, com os centrómeros a ocupar a zona equatorial. Na anafase, há clivagem longitudinal dos centrómeros e ascensão polar dos cromatídios. A mitose é fundamental para a renovação e reparação das células. 

Na meiose, ocorrem duas divisões do núcleo consecutivas (divisão I, reducional, e divisão II, equacional) havendo a formação de quatro células haploides a partir de uma célula diploide, ficando, cada célula filha, com metade do número de cromossomas da célula mãe. Deste modo, apenas as células diploides podem sofrer meiose. Regista-se, na profase da divisão I, o emparelhamento dos cromossomas homólogos (formando-se bivalentes, díadas cromossómicas ou tétradas cromatídicas) e o fenómeno de crossing-over. 

Na metafase da divisão I, os pares de cromossomas dispõem-se na placa equatorial, estando, num bivalente, os centrómeros de cada cromossoma voltados para polos opostos.  A ocupar o plano equatorial encontram-se os pontos de quiasma (resultantes do crossing-over). A divisão dos centrómeros ocorre apenas na anafase da divisão II, já que na anafase da divisão I os centrómeros não se dividem nem os cromatídios irmãos sofrem separação – são os cromossomas, com dois cromatídios, que ascendem aos polos da célula. 

A divisão II da meiose é igual à mitose no que aos acontecimentos de cada fase diz respeito. Assim, nas quatro células filhas (tétrada celular), a informação genética é diferente entre si e relativamente à célula mãe. A meiose é um fenómeno importante pois permite a formação de gâmetas (nos animais) e de esporos (nas plantas). 

Interações bióticas/abióticas, extinção e conservação de espécies

Biosfera é o subsistema do planeta Terra que integra todos os seus organismos vivos, os ambientes que habitam e as relações que estabelecem entre si. Se observarmos o ambiente à nossa volta, com atenção, facilmente nos apercebemos da enorme variedade de seres vivos existentes.

A diversidade biológica ou biodiversidade expressa o número e a variedade de formas de vida existentes num determinado ambiente, assegurando a produção de alimentos e, por exemplo, a reciclagem dos elementos essenciais, como o carbono, o oxigénio e o nitrogénio.

Nos ecossistemas (comunidade biótica + biótopo e suas interações), verifica-se uma constante interação entre os fatores abióticos (parâmetros físicos e químicos como a temperatura, a luz, o pH, o solo, a água, a humidade atmosférica) e os fatores bióticos (relações entre seres vivos pertencentes à mesma espécie – relações intraespecíficas e entre organismos de espécies diferentes – relações interespecíficas). Os ecossistemas tendem a manter-se em equilíbrio porque, face às mudanças constantes do meio ambiente, os seres vivos conseguem adaptar-se, permitindo a evolução dos ecossistemas no sentido de reposição do equilíbrio inicial.

As intervenções antrópicas têm vindo a afetar a dinâmica dos ecossistemas, diminuindo a capacidade de adaptação dos seres vivos, podendo causar o desaparecimento e a extinção de espécies. A extinção de determinada espécie consiste na diminuição gradual do número de indivíduos até ao seu completo desaparecimento. A extinção de uma espécie representa, pois, a perda irreversível de um potencial genético único.

Podem distinguir-se três tipos de extinção: de fundo, em massa e antropogénica. A extinção de fundo é um tipo natural de extinção associada a mecanismos de evolução biológica, causada por alterações do meio ambiente e consequente desaparecimento das espécies que não se encontram adaptadas. A extinção em massa, também devida a causas naturais, reporta-se à morte de um grande número de espécies em consequência de um mesmo evento catastrófico cujos impactes podem fazer-se sentir local ou globalmente (vulcões, furacões, queda de meteoritos). A extinção antropogénica é provocada pela ação do ser humano.

A extinção de muitas espécies deve-se, fundamentalmente, à destruição do habitat e à sua fragmentação excessiva, à introdução e proliferação de espécies exóticas e invasoras, à exploração excessiva, através da caça e da pesca, dos recursos biológicos e à redução do potencial genético aquando do aumento do cruzamento entre indivíduos geneticamente próximos (consanguinidade).

É urgente o desenvolvimento de ações que previnam e atenuam o desaparecimento de espécies, neutralizando e eliminando as causas da extinção. A criação e a gestão de áreas protegidas, a aposta na investigação científica em prol da conservação da natureza e a dinamização de campanhas de sensibilização são exemplos de medidas que podem inverter a tendência de declínio das espécies.

Fermentação e respiração aeróbia

O conjunto de fenómenos bioquímicos celulares é designado por metabolismo. As séries sequenciais de reações que ocorrem no metabolismo são as vias metabólicas.

Integradas nestas, as vias catabólicas (fermentação e respiração aeróbia) são as que estão implicadas na síntese de ATP através da degradação de substratos oxidáveis, nomeadamente a glicose, constituindo um processo exoenergético, em que os produtos das reações contêm menos energia potencial do que os reagentes, havendo, portanto, uma transferência de energia para fora da reação igual à diferença de energia potencial entre os reagentes e os produtos. 

Os dois processos catabólicos permitem a formação de moléculas de ATP, sendo a fermentação uma via mais rápida do que a respiração aeróbia. 

A fermentação é uma via catabólica em que o substrato orgânico inicial (glicose) é degradado, de forma incompleta, em metabolitos que possuem ainda energia química potencial acumulada. Este processo tem, pois, um fraco rendimento energético. A fermentação, que ocorre na ausência de oxigénio, realiza-se em bactérias, alguns fungos e em algumas células do ser humano (células musculares, quando a quantidade de oxigénio disponível para as células não é suficiente).

Este processo inclui uma primeira etapa denominada glicólise seguida da redução do ácido pirúvico (no caso da fermentação lática, produzindo-se ácido lático, C3H6O3) e da descarboxilação do ácido pirúvico e da redução do aldeído acético (na fermentação alcoólica, produzindo-se álcool etílico, C2H5OH, e dióxido de carbono). No final de qualquer um dos processos, são obtidos compostos orgânicos, ainda ricos em energia química potencial, e o rendimento é de duas moléculas de ATP, por cada molécula de glicose degradada. 

A equação geral da fermentação alcoólica é a seguinte:  

-C6H12O6 + 2 ADP + 2 Pi → 2 C2H5OH + 2 CO2 + 2 ATP  

e a da fermentação lática:  

-C6H12O6 + 2 ADP + 2 Pi → 2 C3H6O3 + 2 ATP. 

A via catabólica de elevado rendimento energético é a respiração aeróbia. Na presença de oxigénio, a primeira etapa da respiração aeróbia também é a glicólise, com produção de ácido pirúvico no hialoplasma. Contudo, neste processo, esta molécula vai entrar num organito especializado, a mitocôndria, no interior do qual prosseguem todas as outras etapas sequenciais:  

-formação de acetil coenzima A,  

-ciclo de Krebs  

-e cadeia respiratória, ao longo da qual, ocorre a oxidação de NADH, cujos eletrões vão reduzir o O2, produzindo-se H2O.  

No final, o rendimento energético é, por molécula de glicose degradada, de 38 moléculas de ATP. A equação geral é a seguinte:  

-C6H12O6 + 38 ADP + 38 Pi + 6 O2 → 6 CO2 + 6 H2O + 38 ATP. 

Aspetos estruturais e funcionais do floema

As plantas vasculares possuem um sistema duplo de tecidos condutores: xilema e floema. A translocação da seiva elaborada ou floémica (água e compostos orgânicos – sacarose, hormonas, nucleótidos, aminoácidos e iões orgânicos) ocorre num sentido bidirecional (ascendente e descendente), ao longo do floema, para todas as células vivas da planta. 

O floema (ou líber ou tecido crivoso) tem continuidade ao longo de toda a planta, assegurando o transporte de água e substâncias orgânicas, em todos os sentidos, desde os locais de produção (órgãos fotossintéticos ou órgãos onde ocorre a hidrólise do amido) para os locais de consumo ou armazenamento/reserva. 

O floema é um tecido muito heterogéneo, constituído, essencialmente, por células vivas. Nele, podemos encontrar quatro tipo de células: células dos tubos crivosos, células de companhia, parênquima floémico e fibras liberinas. A seiva elaborada circula apenas ao nível das células dos tubos crivosos. 

As células dos tubos crivosos são células altamente especializadas e vivas cujo conteúdo celular está reduzido a uma fina película de citoplasma, com ou sem núcleo, junto da parede. Apresentam uma forma alongada e ligam-se entre si topo a topo, formando colunas de células, os tubos crivosos. As suas paredes transversais apresentam orifícios que permitem o estabelecimento de ligações entre os citoplasmas de células consecutivas. Estas paredes transversais altamente perfuradas, fazendo lembrar crivos, denominam-se placas crivosas. As paredes laterias das células dos tubos crivosos possuem poros que permitem a comunicação com outras células do floema, nomeadamente as células de companhia. 

As células de companhia são células vivas que se localizam junto das células dos tubos crivosos, mantendo, com estas, ligações citoplasmáticas, auxiliando-as na sua função. Contêm um elevado número de mitocôndrias. 

O parênquima floémico é formado por células vivas pouco diferenciadas, com função de reserva de substâncias. 

As fibras liberinas são as únicas células do floema que são mortas. São alongadas, de comprimento variável e conferem resistência a todos os restantes tecidos. Desempenham, assim, uma função de suporte. 

Os tecidos condutores associam-se, formando feixes condutores, que apresentam disposições diferentes consoante o órgão da planta onde se localizam. O floema tem uma localização central na raiz, alternando com o xilema, no caule tem uma localização periférica e, nas folhas, está associado ao xilema nas suas nervuras. 

Ultraestrutura celular, fermentação e respiração aeróbia

A fermentação é o processo enzimático através do qual as células obtêm ATP a partir da degradação parcial da glicose, em condições anaeróbias (sem oxigénio).

A respiração aeróbia realiza-se na presença de oxigénio e apresenta um rendimento muito superior ao da fermentação. O processo fermentativo realiza-se exclusivamente no hialoplasma enquanto a maior parte das etapas da respiração aeróbia tem lugar nas mitocôndrias.

As células procarióticas apresentam uma dimensão mais reduzida e têm uma estrutura mais simples que as células eucarióticas, não possuem organitos membranares e o seu material genético está disperso no hialoplasma. Nas bactérias, por exemplo, a maquinaria das células é suficiente para os processos, por exemplo, de síntese proteica e de produção de energia (ATP) através da fermentação. 

As duas etapas que integram qualquer dos tipos de fermentação, glicólise e redução do ácido pirúvico, processam-se exclusivamente no hialoplasma. Aqui, encontram-se os intervenientes necessários para a ocorrência de todas as reações químicas do processo, desde enzimas específicas, ATP, ADP, glicose, NAD+, Pi. A respiração aeróbia integra quatro etapas sequenciais:  

-glicólise,  

-formação de acetil-coenzima A,  

-ciclo de Krebs e cadeia respiratória.  

Apenas a primeira ocorre no hialoplasma. Todas as outras realizam-se nas mitocôndrias. 

A mitocôndria é um organito, normalmente em forma de bastonete, com dupla membrana. A membrana externa é lisa e permeável, não sendo uma barreira significativa à movimentação de materiais entre o hialoplasma e o espaço intermembranar. Pelo contrário, a membrana interna é uma barreira à maior parte dos solutos. Esta membrana apresenta uma estrutura pregueada, com cristas (invaginações membranosas) que aumentam muito a sua superfície.  

Tal como a membrana celular, as membranas das mitocôndrias são constituídas por fosfolípidos e proteínas. Na membrana interna, principalmente ao nível das cristas mitocondriais, as moléculas proteicas formam arranjos especiais que constituem unidades funcionais, formando uma cadeia respiratória, com inúmeros transportadores de eletrões, ordenados segundo a sua afinidade crescente para os eletrões que transportam.  

No interior da mitocôndria existe um gel viscoso de pouca consistência – a matriz. Nesta, encontram-se moléculas de ATP, ADP, DNA, RNA e inúmeras enzimas, nomeadamente as que catalisam a maior parte das reações da respiração aeróbia. 

A formação de acetil-coenzima A e o ciclo de Krebs são etapas da respiração aeróbia que ocorrem na matriz mitocondrial e a cadeia respiratória tem lugar ao nível das cristas da membrana interna. Todos esses espaços internos da mitocôndria contêm todos os ingredientes e reúnem todas as condições necessárias à realização das reações químicas que aí ocorrem.