Biologia Avançada: Estrutura, Energia, Defesa, Herança e Biotecnologia

Estrutura e energia da célula

A célula é a unidade básica da vida. O núcleo guarda o DNA. A membrana celular controla o que entra e o que sai. Os ribossomos fabricam proteínas. As mitocôndrias liberam a energia do alimento.

Respiração celular e ATP

As células não conseguem usar a glicose diretamente. Na respiração, a glicose é quebrada passo a passo (glicólise no citoplasma, depois ciclo de Krebs e cadeia transportadora de elétrons nas mitocôndrias). A energia fica guardada em uma molécula chamada ATP. Com oxigênio, uma glicose rende cerca de 30 a 32 ATP. Sem oxigênio, só 2 ATP são feitos (fermentação).

Fotossíntese

As plantas captam a luz nos cloroplastos para fazer glicose a partir de gás carbônico e água, e liberam oxigênio. Essa é a fonte de alimento e energia para quase toda a vida.

Regulação e defesa

O corpo mantém seu interior estável (homeostase) usando o feedback negativo. Quando o açúcar no sangue sobe, o pâncreas libera insulina, as células absorvem o açúcar e o nível volta a cair. Os nervos agem num instante; os hormônios agem devagar, mas por mais tempo.

Defesa imune

A pele e o muco são a primeira muralha. Se um germe entra, os glóbulos brancos o atacam. As células B fazem anticorpos, proteínas em forma de Y que se encaixam em uma forma específica (um antígeno) do germe. Algumas células B e T ficam como células de memória, e assim a próxima infecção é combatida mais rápido. Uma vacina treina essa memória sem causar a doença.

Continuidade da vida: DNA e herança

O DNA é uma dupla hélice com duas fitas ligadas por pares de bases: A com T, e C com G. Um gene é um trecho de DNA que leva a instrução para uma proteína.

Replicação do DNA

Antes de a célula se dividir, a hélice se abre como um zíper. Cada fita antiga serve de molde e novas bases se encaixam nela. Isso dá duas moléculas de DNA idênticas, cada uma com uma fita antiga e uma fita nova (semiconservativa).

Passando características adiante

As células do corpo se dividem por mitose e fazem células idênticas. As células sexuais são feitas por meiose e levam metade dos cromossomos, então os filhos recebem um conjunto de cada pai e mãe. Erros na cópia são mutações, uma fonte de variação.

Biotecnologia

A biotecnologia usa células vivas ou partes delas para fazer coisas úteis. Formas antigas são fazer iogurte, pão e vinho. A engenharia genética moderna leva um gene de um organismo para outro.

Etapas da clonagem de genes

1. Corte o gene desejado com enzimas de restrição (tesouras moleculares).
2. Corte um plasmídeo com a mesma enzima, para as pontas combinarem.
3. Una o gene ao plasmídeo com a ligase (cola molecular).
4. Coloque o plasmídeo em bactérias. Elas crescem e fazem muitas cópias do gene e da sua proteína.

Usos: insulina, vacinas, plantas resistentes a doenças, exame de DNA em crimes e testes de paternidade. Segurança, justiça e natureza precisam de regras cuidadosas.

Experimente: veja o efeito do uso de ATP

Conte suas respirações por um minuto em repouso. Faça 30 polichinelos e conte de novo. Seus músculos usaram mais ATP, então você precisou de mais oxigênio e sua respiração ficou mais rápida. No 3D, deslize a glicose e veja a contagem de ATP subir junto.

Fórmulas e definições principais

• Respiration: glucose + oxygen -> carbon dioxide + water + energy (about 30-32 ATP)
• Photosynthesis: carbon dioxide + water + light -> glucose + oxygen
• Base pairs: A-T and C-G
• Replication is semi-conservative: each new DNA has one old and one new strand

Exemplos resolvidos

Erros comuns

• Dizer que o ATP é a própria energia. O ATP é uma molécula que carrega energia.
• Achar que plantas não respiram. Elas respiram dia e noite; só fazem fotossíntese com luz.
• Confundir o pareamento A-T e C-G, ou juntar A com C.
• Achar que um anticorpo serve para todo germe. Cada anticorpo se encaixa em um antígeno específico.