Em formação

7.2: Introdução - Biologia


Uma parte essencial da sobrevivência de uma planta é obter acesso à água. O tecido vascular em toda a planta permitiria que a água absorvida pelas raízes fosse transportada para outras áreas da planta, o que significa que os tecidos poderiam se elevar para fora da água, obtendo maior acesso à luz solar.

Neste laboratório, você aprenderá a via de desenvolvimento geral dos tecidos da raiz, bem como a organização anatômica diferente de dois grupos de plantas com flores: monocotiledôneas e eudicotes. Os monocotiledôneas, como o milho e outras gramíneas, germinam a partir da semente com uma única primeira folha (chamada cotilédone). Eudicots germinam com duas folhas. Embora pareça uma distinção trivial, esses grupos diferem em muitas áreas de crescimento e desenvolvimento.


Uma máquina fantástica

Esses robôs foram criados para pesquisa ou para realizar tarefas complexas, mas parece que também podem ser divertidos de jogar! Todos eles são máquinas complexas. Pense em algumas outras máquinas mais conhecidas, como furadeiras, máquinas de lavar e cortadores de grama. Cada máquina consiste em muitas peças e cada peça faz um trabalho específico, embora todas as peças trabalhem juntas para executar certas funções. Muitas pessoas compararam o corpo humano a uma máquina, embora seja extremamente complexa. Como as máquinas reais, o corpo humano também consiste em muitas partes que trabalham juntas para realizar certas funções. Nesse caso, essas partes e funções mantêm o organismo vivo. O corpo humano pode ser a máquina mais fantástica da Terra, como você descobrirá quando aprender mais sobre ele neste conceito.


7.2 Síntese de Proteína

O processo pelo qual as células produzem proteínas é denominado síntese proteíca. Na verdade, consiste em dois processos: transcrição e tradução. A transcrição ocorre no núcleo. Ele usa o DNA como um modelo para fazer uma molécula de RNA. O RNA então deixa o núcleo e vai para um ribossomo no citoplasma, onde ocorre a tradução. A tradução lê o código genético no mRNA e produz uma proteína.

Assista a este vídeo que explica tanto a transcrição quanto a tradução:

Ciência Bozeman: transcrição e tradução

Transcrição

Transcrição é a primeira parte do dogma central da biologia molecular: DNA → RNA. É a transferência de instruções genéticas do DNA para o mRNA. Durante a transcrição, é feita uma fita de mRNA que é complementar a uma fita de DNA. Figura abaixo mostra como isso ocorre. Você pode assistir a uma animação do processo neste link:

Etapas de transcrição

A transcrição ocorre em três etapas: iniciação, alongamento e término. As etapas são ilustradas em Figura abaixo.

  1. A iniciação é o início da transcrição. Ocorre quando a enzima RNA polimerase se liga a uma região de um gene chamado de promotor. Isso sinaliza para o DNA se desenrolar para que a enzima possa “ler” as bases em uma das fitas de DNA. A enzima está pronta para fazer uma fita de mRNA com uma sequência complementar de bases.
  2. O alongamento é a adição de nucleotídeos à fita de mRNA.
  3. Rescisão é o fim da transcrição. A fita de mRNA está completa e se separa do DNA.

Processando mRNA

Em eucariotos, o novo mRNA ainda não está pronto para tradução. Ele deve passar por mais processamento antes de deixar o núcleo. Isso pode incluir emenda, edição e poliadenilação. Esses processos modificam o mRNA de várias maneiras. Essas modificações permitem que um único gene seja usado para fazer mais de uma proteína.

  • O splicing remove os íntrons do mRNA (ver Figura abaixo). Os íntrons são regiões que não codificam proteínas. O mRNA restante consiste apenas em regiões que codificam proteínas, que são chamadas de exons. Você pode assistir a um vídeo mostrando emendas:
  • A edição altera alguns dos nucleotídeos do mRNA. Por exemplo, a proteína humana chamada APOB, que ajuda a transportar lipídios no sangue, tem duas formas diferentes por causa da edição. Uma forma é menor do que a outra porque a edição adiciona um sinal de parada prematura no mRNA.
  • A poliadenilação adiciona uma “cauda” ao mRNA. A cauda consiste em uma seqüência de As (bases de adenina). Ele sinaliza o fim do mRNA. Também está envolvido na exportação de mRNA do núcleo. Além disso, a cauda protege o mRNA de enzimas que podem quebrá-lo.

O Código Genético

Como a informação em um gene é codificada? A resposta é o código genético. o Código genético consiste na sequência de bases de nitrogênio - A, C, G, T (ou U) - em uma cadeia polinucleotídica. As quatro bases constituem as “letras” do código genético. As letras são combinadas em grupos de três para formar "palavras" de código, chamadas códons. Cada códon representa (codifica) um aminoácido, a menos que codifique um sinal de início ou parada. Existem 20 aminoácidos comuns nas proteínas. Existem 64 códons possíveis, mais do que o suficiente para codificar os 20 aminoácidos. O código genético é mostrado em Figura abaixo.

Para ver como os cientistas decifraram o código genético, assista a este vídeo:

Lendo o código genético

Como mostrado em Figura acima, o códon AUG codifica para o aminoácido metionina. Este códon é também o códon inicial que inicia a tradução. O códon de início estabelece a fase de leitura do mRNA. O quadro de leitura é a forma como as letras são divididas em códons. Após o códon de início do AUG, as três letras seguintes são lidas como o segundo códon. As três letras seguintes são lidas como o terceiro códon e assim por diante. Isso é ilustrado em Figura abaixo. A molécula de mRNA é lida, códon por códon, até que um códon de parada seja alcançado. UAG, UGA e UAA são todos códons de parada. Eles não codificam para nenhum aminoácido.

Características do Código Genético

O código genético possui várias características importantes.

  • O código genético é universal. Todos os seres vivos conhecidos têm o mesmo código genético. Isso mostra que Deus usou o mesmo projeto & # 8220modelo & # 8221 para Sua criação.
  • O código genético é inequívoco. Cada códon codifica apenas um aminoácido (ou inicia ou pára). O que aconteceria se os códons codificassem mais de um aminoácido?
  • O código genético é redundante. A maioria dos aminoácidos é codificada por mais de um códon. No Figura acima, quantos códons codificam para o aminoácido treonina? Qual pode ser a vantagem de ter mais de um códon para o mesmo aminoácido?

Tradução

Tradução é a segunda parte do dogma central da biologia molecular: RNA → Proteína. É o processo pelo qual o código genético no mRNA é lido para fazer uma proteína. Figura abaixo mostra como isso acontece. Depois que o mRNA deixa o núcleo, ele se move para um ribossomo, que consiste em rRNA e proteínas. O ribossomo lê a sequência de códons no mRNA. Moléculas de tRNA trazem aminoácidos para o ribossomo na seqüência correta. Para entender o papel do tRNA, você precisa saber mais sobre sua estrutura. Cada molécula de tRNA tem um anticódon para o aminoácido que carrega. Um anticódon é complementar ao códon de um aminoácido. Por exemplo, o aminoácido lisina tem o códon AAG, então o anticódon é UUC. Portanto, a lisina seria transportada por uma molécula de tRNA com o anticódon UUC. Onde quer que o códon AAG apareça no mRNA, um anticódon UUC do tRNA se liga temporariamente. Enquanto ligado ao mRNA, o tRNA cede seu aminoácido. Ligações se formam entre os aminoácidos à medida que são levados um a um ao ribossomo, formando uma cadeia polipeptídica. A cadeia de aminoácidos continua crescendo até que um códon de parada seja alcançado. Para ver como isso acontece, acesse o link abaixo. http://www.youtube.com/watch?v=B6O6uRb1D38&feature=related (1:29)

Depois que uma cadeia polipeptídica é sintetizada, ela pode sofrer processos adicionais. Por exemplo, pode assumir uma forma dobrada devido às interações entre seus aminoácidos. Também pode ligar-se a outros polipeptídeos ou a diferentes tipos de moléculas, como lipídeos ou carboidratos. Muitas proteínas viajam para o aparelho de Golgi para serem modificadas para o trabalho específico que farão.

Aqui está um vídeo interessante sobre RNAi, conforme mencionado no vídeo no início do capítulo.

Resumo da lição

  • A transcrição é o DNA → RNA parte do dogma central da biologia molecular. Isso ocorre no núcleo. Durante a transcrição, é feita uma cópia do mRNA que é complementar a uma fita de DNA. Em eucariotos, o mRNA pode ser modificado antes de deixar o núcleo.
  • O código genético consiste na sequência de bases no DNA ou RNA. Grupos de três bases formam códons, e cada códon representa um aminoácido (ou inicia ou termina). Os códons são lidos em sequência após o códon de início até que um códon de parada seja alcançado. O código genético é universal, inequívoco e redundante.
  • Tradução é o RNA → proteína parte do dogma central. Ocorre em um ribossomo. Durante a tradução, uma proteína é sintetizada usando os códons no mRNA como guia. Todos os três tipos de RNA desempenham um papel na tradução.

Perguntas de revisão da lição

Lembrar

2. Como o mRNA pode ser modificado antes de deixar o núcleo?

3. Qual é o código genético? O que são códons?

4. Descreva as etapas da tradução.

Aplicar conceitos

5. Use o código genético em Figura acima para traduzir o seguinte segmento de RNA em uma sequência de cinco aminoácidos:

Pense criticamente

6. O código genético é universal, inequívoco e redundante. Explique o que isso significa e por que é importante.

7. Como a transcrição e a tradução estão relacionadas ao dogma central da biologia molecular?

Pontos a considerar

Quando o DNA é replicado ou transcrito, acidentes podem acontecer, levando a uma mudança na sequência de bases.


Soluções sustentáveis ​​para a crise do abastecimento de água?

A crise hídrica atual e futura descrita acima requer várias abordagens para estender nosso abastecimento de água doce e avançar em direção à sustentabilidade. Algumas das abordagens tradicionais mais antigas incluem barragens e aquedutos.

Figura 3. Hoover Dam, Nevada, EUA Hoover Dam, Nevada, EUA. Atrás da barragem está o Lago Mead, o maior reservatório dos EUA. A faixa branca reflete a redução dos níveis de água no reservatório devido às condições de seca de 2000 & # 8211 2010. Fonte: Cygnusloop99 no Wikimedia Commons

Reservatórios que se formam atrás de represas em rios podem coletar água durante os períodos de chuva e armazená-la para uso durante os períodos de seca. Eles também podem ser usados ​​para abastecimento de água urbano. Outros benefícios das represas e reservatórios são hidroeletricidade, controle de enchentes e recreação. Algumas das desvantagens são a perda por evaporação de água em climas áridos, a erosão do canal do rio a jusante e o impacto no ecossistema, incluindo uma mudança de habitat de rio para lago e interferência na migração e desova de peixes.

Aquedutos pode mover a água de onde é abundante para onde é necessária. Os aquedutos podem ser controversos e politicamente difíceis, especialmente se as distâncias de transferência de água forem grandes. Uma desvantagem é que o desvio de água pode causar seca na área de onde a água é retirada. Por exemplo, Owens Lake e Mono Lake no centro da Califórnia começaram a desaparecer depois que o fluxo de seu rio foi desviado para o aqueduto de Los Angeles. O Lago Owens permanece quase completamente seco, mas o Lago Mono se recuperou de forma mais significativa devido à intervenção legal.

Um método que pode realmente aumentar a quantidade de água doce na Terra é dessalinização , que envolve a remoção do sal dissolvido da água do mar ou águas subterrâneas salinas. Existem várias maneiras de dessalinizar a água do mar, incluindo fervura, filtração e eletrodiálise. Todos esses procedimentos são de moderado a muito caros e requerem um consumo considerável de energia, tornando a água produzida muito mais cara do que a água doce de fontes convencionais. Além disso, o processo cria água residual altamente salina, que deve ser descartada e cria um impacto ambiental significativo. A dessalinização é mais comum no Oriente Médio, onde a energia do petróleo é abundante, mas a água é escassa.

Figura 4. Aqueduto da Califórnia Aqueduto da Califórnia no sul da Califórnia, EUA Fonte: David Jordan em en.wikipedia

Conservação significa usar menos água e com mais eficiência. Em casa, a conservação pode envolver tanto recursos de engenharia, como lavadoras de roupas de alta eficiência e chuveiros e banheiros de baixo fluxo, quanto decisões comportamentais, como o cultivo de vegetação nativa que exige pouca irrigação em climas desérticos, desligando a água enquanto você escova os dentes e conserta torneiras que vazam.

Captação de água da chuva envolve a coleta e o armazenamento da água da chuva para reutilização antes que chegue ao solo. Outra técnica importante é irrigação eficiente, o que é extremamente importante porque a irrigação é responsável por uma demanda de água muito maior do que o abastecimento público de água. As estratégias de conservação de água na agricultura incluem o cultivo de lavouras em áreas onde a chuva natural pode sustentá-las, sistemas de irrigação mais eficientes, como sistemas de gotejamento que minimizam as perdas devido à evaporação, plantio direto que reduz as perdas por evaporação cobrindo o solo e reutilizando águas residuais tratadas de estações de tratamento de esgoto. A água residual reciclada também tem sido usada para recarregar aquíferos.

Leitura complementar sugerida:

Weiss, K.R. 2018. Drying Lakes. Geografia nacional. Marchar. p. 108-133.

Este artigo documenta quantos lagos em todo o mundo estão secando, os motivos e o efeito sobre os humanos. O uso excessivo e o aquecimento do clima ameaçam os lagos que fornecem sustento e empregos para os humanos, ao mesmo tempo que fornecem habitat essencial para os animais.

Atribuição

Essentials of Environmental Science de Kamala Doršner é licenciado sob CC BY 4.0. Modificado do original por Matthew R. Fisher.


O Ciclo do Nitrogênio

Colocar nitrogênio no mundo dos vivos é difícil. As plantas e o fitoplâncton não estão equipados para incorporar nitrogênio da atmosfera (que existe como N triplamente covalente fortemente ligado2), embora esta molécula constitua aproximadamente 78 por cento da atmosfera. O nitrogênio entra no mundo vivo por meio de bactérias de vida livre e simbióticas, que incorporam nitrogênio em suas macromoléculas por meio da fixação de nitrogênio (conversão de N2) As cianobactérias vivem na maioria dos ecossistemas aquáticos onde a luz solar está presente e desempenham um papel fundamental na fixação de nitrogênio. As cianobactérias são capazes de usar fontes inorgânicas de nitrogênio para & # 8220fix & # 8221 nitrogênio. Rhizobium as bactérias vivem simbioticamente nos nódulos das raízes das leguminosas (como ervilhas, feijões e amendoins) e fornecem-lhes o nitrogênio orgânico de que precisam. Bactérias de vida livre, como Azotobacter, também são fixadores de nitrogênio importantes.

O nitrogênio orgânico é especialmente importante para o estudo da dinâmica do ecossistema, uma vez que muitos processos do ecossistema, como produção primária e decomposição, são limitados pelo suprimento disponível de nitrogênio. Conforme mostrado na Figura 4, o nitrogênio que entra nos sistemas vivos pela fixação de nitrogênio é eventualmente convertido de nitrogênio orgânico de volta em gás nitrogênio pelas bactérias. Esse processo ocorre em três etapas nos sistemas terrestres: amonificação, nitrificação e desnitrificação. Primeiro, o processo de amonificação converte resíduos nitrogenados de animais vivos ou dos restos de animais mortos em amônio (NH4 +) por certas bactérias e fungos. Em segundo lugar, este amônio é então convertido em nitritos (NO2 -) por bactérias nitrificantes, como Nitrosomonas, por meio da nitrificação. Posteriormente, os nitritos são convertidos em nitratos (NO3 -) por organismos semelhantes. Por último, ocorre o processo de desnitrificação, por meio do qual bactérias, como Pseudomonas e Clostridium, converte os nitratos em gás nitrogênio, permitindo assim que ele entre novamente na atmosfera.


Sobre este livro

Autores Líderes

John Redden, PhD University of Connecticut

John Redden atualmente atua como Mentor de Educação da National Academies em Ciências e é o Diretor Assistente de programas de Desenvolvimento de Docentes no Centro de Excelência em Ensino e Aprendizagem da Universidade de Connecticut. Ele lecionou por muitos anos, de turmas pequenas a grandes de graduação.

Joseph F. Crivello, PhD University of Connecticut

Joseph Crivello ensinou Anatomia e Fisiologia por mais de 34 anos, e atualmente é um professor e conselheiro pré-médico do HMMI / Hemsley Summer Teaching Institute.


Assista o vídeo: CARACTERÍSTICAS GERAIS DOS SERES VIVOS. Biologia com Samuel Cunha (Dezembro 2021).