Lipídios: Serão eles vilões?
As duas substâncias mais conhecidas dessa categoria orgânica são as gorduras e os óleos. Se por um lado, esses dois tipos de lipídios preocupam muitas pessoas por estarem associadas a altos índices de colesterol no sangue, por outro, eles exercem importantes funções no metabolismo e são fundamentais para a sobrevivência da maioria dos seres vivos. Um dos papéis dos lipídeos é o de funcionar como eficiente reserva energética. Ao serem oxidados nas células, geram praticamente o dobro da quantidade de calorias liberadas na oxidação de igual quantidade de carboidratos. outro papel dos lipídios é o de atuar como eficiente isolante térmico, notadamente nos animais que vivem em regiões frias. Depósitos de gordura favorecem a flutuação em meio aquático; os lipídios são menos densos que a água.
Além desses dois tipos fundamentais de lipídios, existem outros que devem ser lembrados pelas funções que exercem nos seres vivos. São as ceras, os fosfolipídios, os esteróides, as prostaglandinas e os terpenos.
Como são os lipídios?
Nos chamados ácidos graxos saturados, todas as ligações disponíveis dos átomos de carbono são ocupados por átomos de hidrogênio. Já nos ácidos graxos insaturados, nem todas as ligações do carbono são ocupadas por hidrogênios; em conseqüência, forma-se o que em química é conhecido como duplas ligação entre um átomo de carbono e o seguinte (motivo pelo qual o ácido graxo recebe a denominação de insaturado). Nos ácidos graxos poliinsaturados há mais de uma dupla ligação.
Fosfolipídios – as membranas biológicas são constituídas por fosfolipídios. Nos fosfolipídios há apenas duas moléculas de ácidos graxos – de natureza apolar – ligadas ao glicerol. O terceiro componente que se liga ao glicerol é um grupo fosfato (daí a denominação fosfolipídio) que, por sua vez, pode estar ligado a outras moléculas orgânicas. Assim, cada fosfolipídio contém uma porção hidrofóbica – representada pelos ácidos graxos – e uma porção hidrofílica – corresponde ao grupo fosfato e às moléculas a ele associadas. Um fato notável é que, ao serem colocadas em água, as moléculas de fosfolipídios podem assumir o formato de um esfera, conhecida como micela: as porções polares, hidrofílicas, distribuem-se na periferia , enquanto as caudas hidrofóbicas ficam no interior da micelas afastadas da água.
Nas células, os fosfolipídios das membranas biológicas (membrana plasmática e de muitas organelas) dispõem-se formando bicamadas. As porções hidrofílicas ficam em contato com a água dos meios interno e externo celular, enquanto as hidrofóbicas situam-se internamente na membrana, afastadas da água, o que faz lembrar um sanduíche de pão-de-forma.
Prostaglandinas – essas substâncias atuam como mensageiras químicas em muitos tecidos humanos. Seu nome deriva do fato de terem sido descobertas em componentes do sêmen humano produzidos na glândula próstata.
Terpenos – lipídios de cadeia longa, componentes de pigmentos biologicamente importantes como a clorofila (pigmento vegetal participante da fotossíntese). Uma importante categoria de terpenos é a dos carotenóides (pigmentos amarelados), dos quais o mais importante é o B-caroteno (encontrado em muitos alimentos de origem vegetal, como a cenoura, por exemplo), que é precursor da vitamina A (retinol).
Esteróides – alguns esteróides são hormônios (por exemplo, a testosterona, o hormônio sexual masculino) e outros são vitaminas (por exemplo, a vitamina D). O colesterol, que para os químicos é um álcool complexo, é outro exemplo de esteróide: é importante componente de membranas celulares, embora hoje seja temido como causador de obstrução (entupimento) em artérias do coração.
O colesterol não “anda” sozinho no sangue. Ele se liga a uma proteína e, dessa forma, é transportado. Há dois tipos principais de combinações: o HDL, que é o bom colesterol e o LDL que é o mau colesterol. Essas siglas derivam do inglês e significam lipoproteína de alta densidade (HDL – High Density Lipoprotein) e lipoproteína de baixa densidade (LDL – Low Density Lipoprotein).
O LDL transporta colesterol para diversos tecidos e também para as artérias, onde é depositado, formando placas que dificultam a circulação do sangue, daí a denominação mau colesterol. Já o HDL faz exatamente o contrário, isto é, transporta colesterol das artérias principalmente para o fígado, onde ele é inativado e excretado como sais biliares, justificando o termo bom colesterol.
O colesterol não existe em vegetais, o que não significa que devemos abusar dos óleos vegetais, porque afinal, a partir deles (ácidos graxos), nosso organismo produz colesterol.
Proteínas: A construção dos seres vivos
Você já deve ter ouvido falar de proteínas, certo? As proteínas são compostos orgânicos relacionados ao metabolismo de construção. Durante as fases de crescimento e desenvolvimento do indivíduo, há um aumento extraordinário do número de suas células passam a exercer funções especializadas, gerando tecidos e órgãos.
As proteínas possuem um papel fundamental no crescimento, já que muitas delas desempenham papel estrutural nas células, isto é, são componentes da membrana plasmática, das organelas dotadas de membrana, do citoesqueleto dos cromossomos etc. E para produzir mais células é preciso mais proteína. Sem elas não há crescimento normal. A diferenciação e a realização de diversas reações químicas componentes do metabolismo celular dependem da paralisação de diversas reações químicas componentes do metabolismo celular dependem da participação de enzimas , uma categoria de proteínas de defesa, chamadas anticorpos. Sem eles, nosso organismo fica extremamente vulnerável.
Certos hormônios, substâncias reguladoras das atividades do nosso organismo, também são protéicos. É o caso da insulina, que controla a taxa de glicose sangüínea.
As proteínas são macromoléculas formadas por uma sucessão de moléculas menores conhecidas como aminoácidos. A maioria dos seres vivos, incluindo o homem, utiliza somente cerca de vinte tipos diferentes de aminoácidos, para a construção de suas proteínas. Com eles, cada ser vivo é capaz de produzir centenas de proteínas diferentes e de tamanho variável.
Como é isso possível, a partir de um pequeno número de aminoácidos?
Imagine um brinquedo formado por peças de plástico, encaixáveis umas nas outras, sendo as cores em número de vinte, diferentes entre si. Havendo muitas peças de cada cor, como você procederia para montar várias seqüências de peças de maneira que cada seqüência fosse diferente da anterior? Provavelmente , você repetiria as cores, alternaria muitas delas, enfim, certamente inúmeras seriam as seqüências e todas diferentes entre si. O mesmo raciocínio é valido para a formação das diferentes proteínas de um ser vivo, a partir de um conjunto de vinte aminoácidos.
Cada aminoácido é diferente de outro. No entanto, todos possuem alguns componentes comuns. Todo aminoácido possui um átomo de carbono, ao qual estão ligados uma carboxila, uma amina e um hidrogênio. A quarta ligação é a porção variável, representada por R, e pode ser ocupada por um hidrogênio, ou por um metil ou por outro radical.
Confira os aminoácidos mais conhecidos!
Ligação peptídica: unindo aminoácidos
Aminoácidos essenciais e naturais
Todos os seres vivos produzem proteínas. No entanto, nem todos produzem os vinte tipos de aminoácidos necessários para a construção das proteínas. O homem, por exemplo, é capaz de sintetizar no fígado apenas onze dos vinte tipos de aminoácidos. Esses onze aminoácidos são considerados naturais para a nossa espécie. São eles:alanina, asparagina,cisteína, glicina, glutamina, histidina, prolina, tiroxina, ácido aspártico, ácido glutâmico.
Os outros nove tipos, os que não sintetizamos, são os essenciais e devem ser obtidos de quem os produz (plantas ou animais). São eles: arginina, fenilalanina, isoleucina, leucina, lisina, metionina, serina, treonina, triptofano e valina.
É preciso lembrar que um determinado aminoácido pode ser essencial para uma espécie e ser natural para outra.
Uma visão espacial da proteína
Uma molécula de proteína tem, a grosso modo, formato de um colar de contas. O fio fundamental da proteína, formado como uma seqüência de aminoácidos (cuja seqüência é determinada geneticamente), constitui a chamada estrutura primária da proteína.
Ocorre, porém, que o papel biológico da maioria das proteínas depende de uma forma espacial muito mais elaborada. Assim, o fio fundamental é capaz de se enrolar sobre si mesmo, resultando um filamento espiralado que conduz à estrutura secundária, mantida estável por ligações que surgem entre os aminoácidos.
Novos dobramentos da espiral conduzem a uma nova forma, globosa, mantida estável graças a novas ligações que ocorrem entre os aminoácidos. Essa forma globosa representa a estrutura terciária.
Em certas proteínas , cadeias polipeptídicas em estruturas terciárias globosa unem-se, originando uma forma espacial muito complexa, determinante do papel bioquímico da proteína. Essa nova forma constitui a estrutura quaternária dessas proteínas.
A figura abaixo mostra as quatro estruturas da hemoglobina juntas. Q hemoglobina esta presente dentro os glóbulos vermelhos do sangue e seu papel biológico é ligar-se a moléculas de oxigênio, transportando-as a nossos tecidos.
O fio do telefone pode ilustrar bem a idéia das estruturas protéicas:
Forma e função: um binômio inseparável
Logo mais você compreenderá de que modo a estrutura espacial de uma proteína está relacionado à função biológica que ela exerce. Por enquanto, lembre-se que, a manutenção das estruturas secundárias e terciárias deve-se a ligações que ocorrem entre os aminoácidos no interior da molécula protéica, determinando os diferentes aspectos espaciais observados.
O aquecimento de uma proteína a determinadas temperaturas promove a ruptura das ligações internas entre os aminoácidos, responsáveis pela manutenção das estruturas secundária e terciária. Os aminoácidos não se separam, são se rompem as ligações peptídicas, porém a proteína fica “desmantelada”, perde a sua estrutura original. Dizemos que ocorreu uma desnaturação protéica, com perda da sua forma origina. Dessa maneira a função biológica da proteína é prejudicada.
Nem sempre, porém, é a temperatura ou a alteração da acidez do meio que provoca a mudança da forma da proteína. Muitas vezes, a substituição de um simples aminoácido pode provocar alteração da forma da proteína.
Enzimas
A vida depende da realização de inúmeras reações químicas que ocorrem no interior das células e também fora delas (em cavidades de órgãos, por exemplo). Por outro lado, todas essas reações dependem, para a sua realização , da existência de uma determinada enzima. As enzimas são substâncias do grupo das proteínas e atuam como catalisadores de reações químicas.
Catalisador é uma substância que acelera a velocidade de ocorrência de uma certa reação química.
Muitas enzimas possuem, além da porção protéica propriamente dita, constituída por uma seqüência de aminoácidos, uma porção não-protéica.
Mas para que ocorra uma reação química entre duas substâncias orgânicas que estão na mesma solução é preciso fornecer uma certa quantidade de energia, geralmente, na forma de calor, que favoreça o encontro e a colisão entre elas. A energia também é necessária para romper ligações químicas existentes entre os átomos de cada substância, favorecendo, assim a ocorrência de outras ligações químicas e a síntese de uma nova substância a partir das duas iniciais.
Essa energia de partida, que dá um “empurrão” para que uma reação química aconteça, é chamada de energia de ativação e possui um determinado valor.
A enzima provoca uma diminuição da energia de ativação necessária para que uma reação química aconteça e isso facilita a ocorrência da reação.
O mecanismo “chave-fechadura”
Na catálise de uma reação química, as enzimas interagem com os substratos, formando com eles, temporariamente, o chamado complexo enzima-substrato. Na formação das estruturas secundária e terciária de uma enzima (não esqueça que as enzimas são proteínas), acabam surgindo certos locais na molécula que servirão de encaixe para o alojamento de um ou mais substratos, do mesmo modo que uma chave se aloja na fechadura.
Esses locais de encaixe são chamados de sítio ativos e ficam na superfície da enzima. Ao se encaixarem nos sítios ativos, os substratos ficam próximos um do outro e podem reagir mais facilmente.
Assim que ocorre a reação química com os substratos, desfaz-se o complexo enzima-substrato. Liberam-se os produtos e a enzima volta a atrair novos substratos para a formação de outros complexos.
Lembre-se!! Uma enzima não é consumida durante a reação química que ela catalisa.
Fatores que afetam a atividade das enzimas
Temperatura
A temperatura é um fator importante na atividade das enzimas. Dentro de certos limites, a velocidade de uma reação enzimática aumenta com o aumento da temperatura. Entretanto, a partir de uma determinada temperatura, a velocidade da reação diminui bruscamente.
O aumento de temperatura provoca maior agitação das moléculas e, portanto, maiores possibilidades de elas se chocarem para reagir. Porém, se for ultrapassada certa temperatura, a agitação das moléculas se torna tão intensa que as ligações que estabilizam a estrutura espacial da enzima se rompem e ela se desnatura.
Para cada tipo de enzima existe uma temperatura ótima, na qual a velocidade da reação é máxima, permitindo o maior número possível de colisões moleculares sem desnaturar a enzima. A maioria das enzimas humanas, têm sua temperatura ótima entre 35 e 40ºC, a faixa de temperatura normal do nosso corpo. Já bactéria que vivem em fontes de água quente têm enzimas cuja temperatura ótima fica ao redor de 70ºC.
Grau de acidez (pH)
Outro fator que afeta a forma das proteínas é o grau de acidez do meio, também conhecido como pH (potencial hidrogeniônico). A escala de pH vai de 0 a 14 e mede a concentração relativa de íons hidrogênio (H+) em um determinado meio. O valor 7 apresenta um meio neutro, nem ácido nem básico. Valores próximos de 0 são os mais ácidos e os próximos de 14 são os mais básicos (alcalinos).
Cada enzima tem um pH ótimo de atuação, no qual a sua atividade é máxima. O pH ótimo para a maioria das enzimas fica entre 6 e 8, mas há exceções. A pepsina, por exemplo, uma enzima digestiva estomacal, atua eficientemente no pH fortemente ácido de nosso estômago (em torno de 2), onde a maioria das enzimas seria desnaturada. A tripsina, por sua vez, é uma enzima digestiva que atua no ambiente alcalino do intestino, tendo um pH ótimo situado em torno de 8.
As proteínas e nossa alimentação
O desenvolvimento saudável de uma criança depende do fornecimento de proteína de qualidade. Por proteínas de qualidade entende-se as que possuem todos os aminoácidos essenciais para a nossa espécie. A maturação cerebral depende do fornecimento correto, na idade certa, das proteínas de alto valor nutritivo. Pobreza de proteínas na infância acarreta sérios problemas de conduta e raciocínio na fase adulta.
A doença conhecida como Kwashiorkor, em que a criança apresenta a abdômen e membros inchados, alteração na cor dos cabelos e precário desenvolvimento intelectual, é uma manifestação de deficiência protéica na infância e mesmo em adultos.
As autoridades mundiais estão cada vez mais preocupadas com a correta alimentação dos povos que, normalmente, não possuem acesso fácil aos alimentos protéicos.
Em muitas regiões do mundo, as pessoas recorrem aos alimentos ricos em carboidratos (excelentes substâncias fornecedoras de energia), porém pobre em aminoácidos.
Elas engordam, mas apresentam deficiência em proteínas. O ideal é incentivar o consumo de mais proteínas e obter, assim, um desenvolvimento mais saudável do organismo.
As proteínas mais "saudáveis", de melhor qualidade, são as de origem animal. As de maior teor em aminoácidos essenciais são encontradas nas carnes de peixe, de vaca, de aves e no leite.
Um aspecto importante a ser considerado no consumo de cereais, é que eles precisam ser utilizados sem ser beneficiados. No arroz, sem casca e polido, o que sobra é apenas o amido, e o mesmo ocorre com os grãos de trigo no preparo da farinha. Deve-se consumir esses alimentos na forma integral, já que as proteínas são encontradas nas películas que recobrem os grãos. Mais recentemente tem se incentivado o consumo de arroz parbolizado (do inglês, parboil = ferventar), isto é, submetido a um processo em que as proteínas da película interna à casca aderem ao grão. Outra grande fonte de proteínas é a soja e todos os seus derivados.
Ácidos nucléicos
Os ácidos nucléicos são moléculas gigantes (macromoléculas), formadas por unidades monoméricas menores conhecidas como nucleotídeos. Cada nucleotídeo, por sua vez, é formado por três partes:
Sabia-se de sua presença nas células, mas a descoberta de sua função como substâncias controladoras da atividade celular foi um dos passos mais importantes da história da Biologia
De seus três componentes (açúcar, radical fosfato e base orgânica nitrogenada) apenas o radical fosfato não varia no nucleotídeo. Os açucares e as bases nitrogenadas são variáveis.
Quanto aos açucares, dois tipos de pentoses podem fazer parte de um nucleotídeo: ribose e desoxirribose (assim chamada por ter um átomo de oxigênio a menos em relação à ribose.
Já as bases nitrogenadas pertencem a dois grupos:
DNA e RNA: Qual é a diferença?
É da associação dos diferentes nucleotídeos que se formam as macromoléculas dos dois tipos de ácidos nucléicos: o ácido ribonucléico (RNA) e o ácido desoxirribonucléico (DNA). Eles foram assim chamados em função dos açúcar presente em suas moléculas: O RNA contém o açúcar ribose e o DNA contém o açúcar desoxirribose.
Outra diferença importante entre as moléculas de DNA e a de RNA diz respeito às bases nitrogenadas: no DNA, as bases são citosina, guanina, adenina e timina; no RNA, no lugar da timina, encontra-se a uracila. A importância e o funcionamento dos ácidos nucléicos.
Reprodução
A reprodução é uma característica de todos os seres vivos. Ela é fundamental para a manutenção da espécie, uma vez que, nas atuais condições da Terra, os seres vivos só surgem a partir de outros seres vivos iguais a eles por meio da reprodução. No nível molecular, a reprodução está relacionada com a capacidade ímpar do DNA de se duplicar. Como vimos, quem comanda e coordena todo o processo de divisão celular é o DNA dos cromossomos.
São vários os tipos de reprodução que os seres vivos apresentam, mas todos eles podem ser agrupados em duas grandes categorias: a reprodução assexuada e a sexuada.
Reprodução assexuada
Os indivíduos que surgem por reprodução assexuada são geneticamente idênticos entre si, formando o que se chama clone. Esses indivíduos só terão patrimônio genético diferente se sofrem mutação gênica, ou seja, alteração nas seqüências de bases nitrogenadas de uma ou mais moléculas de DNA.
Vários são os seres vivos que se reproduzem assexuadamente e vários são os tipos de reprodução assexuada.
Nos eucariontes, unicelulares ou multicelulares, a reprodução assexuada está relacionada com a mitose.
No caso dos unicelulares, o tipo de reprodução assexuada que lhes permite se dividir em dois é denominado bipartição.
O processo de bipartição também ocorre nos procariontes, mas nesse caso, não há mitose como a verificada nos eucariontes.
Nos organismos multicelulares, como as plantas, por exemplo, a reprodução assexuada pode ocorrer por propagação vegetativa. Nesse caso, partes da planta podem dar origem, por mitose, a outros indivíduos.
Conhecendo essas peculiaridades das plantas, o ser humano aprendeu a fazer uso dela, em benefício próprio, confeccionando mudas, que cultivadas, dão origem a nova planta idêntica, a planta mãe, preservando, assim, as características comercialmente importantes.
Nos animais, um dos tipos de reprodução assexuada mais frequentemente observado é o brotamento ou gemiparidade: de um indivíduo inicial brota outro indivíduo, que pode se destacar do primeiro e passar a ter vida independente. É o que acontece, por exemplo, na hidra. Em outros casos, o brotamento pode dar origem a uma colônia de organismos, em que os brotos permanecem ligados ao indivíduo inicial e se desenvolvem ligados. É o que ocorre na maioria das esponjas. A hidra, um organismo aquático, é um exemplo de animal que apresenta esse tipo de reprodução.
Reprodução sexuada
A reprodução sexuada está relacionada com processos que envolvem troca e mistura de material genético entre indivíduos de uma mesma espécie. Os indivíduos que surgem por reprodução sexuada assemelham-se aos pais, mas não são idênticos a eles.
Esse modo de reprodução, apesar de mais complexo e energicamente mais custoso do que a reprodução assexuada, traz grandes vantagens aos seres vivos e é o mais amplamente empregado pelos diferentes grupos. Mesmo organismos que apresentam reprodução assexuada podem também se reproduzir sexuadamente, embora existam algumas espécies em que a reprodução sexuada não ocorre.
Se o nosso ambiente fosse completamente estável, sem sofrer alterações ao longo do tempo, a reprodução assexuada seria muito vantajosa, pois preservaria, sem modificações, as características dos organismos para uma certa condição ecológica. Essa, entretanto, não é realidade. O meio ambiente sempre pode apresentar alterações. Sobreviver a elas depende em grande parte de o patrimônio genético conter soluções as mais variadas possíveis.
Coloração é um tipo de variabilidade.
Populações formadas por indivíduos geneticamente idênticos, como os originados por reprodução assexuada, são mais suscetíveis a alterações ambientais. Se ocorrer no ambiente uma modificação que lhes seja desfavorável, todos os indivíduos podem morrer de uma vez só. Isso pode não acontecer com populações formadas por indivíduos que se reproduzem sexuadamente, pois a variabilidade genética entre eles é maior. Essa alteração ambiental pode afetar parte da população, mas outra parte sobrevive por ter em seu material genético condições para resistir à alteração.
Na agricultura, utiliza-se muito a reprodução assexuada das plantas visando à manutenção, ao longo das gerações, de características comercialmente importantes. O uso desse recurso, no entanto, permite que culturas inteiras possam ser dizimadas caso ocorra no meio alguma alteração que prejudique esses organismos.
Nos animais, a reprodução sexuada envolve a meiose, cujos produtos são sempre os gametas, células reprodutivas haplóides. Os gametas masculinos são os espermatozóides e os femininos, os óvulos.
Na maioria dos animais, os espermatozóides são produzidos pelo indivíduo do sexo masculino e os óvulos são produzidos pelo indivíduo do sexo feminino. Nesses casos, os sexos são separados. Alguns animais, no entanto, como é o caso das minhocas, são hermafroditas, pois óvulos e espermatozóides são produzidos pelo mesmo indivíduo.
Nos hermafroditas pode ocorrer autofecundação, ou seja, a fecundação do óvulo pelo espermatozóide do mesmo indivíduo. Ocorre em algumas espécies vegetais. Entretanto, geralmente existem mecanismos que impedem a autofecundação. Nesses casos, os óvulos de um indivíduo são fecundados pelos espermatozóides de outro indivíduo da mesma espécie. Fala-se, então, em fecundação cruzada.
As minhocas fazem fecundação cruzada
Tipos de fecundação
A fecundação pode ser externa, quando ocorre fora do corpo, no meio ambiente, ou interna, quando, ocorre no corpo do indivíduo que produz os óvulos.
Algumas espécies de anfíbios possuem a fecundação externa. O macho estimula a fêmea a liberar os óvulos no ambiente e o macho libera os espermatozóides em cima deles.
O custo energético da produção de gametas é especialmente grande nas espécies cuja fecundação é externa. Nesses casos formam-se muitos gametas masculinos e femininos, o que garante a chance de encontro casual entre eles, originando o maior número de zigotos. Porém, desses inúmeros zigotos, nem todos sobrevivem às adversidades do meio ambiente. Apenas um pequeno número forma indivíduos adultos, dando continuidade à espécie.
Nos animais em que a fecundação é interna, o número de gametas produzidos é menor, com isso, o custo energético de sua produção também é menor. O custo com o desenvolvimento do embrião também depende do animal ser ovíparo, ovovivíparo ou vivíparo.
Animais ovíparos botam ovos e o desenvolvimento embrionário deles ocorre principalmente fora do corpo materno. Os embriões dependem de material nutritivo presente nos ovos. Como exemplo de animal ovíparo podemos citar as aves, insetos, répteis e mamíferos monotremados.
Animais ovovivíparos retêm os ovos dentro do corpo até a eclosão, e os embriões também se alimentam das reservas nutritivas presentes nos ovos. Como exemplo de animal ovovivíparo temos os lebistes, que são peixes comuns em água doce, escorpiões, tubarões e cobras venenosas.
Lebiste Víbora
Nos vivíparos o embrião depende diretamente da mãe para a sua nutrição, que ocorre por meio de trocas fisiológicas entre mãe e feto. Não existe casca isolando o ovo. Como regra o desenvolvimento embrionário se completa dentro do corpo materno e os indivíduos já nascem formados. O custo energético é especialmente alto, pois as fêmeas investem energia na nutrição e no desenvolvimento do embrião dentro de seus corpos. Nos casos dessas espécies, forma-se um maior número de embriões, mas eles têm maiores chances de sobrevivência. É vivípara, por exemplo, os mamíferos placentários, como é o caso da espécie humana.
Espermatozóides
Os espermatozóides são geralmente células, muito menores que os óvulos e estão estruturados de modo a permitir o máximo de eficiência de deslocamento, o que aumenta a chance de eles chegarem ao óvulo. São células pequenas, alongadas com formato hidrodinâmico e com uma longa cauda que é utilizada na propulsão.
Esquema do espermatozóide humano
Apesar de a imensa maioria dos espermatozóides dos animais ser flagelada, existem espermatozóides que não possuem flagelo. É o caso dos espermatozóides dos nematódeos, animais vermiformes cujo representante mais conhecido é a lombriga (Ascaris lumbricóides), um parasita do intestino humano.
Os espermatozóides variam muito em tamanho e forma entre as diferentes espécies.
Óvulos
Os óvulos dos animais são geralmente células grandes e imóveis, que contém em seu interior reserva de nutrientes para o desenvolvimento do embrião. Esses nutrientes compõem o vitelo. A quantidade e a localização do vitelo são variáveis nos diferentes óvulos. Essas duas características permitem-nos classificá-los em vários tipos:
oligolécito (oligo = pouco; lecito = vitelo), homolécito ou isolécito (homo ou iso = igual) — possui pouco vitelo homogeneamente distribuídos e sua segmentação é total ou holoblástica (holo = todo; blasto = germe) e igual, pois origina uma mórula com blastômeros de tamanhos aproximadamente iguais; é o ovo dos protocordados (anfíoxo e ascídia) e de muitos invertebrados marinhos, como esponjas, corais eestrelas-do-mar.
Representação de ovulo oligolécito / alécito
alécito (a = sem) – semelhantemente aos oligolécitos, mas praticamente sem vitelo. Muitas vezes são classificados como oligolécitos ou isolécitos. Sua segmentação é total ou holoblástica (holo = todo; blasto = germe) e igual, pois origina uma mórula com blastômeros de tamanhos aproximadamente iguais.
heterolécito (hetero = diferente) - apresenta quantidade de vitelo intermediária entre a dos ovos oligolécitos e telolécitos (daí os outros nomes: mesolécito ou mediolécito) e concentrada mais no pólo vegetal ou vegetativo que no pólo animal (região superior); a segmentação é total e desigual, pois, por ter menos vitelo, o pólo animal divide-se mais rapidamente e produz células menores e mais numerosas que as produzidas no outro pólo; é o ovo de anfíbios, de vários peixes e de alguns invertebrados (maioria dos moluscos, poliquetas e platelmintos).
Segmentação total e igual de um ovo oligolécito (anfioxo)
Segmentação total e desigual de um ovo heterolécito (anfíbio)
telolécito (telo = ponta) ou megalécito (mega = grande) - o núcleo e o citoplasma formam uma pequena gota sobre uma quantidade enorme de vitelo (também chamado de gema, neste caso); a segmentação é meroblástica (mero = parte) ou parcial e discoidal – pois ocorre apenas no pólo animal e forma um pequeno disco de células (cicatrícula), encravado na gema; é o ovo de répteis, aves, vários peixes e de alguns moluscos e mamíferos ovíparos (ornitorrinco e equidna).
centrolécito - o vitelo ocupa a região central da célula e não se divide; o núcleo divide-se várias vezes no interior do vitelo e migra para a periferia, seguindo-se a divisão do citoplasma; a segmentação é meroblástica e superficial; é o ovo da maioria dos artrópodes (insetos e outros).
Fecundação
Dos aproximadamente 300 milhões de espermatozóides eliminados na ejaculação, apenas cerca de 200 atingem a tuba uterina, e só um fecunda o ovócito II.
Quando liberado do ovário, o ovócito encontra-se envolto na zona pelúcida, formada por uma rede de filamentos glicoprotéicos. Externamente a zona pelúcida há a corona radiata, formadas por células foliculares (células derivadas do ovário).
Na fecundação, o espermatozóide passa pela corona radiata e ao atingir a zona pelúcida sofre alterações formando a membrana de fecundação, que impede a penetração de outros espermatozóides no ovócito.
Ao mesmo tempo, há finalização da meiose dando origem ao óvulo e formando-se o segundo corpúsculo polar.
Na fecundação, o espermatozóide fornece para o zigoto o núcleo e o centríolo. As mitocôndrias dos espermatozóides desintegram-se no citoplasma do óvulo. Assim, todas as mitocôndrias do corpo do novo indivíduo são de origem materna.
Hoje se sabe que há muitas doenças causadas por mutações no DNA mitocondrial e que elas são transmitidas diretamente das mães para seus descendentes. Além disso, a análise do DNA mitocondrial tem sido usada em testes de maternidade para verificar quem é a mãe de uma criança.
O núcleo haplóide do óvulo e o núcleo do espermatozóide recebem, respectivamente, os nomes pró-núcleo feminino e pró-núcleo masculino. Com a união desses núcleos (anfimixia), temos a formação da célula-ovo ou zigoto e o início do desenvolvimento embrionário.
Doenças humanas relacionadas ao DNA mitocondrial
Cada célula do corpo humano possui centenas de mitocôndrias. Dentro de uma única mitocôndria existem várias moléculas circulares de DNA, e cada uma delas inclui 37 genes relacionados com a síntese de proteínas envolvidas nas etapas da respiração.
Mutações no DNA mitocondrial têm sido relacionadas com o envelhecimento e com uma série de doenças degenerativas, especialmente do cérebro, dos músculos, dos rins e das glândulas produtoras de hormônios. Essas mutações alteram o funcionamento das mitocôndrias de modo que elas deixam de produzir energia para as células continuarem executando suas funções normais.
A tabela a seguir resume algumas das doenças humanas que podem ser causadas por mutações no DNA mitocondrial. Algumas delas são causadas também por mutações no DNA dos cromossomos.
O desenvolvimento embrionário
O zigoto é portador do material genético fornecido pelo espermatozóide e pelo óvulo. Um vez formado o zigoto irá se dividir muitas vezes por mitose até originar um novo indivíduo. Assim, todas as células que formam o corpo de um indivíduo possuem o mesmo patrimônio genético que existia no zigoto.
Apesar disso, ao longo do desenvolvimento embrionário as células passam por um processo de diferenciação celular em que alguns genes são “ativados” e outros são “desativados”, sendo que somente os “ativados” coordenam as funções das células.
Surgem dessa maneira tipos celulares com formatos e funções distintos, que se organizam em tecidos. Conjuntos de tecidos reunidos formam os órgãos. Os grupos de órgãos formam os sistemas que, por sua vez, formam o organismo.
Células – tecidos – órgãos – sistemas – organismos
A ciência que estuda esse processo de desenvolvimento do indivíduo a partir do zigoto é a Embriologia.
Fases do desenvolvimento embrionário
Os animais apresentam grande diversidade de desenvolvimento embrionário, mas, de modo geral, em praticamente todos ocorrem três fases consecutivas: segmentação, gastrulação e organogênese.
Na segmentação, mesmo com o aumento do número de células, praticamente não há aumento do volume total do embrião, pois as divisões celulares são muito rápidas e as células não têm tempo para crescer.
Na fase seguinte, que é a gastrulação, o aumento do número de células é acompanhada do aumento do volume total. Inicia-se nessa fase a diferenciação celular, ocorrendo a formação dos folhetos germinativos ou folhetos embrionários, que darão origem aos tecidos do indivíduo.
No estágio seguinte, que é a organogênese, ocorre a diferenciação dos órgãos.
Vamos analisar cada uma dessas fases para os animais em geral e depois comentar o desenvolvimento embrionário humano.
Segmentação
As divisões que ocorrem durante a segmentação denominam-se clivagens, e as células que se formam são chamadas blastômeros.
No Reino Animal, a diferença na quantidade e na distribuição do vitelo no ovo determina diferenças na segmentação, menor a velocidade de divisão. Em função disso, podemos considerar dois tipos básicos de segmentação:
Segmentação holoblástica
A segmentação holoblástica ocorre nos alécitos, nos isolécitos (ou oligolécitos) e nos heterolécitos, e pode ser subdividida em três tipos, com base no tamanho das células que se formam a partir da terceira clivagem (quando muda o plano de divisão celular):
Segmentação meroblástica
Devido à diferença na distribuição do vitelo, existem dois tipos básicos de segmentação meroblástica: a discoidal e a superficial.
Na segmentação meroblástica discoidal, as divisões ocorrem apenas na região da cicatrícula (região da célula sem vitelo), formando-se um disco de células sobre a massa do vitelo. Esse tipo de segmentação ocorre nos ovos telolécitos.
A segmentação meroblástica superficial ocorre nos ovos centrolécitos. As células embrionárias ficam dispostas na superfície do ovo.
Fases da segmentação
Embora existam diferentes tipos de segmentação, eles normalmente se realizam segundo duas fases:
A cavidade central que se observa na blástula recebe o nome de blastocele (cele = cavidade) e é cheia de líquido sintetizado pelas células que formam os seus limites.
Nos ovos isolécitos e nos heterolécitos a blastocele é bem desenvolvida.
Na blástula originada da segmentação de ovos telolécitos, não se observa a verdadeira blastocele (cele = cavidade) e é cheia de líquido sintetizado pelas células que formam os seus limites.
Nos ovos isolécitos e nos heterolécitos a blastocele é bem desenvolvida.
Na blástula originada da segmentação de ovos telolécitos, não se observa a verdadeira blastocele, pois a cavidade formada não é inteiramente delimitada pelos blastômeros. Essa cavidade é delimitada em parte pelos blastômeros e em parte pelo vitelo. Nesse caso, a cavidade formada recebe o nome de cavidade subgerminal, que também é preenchida por líquido sintetizado pelas células. A blástula que se forma a partir da segmentação dos ovos telolécitos recebe o nome de discoblástula.
Gastrulação
Para falarmos da gastrulação, vamos tomar como exemplo o que ocorre em animais cordados, representados pelo anfioxo e pelas rãs.
Os cordados são animais que possuem notocorda, um bastonete flexível que fica no dorso do embrião. A notocorda persiste no adulto de alguns animais cordados, como é o caso do anfioxo. Nos animais vertebrados, excluindo alguns peixes, a notocorda regride totalmente ou quase totalmente e a coluna vertebral se desenvolve a partir da mesoderma.
Na gastrulação, diferenciam-se os folhetos germinativos ou embrionários, que darão origem a todos os tecidos e órgãos. Esses folhetos são: ectoderma (o mais externo), mesoderma (o intermediário) e endoderma (o mais interno).
Os animais que possuem três folhetos germinativos são chamados triblásticos ou triploblásticos, como é o caso dos cordados. Existem entretanto, animais que possuem apenas dois folhetos germinativos: o ectoderma e o endoderma. Esses animais são chamados diblásticos ou diploblásticos, como e o caso dos cnidários.
O esquema acima descreve de forma simplificada a gastrulação em anfioxo. Neste caso, a camada interna que reveste diretamente o arquêntero é chamada mesentoderma e dará origem, logo a seguir ao mesoderma e ao endoderma. (Há quem considere o mesentoderma como endoderma e o mesoderma formado a partir do endoderma.)
A gastrulação das rãs ocorre por invaginação e também por epibolia. Por invaginação forma-se uma fenda: o blastóporo. Por epibolia os micrômeros passam a se dividir rapidamente e acabam por recobrir os macrômeros. Os micrômeros insinuam-se primeiramente pelo lábio ventral. O blastóporo adquire o aspecto de um círculo. Os micrômeros insinuam-se para dentro da blastocele, delimitando o arquêntero. Ocorre também a diferenciação dos três folhetos germinativos: o ectoderma, o mesoderma e o endoderma.
Assim, na gastrulação das rãs, além de o embrião aumentar de volume, três outras características são fundamentais:
O blastóporo pode dar origem à boca ou ao ânus. Quando dá origem apenas à boca ou tanto à boca quanto ao ânus, os animais são chamados de protostômios (proto = primeiro). É o caso dos vermes, dos moluscos e dos artrópodes.
Quando o blastóporo dá origem ao ânus os animais são chamados de deuterostômios (deutero = posterior). É o caso dos equinodermos e dos cordados.
Organogênese em anfioxo
A terceira fase do desenvolvimento embrionário é a organogênese, que se caracteriza pela diferenciação de órgãos a partir dos folhetos embrionários formados na gastrulação. O esquema seguinte representa a fase inicial da organogênese: a neurulação. Após a neurulação, os folhetos embrionários, continuam a se diferenciar, originando os tecidos especializados do adulto.
Do ectoderma diferencia-se o tubo neural, que apresenta no seu interior o canal neural. O endoderma dá origem ao tubo digestório. O mesoderma dá origem aos somitos e à notocorda. Os somitos são blocos celulares dispostos lateralmente no dorso do embrião, e a notocorda é uma estrutura maciça localizada logo abaixo do tubo neural.
O mesoderma delimita cavidades denominadas celomas.
Animais celomados, acelomados e pseudocelomados
Os animais que apresentam celoma são chamados celomados. Todos os cordados são celomados , assim como os moluscos (lesmas, ostras), os anelídeos (minhocas) e os equinodermos (estrelas-do-mar, ouriços-do-mar).
Há animais triblásticos em que a mesoderma delimita uma parte da cavidade, sendo a outra parte delimitada pela endoderma. Esses animais são chamados de pseudocelomados, pois o celoma só é verdadeiro quando é completamente revestido pelo mesoderma. É o caso dos nematódeos, cujo representante mais conhecido é a lombriga (Ascaris lumbricóides), um parasita do intestino humano.
Em alguns animais a única cavidade que se forma no embrião é o arquêntero, pelo que são designados acelomados.
O esquema a seguir mostra cortes transversais esquemáticos em organismos acelomados, pseudocelomados e celomados:
Organogênese em rã
A organogênese em rã será estudada como exemplo da organogênese geral dos vertebrados. O esquema a seguir explica de forma simplificada como ocorre a fase inicial da organogênese nesses animais: a neurulação.
Alguns dos destinos finais dos folhetos embrionários nos vertebrados em geral são:
Células embrionárias especiais típicas e exclusivas dos vertebrados formam a crista neural. Essas células diferenciam-se juntamente com a formação do tubo neural a partir do ectoderma do embrião. Elas ficam dispostas ao lado do tubo neural, mas posteriores à região do encéfalo.
As células da crista neural têm a capacidade de migrar pelo corpo, dando origem a diversos tipos celulares, como neurônios sensoriais do sistema nervoso periférico, células da medula da adrenal, derme da pele da cabeça e células pigmentares da pele de todo o corpo.
Considera-se hoje que o passo definitivo na origem dos vertebrados tenha sido a evolução das células da crista neural. Nenhum outro animal as possui.
Anexos embrionários: Adaptação ao Meio Terrestre
Anexos embrionários são estruturas que derivam dos folhetos germinativos do embrião mas que não fazem parte do corpo desse embrião.
Os anexos embrionários são: vesícula vitelina (saco vitelínico), âmnio (ou bolsa amniótica), cório e alantóide.
Vesícula vitelina
Durante a evolução do grupo dos animais, os primeiros vertebrados que surgiram foram os peixes, grupo que possui como único anexo embrionário a vesícula vitelina.
Diferenciando-se a mesoderme e o tubo neural, parte dos folhetos germinativos desenvolvem-se formando uma membrana que envolve toda a gema, constituindo (membrana + gema) o saco vitelínico um anexo embrionário, que permanece ligado ao intestino do embrião. À medida que este se desenvolve, há o consumo do vitelo e, consequentemente, o saco vitelínico vai se reduzindo até desaparecer. É bem desenvolvida não somente em peixes, mas também em répteis e aves. Os mamíferos possuem vesícula vitelina reduzida, pois nesses animais como regra geral, os ovos são pobres em vitelo. A vesícula vitelina não tem, portanto, significado no processo de nutrição da maioria dos mamíferos.
Nos anfíbios, embora os ovos sejam ricos em vitelo, falta a vesícula vitelina típica. Nesses animais o vitelo encontra-se dentro de células grandes (macrômeros) não envoltas por membrana vitelina própria.
Âmnio e cório
O âmnio é uma membrana que envolve completamente o embrião, delimitando uma cavidade denominada cavidade amniótica. Essa cavidade contém o líquido amniótico, cujas funções são proteger o embrião contra choques mecânicos e dessecação. Ao final do desenvolvimento de répteis e aves, todo o líquido da cavidade amniótica foi absorvido pelo animal.
O cório ou serosa é uma membrana que envolve o embrião e todos os demais anexos embrionários. É o anexo embrionário mais externo ao corpo do embrião. Nos ovos de répteis e nos de aves, por exemplo, essa membrana fica sob a casca. Nesses animais, o cório, juntamente com o alantóide, participa dos processos de trocas gasosas entre o embrião e o meio externo.
Alantóide
A alantóide é um anexo que deriva da porção posterior do intestino do embrião. A função da alantóide nos répteis e nas aves é: transferir para o embrião as proteínas presentes na clara, transferir parte dos sais de cálcio, presentes na casca, para o embrião, que utilizará esses sais na formação de seu esqueleto, participar das trocas gasosas, o O2 passa da câmera de ar para o alantóide e deste para o embrião, enquanto o CO2 produzido percorre o caminho inverso, e armazenar excreta nitrogenada. A excreta nitrogenada eliminada por embriões desses animais é o ácido úrico, insolúvel em água e atóxico, podendo ser armazenado no interior do ovo sem contaminar o embrião.
Mamíferos: Surge a placenta
Na maioria dos mamíferos, o desenvolvimento embrionário ocorre no interior do corpo materno, dentro de um órgão musculoso, o útero. Excetuando os mamíferos que botam ovos (ornitorrinco e equidna), todos os demais formam a placenta, órgão constituído pela parede interna vascularizada do útero (endométrio) e por estruturas derivadas do trofoblasto ou trofoderme embrionário (nos mamíferos, nome dado à câmara mais externa de revestimento do embrião). Alimentos, oxigênio, anticorpos e hormônios passam do sangue materno para o embrionário, pela placenta, que, em troca, transfere para a mãe as excretas e o gás carbônico.
No homem, o ovo é do tipo oligolécito e a segmentação (clivagem) é total e igual, logo se formando a fase de mórula. Atingida essa fase, o embrião ingressa na cavidade uterina. No interior dessa cavidade, surge a fase correspondente a blástula, que, nos mamíferos, é denominada blastocisto. Nesse estágio, o embrião é dotado de uma camada externa de células, o trofoblasto, que envolve um aglomerado interno de células, a massa celular interna. Cabe a essa massa celular a formação do corpo do embrião, enquanto o trofoblasto será o responsável pela penetração do embrião no interior do endométrio (a camada interna da parede uterina), e pela organização da parte embrionária da placenta.
No embrião humano, o trofoblasto e a mesoderme extra-embrionária formam o cório. Esse duplo revestimento é responsável pela organização das vilosidades coriônicas, que invadem o endométrio uterino; o blastocisto, então, aprofunda-se nesse endométrio. À medida que a invasão prossegue, os vasos e glândulas do endométrio podem ser corroídos por enzimas embrionárias e o sangue materno acaba jorrando nas lacunas que estão se formando. Essas lacunas fornecem a nutrição inicial e oxigênio ao embrião. No entanto, os sangues materno e embrionário não se misturam. Existe uma barreira separando-os, constituída pela parede das vilosidades.
Como se pode notar, a placenta é construída com a participação de tecidos maternos e embrionários. Ao contrário do que poderia pensar, a placenta não envolve o embrião. Essa função é exercida pelo âmnio (bolsa d’água), dentro do qual o embrião fica imerso. Esse anexo é muito desenvolvido nos mamíferos. O cório adere ao âmnio e ambos contornam a cavidade amniótica, preenchida pelo líquido amniótico.
Nos mamíferos placentários, o saco vitelínico e o alantóide possuem pequeno tamanho e deixam de exercer a função desempenhada em aves e répteis. Contribuem, no entanto, para a formação do cordão umbilical, uma espécie de pedúnculo que liga a placenta ao embrião e é forrado pela membrana do âmnio, que reveste o saco vitelínico e a alantóide regredidos. No interior do cordão umbilical, duas artérias conduzem sangue do embrião para a mãe, enquanto uma veia transporta sangue em sentido contrário.
As três consequências da fecundação
A primeira consequência da fecundação é o restabelecimento da diploidia. O espermatozóide é haplóide e o óvulo também. Logo, a mistura dos lotes cromossômicos de ambos forma uma célula diplóide, a célula-ovo ou zigoto.
A segunda consequência é a determinação do sexo, uma ocorrência particularmente importante nos mamíferos.
A terceira consequência da fecundação é que ela desencadeia uma série de eventos que permitirão o desenvolvimento do zigoto em um futuro embrião. É no meio de todo esse processo, que já foi explicado anteriormente, que pode ocorrer a formação dos gêmeos.
Formação dos Gêmeos
Chama-se gêmeos dois ou mais irmãos que nascem num nascimento múltiplo, ou seja, de uma mesma gestação da mãe, podendo ser idênticos ou não. Por extensão, as crianças nascidas de partos triplos, quádruplos ou mais também são chamados de gêmeos. Apesar de não haver uma estatística precisa, estima-se que uma em cada 85 gravidezes é gemelar. Existem duas maneiras de nascerem irmãos gêmeos.
Gêmeos Bivitelinos
Os gêmeos bivitelinos são dizigóticos ou multivitelinos, ou seja, são formados a partir de dois óvulos. Nesse caso são produzidos dois ovócitos II e os dois são fecundados, formando assim, dois embriões. Quase sempre são formados em placentas diferentes e não dividem o saco amniótico.
Irmãos nascidos da mesma gravidez e desenvolvidos a partir de dois óvulos que foram liberados do ovário simultaneamente e fertilizados na mesma relação sexual (regra), porém podem ser concebidos de cópulas distintas, mas daquela mesma ovulação dupla. Podem ter ou não do mesmo sexo, se diferenciam tanto fisicamente como em sua constituição genética e possuem duas placentas e duas membranas independentes e bem diferenciadas.
A frequência dos gêmeos dizigóticos varia de acordo com a origem étnica (máxima incidência na raça negra, mínima na asiática e intermediária na branca), a idade materna (máxima quando a mãe tem de 35 a 39 anos) e a genética, com uma maior incidência da linha genética materna que da paterna, ainda que os pais possam transmitir a predisposição à dupla ovulação à suas filhas. Em geral, a proporção global é de dois terços de gêmeos dizigóticos para um de monozigóticos (ou seja, os gêmeos idênticos).
Gêmeos Idênticos
Quando um óvulo é produzido e fecundado por um só espermatozóide e se divide em duas culturas de células completas, dá origem aos gêmeos idênticos, ou monozigóticos, ou univitelinos. Sempre possuem o mesmo sexo. Os gêmeos idênticos têm o mesmo genoma, e são clones um do outro. Apenas 1/3 das gestações são de gêmeos univitelinos.
A gestação é difícil pelo fato de apenas 10% a 15% dos gêmeos idênticos terem placentas diferentes, geralmente possuem a mesma placenta.
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As duas substâncias mais conhecidas dessa categoria orgânica são as gorduras e os óleos. Se por um lado, esses dois tipos de lipídios preocupam muitas pessoas por estarem associadas a altos índices de colesterol no sangue, por outro, eles exercem importantes funções no metabolismo e são fundamentais para a sobrevivência da maioria dos seres vivos. Um dos papéis dos lipídeos é o de funcionar como eficiente reserva energética. Ao serem oxidados nas células, geram praticamente o dobro da quantidade de calorias liberadas na oxidação de igual quantidade de carboidratos. outro papel dos lipídios é o de atuar como eficiente isolante térmico, notadamente nos animais que vivem em regiões frias. Depósitos de gordura favorecem a flutuação em meio aquático; os lipídios são menos densos que a água.
Além desses dois tipos fundamentais de lipídios, existem outros que devem ser lembrados pelas funções que exercem nos seres vivos. São as ceras, os fosfolipídios, os esteróides, as prostaglandinas e os terpenos.
 | as ceras existem na superfície das folhas dos vegetais e nos esqueletos de muitos animais invertebrados (por exemplo, os insetos e os carrapatos) funcionam como material impermeabilizante. Não devemos esquecer dos depósitos de cera que se formam nas nossas orelhas externas como função protetora; |
 | os fosfolipídios são importantes componentes das membranas biológicas (membrana plasmática e de muitas organelas celulares); |
 | os esteróides são lipídeos que atuam como reguladores de atividades biológicos; |
 | as prostaglandinas atuam como mensageiros químicos nos tecidos de vertebrados; |
 | os terpenos estão presentes em alguns pigmentos de importância biológica, como a clorofila e os carotenóides. |
 | Os lipídios são compostos orgânicos insolúveis em água. Dissolvem-se bem em solventes orgânicos como o éter e o álcool. A estrutura química molecular dos lipídios é muito variável. Vamos dar a você uma noção da composição química de óleos e gorduras e alguns dos principais componentes desse grupo. |
Óleos e gorduras – pertencem à categoria dos ésteres e são formados por meio da reação de um álcool, chamado glicerol, com ácidos orgânicos de cadeia longa, conhecidos como ácidos graxos. A exemplo do que ocorre com os carboidratos, a reação do glicerol com os ácidos graxos é de condensação, havendo liberação de moléculas de água.
Como o glicerol é um triálcool (possui três terminações OH na molécula), três ácidos graxos a ele se ligam, formando-se o chamado triglicerídeos. Nos seres vivos, existem diversos tipos de triglicerídeos, uma vez que são muitos os tipos de ácidos graxos deles participantes.
Com relação aos ácidos graxos que participam de um triglicerídeos, lembre-se que são substâncias de cadeia longa. Em uma das extremidades de cada ácido graxo há uma porção ácida (a “cabeça”), seguida de uma longa “cauda” formada por uma seqüência de átomos de carbono ligados a átomos de hidrogênio.Como o glicerol é um triálcool (possui três terminações OH na molécula), três ácidos graxos a ele se ligam, formando-se o chamado triglicerídeos. Nos seres vivos, existem diversos tipos de triglicerídeos, uma vez que são muitos os tipos de ácidos graxos deles participantes.
Nos chamados ácidos graxos saturados, todas as ligações disponíveis dos átomos de carbono são ocupados por átomos de hidrogênio. Já nos ácidos graxos insaturados, nem todas as ligações do carbono são ocupadas por hidrogênios; em conseqüência, forma-se o que em química é conhecido como duplas ligação entre um átomo de carbono e o seguinte (motivo pelo qual o ácido graxo recebe a denominação de insaturado). Nos ácidos graxos poliinsaturados há mais de uma dupla ligação.
Fosfolipídios – as membranas biológicas são constituídas por fosfolipídios. Nos fosfolipídios há apenas duas moléculas de ácidos graxos – de natureza apolar – ligadas ao glicerol. O terceiro componente que se liga ao glicerol é um grupo fosfato (daí a denominação fosfolipídio) que, por sua vez, pode estar ligado a outras moléculas orgânicas. Assim, cada fosfolipídio contém uma porção hidrofóbica – representada pelos ácidos graxos – e uma porção hidrofílica – corresponde ao grupo fosfato e às moléculas a ele associadas. Um fato notável é que, ao serem colocadas em água, as moléculas de fosfolipídios podem assumir o formato de um esfera, conhecida como micela: as porções polares, hidrofílicas, distribuem-se na periferia , enquanto as caudas hidrofóbicas ficam no interior da micelas afastadas da água.
Nas células, os fosfolipídios das membranas biológicas (membrana plasmática e de muitas organelas) dispõem-se formando bicamadas. As porções hidrofílicas ficam em contato com a água dos meios interno e externo celular, enquanto as hidrofóbicas situam-se internamente na membrana, afastadas da água, o que faz lembrar um sanduíche de pão-de-forma.
Prostaglandinas – essas substâncias atuam como mensageiras químicas em muitos tecidos humanos. Seu nome deriva do fato de terem sido descobertas em componentes do sêmen humano produzidos na glândula próstata.
Terpenos – lipídios de cadeia longa, componentes de pigmentos biologicamente importantes como a clorofila (pigmento vegetal participante da fotossíntese). Uma importante categoria de terpenos é a dos carotenóides (pigmentos amarelados), dos quais o mais importante é o B-caroteno (encontrado em muitos alimentos de origem vegetal, como a cenoura, por exemplo), que é precursor da vitamina A (retinol).
Esteróides – alguns esteróides são hormônios (por exemplo, a testosterona, o hormônio sexual masculino) e outros são vitaminas (por exemplo, a vitamina D). O colesterol, que para os químicos é um álcool complexo, é outro exemplo de esteróide: é importante componente de membranas celulares, embora hoje seja temido como causador de obstrução (entupimento) em artérias do coração.
O colesterol não “anda” sozinho no sangue. Ele se liga a uma proteína e, dessa forma, é transportado. Há dois tipos principais de combinações: o HDL, que é o bom colesterol e o LDL que é o mau colesterol. Essas siglas derivam do inglês e significam lipoproteína de alta densidade (HDL – High Density Lipoprotein) e lipoproteína de baixa densidade (LDL – Low Density Lipoprotein).
O LDL transporta colesterol para diversos tecidos e também para as artérias, onde é depositado, formando placas que dificultam a circulação do sangue, daí a denominação mau colesterol. Já o HDL faz exatamente o contrário, isto é, transporta colesterol das artérias principalmente para o fígado, onde ele é inativado e excretado como sais biliares, justificando o termo bom colesterol.
O colesterol não existe em vegetais, o que não significa que devemos abusar dos óleos vegetais, porque afinal, a partir deles (ácidos graxos), nosso organismo produz colesterol.
Proteínas: A construção dos seres vivos
Você já deve ter ouvido falar de proteínas, certo? As proteínas são compostos orgânicos relacionados ao metabolismo de construção. Durante as fases de crescimento e desenvolvimento do indivíduo, há um aumento extraordinário do número de suas células passam a exercer funções especializadas, gerando tecidos e órgãos.
As proteínas possuem um papel fundamental no crescimento, já que muitas delas desempenham papel estrutural nas células, isto é, são componentes da membrana plasmática, das organelas dotadas de membrana, do citoesqueleto dos cromossomos etc. E para produzir mais células é preciso mais proteína. Sem elas não há crescimento normal. A diferenciação e a realização de diversas reações químicas componentes do metabolismo celular dependem da paralisação de diversas reações químicas componentes do metabolismo celular dependem da participação de enzimas , uma categoria de proteínas de defesa, chamadas anticorpos. Sem eles, nosso organismo fica extremamente vulnerável.
Certos hormônios, substâncias reguladoras das atividades do nosso organismo, também são protéicos. É o caso da insulina, que controla a taxa de glicose sangüínea.
As proteínas são macromoléculas formadas por uma sucessão de moléculas menores conhecidas como aminoácidos. A maioria dos seres vivos, incluindo o homem, utiliza somente cerca de vinte tipos diferentes de aminoácidos, para a construção de suas proteínas. Com eles, cada ser vivo é capaz de produzir centenas de proteínas diferentes e de tamanho variável.
Como é isso possível, a partir de um pequeno número de aminoácidos?
Imagine um brinquedo formado por peças de plástico, encaixáveis umas nas outras, sendo as cores em número de vinte, diferentes entre si. Havendo muitas peças de cada cor, como você procederia para montar várias seqüências de peças de maneira que cada seqüência fosse diferente da anterior? Provavelmente , você repetiria as cores, alternaria muitas delas, enfim, certamente inúmeras seriam as seqüências e todas diferentes entre si. O mesmo raciocínio é valido para a formação das diferentes proteínas de um ser vivo, a partir de um conjunto de vinte aminoácidos.
Cada aminoácido é diferente de outro. No entanto, todos possuem alguns componentes comuns. Todo aminoácido possui um átomo de carbono, ao qual estão ligados uma carboxila, uma amina e um hidrogênio. A quarta ligação é a porção variável, representada por R, e pode ser ocupada por um hidrogênio, ou por um metil ou por outro radical.
Confira os aminoácidos mais conhecidos!
Ligação peptídica: unindo aminoácidos
 | Do mesmo modo que em um trem cada vagão está engatado ao seguinte, em uma proteína cada aminoácido está ligado a outro por uma ligação peptídica. Por meio dessa ligação, o grupo amina de um aminoácido une-se ao grupo carboxila do outro, havendo a liberação de uma molécula de água. Os dois aminoácidos unidos formam um dipeptídio. A ligação de um terceiro aminoácido ao dipeptídeo origina um tripeptídeo que então, contém duas ligações peptídicas. Se um quarto aminoácido se ligar aos três anteriores, teremos um tetrapeptídeo, com três ligações peptídicas. Com o aumento do número de aminoácidos na cadeia, forma-se um polipetídio, denominação utilizada até o número de 70 aminoácidos. A partir desse número considera-se que o composto formado é uma proteína. |
Todos os seres vivos produzem proteínas. No entanto, nem todos produzem os vinte tipos de aminoácidos necessários para a construção das proteínas. O homem, por exemplo, é capaz de sintetizar no fígado apenas onze dos vinte tipos de aminoácidos. Esses onze aminoácidos são considerados naturais para a nossa espécie. São eles:alanina, asparagina,cisteína, glicina, glutamina, histidina, prolina, tiroxina, ácido aspártico, ácido glutâmico.
Os outros nove tipos, os que não sintetizamos, são os essenciais e devem ser obtidos de quem os produz (plantas ou animais). São eles: arginina, fenilalanina, isoleucina, leucina, lisina, metionina, serina, treonina, triptofano e valina.
É preciso lembrar que um determinado aminoácido pode ser essencial para uma espécie e ser natural para outra.
Uma visão espacial da proteína
Uma molécula de proteína tem, a grosso modo, formato de um colar de contas. O fio fundamental da proteína, formado como uma seqüência de aminoácidos (cuja seqüência é determinada geneticamente), constitui a chamada estrutura primária da proteína.
Ocorre, porém, que o papel biológico da maioria das proteínas depende de uma forma espacial muito mais elaborada. Assim, o fio fundamental é capaz de se enrolar sobre si mesmo, resultando um filamento espiralado que conduz à estrutura secundária, mantida estável por ligações que surgem entre os aminoácidos.
Novos dobramentos da espiral conduzem a uma nova forma, globosa, mantida estável graças a novas ligações que ocorrem entre os aminoácidos. Essa forma globosa representa a estrutura terciária.
Em certas proteínas , cadeias polipeptídicas em estruturas terciárias globosa unem-se, originando uma forma espacial muito complexa, determinante do papel bioquímico da proteína. Essa nova forma constitui a estrutura quaternária dessas proteínas.
A figura abaixo mostra as quatro estruturas da hemoglobina juntas. Q hemoglobina esta presente dentro os glóbulos vermelhos do sangue e seu papel biológico é ligar-se a moléculas de oxigênio, transportando-as a nossos tecidos.
O fio do telefone pode ilustrar bem a idéia das estruturas protéicas:
Forma e função: um binômio inseparável
Logo mais você compreenderá de que modo a estrutura espacial de uma proteína está relacionado à função biológica que ela exerce. Por enquanto, lembre-se que, a manutenção das estruturas secundárias e terciárias deve-se a ligações que ocorrem entre os aminoácidos no interior da molécula protéica, determinando os diferentes aspectos espaciais observados.
O aquecimento de uma proteína a determinadas temperaturas promove a ruptura das ligações internas entre os aminoácidos, responsáveis pela manutenção das estruturas secundária e terciária. Os aminoácidos não se separam, são se rompem as ligações peptídicas, porém a proteína fica “desmantelada”, perde a sua estrutura original. Dizemos que ocorreu uma desnaturação protéica, com perda da sua forma origina. Dessa maneira a função biológica da proteína é prejudicada.
Nem sempre, porém, é a temperatura ou a alteração da acidez do meio que provoca a mudança da forma da proteína. Muitas vezes, a substituição de um simples aminoácido pode provocar alteração da forma da proteína.
| Um exemplo importante é a substituição, na molécula de hemoglobina, do aminoácido ácido glutâmico pelo aminoácido valina. Essa simples troca provoca uma profunda alteração na forma da molécula inteira de hemoglobina, interferindo diretamente na sua capacidade de transportar oxigênio. Hemácias contendo a hemoglobina alterada adquirem o formato de foice, quando submetidas a certas condições, o que deu nome a essa anomalia: anemia falciforme. |  |
A vida depende da realização de inúmeras reações químicas que ocorrem no interior das células e também fora delas (em cavidades de órgãos, por exemplo). Por outro lado, todas essas reações dependem, para a sua realização , da existência de uma determinada enzima. As enzimas são substâncias do grupo das proteínas e atuam como catalisadores de reações químicas.
Catalisador é uma substância que acelera a velocidade de ocorrência de uma certa reação química.
Muitas enzimas possuem, além da porção protéica propriamente dita, constituída por uma seqüência de aminoácidos, uma porção não-protéica.
A parte protéica é a apoenzima e a não protéica é o co-fator. Quando o co-fator é uma molécula orgânica, é chamado de coenzima. O mecanismo de atuação da enzima se inicia quando ela se liga ao reagente, mais propriamente conhecido como substrato. É formado um complexo enzima-substrato, instável, que logo se desfaz, liberando os produtos da reação a enzima, que permanece intacta embora tenha participado da reação. |  |
Essa energia de partida, que dá um “empurrão” para que uma reação química aconteça, é chamada de energia de ativação e possui um determinado valor.
A enzima provoca uma diminuição da energia de ativação necessária para que uma reação química aconteça e isso facilita a ocorrência da reação.
O mecanismo “chave-fechadura”
Na catálise de uma reação química, as enzimas interagem com os substratos, formando com eles, temporariamente, o chamado complexo enzima-substrato. Na formação das estruturas secundária e terciária de uma enzima (não esqueça que as enzimas são proteínas), acabam surgindo certos locais na molécula que servirão de encaixe para o alojamento de um ou mais substratos, do mesmo modo que uma chave se aloja na fechadura.
Esses locais de encaixe são chamados de sítio ativos e ficam na superfície da enzima. Ao se encaixarem nos sítios ativos, os substratos ficam próximos um do outro e podem reagir mais facilmente.
Assim que ocorre a reação química com os substratos, desfaz-se o complexo enzima-substrato. Liberam-se os produtos e a enzima volta a atrair novos substratos para a formação de outros complexos.
Lembre-se!! Uma enzima não é consumida durante a reação química que ela catalisa.
Fatores que afetam a atividade das enzimas
Temperatura
A temperatura é um fator importante na atividade das enzimas. Dentro de certos limites, a velocidade de uma reação enzimática aumenta com o aumento da temperatura. Entretanto, a partir de uma determinada temperatura, a velocidade da reação diminui bruscamente.
O aumento de temperatura provoca maior agitação das moléculas e, portanto, maiores possibilidades de elas se chocarem para reagir. Porém, se for ultrapassada certa temperatura, a agitação das moléculas se torna tão intensa que as ligações que estabilizam a estrutura espacial da enzima se rompem e ela se desnatura.
Para cada tipo de enzima existe uma temperatura ótima, na qual a velocidade da reação é máxima, permitindo o maior número possível de colisões moleculares sem desnaturar a enzima. A maioria das enzimas humanas, têm sua temperatura ótima entre 35 e 40ºC, a faixa de temperatura normal do nosso corpo. Já bactéria que vivem em fontes de água quente têm enzimas cuja temperatura ótima fica ao redor de 70ºC.
Grau de acidez (pH)
Outro fator que afeta a forma das proteínas é o grau de acidez do meio, também conhecido como pH (potencial hidrogeniônico). A escala de pH vai de 0 a 14 e mede a concentração relativa de íons hidrogênio (H+) em um determinado meio. O valor 7 apresenta um meio neutro, nem ácido nem básico. Valores próximos de 0 são os mais ácidos e os próximos de 14 são os mais básicos (alcalinos).
Cada enzima tem um pH ótimo de atuação, no qual a sua atividade é máxima. O pH ótimo para a maioria das enzimas fica entre 6 e 8, mas há exceções. A pepsina, por exemplo, uma enzima digestiva estomacal, atua eficientemente no pH fortemente ácido de nosso estômago (em torno de 2), onde a maioria das enzimas seria desnaturada. A tripsina, por sua vez, é uma enzima digestiva que atua no ambiente alcalino do intestino, tendo um pH ótimo situado em torno de 8.
As proteínas e nossa alimentação
O desenvolvimento saudável de uma criança depende do fornecimento de proteína de qualidade. Por proteínas de qualidade entende-se as que possuem todos os aminoácidos essenciais para a nossa espécie. A maturação cerebral depende do fornecimento correto, na idade certa, das proteínas de alto valor nutritivo. Pobreza de proteínas na infância acarreta sérios problemas de conduta e raciocínio na fase adulta.
A doença conhecida como Kwashiorkor, em que a criança apresenta a abdômen e membros inchados, alteração na cor dos cabelos e precário desenvolvimento intelectual, é uma manifestação de deficiência protéica na infância e mesmo em adultos.
As autoridades mundiais estão cada vez mais preocupadas com a correta alimentação dos povos que, normalmente, não possuem acesso fácil aos alimentos protéicos.
Em muitas regiões do mundo, as pessoas recorrem aos alimentos ricos em carboidratos (excelentes substâncias fornecedoras de energia), porém pobre em aminoácidos.
Elas engordam, mas apresentam deficiência em proteínas. O ideal é incentivar o consumo de mais proteínas e obter, assim, um desenvolvimento mais saudável do organismo.
As proteínas mais "saudáveis", de melhor qualidade, são as de origem animal. As de maior teor em aminoácidos essenciais são encontradas nas carnes de peixe, de vaca, de aves e no leite.
Um aspecto importante a ser considerado no consumo de cereais, é que eles precisam ser utilizados sem ser beneficiados. No arroz, sem casca e polido, o que sobra é apenas o amido, e o mesmo ocorre com os grãos de trigo no preparo da farinha. Deve-se consumir esses alimentos na forma integral, já que as proteínas são encontradas nas películas que recobrem os grãos. Mais recentemente tem se incentivado o consumo de arroz parbolizado (do inglês, parboil = ferventar), isto é, submetido a um processo em que as proteínas da película interna à casca aderem ao grão. Outra grande fonte de proteínas é a soja e todos os seus derivados.
Ácidos nucléicos
Os ácidos nucléicos são moléculas gigantes (macromoléculas), formadas por unidades monoméricas menores conhecidas como nucleotídeos. Cada nucleotídeo, por sua vez, é formado por três partes:
- um açúcar do grupo das pentoses (monossacarídeos com cinco átomos de carbono);
- um radical “fosfato”, derivado da molécula do ácido ortofosfórico (H3PO4).
- uma base orgânica nitrogenada.
Sabia-se de sua presença nas células, mas a descoberta de sua função como substâncias controladoras da atividade celular foi um dos passos mais importantes da história da Biologia
 | . A partir do século XIX, com os trabalhos do médico suíço Miescher, iniciaram-se as suspeitas de que os ácidos nucléicos eram os responsáveis diretos por tudo o que acontecia em uma célula. Em 1953, o bioquímico norte-americano James D. Watson e o biologista molecular Francis Crick propuseram um modelo que procurava esclarecer a estrutura e os princípios de funcionamento dessas substâncias. O volume de conhecimento acumulados a partir de então caracteriza o mais extraordinário conhecimento biológico que culminou, nos dias de hoje, com a criação da Engenharia Genética, área da Biologia que lida diretamente com os ácidos nucléicos e o seu papel biológico. |
Quanto aos açucares, dois tipos de pentoses podem fazer parte de um nucleotídeo: ribose e desoxirribose (assim chamada por ter um átomo de oxigênio a menos em relação à ribose.
Já as bases nitrogenadas pertencem a dois grupos:
- as púricas: adenina (A) e guanina (G);
- as pirimídicas: timina (T), citosina (C) e uracila (U).
DNA e RNA: Qual é a diferença?
É da associação dos diferentes nucleotídeos que se formam as macromoléculas dos dois tipos de ácidos nucléicos: o ácido ribonucléico (RNA) e o ácido desoxirribonucléico (DNA). Eles foram assim chamados em função dos açúcar presente em suas moléculas: O RNA contém o açúcar ribose e o DNA contém o açúcar desoxirribose.
Outra diferença importante entre as moléculas de DNA e a de RNA diz respeito às bases nitrogenadas: no DNA, as bases são citosina, guanina, adenina e timina; no RNA, no lugar da timina, encontra-se a uracila. A importância e o funcionamento dos ácidos nucléicos.
Reprodução
A reprodução é uma característica de todos os seres vivos. Ela é fundamental para a manutenção da espécie, uma vez que, nas atuais condições da Terra, os seres vivos só surgem a partir de outros seres vivos iguais a eles por meio da reprodução. No nível molecular, a reprodução está relacionada com a capacidade ímpar do DNA de se duplicar. Como vimos, quem comanda e coordena todo o processo de divisão celular é o DNA dos cromossomos.
São vários os tipos de reprodução que os seres vivos apresentam, mas todos eles podem ser agrupados em duas grandes categorias: a reprodução assexuada e a sexuada.
Reprodução assexuada
Os indivíduos que surgem por reprodução assexuada são geneticamente idênticos entre si, formando o que se chama clone. Esses indivíduos só terão patrimônio genético diferente se sofrem mutação gênica, ou seja, alteração nas seqüências de bases nitrogenadas de uma ou mais moléculas de DNA.
Vários são os seres vivos que se reproduzem assexuadamente e vários são os tipos de reprodução assexuada.
Nos eucariontes, unicelulares ou multicelulares, a reprodução assexuada está relacionada com a mitose.
No caso dos unicelulares, o tipo de reprodução assexuada que lhes permite se dividir em dois é denominado bipartição.
O processo de bipartição também ocorre nos procariontes, mas nesse caso, não há mitose como a verificada nos eucariontes.
Nos organismos multicelulares, como as plantas, por exemplo, a reprodução assexuada pode ocorrer por propagação vegetativa. Nesse caso, partes da planta podem dar origem, por mitose, a outros indivíduos.
Conhecendo essas peculiaridades das plantas, o ser humano aprendeu a fazer uso dela, em benefício próprio, confeccionando mudas, que cultivadas, dão origem a nova planta idêntica, a planta mãe, preservando, assim, as características comercialmente importantes.
Nos animais, um dos tipos de reprodução assexuada mais frequentemente observado é o brotamento ou gemiparidade: de um indivíduo inicial brota outro indivíduo, que pode se destacar do primeiro e passar a ter vida independente. É o que acontece, por exemplo, na hidra. Em outros casos, o brotamento pode dar origem a uma colônia de organismos, em que os brotos permanecem ligados ao indivíduo inicial e se desenvolvem ligados. É o que ocorre na maioria das esponjas. A hidra, um organismo aquático, é um exemplo de animal que apresenta esse tipo de reprodução.
Reprodução sexuada
A reprodução sexuada está relacionada com processos que envolvem troca e mistura de material genético entre indivíduos de uma mesma espécie. Os indivíduos que surgem por reprodução sexuada assemelham-se aos pais, mas não são idênticos a eles.
Esse modo de reprodução, apesar de mais complexo e energicamente mais custoso do que a reprodução assexuada, traz grandes vantagens aos seres vivos e é o mais amplamente empregado pelos diferentes grupos. Mesmo organismos que apresentam reprodução assexuada podem também se reproduzir sexuadamente, embora existam algumas espécies em que a reprodução sexuada não ocorre.
Se o nosso ambiente fosse completamente estável, sem sofrer alterações ao longo do tempo, a reprodução assexuada seria muito vantajosa, pois preservaria, sem modificações, as características dos organismos para uma certa condição ecológica. Essa, entretanto, não é realidade. O meio ambiente sempre pode apresentar alterações. Sobreviver a elas depende em grande parte de o patrimônio genético conter soluções as mais variadas possíveis.
Coloração é um tipo de variabilidade.
Populações formadas por indivíduos geneticamente idênticos, como os originados por reprodução assexuada, são mais suscetíveis a alterações ambientais. Se ocorrer no ambiente uma modificação que lhes seja desfavorável, todos os indivíduos podem morrer de uma vez só. Isso pode não acontecer com populações formadas por indivíduos que se reproduzem sexuadamente, pois a variabilidade genética entre eles é maior. Essa alteração ambiental pode afetar parte da população, mas outra parte sobrevive por ter em seu material genético condições para resistir à alteração.
Na agricultura, utiliza-se muito a reprodução assexuada das plantas visando à manutenção, ao longo das gerações, de características comercialmente importantes. O uso desse recurso, no entanto, permite que culturas inteiras possam ser dizimadas caso ocorra no meio alguma alteração que prejudique esses organismos.
Nos animais, a reprodução sexuada envolve a meiose, cujos produtos são sempre os gametas, células reprodutivas haplóides. Os gametas masculinos são os espermatozóides e os femininos, os óvulos.
Na maioria dos animais, os espermatozóides são produzidos pelo indivíduo do sexo masculino e os óvulos são produzidos pelo indivíduo do sexo feminino. Nesses casos, os sexos são separados. Alguns animais, no entanto, como é o caso das minhocas, são hermafroditas, pois óvulos e espermatozóides são produzidos pelo mesmo indivíduo.
Nos hermafroditas pode ocorrer autofecundação, ou seja, a fecundação do óvulo pelo espermatozóide do mesmo indivíduo. Ocorre em algumas espécies vegetais. Entretanto, geralmente existem mecanismos que impedem a autofecundação. Nesses casos, os óvulos de um indivíduo são fecundados pelos espermatozóides de outro indivíduo da mesma espécie. Fala-se, então, em fecundação cruzada.
As minhocas fazem fecundação cruzada
Tipos de fecundação
A fecundação pode ser externa, quando ocorre fora do corpo, no meio ambiente, ou interna, quando, ocorre no corpo do indivíduo que produz os óvulos.
Algumas espécies de anfíbios possuem a fecundação externa. O macho estimula a fêmea a liberar os óvulos no ambiente e o macho libera os espermatozóides em cima deles.
O custo energético da produção de gametas é especialmente grande nas espécies cuja fecundação é externa. Nesses casos formam-se muitos gametas masculinos e femininos, o que garante a chance de encontro casual entre eles, originando o maior número de zigotos. Porém, desses inúmeros zigotos, nem todos sobrevivem às adversidades do meio ambiente. Apenas um pequeno número forma indivíduos adultos, dando continuidade à espécie.
Nos animais em que a fecundação é interna, o número de gametas produzidos é menor, com isso, o custo energético de sua produção também é menor. O custo com o desenvolvimento do embrião também depende do animal ser ovíparo, ovovivíparo ou vivíparo.
Animais ovíparos botam ovos e o desenvolvimento embrionário deles ocorre principalmente fora do corpo materno. Os embriões dependem de material nutritivo presente nos ovos. Como exemplo de animal ovíparo podemos citar as aves, insetos, répteis e mamíferos monotremados.
Animais ovovivíparos retêm os ovos dentro do corpo até a eclosão, e os embriões também se alimentam das reservas nutritivas presentes nos ovos. Como exemplo de animal ovovivíparo temos os lebistes, que são peixes comuns em água doce, escorpiões, tubarões e cobras venenosas.
Lebiste Víbora
Nos vivíparos o embrião depende diretamente da mãe para a sua nutrição, que ocorre por meio de trocas fisiológicas entre mãe e feto. Não existe casca isolando o ovo. Como regra o desenvolvimento embrionário se completa dentro do corpo materno e os indivíduos já nascem formados. O custo energético é especialmente alto, pois as fêmeas investem energia na nutrição e no desenvolvimento do embrião dentro de seus corpos. Nos casos dessas espécies, forma-se um maior número de embriões, mas eles têm maiores chances de sobrevivência. É vivípara, por exemplo, os mamíferos placentários, como é o caso da espécie humana.
Espermatozóides
Os espermatozóides são geralmente células, muito menores que os óvulos e estão estruturados de modo a permitir o máximo de eficiência de deslocamento, o que aumenta a chance de eles chegarem ao óvulo. São células pequenas, alongadas com formato hidrodinâmico e com uma longa cauda que é utilizada na propulsão.
Esquema do espermatozóide humano
Apesar de a imensa maioria dos espermatozóides dos animais ser flagelada, existem espermatozóides que não possuem flagelo. É o caso dos espermatozóides dos nematódeos, animais vermiformes cujo representante mais conhecido é a lombriga (Ascaris lumbricóides), um parasita do intestino humano.
Os espermatozóides variam muito em tamanho e forma entre as diferentes espécies.
 | 1- Espermatozóide de caracol (gastrópode) 2- Espermatozóide de Ascaris (nemátoda) 3- Espermatozóide de salamandra (anfíbio) 4- Espermatozóide de sapo (anfíbio) 5- Espermatozóide de galo (ave) 6- Espermatozóide de rato (mamífero) 7- Espermatozóide de carneiro. 8 - Espermatozóide do homem |
Óvulos
Os óvulos dos animais são geralmente células grandes e imóveis, que contém em seu interior reserva de nutrientes para o desenvolvimento do embrião. Esses nutrientes compõem o vitelo. A quantidade e a localização do vitelo são variáveis nos diferentes óvulos. Essas duas características permitem-nos classificá-los em vários tipos:
oligolécito (oligo = pouco; lecito = vitelo), homolécito ou isolécito (homo ou iso = igual) — possui pouco vitelo homogeneamente distribuídos e sua segmentação é total ou holoblástica (holo = todo; blasto = germe) e igual, pois origina uma mórula com blastômeros de tamanhos aproximadamente iguais; é o ovo dos protocordados (anfíoxo e ascídia) e de muitos invertebrados marinhos, como esponjas, corais eestrelas-do-mar.
Representação de ovulo oligolécito / alécito
alécito (a = sem) – semelhantemente aos oligolécitos, mas praticamente sem vitelo. Muitas vezes são classificados como oligolécitos ou isolécitos. Sua segmentação é total ou holoblástica (holo = todo; blasto = germe) e igual, pois origina uma mórula com blastômeros de tamanhos aproximadamente iguais.
heterolécito (hetero = diferente) - apresenta quantidade de vitelo intermediária entre a dos ovos oligolécitos e telolécitos (daí os outros nomes: mesolécito ou mediolécito) e concentrada mais no pólo vegetal ou vegetativo que no pólo animal (região superior); a segmentação é total e desigual, pois, por ter menos vitelo, o pólo animal divide-se mais rapidamente e produz células menores e mais numerosas que as produzidas no outro pólo; é o ovo de anfíbios, de vários peixes e de alguns invertebrados (maioria dos moluscos, poliquetas e platelmintos).
Segmentação total e igual de um ovo oligolécito (anfioxo)
Segmentação total e desigual de um ovo heterolécito (anfíbio)
telolécito (telo = ponta) ou megalécito (mega = grande) - o núcleo e o citoplasma formam uma pequena gota sobre uma quantidade enorme de vitelo (também chamado de gema, neste caso); a segmentação é meroblástica (mero = parte) ou parcial e discoidal – pois ocorre apenas no pólo animal e forma um pequeno disco de células (cicatrícula), encravado na gema; é o ovo de répteis, aves, vários peixes e de alguns moluscos e mamíferos ovíparos (ornitorrinco e equidna).
centrolécito - o vitelo ocupa a região central da célula e não se divide; o núcleo divide-se várias vezes no interior do vitelo e migra para a periferia, seguindo-se a divisão do citoplasma; a segmentação é meroblástica e superficial; é o ovo da maioria dos artrópodes (insetos e outros).
Fecundação
Dos aproximadamente 300 milhões de espermatozóides eliminados na ejaculação, apenas cerca de 200 atingem a tuba uterina, e só um fecunda o ovócito II.
Quando liberado do ovário, o ovócito encontra-se envolto na zona pelúcida, formada por uma rede de filamentos glicoprotéicos. Externamente a zona pelúcida há a corona radiata, formadas por células foliculares (células derivadas do ovário).
Na fecundação, o espermatozóide passa pela corona radiata e ao atingir a zona pelúcida sofre alterações formando a membrana de fecundação, que impede a penetração de outros espermatozóides no ovócito.
Ao mesmo tempo, há finalização da meiose dando origem ao óvulo e formando-se o segundo corpúsculo polar.
Na fecundação, o espermatozóide fornece para o zigoto o núcleo e o centríolo. As mitocôndrias dos espermatozóides desintegram-se no citoplasma do óvulo. Assim, todas as mitocôndrias do corpo do novo indivíduo são de origem materna.
Hoje se sabe que há muitas doenças causadas por mutações no DNA mitocondrial e que elas são transmitidas diretamente das mães para seus descendentes. Além disso, a análise do DNA mitocondrial tem sido usada em testes de maternidade para verificar quem é a mãe de uma criança.
O núcleo haplóide do óvulo e o núcleo do espermatozóide recebem, respectivamente, os nomes pró-núcleo feminino e pró-núcleo masculino. Com a união desses núcleos (anfimixia), temos a formação da célula-ovo ou zigoto e o início do desenvolvimento embrionário.
Doenças humanas relacionadas ao DNA mitocondrial
Cada célula do corpo humano possui centenas de mitocôndrias. Dentro de uma única mitocôndria existem várias moléculas circulares de DNA, e cada uma delas inclui 37 genes relacionados com a síntese de proteínas envolvidas nas etapas da respiração.
Mutações no DNA mitocondrial têm sido relacionadas com o envelhecimento e com uma série de doenças degenerativas, especialmente do cérebro, dos músculos, dos rins e das glândulas produtoras de hormônios. Essas mutações alteram o funcionamento das mitocôndrias de modo que elas deixam de produzir energia para as células continuarem executando suas funções normais.
A tabela a seguir resume algumas das doenças humanas que podem ser causadas por mutações no DNA mitocondrial. Algumas delas são causadas também por mutações no DNA dos cromossomos.
Doença | Característica |
| Alzheimer | Perda progressiva da capacidade cognitiva. |
| Oftalmoplegia crônica progressiva | Paralisia dos músculos dos olhos. |
| Diabetes melito | Altos níveis de glicose no sangue, levando a complicações como cegueira, disfunção renal e gangrena dos membros inferiores. |
| Distonia | Movimentos anormais envolvendo rigidez muscular. |
| Síndrome de Leigh | Perda progressiva da habilidade motora e verbal, é potencialmente letal na infância. |
| Atrofia óptica de Leber | Perda temporária ou permanente da visão em decorrência de danos ao nervo óptico. |
O zigoto é portador do material genético fornecido pelo espermatozóide e pelo óvulo. Um vez formado o zigoto irá se dividir muitas vezes por mitose até originar um novo indivíduo. Assim, todas as células que formam o corpo de um indivíduo possuem o mesmo patrimônio genético que existia no zigoto.
Apesar disso, ao longo do desenvolvimento embrionário as células passam por um processo de diferenciação celular em que alguns genes são “ativados” e outros são “desativados”, sendo que somente os “ativados” coordenam as funções das células.
Surgem dessa maneira tipos celulares com formatos e funções distintos, que se organizam em tecidos. Conjuntos de tecidos reunidos formam os órgãos. Os grupos de órgãos formam os sistemas que, por sua vez, formam o organismo.
Células – tecidos – órgãos – sistemas – organismos
A ciência que estuda esse processo de desenvolvimento do indivíduo a partir do zigoto é a Embriologia.
Fases do desenvolvimento embrionário
Os animais apresentam grande diversidade de desenvolvimento embrionário, mas, de modo geral, em praticamente todos ocorrem três fases consecutivas: segmentação, gastrulação e organogênese.
Na segmentação, mesmo com o aumento do número de células, praticamente não há aumento do volume total do embrião, pois as divisões celulares são muito rápidas e as células não têm tempo para crescer.
Na fase seguinte, que é a gastrulação, o aumento do número de células é acompanhada do aumento do volume total. Inicia-se nessa fase a diferenciação celular, ocorrendo a formação dos folhetos germinativos ou folhetos embrionários, que darão origem aos tecidos do indivíduo.
No estágio seguinte, que é a organogênese, ocorre a diferenciação dos órgãos.
Vamos analisar cada uma dessas fases para os animais em geral e depois comentar o desenvolvimento embrionário humano.
Segmentação
As divisões que ocorrem durante a segmentação denominam-se clivagens, e as células que se formam são chamadas blastômeros.
No Reino Animal, a diferença na quantidade e na distribuição do vitelo no ovo determina diferenças na segmentação, menor a velocidade de divisão. Em função disso, podemos considerar dois tipos básicos de segmentação:
- holoblástica ou total que ocorre no zigoto todo;
- meroblástica ou parcial, que ocorre só em parte do ovo.
Segmentação holoblástica
A segmentação holoblástica ocorre nos alécitos, nos isolécitos (ou oligolécitos) e nos heterolécitos, e pode ser subdividida em três tipos, com base no tamanho das células que se formam a partir da terceira clivagem (quando muda o plano de divisão celular):
- holoblástica igual, na qual se formam, com a terceira clivagem, oito blastômeros iguais; ocorre nos ovos alécitos e em alguns oligolécitos;
- holoblástica desigual, na qual se formam, com a terceira clivagem, blastômeros de tamanhos diferentes (quatro menores: micrômeros; e quatro maiores: macrômeros); Ocorre em todos os ovos heterolécitos e em alguns oligolécitos;
- holoblásticas subigual, um tipo de segmentação desigual em que os blastômeros não diferem muito entre si quanto ao tamanho, ocorre em alguns ovos isolécitos.
Segmentação meroblástica
Devido à diferença na distribuição do vitelo, existem dois tipos básicos de segmentação meroblástica: a discoidal e a superficial.
Na segmentação meroblástica discoidal, as divisões ocorrem apenas na região da cicatrícula (região da célula sem vitelo), formando-se um disco de células sobre a massa do vitelo. Esse tipo de segmentação ocorre nos ovos telolécitos.
A segmentação meroblástica superficial ocorre nos ovos centrolécitos. As células embrionárias ficam dispostas na superfície do ovo.
Fases da segmentação
Embora existam diferentes tipos de segmentação, eles normalmente se realizam segundo duas fases:
- mórula, em que se forma um maciço celular com poucas células;
- blástula, em que é aumentado o número de células e se forma uma cavidade interna cheia de líquido.
A cavidade central que se observa na blástula recebe o nome de blastocele (cele = cavidade) e é cheia de líquido sintetizado pelas células que formam os seus limites.
Nos ovos isolécitos e nos heterolécitos a blastocele é bem desenvolvida.
Na blástula originada da segmentação de ovos telolécitos, não se observa a verdadeira blastocele (cele = cavidade) e é cheia de líquido sintetizado pelas células que formam os seus limites.
Nos ovos isolécitos e nos heterolécitos a blastocele é bem desenvolvida.
Na blástula originada da segmentação de ovos telolécitos, não se observa a verdadeira blastocele, pois a cavidade formada não é inteiramente delimitada pelos blastômeros. Essa cavidade é delimitada em parte pelos blastômeros e em parte pelo vitelo. Nesse caso, a cavidade formada recebe o nome de cavidade subgerminal, que também é preenchida por líquido sintetizado pelas células. A blástula que se forma a partir da segmentação dos ovos telolécitos recebe o nome de discoblástula.
Gastrulação
Para falarmos da gastrulação, vamos tomar como exemplo o que ocorre em animais cordados, representados pelo anfioxo e pelas rãs.
Os cordados são animais que possuem notocorda, um bastonete flexível que fica no dorso do embrião. A notocorda persiste no adulto de alguns animais cordados, como é o caso do anfioxo. Nos animais vertebrados, excluindo alguns peixes, a notocorda regride totalmente ou quase totalmente e a coluna vertebral se desenvolve a partir da mesoderma.
| O anfioxo é um animal de cerca de 6 cm de comprimento que vive enterrado na areia em águas rasas do ambiente marinho, deixando para fora apenas a região anterior do corpo. Esses animais têm sexos separados e a fecundação é externa. O ovo do anfioxo é oligolécito e a sua segmentação é total subigual. A gastrulação ocorre por um processo denominado invaginação dos blastômeros para o interior da blastocele, como se um dedo empurrasse a parede de uma bexiga. A blastocele se reduz e chega a desaparecer. No ponto de invaginação surge um orifício denominado blastóporo; a cavidade interna que se forma é o intestino primitivo ou arquêntero. |  |
Os animais que possuem três folhetos germinativos são chamados triblásticos ou triploblásticos, como é o caso dos cordados. Existem entretanto, animais que possuem apenas dois folhetos germinativos: o ectoderma e o endoderma. Esses animais são chamados diblásticos ou diploblásticos, como e o caso dos cnidários.
O esquema acima descreve de forma simplificada a gastrulação em anfioxo. Neste caso, a camada interna que reveste diretamente o arquêntero é chamada mesentoderma e dará origem, logo a seguir ao mesoderma e ao endoderma. (Há quem considere o mesentoderma como endoderma e o mesoderma formado a partir do endoderma.)
Nas rãs a fecundação é externa, os óvulos são heterolécitos e a segmentação é total desigual. Os óvulos possuem um envoltório gelatinoso que desseca em contato com o ar. Assim, todo o desenvolvimento embrionário ocorre na água. Forma-se uma larva aquática, o girino que sofre metamorfose, originando o adulto. Fala-se, nesses casos, em desenvolvimento indireto, pois há uma fase larval. Quando a fase larval não está presente, fala-se em desenvolvimento direto. |  |
Assim, na gastrulação das rãs, além de o embrião aumentar de volume, três outras características são fundamentais:
- formação dos folhetos embrionários ou germinativos, que darão origem a todos os tecidos e órgãos;
- formação do arquêntero ou intestino primitivo;
- formação do blastóporo, orifício de comunicação do arquêntero com o exterior.
O blastóporo pode dar origem à boca ou ao ânus. Quando dá origem apenas à boca ou tanto à boca quanto ao ânus, os animais são chamados de protostômios (proto = primeiro). É o caso dos vermes, dos moluscos e dos artrópodes.
Quando o blastóporo dá origem ao ânus os animais são chamados de deuterostômios (deutero = posterior). É o caso dos equinodermos e dos cordados.
Organogênese em anfioxo
A terceira fase do desenvolvimento embrionário é a organogênese, que se caracteriza pela diferenciação de órgãos a partir dos folhetos embrionários formados na gastrulação. O esquema seguinte representa a fase inicial da organogênese: a neurulação. Após a neurulação, os folhetos embrionários, continuam a se diferenciar, originando os tecidos especializados do adulto.
Do ectoderma diferencia-se o tubo neural, que apresenta no seu interior o canal neural. O endoderma dá origem ao tubo digestório. O mesoderma dá origem aos somitos e à notocorda. Os somitos são blocos celulares dispostos lateralmente no dorso do embrião, e a notocorda é uma estrutura maciça localizada logo abaixo do tubo neural.
O mesoderma delimita cavidades denominadas celomas.
Animais celomados, acelomados e pseudocelomados
Os animais que apresentam celoma são chamados celomados. Todos os cordados são celomados , assim como os moluscos (lesmas, ostras), os anelídeos (minhocas) e os equinodermos (estrelas-do-mar, ouriços-do-mar).
Há animais triblásticos em que a mesoderma delimita uma parte da cavidade, sendo a outra parte delimitada pela endoderma. Esses animais são chamados de pseudocelomados, pois o celoma só é verdadeiro quando é completamente revestido pelo mesoderma. É o caso dos nematódeos, cujo representante mais conhecido é a lombriga (Ascaris lumbricóides), um parasita do intestino humano.
Em alguns animais a única cavidade que se forma no embrião é o arquêntero, pelo que são designados acelomados.
O esquema a seguir mostra cortes transversais esquemáticos em organismos acelomados, pseudocelomados e celomados:
Organogênese em rã
A organogênese em rã será estudada como exemplo da organogênese geral dos vertebrados. O esquema a seguir explica de forma simplificada como ocorre a fase inicial da organogênese nesses animais: a neurulação.
Alguns dos destinos finais dos folhetos embrionários nos vertebrados em geral são:
Ectoderma | Mesoderme | Endoderme |
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As células da crista neural têm a capacidade de migrar pelo corpo, dando origem a diversos tipos celulares, como neurônios sensoriais do sistema nervoso periférico, células da medula da adrenal, derme da pele da cabeça e células pigmentares da pele de todo o corpo.
Considera-se hoje que o passo definitivo na origem dos vertebrados tenha sido a evolução das células da crista neural. Nenhum outro animal as possui.
Anexos embrionários: Adaptação ao Meio Terrestre
Anexos embrionários são estruturas que derivam dos folhetos germinativos do embrião mas que não fazem parte do corpo desse embrião.
Os anexos embrionários são: vesícula vitelina (saco vitelínico), âmnio (ou bolsa amniótica), cório e alantóide.
Vesícula vitelina
Durante a evolução do grupo dos animais, os primeiros vertebrados que surgiram foram os peixes, grupo que possui como único anexo embrionário a vesícula vitelina.
Diferenciando-se a mesoderme e o tubo neural, parte dos folhetos germinativos desenvolvem-se formando uma membrana que envolve toda a gema, constituindo (membrana + gema) o saco vitelínico um anexo embrionário, que permanece ligado ao intestino do embrião. À medida que este se desenvolve, há o consumo do vitelo e, consequentemente, o saco vitelínico vai se reduzindo até desaparecer. É bem desenvolvida não somente em peixes, mas também em répteis e aves. Os mamíferos possuem vesícula vitelina reduzida, pois nesses animais como regra geral, os ovos são pobres em vitelo. A vesícula vitelina não tem, portanto, significado no processo de nutrição da maioria dos mamíferos.
Nos anfíbios, embora os ovos sejam ricos em vitelo, falta a vesícula vitelina típica. Nesses animais o vitelo encontra-se dentro de células grandes (macrômeros) não envoltas por membrana vitelina própria.
Âmnio e cório
O âmnio é uma membrana que envolve completamente o embrião, delimitando uma cavidade denominada cavidade amniótica. Essa cavidade contém o líquido amniótico, cujas funções são proteger o embrião contra choques mecânicos e dessecação. Ao final do desenvolvimento de répteis e aves, todo o líquido da cavidade amniótica foi absorvido pelo animal.
O cório ou serosa é uma membrana que envolve o embrião e todos os demais anexos embrionários. É o anexo embrionário mais externo ao corpo do embrião. Nos ovos de répteis e nos de aves, por exemplo, essa membrana fica sob a casca. Nesses animais, o cório, juntamente com o alantóide, participa dos processos de trocas gasosas entre o embrião e o meio externo.
Alantóide
A alantóide é um anexo que deriva da porção posterior do intestino do embrião. A função da alantóide nos répteis e nas aves é: transferir para o embrião as proteínas presentes na clara, transferir parte dos sais de cálcio, presentes na casca, para o embrião, que utilizará esses sais na formação de seu esqueleto, participar das trocas gasosas, o O2 passa da câmera de ar para o alantóide e deste para o embrião, enquanto o CO2 produzido percorre o caminho inverso, e armazenar excreta nitrogenada. A excreta nitrogenada eliminada por embriões desses animais é o ácido úrico, insolúvel em água e atóxico, podendo ser armazenado no interior do ovo sem contaminar o embrião.
| O ovo e a gema Em aves, o termo ovo pode ser empregado para todo o conjunto formado pela casca, clara e gema; ou, então, ser usado no sentido estritamente embriológico: óvulo fecundado ou zigoto. Nas galinhas, o ovócito II é liberado dos ovários e penetra no oviduto, onde poderá ser fecundado pelo espermatozóide. O desenvolvimento embrionário inicia-se no oviduto e é concluído fora do corpo da ave. O ovo em desenvolvimento, quando ainda está na porção anterior do oviduto, é envolto por um albume denso, secretado por células glandulares da parede desse órgão que serve de alimento para o embrião. Nessa região, além de glândulas, há pregas espiraladas que determinam a rotação do ovo quando ele passa pelo oviduto, Isso faz com que o albume envolva intimamente a gema, desse modo formando, de cada lado, uma corda enrolada mais opaca, denominada calaza. Posteriormente, no oviduto, é novamente adicionado albume só que menos consistente. Uma película elástica é acrescentada ao redor de toda a clara. Na porção terminal, é secretada a casca calcária porosa, formada por carbonatos e fosfatos de cálcio e magnésio. O tempo de permanência do embrião em desenvolvimento dentro do oviduto é de cerca de 24 horas, no caso das galinhas. Quando o ovo é posto, o embrião já está no final da segmentação. Após um período de incubação de 21 dias a 37,5ºC ocorre a eclosão. A gema do ovo pode corresponder ao ovócito II quando não há fecundação, ou ao embrião quando ocorre a fecundação. |  | |
| 1 - Membrana da Conquilha 4 - Calaza 6 - Clara 7- Membrana vitelínica 9 - Germen 13 - Calaza 14 - Câmara de Ar 15 - Conquilha ou casca |
Na maioria dos mamíferos, o desenvolvimento embrionário ocorre no interior do corpo materno, dentro de um órgão musculoso, o útero. Excetuando os mamíferos que botam ovos (ornitorrinco e equidna), todos os demais formam a placenta, órgão constituído pela parede interna vascularizada do útero (endométrio) e por estruturas derivadas do trofoblasto ou trofoderme embrionário (nos mamíferos, nome dado à câmara mais externa de revestimento do embrião). Alimentos, oxigênio, anticorpos e hormônios passam do sangue materno para o embrionário, pela placenta, que, em troca, transfere para a mãe as excretas e o gás carbônico.
No homem, o ovo é do tipo oligolécito e a segmentação (clivagem) é total e igual, logo se formando a fase de mórula. Atingida essa fase, o embrião ingressa na cavidade uterina. No interior dessa cavidade, surge a fase correspondente a blástula, que, nos mamíferos, é denominada blastocisto. Nesse estágio, o embrião é dotado de uma camada externa de células, o trofoblasto, que envolve um aglomerado interno de células, a massa celular interna. Cabe a essa massa celular a formação do corpo do embrião, enquanto o trofoblasto será o responsável pela penetração do embrião no interior do endométrio (a camada interna da parede uterina), e pela organização da parte embrionária da placenta.
No embrião humano, o trofoblasto e a mesoderme extra-embrionária formam o cório. Esse duplo revestimento é responsável pela organização das vilosidades coriônicas, que invadem o endométrio uterino; o blastocisto, então, aprofunda-se nesse endométrio. À medida que a invasão prossegue, os vasos e glândulas do endométrio podem ser corroídos por enzimas embrionárias e o sangue materno acaba jorrando nas lacunas que estão se formando. Essas lacunas fornecem a nutrição inicial e oxigênio ao embrião. No entanto, os sangues materno e embrionário não se misturam. Existe uma barreira separando-os, constituída pela parede das vilosidades.
Como se pode notar, a placenta é construída com a participação de tecidos maternos e embrionários. Ao contrário do que poderia pensar, a placenta não envolve o embrião. Essa função é exercida pelo âmnio (bolsa d’água), dentro do qual o embrião fica imerso. Esse anexo é muito desenvolvido nos mamíferos. O cório adere ao âmnio e ambos contornam a cavidade amniótica, preenchida pelo líquido amniótico.
Nos mamíferos placentários, o saco vitelínico e o alantóide possuem pequeno tamanho e deixam de exercer a função desempenhada em aves e répteis. Contribuem, no entanto, para a formação do cordão umbilical, uma espécie de pedúnculo que liga a placenta ao embrião e é forrado pela membrana do âmnio, que reveste o saco vitelínico e a alantóide regredidos. No interior do cordão umbilical, duas artérias conduzem sangue do embrião para a mãe, enquanto uma veia transporta sangue em sentido contrário.
As três consequências da fecundação
A primeira consequência da fecundação é o restabelecimento da diploidia. O espermatozóide é haplóide e o óvulo também. Logo, a mistura dos lotes cromossômicos de ambos forma uma célula diplóide, a célula-ovo ou zigoto.
A segunda consequência é a determinação do sexo, uma ocorrência particularmente importante nos mamíferos.
A terceira consequência da fecundação é que ela desencadeia uma série de eventos que permitirão o desenvolvimento do zigoto em um futuro embrião. É no meio de todo esse processo, que já foi explicado anteriormente, que pode ocorrer a formação dos gêmeos.
Formação dos Gêmeos
Chama-se gêmeos dois ou mais irmãos que nascem num nascimento múltiplo, ou seja, de uma mesma gestação da mãe, podendo ser idênticos ou não. Por extensão, as crianças nascidas de partos triplos, quádruplos ou mais também são chamados de gêmeos. Apesar de não haver uma estatística precisa, estima-se que uma em cada 85 gravidezes é gemelar. Existem duas maneiras de nascerem irmãos gêmeos.
Gêmeos Bivitelinos
Os gêmeos bivitelinos são dizigóticos ou multivitelinos, ou seja, são formados a partir de dois óvulos. Nesse caso são produzidos dois ovócitos II e os dois são fecundados, formando assim, dois embriões. Quase sempre são formados em placentas diferentes e não dividem o saco amniótico.
 | Os gêmeos fraternos não se assemelham muito entre si, podem ter, ou não, o mesmo fator sanguíneo e podem ser do mesmo sexo ou não. Também são conhecidos como gêmeos diferentes. Na verdade são dois irmãos comuns que tiveram gestação coincidente. Representam 66% de todas as gestações gemelares, e neste tipo de gestação, 1/3 têm sexos diferentes, enquanto 2/3 o mesmo sexo. Um em cada um milhão de gêmeos deste tipo têm cores diferentes, mesmo sendo do mesmo pai. É possível gêmeos fraternos terem pais completamente diferentes. |
A frequência dos gêmeos dizigóticos varia de acordo com a origem étnica (máxima incidência na raça negra, mínima na asiática e intermediária na branca), a idade materna (máxima quando a mãe tem de 35 a 39 anos) e a genética, com uma maior incidência da linha genética materna que da paterna, ainda que os pais possam transmitir a predisposição à dupla ovulação à suas filhas. Em geral, a proporção global é de dois terços de gêmeos dizigóticos para um de monozigóticos (ou seja, os gêmeos idênticos).
Gêmeos Idênticos
Quando um óvulo é produzido e fecundado por um só espermatozóide e se divide em duas culturas de células completas, dá origem aos gêmeos idênticos, ou monozigóticos, ou univitelinos. Sempre possuem o mesmo sexo. Os gêmeos idênticos têm o mesmo genoma, e são clones um do outro. Apenas 1/3 das gestações são de gêmeos univitelinos.
A gestação é difícil pelo fato de apenas 10% a 15% dos gêmeos idênticos terem placentas diferentes, geralmente possuem a mesma placenta.
Gêmeos xifópagos (siameses)
Os gêmeos xifópagos, ou siameses, são monozigóticos, ou seja, formados a partir do mesmo zigoto. | Porém, nesse caso, o disco embrionário não chega a se dividir por completo, produzindo gêmeos que estarão ligados por uma parte do corpo, ou têm uma parte do corpo comum aos dois. O embrião de gêmeos xifópagos é, então, constituído de apenas uma massa celular, sendo desenvolvido na mesma placenta, com o mesmo saco aminiótico. Estima-se que dentre 40 gestações gemelares monozigóticas, uma resulta em gêmeos interligados por não separação completa. Num outro tipo de gêmeos xifópagos (hoje sabidamente mais comum) a união acontece depois, ou seja, são gêmeos idênticos separados que se unem em alguma fase da gestação por partes semelhantes: cabeça com cabeça; abdômen com abdômen; nádegas com nádegas, etc. Quando vemos alguma notícia de gêmeos que foram "separados" por cirurgia, trata-se, quase sempre, de um caso destes. O termo "siameses" originou-se de uma famosa ocorrência registrada desse fenômeno: os gêmeos Chang e Eng, que nasceram no Sião, Tailândia, em 1811, colados pelo ombro. Eles casaram, tiveram 22 filhos e permaneceram unidos até o fim de seus dias, tendo falecido com um intervalo de 3 horas um do outro. |