Desde muito cedo, os biólogos constataram que: todos os organismos vivos dão origem a descendentes “iguais” a si, ou seja, gatos originam gatos e não canários, ao longo das suas gerações. embora haja uma enorme diversidade de seres vivos, existem numerosas características comuns, designadamente a sua constituição química, a sua estrutura, o seu metabolismo, etc.       

Assim, pode-se considerar que em cada indivíduo existe um programa biológico que é transmitido de pais para filhos e que condiciona a forma e o funcionamento dos organismos.

PROBLEMA: Onde se localiza o programa biológico? Como funciona ? 

ONDE SE LOCALIZA O PROGRAMA BIOLÓGICO? HIPÓTESE: Schleiden (1838) propôs que o metabolismo celular estaria relacionado com o núcleo.

ONDE SE LOCALIZA O PROGRAMA BIOLÓGICO? Experiência de Hammerling   Hammerling utilizou nas suas experiências uma alga clorófita do género Acetabularia, unicelular mas de grandes dimensões (cerce de 2 cm), constituída por uma base, onde se encontra o núcleo e donde saem rizóides, um caulículo e um “chapéu”, cuja forma varia com a espécie. Nesta experiência foram utilizadas duas espécies: Acetabularia mediterranea com “chapéu” de bordo liso e Acetabularia crenulada com “chapéu” de bordo rendilhado.          

ONDE SE LOCALIZA O PROGRAMA BIOLÓGICO? Acetabularia crenulata

ONDE SE LOCALIZA O PROGRAMA BIOLÓGICO? Situação A – foi separado o “chapéu” da base em exemplares de ambas as espécies e os dois pedaços foram colocados em meio nutritivo.

ONDE SE LOCALIZA O PROGRAMA BIOLÓGICO? Resultados: Ambos os “chapéus” morreram e ambas as bases regeneraram “chapéus”.

ONDE SE LOCALIZA O PROGRAMA BIOLÓGICO? Conclusão – o núcleo é o responsável pela manutenção da vida, regeneração e crescimento da célula.

ONDE SE LOCALIZA O PROGRAMA BIOLÓGICO? Situação B – Foi enxertado o caulículo de A. mediterranea sobre uma base de A. crenulada e colocada sobre meio nutritivo Resultados: Ambos os “chapéus” morreram e ambas as bases regeneraram “chapéus”.

ONDE SE LOCALIZA O PROGRAMA BIOLÓGICO? Fonte:http://www.accessexcellence.org/RC/VL/GG/hammerling_s.html

ONDE SE LOCALIZA O PROGRAMA BIOLÓGICO? Resultados: Ambos os “chapéus” morreram e ambas as bases regeneraram “chapéus”.

ONDE SE LOCALIZA O PROGRAMA BIOLÓGICO? Conclusão – o núcleo comanda qualquer citoplasma a regenerar a parte da célula que falta segundo as suas ordens.

ONDE SE LOCALIZA O PROGRAMA BIOLÓGICO? Situação C – procedeu-se a um transplante cruzado de núcleos para as bases citoplasmáticas da alga.

ONDE SE LOCALIZA O PROGRAMA BIOLÓGICO? Resultados: Verificou-se que se regeneravam “chapéus” iguais ao tipo de núcleo e não iguais ao tipo de citoplasma da base.

ONDE SE LOCALIZA O PROGRAMA BIOLÓGICO? Conclusão – Concluiu-se que o núcleo comanda a forma do corpo do indivíduo.

ONDE SE LOCALIZA O PROGRAMA BIOLÓGICO? Experiências semelhantes foram realizadas com amibas e anfíbios, sendo os resultados igualmente conclusivos. GENERALIZAÇÃO O núcleo coordena o metabolismo, crescimento e a regeneração das células . 

Em 1869 Miescher extraiu de vários núcleos uma substância química de elevada massa molecular (composta por macromoléculas, portanto) contendo azoto e fósforo. Chamou a esta substância nucleína. Outros cientistas notaram a natureza ácida deste composto, alterando-lhe o nome para ácido nucleico, que se mantém até hoje.

EXPERIÊNCIAS DE GRIFFITH COMO FUNCIONA O NÚCLEO?  EXPERIÊNCIAS DE GRIFFITH Em 1928 Griffith estudava bactérias responsáveis pela pneumonia (Diplococus pneumoniae), de forma arredondada e unidas duas a duas. Existem dois tipos dessas bactérias: Forma S – células de aspecto liso, patogénicas; Forma R – células bacterianas sem cápsula, o que lhes confere um aspecto rugoso, não patogénicas pois são fagocitadas pelos glóbulos brancos.  

EXPERIÊNCIAS DE GRIFFITH COMO FUNCIONA O NÚCLEO?  EXPERIÊNCIAS DE GRIFFITH Situação A – bactérias da forma S foram injectadas em ratos

EXPERIÊNCIAS DE GRIFFITH COMO FUNCIONA O NÚCLEO?  EXPERIÊNCIAS DE GRIFFITH Resultados: Os ratos morrem de pneumonia;

EXPERIÊNCIAS DE GRIFFITH COMO FUNCIONA O NÚCLEO?  EXPERIÊNCIAS DE GRIFFITH Situação B – bactérias da forma R são injectadas em ratos.

EXPERIÊNCIAS DE GRIFFITH COMO FUNCIONA O NÚCLEO?  EXPERIÊNCIAS DE GRIFFITH Resultados: Os ratos sobrevivem saudáveis pois o seu sistema imunitário destrói as bactérias

EXPERIÊNCIAS DE GRIFFITH COMO FUNCIONA O NÚCLEO?  EXPERIÊNCIAS DE GRIFFITH Situação C – bactérias da forma S mortas pelo calor são injectadas em ratos

EXPERIÊNCIAS DE GRIFFITH COMO FUNCIONA O NÚCLEO?  EXPERIÊNCIAS DE GRIFFITH Resultados: Os ratos sobrevivem saudáveis pois não existe agente infeccioso

EXPERIÊNCIAS DE GRIFFITH COMO FUNCIONA O NÚCLEO?  EXPERIÊNCIAS DE GRIFFITH Situação D – uma mistura de bactérias da forma S mortas pelo calor e bactérias da forma R vivas é injectada em ratos.

EXPERIÊNCIAS DE GRIFFITH COMO FUNCIONA O NÚCLEO?  EXPERIÊNCIAS DE GRIFFITH Resultados: Os ratos morrem!?! Como explica estes resultados? (Novo Problema)

EXPERIÊNCIAS DE GRIFFITH COMO FUNCIONA O NÚCLEO?  EXPERIÊNCIAS DE GRIFFITH HIPÓTESE Admitiu-se que nos pneumococos tipo S mortos pelo calor existia uma substância química – princípio transformante – que transformava pneumococos tipo R (não patogénicos) em pneumococos tipo S (patogénicos)

COMO FUNCIONA O NÚCLEO?  EXPERIÊNCIAS DE GRIFFITH

EXPERIÊNCIAS DE GRIFFITH COMO FUNCIONA O NÚCLEO?  EXPERIÊNCIAS DE GRIFFITH CONCLUSÃO Ao analisar o sangue dos ratos mortos nesta experiência, Griffith encontrou bactérias vivas do tipo S e R. A única explicação possível para esta situação seria que algo das bactérias S mortas tinha passado para as bactérias R vivas, transformando-as de forma a que conseguissem formar cápsula, tornando-se patogénicas. A natureza desse princípio transformante manter-se-ia desconhecida até que novas experiências foram realizadas . 

COMO FUNCIONA O NÚCLEO? EXPERIÊNCIAS DE AVERY Em 1944, Avery cultivou bactérias lisas, matou-as pelo calor e triturou-as. Separaram-se os seus constituintes químicos (glícidos, proteínas, lípidos e ácidos nucleicos). Adicionando cada um destes constituintes, separadamente, a bactérias rugosas não patogénicas e, seguidamente, injectando-as em ratos, observou que apenas os ácidos nucleicos transformavam as bactérias rugosas em lisas patogénicas.

COMO FUNCIONA O NÚCLEO?  EXPERIÊNCIAS DE AVERY

COMO FUNCIONA O NÚCLEO? EXPERIÊNCIAS DE AVERY CONCLUSÃO Estas observações permitiram concluir que apenas os ácidos nucleicos eram responsáveis pela transmissão da informação genética

COMO FUNCIONA O NÚCLEO? EXPERIÊNCIAS DE AVERY À luz dos conhecimentos actuais podemos interpretar os resultados desta experiência da seguinte forma: Fragmentos de DNA provenientes de bactérias do tipo S, mortas pelo calor, penetram nas bactérias do tipo R (sem cápsula) e integram –se no DNA já existente; Os pneumococos receptores adquirem a capacidade de fabricar e sintetizar uma cápsula que os torna patogénicos.

ONDE SE LOCALIZA O PROGRAMA BIOLÓGICO? Mesmo após ser descoberto no século XIX, muitos cientistas duvidaram que o DNA fosse responsável pela transmissão das características hereditárias. Várias experiências foram realizadas para terminar com esta polémica. Contudo, foi só após as experiências de Hershey e Chase que se aceitou ser o DNA o suporte físico da informação genética. Em 1952, Alfred Hershey e Martha Chase utilizaram vírus que infectam bactérias, por isso chamados bacteriófagos, para realizar experiências que contribuíram para confirmar definitivamente que a molécula de DNA é o suporte físico da informação genética.

EXPERIÊNCIA DE HERSEY E CHASE Em 1952 estes cientistas realizaram experiências com o bacteriófago T2, um vírus que ataca bactérias. O vírus é uma estrutura muito simples, composto apenas por proteínas e ácido nucleico. O bacteriófago agarra-se á membrana bacteriana através de fibras proteicas da sua cauda e injecta para o citoplasma o ácido nucleico que se localiza na sua cabeça. Esse ácido nucleico vai comandar, a partir do citoplasma bacteriano, a produção de mais vírus. A parte proteica do vírus nunca penetra na célula. Tendo isto em conta, e sabendo que as proteínas apresentam na sua composição enxofre (presente no aminoácido cisteína) e que os ácidos nucleicos apresentam na sua composição fósforo, realizaram a seguinte experiência

EXPERIÊNCIA DE HERSEY E CHASE   Note-se que uma vez no interior da bactéria, o DNA do vírus multiplica-se e, por outro lado, a bactéria passa a produzir proteínas virais, que vão constituir a cápsula dos novos vírus, ou seja, a bactéria passa a “obedecer a ordens” do vírus

EXPERIÊNCIA DE HERHSEY E CHASE PROBLEMATIZAÇÃO: Porque razão estes investigadores marcaram radioactivamente as proteínas e o DNA dos vírus? Como explica que novos vírus não apresentem proteínas marcadas radioactivamente nas suas cápsulas? Comente a afirmação: “ Os trabalhos de Hershey e Chase reforçam a hipótese de que o DNA é o material genético, e não as proteínas.”

EXPERIÊNCIA DE HERHSEY E CHASE CONCLUSÃO Os ácidos nucleicos são os responsáveis pela informação que conduz á formação de novos vírus . 

Referencias Bibliográficas www.simbiotica.org; 2001-07 Todo o conteúdo da rede simbiotica.org é protegido por uma Licença Creative Commons Imagens adoptadas de http://www.esec-odivelas.rcts.pt/BioGeo/ficha_trab2.htm