Exercícios Físicos e o Aumento da Musculatura Esquelética

 

     Exercícios físicos promovem o aumento da musculatura esquelética. Mas a pergunta é: o que aumenta? O número de células no músculo ou o volume das células já existentes?

     A atividade física estimula as células musculares esquelética já existente a produzirem novas miofibrilas, o que ocasiona aumento do volume da célula e consequentemente do músculo.

     No indivíduo adulto, as células da musculatura esquelética não se dividem mais. No entanto, existem células especiais chamadas satélites, que são mononucleadas, pequenas e se localizam no tecido conjuntivo que envolve os miócitos. Em situações muito especiais, quando o músculo é submetido a exercícios intensos, essas células podem se multiplicar e algumas delas se fundir com as fibras musculares já existentes, contribuindo também para o aumento do músculo. As células satélites são importantes nos processos de regeneração da musculatura esquelética quando ocorrem lesões.

     Os músculos esqueléticos estão adaptados à realização de movimentos descontínuos, pois não estamos sempre usando os mesmos músculos e sempre com a mesma intensidade. Assim, as células musculares esqueléticas são solicitadas a entrar em ação de forma descontínua. Para isso, possuem adaptações especiais que lhes possibilitam sair do repouso para o exercício de forma muito rápida. Nenhum outro tecido apresenta variações tão grandes e abruptas no gasto de ATP.

     São basicamente quatro os processos existentes nessas células relacionadas ao fornecimento de energia para o trabalho muscular: reserva de ATP, reserva de fosfocreatina, fermentação lática e respiração aeróbica. Esses sistemas são acionados em sequência e solicitados na maioria das atividades físicas, de modo que o fornecimento de energia seja contínuo, ou seja, uma fonte é acionada antes que a anterior se esgota. A contribuição efetiva de cada uma delas varia em função de intensidade e da duração do exercício.

As células musculares esqueléticas já possuem uma reserva de ATP, que é a primeira a ser utilizada na contração muscular. Essa reserva, no entanto, só é capaz de fornecer energia para cerda de 1 a 2 segundos de atividade muscular intensa. Prosseguindo a atividade física, a reserva de fosfocreatina é acionada.

     A fosfocreatina é um composto altamente energético, que cede seu radical fosfato para o ADP, formando ATP. Ela é sintetizada a partir da creatina e de ATP nos momentos de repouso do músculo.

     As reservas de ATP e de fosfocreatina nos músculos esqueléticos constituem um suprimento imediato de energia para a contração muscular, suficiente para esforços máximos de cerca de 6 a 8 segundos. Sua utilização não depende de respiração, ou seja, é estritamente anaeróbia, pois essas substâncias já se encontram prontas na célula para serem usadas. Em uma corrida de 100 metros rasos, em um nado rápido de 25 metros, em um salto em altura, por exemplo, essas são as principais fontes de energia para a atividade muscular.

     Se o trabalho muscular continuar, outras fontes de energia passam a ser empregadas pelas células. O próximo suprimento a ser utilizado é o glicogênio armazenado nas células musculares.

     Glicogênio é convertido em glicose, que inicialmente é degradada de forma anaeróbia, pois a oferta de gás oxigênio pela circulação não aumenta de modo imediato e proporcional à necessidade da célula. Apesar de as células esqueléticas terem mioglobina, um tipo especial de pigmento vermelho análogo à hemoglobina e que serve de deposito de oxigênio nos músculos, essa reserva é pequena perto da necessidade imediata.

     O glicogênio é rapidamente consumido, e a energia é utilizada para exercícios intensos com duração de cerca de 1 a 2 minutos. A glicose degradada por fermentação lática produz lactato, que sai da célula muscular e passa o sangue, sendo absorvido principalmente pelo fígado, onde é convertido em glicose.

À medida que os sistemas respiratórios e circulatórios são ativados, chega ao músculo maior quantidade de oxigênio. Inicia-se, então, a formação de ATP pela respiração aeróbia, em que a glicose é degradada completamente em CO₂ e água.

     Paralelamente, o fornecimento de ácidos graxos para o sistema muscular aumenta. Isso ocorre porque na atividade física há liberação de adrenalina, que age sobre o tecido adiposo estimulando a degradação dos lipídeos aí armazenados. Ácidos graxos são liberados e levados pela corrente sanguínea até os músculos. Assim, à medida que a reserva de glicogênio diminui, a degradação aeróbia dos ácidos graxos assume importância crescente. Essa é a situação que se verifica em corridas de longa distância, no ciclismo, em maratona etc. Quando se realizam exercícios extenuantes, o oxigênio pode se tornar insuficiente para a atividade muscular aeróbia, situação em que a célula passa a realizar fermentação lática.     

Referências Consultadas

LOPES, Sônia. Biologia: volume único. 2ª ed. São Paulo - Saraiva, 2008.

McARDLE, William; KATCH, Frank I.; KATCH, Victor L. Fisiologia do exercício: energia, nutrição e desempenho humano. 4ª ed. Rio de Janeiro - Guanabara Koogan, 1998.

De que forma a privatização da biotecnologia pode afetar a qualidade e o estilo de vida das populações de Primeiro e Terceiro Mundo?

Impactos da privatização da biotecnologia na vida da população de Primeiro e Terceiro Mundo

     A privatização tende a encorajar o sigilo e o autointeresse. A pesquisa científica deixa de ser um empreendimento intelectual, perseguido dentro de uma comunidade inteiramente de acadêmicos. Em vez disso, a ciência torna-se uma mercadoria a ser comercializada pelo lucro máximo em um mercado aberto. Assim, por exemplo, o setor público de pesquisas da reprodução de vegetais passou de um profundo isolamento para a cooperação e intercâmbio científico. Costumava-se pensar que o cultivo das plantas não conhecia fronteiras, unindo os geneticistas pelo mundo inteiro. No entanto, com o advento do patenteamento de plantas e a consequente privatização, atualmente o setor privado de cultivo de plantas opera em um ambiente altamente competitivo e está inevitavelmente fadado a reunir-se às normas de negócios e aos planos empresariais. A linha atual no cultivo de plantas, favorecendo os produtos químicos, causa impacto inevitável nos valores sociais relacionados à ecologia.

     A privatização causa a evasão de cérebros tanto nos países o Terceiro Mundo como nos do Primeiro Mundo, saindo os pesquisadores das instituições de pesquisas do setor público em direção aos laboratórios de pesquisa das empresas privadas. A privatização e o potencial que ela oferece para obter lucros substanciais, tendem a inibir o desenvolvimento de uma comunidade científica local nos países em desenvolvimento. Muitos cientistas tendem a orientar suas pesquisas cada vez mais para um círculo internacional do que em direção às prioridades nacionais ou locais. Eles se inclinam a procurar a valorização e o reconhecimento de seus trabalhos através do sistema internacional de avaliação pelos pares. Isso, às vezes, leva a uma colonização da vida intelectual.

     A privatização também afeta o padrão de vida de várias formas. Grandes empresas transnacionais oferecem aos cientistas do Terceiro Mundo propostas financeiras tão lucrativas que se torna difícil resistir a elas. Isso, por sua vez, faz com que eles se acostumem a um estilo de vida muito mais elevado do que podem esperar caso regressem aos seus países nativos. A situação torna-se insustentável quando os técnicos especialistas, trabalhando para empresas transnacionais num país de Terceiro Mundo, levam consigo um estilo de vida exageradamente ostensivo para o país anfitrião. A criação de um grupo de elite de "brâmanes brancos" ou brâmanes mulatos" inteiramente subordinados à fatura empresarial tende a enfraquecer ainda mais a comunidade aberta dos acadêmicos, necessária para assegurar o livre acesso às inovações tecnológicas. A privatização tende também a encorajar, dentro da comunidade mais ampla, já que para que a privatização possa trazer lucros financeiros é necessário que novos objetos e novos produtos fundamentados na pesquisa privada sejam constantemente colocados no mercado. 

Referência 

DENBO, David; DIAS, Clarence e MOREHOUSE, Ward. Impactos sociais da privatização da biotecnologia nos países em desenvolvimento. In: Biotecnologia e Sociedade: caso brasileiro. Organização Claudio de Moura Castro e George Martine. Campinas: Editora da UNICAMP - São Paulo - Almed, 1985.

Genética de Populações

O que é genética de populações?

     É possível também estudar a genética em toda a população, isto é, conjunto de organismos de uma determinada espécie. Indivíduos de uma população podem ter alelos diferentes de um gene; isso porque talvez tenham muitos alelos diferentes de muitos genes. Tais diferenças tornam as pessoas geneticamente distintas, talvez até mesmo únicas. Explicando de forma sucinta, a constituição genética dos organismos membros de uma população pode variar. Os geneticistas buscam documentar essa variabilidade e compreender seu significado. A abordagem mais básica é identificar as frequências de alelos específicos em uma população e, então, verificar se essas frequências se modificam com o passar do tempo. Em caso afirmativo, a população está evoluindo (Cf., Equilíbrio de Hardy-Weinberg em Mark Ridley - Evolução, 2006). Portanto, a avaliação da variabilidade genética em uma população é a base para o estudo da evolução biológica (Darwin, 1859). Também é útil no esforço de compreender a herança da característica complexas, como o tamanho do corpo ou a suscetibilidade a doenças. Às vezes, as características complexas são de considerável interesse por terem importância agrícola ou médica (Odum, 2013). Para saber mais sobre genética de populações Cf., Mark Ridley em Evolução, Snustad & Simmons em Fundamentos de Genética e Odum em Ecologia. 

Referência bibliográfica

Mark Ridley. Evolução. Tradução de Henrique Ferreira, Luciane Passaglia e Rivo Fischer. 3ª ed. - Porto Alegre: Editora Artmed, 2006. 

Genética Molecular

O que é genética molecular?

Watson and Crick, DNA

     Com a proposição de uma estrutura que explica a forma que se constitui o DNA a genética entrou em uma nova fase. Logo, não era impossível estudar a replicação, as expressão e a mutação de genes em nível molecular. Essa nova abordagem da análise genética elevou-se a um novo nível quando se tornou possível sequenciar com muita facilidade as moléculas de DNA. A análise genética molecular, isto é, a análise da composição do DNA tem origem no estudo das sequências de DNA. O conhecimento de uma sequência de DNA e a comparação com outras moléculas sequenciadas possibilitaram ao geneticista definir um gene de forma química. É possível identificar os componentes internos do gene, sequências que codificam, regula e não codificantes, e prever a natureza do polipeptídio, sequência de aminoácidos, codificado pelo gene.
     No entanto, a abordagem molecular de análise genética é muito mais que o estudo das sequências de DNA. Os geneticistas dominaram técnicas de corte das moléculas de DNA em locais específicos. Com essa técnica é possível retirar genes inteiros, ou pedaços de genes, de uma molécula de DNA e inseri-los em outra. As moléculas de DNA recombinantes podem ser replicadas em células de bactérias ou até mesmo em tubos de ensaio aos quais são acrescentadas enzimas apropriadas. Em uma tarde é possível replicar (produzir) miligramas de um determinado gene em laboratório. Consequentemente, os geneticistas aprenderam a manipular os genes da forma como quiseram, e essa manipulação habilidosa possibilitou aos pesquisadores estudar fenômenos genéticos com mais detalhes. Os geneticistas aprenderam até mesmo a transferir genes de um organismo para outro. Para saber mais sobre técnicas da genética molecular Cf., Snustad e Simmons em Fundamentos da Genética.

Referência bibliográfica

SNUSTAD, D. Peter & SIMMONS, Michael J. Fundamentos da Genética. Tradução Cláudia Lúcia Caetano de Araújo. Ed. 6ª. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2013. 

Genética Clássica

O que é Genética Clássica afinal? 

    O período que antecede à descoberta da estrutura do DNA, geralmente, é denominado de era da Genética Clássica. Durante esse tempo, os estudiosos da genética, os geneticistas, dedicaram-se a essa Ciência analisando os resultados de cruzamentos entre diferentes espécies de organismos vivos, como Gregor Mendel fizera em seu trabalho com as famosas ervilhas. Nesse tipo de estudo, os geneticistas identificam os genes de interesse pela herança e pelas diferenças de características - ervilhas altas, baixas, rugosas, amarelas, verdes etc., por exemplo, na prole dos cruzamentos. As diferenças de características são determinadas por formas alternativas de genes. Às vezes, mais de um gene pode influenciar as características e, em algumas ocasiões, as condições ambientais, como por exemplo, a temperatura e tipo de nutrição, podem produzir diferentes efeitos. Essas complicações podem dificultar o estudo da herança.     Em Genética, a abordagem clássica de estudo dos genes também pode ser coordenada com estudos da estrutura e do comportamento dos cromossomos, as entidades celulares que contêm os genes. Com a análise dos padrões de herança, os geneticistas podem localizar genes em cromossomos específicos. Análises mais detalhadas permitem localizar genes em posições específicas nos cromossomos, procedimento denominado mapeamento cromossômico. A forma como esses estudos enfatizam a transmissão de genes e cromossomos de uma geração para a próxima, muitas vezes são denominados exercícios de genética de transmissão. Entretanto, a genética clássica não está limitada à análise da transmissão de genes e cromossomos, mas também ao estudo da natureza do conteúdo genético, o mecanismos de controle de características e de mutação. Para saber mais sobre a Genética Clássica Cf. Snustad e Gardner et. al., entre outros.

Referência Básica

SNUSTAD, D. Peter & SIMMONS, Michael J. Fundamentos da Genética. Tradução Cláudia Lúcia Caetano de Araújo. Ed. 6ª. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2013. 

Ciência da Genética

Ciência da Genética

Um convite ao estudo da Genética

            Somos constituídos por trilhões de pequenas células, cada uma delas contém filamentos finíssimos, com alguns centímetros de comprimento, que têm papel importante em determinar quem somos como seres humanos e também como pessoas. Esses filamentos intracelulares, considerados importantíssimos, são compostos por DNA. Toda vez que uma célula se divide, seu DNA é replicado e distribuído em partes iguais entre as duas células filhas. Desse modo, o conteúdo de material genético dessas células – que é chamado de genoma – é herdado. Esse genoma é um conjunto de informações, na verdade funciona como uma biblioteca completa de dados, que as células utilizam para manter suas funções vitais. Portanto, conhecer essas informações é conhecer a células, e, em um sentido amplo, conhecer o organismo ao qual essa célula pertence.
            Com efeito, a importância do DNA não deve surpreender os grandes esforços empregados feitos para estudá-lo até os mínimos detalhes. Na última década do século XX, uma cruzada mundial, o Projeto Genoma Humano, ganhou força e destaque, em 2001, produzindo análise abrangente de amostras de DNA humano, colhidas de um pequeno número de doadores anônimos. Esse Trabalho, impressionante em escopo e significado, serviu de base para as pesquisas futuras sobre o genoma humano. Em meados de 2007, a análise do DNA humano tomou um novo rumo. Dois desenvolvedores do Projeto tiveram seu próprio DNA decodificado. A tecnologia para análise de genomas completos avançou muito, e o custo dessa análise não é mais exorbitante. Na verdade, é possível que em breve seja possível analisar o próprio genoma de cada um de nós – uma possibilidade que certamente influenciará nossas vidas e mudará o que pensamos sobre nós mesmos.

Referência bibliográfica

SNUSTAD, D. Peter & SIMMONS, Michael J. Fundamentos da Genética. Tradução Cláudia Lúcia Caetano de Araújo. Ed. 6ª. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2013. 

Crescimento, o que é afinal?

Os minerais também crescem?

E agora?

      O que utilizamos para caracterizar um ser vivo não é de fato o crescimento, mas sim o tipo de crescimento por meio do qual ele aumenta de tamanho. Os seres vivos são capazes de transformar o alimento ingerido, utilizando-o para realizar as suas funções vitais, inclusive para o crescimento. É bom lembrarmos que um fator importante para o crescimento dos seres multicelulares é a capacidade de multiplicação de suas células por mitose.
É possível observar o crescimento dos minerais, porém eles não possuem metabolismo próprio. O crescimento dos minerais ocorre apenas pela deposição de materiais, que são agregados aos que já estão presentes, geralmente compostos pelas mesmas substâncias químicas. Um bom exemplo a ser citado é o do geodo.
     Os geodos são formações que se desenvolvem como uma espécie de bolsa dentro da rocha em formação. Os minerais que crescem voltados para o espaço interno da bolsa podem formar cristais com variadas formas geométricas bem definidas, uma vez que crescem livres, sem a pressão exercida pelos demais. O minerais que sofrem a pressão um dos outros, formando as paredes do geodo, não atingem o formato de cristais, permanecem uniformes. O geodo apresentado na imagem ao lado é de ametista, nome dado ao quartzo de cor roxa.

Referência Básica

COTARDIÈRE, Philippe de La. História das Ciências. Vol. II Ciências da Terra e Ciências da Vida. Edições de texto e grafias. 2004.