A FERTILIZAÇÃO/FECUNDAÇÃO

FERTILIZAÇÃO

Maximiliano Mendes

Podemos dizer de forma simplificada que a fertilização é a união entre os gametas masculino e feminino. No caso da nossa espécie é a sequência de eventos que leva um espermatozoide a encontrar e adentrar um ovócito II, de forma que os materiais genéticos fornecidos pelos dois gametas venham a originar um novo indivíduo, de composição genética distinta dos progenitores.

O encontro entre os dois gametas ocorre no primeiro terço de uma de uma das tubas uterinas, a referente ao ovário que liberou um ovócito II. O primeiro terço corresponde à porção mais próxima do ovário.  Após a ovulação o ovócito é liberado revestido por uma camada de células do folículo ovariano, captado pela tuba uterina e transportado no sentido do útero por conta do batimento sincronizado de vários cílios localizados no epitélio que revestem as tubas internamente. Já os espermatozoides ejaculados se locomovem em direção às tubas uterinas graças ao batimento flagelar e movimentos dos músculos do sistema genital feminino, da vagina às tubas uterinas.

Ao longo do trajeto, inclusive ainda no sistema genital masculino, os espermatozoides entram em contato com diversas substâncias químicas, mudanças de pH na solução em que estão e outros fatores que promovem a chamada capacitação, que consiste em torná-los capazes de fertilizar o ovócito II.

Ao encontrar o ovócito II, os espermatozoides devem ser capazes de atravessar a camada de células foliculares, cuja porção mais interna é chamada coroa radiada. Após atravessar essa camada, o espermatozoide entrará em contato com uma camada de glicoproteínas que reveste o ovócito II diretamente e está envolvida no reconhecimento entre os gametas de uma mesma espécie, denominada zona pelúcida.

Assim que entra em contato com a zona pelúcida há o reconhecimento específico de proteínas localizadas na superfície do espermatozoide e receptores da zona pelúcida, as glicoproteínas ZP3. O espermatozoide libera as enzimas do acrossomo de forma que essas enzimas formam um “buraco” na zona pelúcida que permite a sua passagem.

O primeiro espermatozoide que atravessar a zona pelúcida irá entrar em contato com a membrana plasmática e promover a chamada reação cortical na qual o ovócito libera na zona pelúcida o conteúdo de vesículas chamadas de grânulos corticais que, assim como os acrossomos, também são lisossomos modificados contendo enzimas digestórias. Essas enzimas são capazes de modificar a zona pelúcida de forma a impedir que outros espermatozoides a reconheçam, assim, só o primeiro espermatozoide que foi capaz de atravessá-la será capaz de fertilizar o ovócito II. Esse mecanismo tem como objetivo impedir a polispermia, que é a fertilização de um ovócito por mais de um espermatozoide, que pode gerar embriões inviáveis, por exemplo, embriões triploides, mas os indivíduos gerados morrem ainda nas primeiras etapas do desenvolvimento embrionário.

Após a entrada do espermatozoide, o ovócito II, estacionado na metáfase II, termina a segunda divisão meiótica gerando duas células: o óvulo, que retém a maior parte do citoplasma e em cujo interior se encontra o espermatozoide, e um corpúsculo polar, célula bem menor que degenera. Além disso, há a formação dos chamados pronúcleos masculino e feminino cada um com um conjunto (n) de 23 cromossomos proveniente de cada um dos progenitores. Assim, há a formação do zigoto, a célula correspondente ao início do desenvolvimento de um novo indivíduo, contendo um patrimônio genético único, formado pela união dos cromossomos paternos.

Esses cromossomos passarão por uma duplicação, os núcleos começam a se aproximar um do outro, fragmentam e liberam os cromossomos duplicados no citoplasma. Esses cromossomos irão se alinhar na região mediana da célula, ligar-se-ão às fibras do fuso mitótico em uma metáfase e, então, a célula se divide pela primeira vez, gerando duas células filhas embrionárias indiferenciadas chamadas blastômeros. Essa primeira divisão ocorre aproximadamente 30 h após a fertilização e o desenvolvimento do indivíduo continua.

REFERÊNCIAS:

http://www.embryology.ch/anglais/dbefruchtung/planmodbefru.html

http://www.ufrgs.br/gametaembriao/interacao.htm

Vídeo legal resumindo o assunto: https://youtu.be/7G2rL5Cutd4

Ecologia 07 - As sucessões ecológicas

ECOLOGIA 07 - AS SUCESSÕES ECOLÓGICAS.

Maximiliano Mendes

É sabido que os fatores físicos do meio podem influenciar e promover alterações nos organismos de um ecossistema, mas também que os organismos podem modificar os fatores físicos do meio, como é o caso das associações entre bactérias fixadoras de N₂ e as raízes das plantas leguminosas, que podem aumentar o teor de compostos nitrogenados no solo, favorecendo o desenvolvimento de outras plantas. Na medida em que o meio e as populações de organismos sofrem modificações e evoluem, o perfil do ecossistema muda ao longo do tempo. A tendência é que aumentem os números de espécies, de organismos e das interações entre os componentes bióticos e abióticos, ou seja, a complexidade do ecossistema tende a aumentar.

Dependendo do ecossistema e da estabilidade em que ele se encontra, a comunidade que o habita pode se estabilizar e não sofrer alterações significativas no tocante à diversidade, aos números de organismos e às interações entre eles. Chamamos esse estágio estável e resiliente de comunidade clímax, e cada estágio da comunidade, até que esse clímax seja atingido é chamado de sere. Ao processo que abrange uma série de seres, até a comunidade atingir o clímax, chamamos sucessão ecológica. Basicamente, então, um ecossistema abriga uma comunidade pioneira, seguido de estágios de seres e, por último, abriga uma comunidade clímax. Podemos citar como exemplos de clímax os grandes biomas brasileiros como a floresta amazônica.

Outro dado interessante é o de que em uma comunidade clímax a produtividade primária bruta é alta, porém, a produtividade líquida é baixa, pois praticamente toda a matéria orgânica produzida é consumida. Lembre-se: a produtividade líquida é a parcela da produtividade primária bruta que foi incorporada ao organismo do autótrofo e está disponível para o nível trófico seguinte.

Caso um local onde haverá uma sucessão ecológica nunca tenha sido habitado antes, ou foi há muito tempo, dizemos que ocorrerá ali uma sucessão ecológica primária. São locais como as dunas de areia ou os que foram assolados por lava vulcânica derramada recentemente. Tendo em vista o tipo de local, a colonização dele normalmente só é iniciada por espécies de organismos capazes de suportar condições adversas e de reprodução rápida. Essas espécies são chamadas espécies pioneiras e, como já foi mencionado, podem alterar o ambiente de forma a permitir a colonização posterior por outras espécies. Como exemplo, ao morrerem, os organismos da espécie pioneira enriquecem o substrato com matéria orgânica.

As espécies pioneiras podem ou não persistir até que se atinja a comunidade clímax. Um bom exemplo de organismo pioneiro são os musgos. Inicialmente a diversidade da comunidade é baixa, há autótrofos (produtores) e poucos heterótrofos, mas ao longo da sucessão a diversidade aumenta, os números de organismos e os números de interações entre as espécies e o meio físico também aumentam.

Se o local foi habitado recentemente por uma comunidade bem estabelecida, como uma área cultivada, mas que foi destruída ou alterada drasticamente, falamos em sucessão ecológica secundária. As sucessões secundárias, em geral, atingem o clímax mais rápido que as primárias, um dos motivos é que o solo já pode apresentar uma quantidade razoável de nutrientes e algumas sementes e esporos de plantas.

REFERÊNCIAS:
As referências básicas dessa série sobre ecologia são:
Thompson, M. & Rios, EP. Conexões com a Biologia. Vol. 1. Moderna. 2ª ed. 2016.Townsend, CR., Begon, M., Harper, JL. Fundamentos em Ecologia. 3ª ed. Artmed. 2010.Urry, LA. et al. Biology. 11th ed. Pearson. 2016. Lopes, L. & Rosso, S. BIO: Volume Único. Saraiva. 3ª ed. 2013.
As restantes serão informadas na parte final sobre esse assunto.

Ecologia 05 - Os ciclos biogeoquímicos

AULA 05 – OS CICLOS BIOGEOQUÍMICOS

Maximiliano Mendes

São ciclos de (matéria) massa e energia entre os organismos e os componentes abióticos dos ecossistemas. A ocorrência desses ciclos é essencial para que haja a manutenção dos ecossistemas, tendo em vista que, se por um lado um ecossistema é mantido por uma entrada constante de energia e produção primária, por outro lado, a massa orgânica está presente em quantidades limitadas, por isso, tem de ser reciclada.

Normalmente estudamos os ciclos de alguns elementos químicos e/ou moléculas importantes. Vejamos alguns dos principais:

Ciclo da água: a maior parte da massa de um organismo é constituída de água e ela constitui o solvente onde as reações metabólicas ocorrem. A água evapora, tanto do meio quanto dos organismos e retorna à superfície por meio das precipitações, ou seja, muda de estado físico no ciclo. É bom destacar que apenas 1 % do total da água do planeta é adequada para o consumo humano.

O ciclo da água, de maneira simples. Nessa imagem não são mostrados os animais, porém, assim como as plantas, eles também perdem água via transpiração.

Imagem: https://www.conservationinstitute.org/water-cycle/

Lembre-se de que podemos alterar e perturbar o ciclo da água de formas diversas, uma das quais é liberando um excesso de dejetos na água que utilizamos. Logo, após a utilização, seja no uso doméstico ou na irrigação de plantios, a água deve ser adequadamente tratada antes de ser devolvida ao ambiente, caso contrário pode vir a poluir os corpos d’água naturais.

Ciclo do carbono: o carbono é assimilado pelos organismos através de processos como a fotossíntese, capaz de utilizar o CO₂ como fonte de carbono para a síntese de substâncias orgânicas. O carbono pode retornar ao meio na forma de CO₂, produto da respiração e da decomposição, porém, também pode retornar como CO₂ e CO, produtos da combustão completa e da incompleta. Normalmente, os processos de combustão das atividades industriais ou da queima em motores retornam o carbono de maneira muito mais rápida para a natureza, podendo gerar desequilíbrios, como o que estamos vivenciando, referente às mudanças climáticas, tendo em vista que o CO₂ é um gás estufa (veremos mais sobre esse assunto posteriormente).

O ciclo do carbono. Imagem: https://www.solarschools.net/knowledge-bank/climate-change/carbon-cycle

Ciclo do oxigênio: a maior parte do oxigênio constituinte da atmosfera é proveniente do processo fotossintético e, na fotossíntese, o oxigênio vem das moléculas de água.

Imagens mostrando o ciclo do oxigênio.

Fontes:

https://www.exploringnature.org/db/view/Oxygen-Cycle-Description-and-Assessment

https://www.britannica.com/science/oxygen-cycle/images-videos/media/1/436952/126790

Ciclo do nitrogênio: esse é o que tem mais detalhes de interesse. o N₂ é um gás que constitui aproximadamente 79 % da atmosfera. Ele é assimilado pelas bactérias fixadoras de nitrogênio e é retornado ao meio pelas bactérias desnitrificantes. O processo de fixação é capaz de converter o N₂ atmosférico em nitritos (NO₂^-) e depois em nitratos (NO₃^-). Esses íons nitrogenados são absorvidos pelas plantas e utilizados pra sintetizar as suas substâncias orgânicas, que também podem ser ingeridas pelos organismos heterótrofos. O nitrogênio é liberado de volta para o meio por conta do processo de decomposição, da excreção dos animais e pela ação de bactérias desnitrificantes.

O ciclo do nitrogênio. Imagem: https://ib.bioninja.com.au/options/option-c-ecology-and-conser/c6-nitrogen-and-phosphorus/nitrogen-cycle.html

As bactérias nitrificantes, dos gêneros Nitrosomonas e Nitrobacter são organismos quimiossintetizantes que atuam na conversão da amônia em nitritos e dos nitritos em nitratos. Essas reações liberam energia para as reações de síntese.

Nitrosomonas: NH₄⁺ + O₂ -> NO₂^- (nitrito) + energia potencial química

Nitrobacter: NO₂^- + O₂ -> NO₃^- (nitrato) + energia potencial química

Aplicado ao ciclo do nitrogênio, há o processo de adubação verde e rotação de culturas, no qual se plantam leguminosas e, após a colheita, outros tipos de plantas, mas antes se trituram as leguminosas e se adicionam elas ao solo para aumentar a fertilidade e o teor de nitrogênio. O uso das leguminosas é possível pois elas têm, associadas às suas raízes, bactérias fixadoras de nitrogênio que formam nódulos.

Nódulos nas raízes de planta leguminosa.

Imagem: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Medicago_italica_root_nodules_2.JPG

REFERÊNCIAS:

As referências básicas dessa série sobre ecologia são:

Lopes, L. & Rosso, S. BIO: Volume Único. Saraiva. 3ª ed. 2013.
Thompson, M. & Rios, EP. Conexões com a Biologia. Vol. 1. Moderna. 2ª ed. 2016.
Townsend, CR., Begon, M., Harper, JL. Fundamentos em Ecologia. 3ª ed. Artmed. 2010.
Urry, LA. et al. Biology. 11th ed. Pearson. 2016. 

As restantes serão informadas na parte final sobre esse assunto.