Utilização de modelos didáticos para auxiliar na comprensão da mitose e meiose.

A utilização de modelos didáticos nas aulas de ciências sã´muito importantes para auxiliar o professor a explicar como ocorre as divisões celulares, podendo assim favorecer um melhor entendimento por parte do aluno. Para confeccionar este material é necessário ter em mãos cartolina, cola, E.V.A e muita imaginação.

 

COMPARAÇÃO DO TATO ENTRE INVERTEBRADOS E VERTEBRADOS

INTRODUÇÃO

Para perceber o ambiente ao qual estão inseridos os animais desenvolveram sentidos especiais, o Tato é um dos órgãos dos sentidos também chamado de sentido somático que proporciona aos animais um contato físico com o ambiente através de receptores que estão presentes no corpo desses organismos.

Os sistemas sensoriais em animais são bastante diversificados, ao contrário dos demais sentidos o tato se encontra em diferentes regiões do corpo tanto em vertebrados quanto nos invertebrados, essas células táteis evoluíram desde simples cerdas que captam leves vibrações até as terminações nervosas livres que conseguem captar estímulos mais intensos como a temperatura. As células que tem capacidade tátil são chamadas de receptores ou mecanorreceptores.

Os invertebrados possuem receptores mais simplificados no sentido tátil, alguns cílios e cerdas que captam os estímulos no ambiente e leva uma informação ao animal. No entanto os vertebrados são dotados de células mais elaboradas como os corpúsculos de Pacinni que podem captar os estímulos mais profundos na pele. Os receptores táteis detectam tato, pressão e vibração na superfície do corpo. Tanto vertebrados como invertebrados apresentam estes receptores, porém sua estrutura e função são variadas (MOYES & SCHULTE 2010).

Os receptores táteis tem fundamental importância para a percepção do ambiente pelo animal e variam de acordo com o organismo. Este artigo tem como objetivo principal fazer uma comparação básica entre os receptores táteis de invertebrados e vertebrados ressaltando as características de cada um deles para a percepção do ambiente em que vivem.

 RECEPTORES TÁTEIS DOS INVERTEBRADOS

Os invertebrados desenvolveram receptores táteis para interagir com o meio em que vivem, esses mecanismos possibilitam uma percepção maior de sensações como vibrações e pressão que os ajudam a fugir de predadores e também na captura de presas. Algumas anêmonas-do-mar, por exemplo, consegue captar pequenas moléculas orgânicas da presa por meio de receptores chamados de cnidócitos, esses animais percebem frequência da vibração causada pela natação da presa, essa excitação tátil faz com que o nematocisto dispare e a anêmona capture a presa.

Assim como as anêmonas os artrópodes dependem de informações do ambiente para sua sobrevivência. Os receptores externos dos artrópodes são uma especialização da cutícula que traduz os estímulos do ambiente que serão reconhecidos pelo sistema nervoso central, esses receptores são chamados de sensilas que é uma modificação da cutícula associada a cílios modificados.

Em artrópodes os mecanorreceptores simples são constituídos por uma cerda oca que contém um ou mais neurônios sensoriais em seu interior (RUPPERT, E.  &  BARNES, 1996). Dependendo do tamanho essas cerdas podem detectar pressões leves no caso de ser finas, ou pressões fortes se forem mais robustas. Em aracnídeos os tricobótrios são os mecanorreceptores que conseguem detectar pequenos movimentos no ar, constituídos de cerdas longas e finas. Estas estruturas tem a capacidade de ativação de dentritos quando são postas em movimentos pelas correntes de ar, estimulando assim os tricobótrios, a especialização dessas cerdas é tão elaborada que é possível uma aranha cega capturar moscas.

A sensibilidade tátil varia de acordo com o tipo de receptor e o animal. Algumas sensilas em aranhas são tão desenvolvidas que proporcionam movimentos rápidos em relação à sua presa. Os escorpiões que vivem em terrenos arenosos aparentemente localizam suas presas sentindo ondas da superfície que são geradas pelo movimento dos insetos sobre ou dentro da areia, essas ondas são capturadas por sensilas em fendas compostas localizadas no brasitarso das pernas, por meio dessas sensilas um escorpião pode localizar uma barata enterrando-se a 50 cm de distância e alcançá-la através de três ou quatro movimentos rápidos de orientação (HICKMAN et al. 2013).

Os insetos assim como as aranhas possuem sensilas tricóides, esses mecanorreceptores estão espalhados por todo o corpo dos insetos, principalmente nas antenas, pernas e palpos. As sensilas compreendem uma projeção da cutícula semelhante a um cílio associada a um neurônio sensorial bipolar (MOYES & SHULTE 2010). Esses receptores são muitos sensíveis e por meio deles o inseto tem a capacidade de perceber diferentes correntes de ar, quando as sensilas são deslocadas ocorre uma geração de potencial de ação no receptor fazendo com que o inseto perceba as vibrações do ambiente.

Os insetos usam outro tipo de sensila na superfície da cutícula, denominada sensila campaniforme, para a propriocepção. Estas sensilas se assemelham às sensilas tricóides, porém não possuem cílio pontiagudo, estando envolvidas por uma estrutura em formato de cúpula fina da cutícula (MOYES & SCHULTE, 2010).

RECEPTORES TÁTEIS NOS VERTEBRADOS

Nos vertebrados a capacidade tátil está associada a receptores cutâneos específicos que podem detectar pressão, vibração e dor, esses receptores desempenham funções distintas em regiões mais expostas ao ambiente e possuem um maior número de receptores.

 Os peixes e anfíbios possuem mecanorreceptores na linha lateral que é um sistema de recepção de tato à distância para detectar as vibrações das ondas e correntes na água. Células receptoras denominadas neuromastos localizam-se na superfície do corpo dos anfíbios aquáticos e de alguns peixes. Na maioria dos peixes, porém elas estão localizadas no interior de canais que correm abaixo da epiderme (HICKMAN et al. 2013). 

 Os neuromastos são células ciliadas com terminações sensitivas ou cílios, embebidas numa massa gelatinosa em forma de cunha, a cúpula. A linha lateral é de fundamental importância, pois ela tem como função principal orientar os peixes na fuga de predadores e na percepção no ambiente aquático.  Os mamíferos terrestres perderam a linha lateral e desenvolveram receptores táteis bem mais elaborados que são capazes de detectar tato, dor, pressão e vibrações do ambiente através da pele.

Receptores mais simples são terminações nuas de fibras nervosas encontradas na pele, mas existe um sortimento de outros receptores com vários formatos e tamanhos (HICKMAN et al. 2013). Em mamíferos os receptores táteis estão distribuídos por quase toda região corporal, sendo que algumas destas áreas são mais sensíveis que outras por possuírem estruturas celulares sensoriais adaptadas para a captação estímulos delicados como leves toques. Esses receptores são os corpúsculos de Meissner e discos Merkel localizados, por exemplo, nas pontas dos dedos em humanos e nas patas de outros vertebrados.

 Há também os corpúsculos de Paccini que são extremidades de fibras nervosas envolvidas por diversas camadas de células, estes estão localizados em regiões profundas da pele e percebem vibrações e pressões fortes. Existem ainda aqueles que se relacionam ao movimento das articulações, os chamados corpúsculos de Ruffine. Os pelos também proporcionam sensações táteis, as vibrissas (bigodes) dos gatos, por exemplo, possuem receptores táteis associados aos pelos especializados.

Sobre a superfície corporal de humanos existem ainda células que detectam dor, aumento ou diminuição da temperatura, e pressão. Os receptores que são sensíveis a variações da temperatura são terminações nervosas livres chamadas de termorreceptores. Os que são sensíveis à dor são e denominados nociceptores e podem ser encontrados em quase todos os tecidos, os receptores da dor são fibras nervosas simples que respondem a muitos estímulos.

Os receptores táteis de vertebrados como já foi mencionado estão distribuídos por quase toda a superfície do corpo, mas tendem a se concentrar em regiões que permitam ao animal explorar e interpretar o ambiente com mais perspicácia. Tanto em vertebrados quanto em invertebrados esses receptores favoreceram uma melhor adaptação ao ambiente, possibilitando a esses animais explorar sensações diversas e até mesmo garantir a sua sobrevivência, nesse sentido é possível notar a diversidades de receptores e os diferentes estímulos captados por eles, as sensilas em insetos são especializadas e captam movimentos mínimos quase imperceptíveis aos mamíferos e os discos de Merkel são muitos sensíveis e eficazes na detecção de estímulos na pele.

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REFERÊNCIAS BILBIOGRÁFICAS

HICKMAN JR.C.P.et all. Princípios Integrados de Zoologia. 15ª ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2013.

MOYES. C.D.; SCHULTE. P.M. Princípios de Fisiologia Animal. 2ª ed. Porto Alegre: Artmed, 2010.

RUPPERT, E.  &  BARNES, R.D. Zoologia dos Invertebrados.  6ª ed. São Paulo: Roca 1996.

OSMORREGULAÇÃO E EXCREÇÃO EM VERTEBRADOS

OSMORREGULAÇÃO E EXCREÇÃO EM VERTEBRADOS

INTRODUÇÃO

           A excreção é um processo biológico, responsável pela eliminação dos dejetos metabolizados por um organismo garantindo o seu equilíbrio interior, ou seja, a homeostase. A fisiologia do sistema excretor está relacionada principalmente ao habitat em que cada ser vivo pertence, levando em consideração a disponibilidade de água no ambiente.

           Usualmente a excreção das excretas nitrogenadas está associada intimamente com a osmorregulação-regulação da água e o balanço hídrico dos fluidos corpóreos. Excreção e osmorregulação servem não somente para livrar o corpo de resíduos potencialmente tóxicos, mas também para manter a concentração de vários componentes dos fluidos corporais em vários níveis apropriados ás atividades metabólicas (BRUSCA & BRUSCA, 2013).

           O sistema excretor possui órgãos especializados para realizar os diferentes processos que ocorrem durante a excreção de metabólitos do corpo do organismo.

          As funções dos órgãos excretores estão associadas a um principio básico: para a manutenção de um meio interno constante, qualquer material captado pelo organismo deve ser equilibrado pela remoção de igual quantidade de material, que por sua vez requer das funções excretoras uma capacidade variável, que pode ser ajustada para eliminar quantidades criteriosamente controladas de cada uma das diferentes substancia existente (SCHMIDT-NIELSEN, 2002).

          Desse modo as funções principais do sistema excretor estão baseadas em manter as concentrações apropriadas de solutos; manutenção de volume corpóreo adequado (conteúdo hídrico); eliminar produtos metabólicos e as substâncias estranhas  de seus produtos metabólicos. (Em humanos o sistema excretor é o sistema que controla o PH do sangue, faz reabsorção de água e auxiliam no metabolismo corpóreo, tendo como órgãos principais os rins, ureteres, bexiga e uretra.

        O objetivo desse artigo é conhecer os princípios básicos de excreção e osmorregulação em vertebrados e abordar de forma geral o funcionamento de alguns órgãos do sistema excretor humano bem como o processo de filtração do sangue para a formação de urina.

OSMORREGULAÇÃO EM VERTEBRADOS

Osmorregulação é o processo através do qual são controladas as concentrações de sais e água nos organismos. Compreendendo um conjunto de mecanismos que buscam manter estáveis e em equilíbrio as condições internas dos animais.

Animais que mantem osmolaridade interna diferente do meio no qual vivem são chamados de osmorreguladores, pois possuem a capacidade de manter a pressão osmótica interna independente das variações de pressão do ambiente. Já um animal que não controla ativamente as condições osmóticas de seus líquidos corporais e ao invés disso se adapta a osmolaridade do ambiente é chamado de osmoconformador. (RANDALL et. al , 2008).

Os animais enfrentam problemas osmóticos de acordo com o meio no qual se encontram inseridos sejam eles terrestres ou aquáticos. E para lidar com esses desafios desenvolveram ao longo da evolução estratégias para se sobressair nestes ambientes. Começaremos nossa abordagem com os animais vertebrados de agua doce, em seguida marinhos e por último os terrestres.

Segundo KARDONG (2011) com relação à água doce o corpo dos peixes, é hiperosmótico, significando que seus fluidos corpóreos são osmoticamente mais concentrados que a água ao redor. Sendo assim o problema osmótico desses se deve a dois fatores:

1-Eles são sujeitos à entrada de água para o interior de seus corpos em razão do gradiente osmótico;

2- Eles são sujeitos a uma constante perda de sais para o meio que os rodeia, que tem baixo teor de sal.

Para superar este desafio, a evolução proporcionou a estes animais rins especializados para excretar urina bastante diluída. (RANDALL et. al, 2008)

          Enquanto em peixes de água doce o problema osmótico é à entrada de água para o interior do corpo, o que poderia causar a diluição de seus fluidos, gerando assim um desequilíbrio interno. Nos de água salgada ocorre o oposto, uma vez que estes têm de lidar com a perda desta para o meio; isso ocorre porque de acordo com KARDONG (2011), em relação à água salgada, os corpos da maioria dos peixes marinhos são hiposmóticos e água tende a ser sugada do meio interno, resultando em desidratação, caso essa não fosse controlada.  Para conservar o volume de água dentro do corpo estes animais possuem rins que são essencialmente elaborados para excretar reduzidas quantidades de água.

              Mamíferos marinhos, embora viva num ambiente aquoso, não consomem água salgada, tendendo a conservá-la, mecanismo este possibilitado pela presença de rins especializados em produzir urina muito hipertônica.

         Vertebrados terrestres, a exemplo da espécie humana estão predispostos a perder água através da transpiração e da eliminação de urina e para repor a quantidade    perdida a consomem.

 Um problema para animais que vivem no deserto como o rato do deserto é o fato de estarem em um ambiente com pouca água disponível ou esta pode estar ausente, tendo que por este motivo   poupar água, para isso são portadores de rins que secretam urina altamente concentrada.

Além do controle da entrada e saída de água do organismo, osmorregulação também como já falado anteriormente refere-se à movimentação de sais entre o meio interno do animal e meio externo. Todos os animais possuem estruturas especializadas para executar esses processos e em alguns são bem curiosos, como é o caso dos répteis e aves marinhas que possuem glândulas especiais para secreção de sal, uma vez que seu sistema renal não tem a capacidade de lidar com estes metabólitos.

        As aves marinhas que comem alimentos salgados ou bebem agua do mar, possuem glândulas nasais de sal, as quais estão localizadas em depressões rasas na superfície dorsal do crânio e liberam sua secreção concentrada na cavidade nasal (KARDONG, 2011).  

FISIOLOGIA E ANATOMIA DO SISTEMA EXCRETOR HUMANO

A principal função do sistema excretor é auxiliar na homeostase controlando a composição e o volume do sangue. O sistema excretor humano é composto por dois rins, dois ureteres, uma uretra e uma bexiga. As principais funções dos rins são regulação do volume e da composição do sangue, regular a pressão arterial e contribuir para o metabolismo. Os ureteres têm como função transportar urina dos rins até a bexiga, local onde fica armazenada, e a uretra á elimina para fora do corpo.

 O rim é o principal órgão de osmorregulação e excreção de nitrogênio em mamíferos, visto que não há outro recurso para a excreção de sais ou nitrogênio. Esses rins utilizam a multiplicação do mecanismo de contracorrente para produzir urina hiperosmótica que é encontrada no plasma.

Segundo RANDALL et. al (2008), essa especialização está centrada na alça de Henle, que é uma parte em forma de “U” dos túbulos renais e tem sido de grande importância para permitir aves e mamíferos explorar ambientes terrestres secos, A alça de Henle alcança seu maior grau de especialização em animais do deserto como camundongos e ratos.

Cada indivíduo normalmente possuem dois rins no qual esta situado um em cada lado da superfície interna do dorso inferior fora do peritônio. Em vista de seu pequeno tamanho (1% do peso corpóreo), os rins recebem fluxo de sangue muito grande o que equivale a cerca de 20 a 25% do débito cardíaco total. O rim filtra o equivalente do volume sanguíneo a cada 4 a 5 minutos.

Morfologicamente a camada funcional externa, o córtex, é coberta por uma cápsula resistente de tecido conjuntivo. A camada funcional mais interna, a medula, vai possuir papilas que se projetam para a pelve renal, que dará origem aos ureteres que vão esvaziar as excretas, no caso a urina, na bexiga.

De acordo com RANDALL et. al (2008) a unidade funcional do rim é o néfron, um tubo epitelial intricado. Cada rim contem numerosos néfrons que se esvaziam em ductos coletores. Em geral, o rim executa duas funções fisiológicas fundamentais, excreção e osmorregulação, ambas estão relacionadas a manter um ambiente interno constante diante do acúmulo de subprodutos metabólicos e de perturbações das concentrações de sais e água.

O rim funciona em um processo de filtração e reabsorção, pois consegue processar grandes volumes de fluidos e geralmente mais de 99% do volume filtrado é reabsorvido e menos de 1% é excretado. O ultrafiltrado de sangue passa através da parede capilar formada de uma camada única de células em seguida por uma membrana basal e finalmente através de outra camada única de células do epitélio que forma a parede da cápsula de Bowman (SCHMIDT-NIELSEN, 2002).

Os néfrons são considerados unidades funcionais dos rins, eles realizam três funções importantes: Controlam a concentração do sangue; removem quantidade selecionada de água e solutos e auxiliam no PH sanguíneo. À medida que os néfrons realizam essas funções, eles removem muitos materiais do sangue, devolvendo aqueles que o corpo requer e elimina o restante. Os materiais eliminados são denominados de urina.

Nesse aspecto a formação da urina envolve três processos: a filtração glomerular, reabsorção tubular e secreção tubular.  A filtração consiste em forçar líquidos e substancia através de uma membrana sob pressão, ela tem inicio quando o sangue entra no glomérulo, o liquido resultante é denominado de filtrado. A formação do ultrafiltrado é a etapa inicial na produção de urina, a reabsorção e secreção ocorrem ao longo da extensão do túbulo renal (RANDALL et. al 2008).O ultrafiltrado glomerular contem essencialmente todos os constituintes do sangue, excetos células sanguíneas e a maioria das proteínas sanguíneas. A filtração no glomérulo é tão intensa que 15 a 25% da água e dos solutos são removidos do plasma que flui através dele.

O liquido filtrado do sangue para a cápsula de Bowman deve cruzar a parede do capilar, a membrana basal e finalmente as camadas mais internas da cápsula (RANDALL et al 2008).

Durante a passagem pelo néfron a composição original do filtrado glomerular é modificado rapidamente pela reabsorção de vários metabólicos, íons e água. O rim produz em média cerca de 180 litros de filtrado por dia, mas o volume final de urina é somente cerca de 1 litro, sendo 99% de água é reabsorvida no nosso corpo. Nesse aspecto se não ocorresse essa reabsorção não seria possível nossa sobrevivência, visto que quantidade de água que tomamos diariamente não é proporcional à quantidade de filtrado.

O conteúdo ultrafiltrado fica dentro do néfron e a parte não filtrada continua na artéria e sai do rim pela veia renal. Além da filtração e a reabsorção, um terceiro processo, a secreção tubular, é importante na formação da urina, Um homem adulto produz cerca de um litro de urina por dia. A liberação da urina é acompanhada pela ocorrência simultânea de contração do musculo liso da parede da bexiga e do relaxamento do esfíncter muscular estriado em torno da abertura da bexiga. O esfíncter pode então ser relaxado por inibição de impulsos motores que permitem ao músculo liso da parede da bexiga contrair-se sob controle autônomo e esvaziar o conteúdo (TORTORA, 2012). A presença da bexiga é importante, pois ela permite a liberação controlada da urina estocada ao invés de um gotejamento continuo acompanhando o fluxo de urina do rim para a bexiga.

METODOLOGIA SUGERIDA AO PROFESSOR PARA ABORDAR O PROCESSO DE FORMAÇÃO DE URINA

O método sugerido para abordar este assunto é o uso de modelos didáticos feitos com garrafas PET e EVA que mostra os órgãos principais do sistema excretor humano e ainda facilita a compreensão do processo de filtração do sangue para formar urina.

            Os modelos feitos de garrafas PET utilizam-se também mangueiras transparentes e funis para representar os ureteres, rins, bexiga e néfrons. O EVA ( Etil Vinil Alanina) serve para desenhar os moldes do rim humano e colar sobre as garrafas para deixar mais atrativo.

 

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

BRUSCA, R. C, & BRUSCA, G. J.  Invertebrados, 2ª ed.: Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2007.

KARDONG, K. V. Vertebrados: Anatomia Comparada, Função e Evolução, 5ª ed.: São Paulo: Roca, 2011.

RANDALL, D.; BURGGREN, W.; FRENCH, K. Eckert-Fisiologia Animal: Mecanismos e Adaptações. 4ª ed.; Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2008.

SHMIDT-NIELSEN, KNUT. Fisiologia animal: adaptações e meio ambiente, 5ª ed.: São Paulo: Santos, 2002. (reimpressão).

TORTORA, G. J; DERRICKSON. Corpo Humano: Fundamentos de Anatomia e fisiologia. 8ª ed.; Porto Alegre: Artmed, 2012.