Questão 3 Fuvest 2021 - 2ª fase - dia 2 - Elite Colégio e Pré-Vestibular

Questão 3

Mamíferos Proteínas (Biologia)

O gráfico a seguir mostra como é a taxa de crescimento das populações de 5 espécies diferentes de bactérias em relação à temperatura.

Com base no gráfico, responda:

a) Considerando a temperatura média dos mamíferos como sendo semelhante à humana, qual(is) espécie(s) pode(m) ser simbiótica(s) com mamíferos?

b) Considerando intervalos de 5° C (por exemplo, 0-5° C, 5-10° C, etc), qual(is) o(s) intervalo(s) de temperatura apresenta(m) a maior diversidade de bactérias? Justifique sua resposta.

c) Qual(is) espécie(s) não sobreviveria(m) à temperatura ambiental de 65° C? Cite um processo fisiológico-bioquímico que ocorre com macromoléculas e que impede a sobrevivência dessa(s) espécie(s)?

Resolução

a) A temperatura corporal de um ser humano saudável varia em torno de 36,7ºC. Temperaturas mais elevadas podem ser atingidas quando o corpo está em atividade física e temperaturas mais baixas quando em estado de repouso. Na faixa dos 36,7ºC encontramos no gráfico a espécie 1, que é forte candidata para ser simbiótica com os mamíferos. Porém, também devemos considerar que a temperatura mencionada não é uniforme no corpo dos mamíferos, de tal modo que uma medição mais apurada encontrará temperaturas mais baixas nas extremidades e na região superficial. Assim sendo, poderíamos considerar a possibilidade de encontrarmos também a simbiose com a espécie 2. Adicionalmente também observamos que existem diferentes espécies de mamíferos com temperaturas tanto abaixo quanto acima da temperatura média apresentada pelos mamíferos, de modo que esperamos encontrar, mesmo que poucas, espécies com temperatura entre 30 °C e 35 °C e entre 40 °C e 45 °C. Sendo assim, além da espécie 1, também apresenta um potencial de simbiose com mamíferos as espécies 2, 3 e 4.

b) O intervalo de temperatura no qual observamos a maior diversidade é aquela que permite o crescimento bacteriano da maior quantidade de espécies diferentes, seja o crescimento elevado ou não. Dessa forma, no intervalo entre 45ºC e 50ºC podemos verificar a maior diversidade de bactérias. Neste intervalo ocorre crescimento das bactérias das espécies 1, 3, 4 e 5.

A análise do gráfico permite observar que nos demais intervalos a quantidade de espécies é menor, conforme abaixo descrito:

de 0ºC a 5ºC: nenhuma bactéria apresenta crescimento;
de 5ºC a 10ºC: nenhuma bactéria apresenta crescimento;
de 10ºC a 15ºC: apenas as espécies 1 e 2 apresentam crescimento;
de 15ºC a 20ºC: apenas as espécies 1 e 2 apresentam crescimento;
de 20ºC a 25ºC: apenas as espécies 1 e 2 apresentam crescimento;
de 25ºC a 30ºC: apenas as espécies 1 e 2 apresentam crescimento;
de 30ºC a 35ºC: apenas as espécies 1 e 2 apresentam crescimento;
de 35ºC a 40ºC: apenas a espécie 1 apresenta crescimento;
de 40ºC a 45ºC: apenas as espécies 1, 3 e 4 apresentam crescimento;
de 45ºC a 50ºC: as espécies 1, 3, 4 e 5 apresentam crescimento;
de 50ºC a 55ºC: apenas as espécies 3, 4 e 5 apresentam crescimento;
de 55ºC a 60ºC: apenas as espécies 3, 4 e 5 apresentam crescimento;
de 60ºC a 65ºC: apenas as espécies 3 e 5 apresentam crescimento;
de 65ºC a 70ºC: apenas as espécies 3 e 5 apresentam crescimento;
de 70ºC a 75ºC: apenas as espécies 3 e 5 apresentam crescimento;
de 75ºC a 80ºC: apenas a espécie 5 apresenta crescimento;
de 80ºC a 85ºC: apenas a espécie 5 apresenta crescimento;
Acima de 85ºC: nenhuma bactéria apresenta crescimento.

c) A uma temperatura de 65ºC não sobreviveriam as bactérias das espécies 1, 2 e 4, pois a tolerância máxima dessas espécies é abaixo de 50ºC, 35ºC e 60ºC, respectivamente. De acordo com o gráfico, somente as bactérias das espécies 3 e 5 poderiam sobreviver a uma temperatura de 65ºC. O processo fisiológico-bioquímico que ocorre em macromoléculas e impede a sobrevivência das bactérias das espécies 1, 2 e 4 é a desnaturação proteica. As proteínas são macromoléculas poliméricas, formadas pela combinação de muitas unidades de aminoácidos, mantidos unidos por ligações peptídicas. As proteínas assumem muitas funções em um organismo, entretanto, a temperatura tem especial interferência nas proteínas com função enzimática. As enzimas são responsáveis por catalisar a maioria das reações químicas celulares e nos processos vitais mais básicos da vida. A longa cadeia de aminoácidos, estrutura primária, encontra-se em um formato tridimensional complexo nas enzimas em estado funcional. Ao ser sintetizada a cadeia polipeptídica toma o formato conhecido como alfa-hélice, semelhante a uma espiral, responsável pela estrutura secundária. Em seguida, a interação entre aminoácidos distantes na cadeia faz com que a estrutura sofra dobras sobre si mesma, originando uma estrutura tridimensional, a estrutura terciária da enzima. Pesquisas mostraram que a atividade catalítica de uma enzima está relacionada com regiões específicas da estrutura, o sítio ativo. O formato tridimensional dessa região oferece a interação adequada com os substratos sobre os quais as enzimas atuam. Alterações no sítio ativo, mesmo que pequenas, podem alterar a eficiência da atividade enzimática e a exposição das enzimas a altas temperaturas pode interferir nas interações entre os aminoácidos e afetar drasticamente e de maneira irreversível o formato tridimensional enzimático, refletindo, por consequência, na atividade catalítica. Essa alteração é conhecida como desnaturação proteica, razão pela qual temperaturas elevadas podem ser um fator limitante para o crescimento de algumas espécies de bactérias.