1 - Grupo A
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Sumário Detalhado 1 Evolução, os Temas da Biologia e a Pesquisa Científica 1 Pesquisando sobre a vida 1 CONCEITO 1.1 O estudo da vida revela temas comuns A formação e a função das moléculas as dependem das ligações químicas entre os átomos 36 CONCEITO 2.3 Ligações covalentes 36 Ligações iônicas 37 Ligações químicas fracas 38 Forma e função moleculares 39 2 Tema: Novas propriedades emergem em cada nível da hierarquia biológica 3 Tema: os processos da vida envolvem a expressão e a transmissão de informação genética 5 Tema: a vida requer a transferência e transformação de energia e matéria 7 Tema: de ecossistemas a moléculas, as interações são fundamentais nos sistemas biológicos 8 Evolução, o tema central da biologia 9 O tema central: a evolução é responsável pela uniformidade e diversidade da vida 10 CONCEITO 1.2 Classificando a diversidade da vida 10 Charles Darwin e a teoria da seleção natural 12 A árvore da vida 13 As reações químicas formam e rompem ligações químicas 40 CONCEITO 2.4 3 Coesão das moléculas de água 45 Moderação da temperatura pela água 46 Flutuação do gelo sobre a água líquida 48 Água: o solvente da vida 48 Possível evolução de vida em outros planetas 50 Ao estudar a natureza, os cientistas fazem observações, formulam e testam hipóteses 15 A ciência faz uso de uma abordagem cooperativa e de diversos pontos de vista 21 44 A molécula que sustenta toda a vida 44 CONCEITO 3.1 As ligações covalentes polares nas moléculas de água promovem ligações de hidrogênio 45 CONCEITO 3.2 Quatro propriedades emergentes da água contribuem para a adequação da Terra à vida 45 CONCEITO 1.3 Fazendo observações 16 Formulando e testando hipóteses 16 A flexibilidade do processo científico 18 Um estudo de caso em pesquisa científica: investigando a coloração da pelagem em populações de camundongo 19 Variáveis experimentais e controles 20 Teoria na ciência 21 Água e Vida CONCEITO 3.3 Condições ácidas e básicas afetam os organismos vivos 51 Ácidos e bases 51 A escala do pH 51 Tampões 52 Acidificação: ameaças à qualidade da água 53 CONCEITO 1.4 UNIDADE Aprimorando o trabalho de outros 21 Ciência, tecnologia e sociedade 23 O valor de pontos de vista diversificados 23 1 2 A QUÍMICA DA VIDA O Contexto Químico da Vida 27 4 O Carbono e a Diversidade Molecular da Vida 56 Carbono: esqueleto da vida 56 CONCEITO 4.1 A química orgânica é o estudo dos compostos de carbono 57 Moléculas orgânicas e a origem da vida na Terra 57 Os átomos de carbono podem formar diversas moléculas ligando-se a outros quatro átomos 58 CONCEITO 4.2 A formação de ligações com o carbono 59 A diversidade molecular se origina da variação dos esqueletos de carbono 60 28 Uma conexão química para a biologia 28 C O N C E I T O 2 .1 A matéria consiste em elementos químicos na forma simples e em combinações denominadas compostos 29 Alguns grupos químicos são essenciais para a função molecular 62 CONCEITO 4.3 Os grupos químicos mais importantes no processo da vida 62 ATP: importante fonte de energia para os processos celulares 64 Os elementos químicos da vida: uma revisão 64 Elementos e compostos 29 Os elementos da vida 29 Estudo de caso: evolução da tolerância a elementos tóxicos 30 As propriedades de um elemento dependem da estrutura dos seus átomos 30 CONCEITO 2.2 Partículas subatômicas 30 Número atômico e massa atômica 31 Isótopos 31 Os níveis de energia dos elétrons 32 Distribuição eletrônica e propriedades químicas 34 Orbitais eletrônicos 35 5 Estrutura e Função de Grandes Moléculas Biológicas 66 As moléculas da vida 66 CONCEITO 5.1 Macromoléculas são polímeros compostos por monômeros 67 A síntese e a clivagem de polímeros 67 A diversidade dos polímeros 67 Carboidratos servem como combustível e material de construção 68 CONCEITO 5.2 Açúcares 68 Polissacarídeos 70 Reece_iniciais.indd xxx 09/04/15 13:44 Os lipídeos são um grupo diversificado de moléculas hidrofóbicas 72 CONCEITO 5.3 Gorduras 72 Fosfolipídeos 74 Esteroides 75 As proteínas apresentam grande variedade de estruturas, o que resulta em uma variedade de funções 75 CONCEITO 5.4 Monômeros de aminoácidos 75 Polipeptídeos (polímeros de aminoácidos) 78 A estrutura e a função das proteínas 78 Os ácidos nucleicos armazenam, transmitem e ajudam a expressar a informação hereditária 84 Junções intercelulares 119 A célula: unidade viva maior do que a soma das partes 121 CONCEITO 5.5 Os papéis dos ácidos nucleicos 84 Os componentes dos ácidos nucleicos 85 Polímeros de nucleotídeos 86 As estruturas das moléculas de DNA e RNA 86 A genômica e a proteômica transformaram a pesquisa biológica e suas aplicações 87 CONCEITO 5.6 7 UNIDADE 6 A CÉLULA A fluidez das membranas 126 Evolução das diferenças na composição lipídica das membranas 127 Proteínas de membrana e suas funções 127 O papel dos carboidratos da membrana no reconhecimento célula-célula 128 Síntese e lateralidade das membranas 129 92 Uma Viagem pela Célula 124 A vida por um fio 124 CONCEITO 7.1 As membranas celulares são mosaicos fluidos de lipídeos e de proteínas 125 DNA e proteínas: novas fitas métricas da evolução 87 2 Estrutura e Função da Membrana A estrutura da membrana resulta em permeabilidade seletiva 129 CONCEITO 7.2 A permeabilidade da bicamada lipídica 130 Proteínas de transporte 130 93 O transporte passivo é a difusão de uma substância através da membrana sem gasto de energia 130 CONCEITO 7.3 As unidades fundamentais da vida 93 CONCEITO 6.1 Para estudar as células, os biólogos utilizam microscópios e ferramentas da bioquímica 94 Microscopia 94 Fracionamento celular 96 Células eucarióticas possuem membranas internas que compartimentalizam suas funções 97 CONCEITO 6.2 Efeitos da osmose no balanço hídrico 131 Difusão facilitada: transporte passivo auxiliado por proteínas 133 O transporte ativo usa energia para mover os solutos contra seus gradientes 134 CONCEITO 7.4 A necessidade de energia no transporte ativo 134 Como a bomba de íons mantém o potencial da membrana 135 Cotransporte: transporte acoplado a uma proteína de membrana 136 Comparação entre células procarióticas e eucarióticas 97 Uma visão panorâmica da célula eucariótica 99 As instruções genéticas das células eucarióticas são guardadas no núcleo e executadas pelos ribossomos 102 CONCEITO 6.3 O núcleo: central de informações 102 Ribossomos: fábricas de proteínas 102 O transporte em massa através da membrana plasmática ocorre por exocitose e endocitose 137 CONCEITO 7.5 Exocitose 137 Endocitose 137 O sistema de endomembranas regula o tráfego de proteínas e realiza as funções metabólicas na célula 104 CONCEITO 6.4 O retículo endoplasmático: fábrica biossintética 104 O aparelho de Golgi: centro de remessa e recepção 105 Lisossomos: compartimentos de digestão 107 Vacúolos: diversos compartimentos de manutenção 108 O sistema de endomembranas: uma revisão 108 As mitocôndrias e os cloroplastos mudam a energia de uma forma para outra 109 CONCEITO 6.5 As origens evolutivas de mitocôndrias e cloroplastos 109 Mitocôndrias: conversão de energia química 110 Cloroplastos: captura de energia livre 110 Peroxissomos: oxidação 111 O citoesqueleto é uma rede de fibras que organiza estruturas e atividades na célula 112 CONCEITO 6.6 Funções do citoesqueleto: suporte e motilidade 112 Componentes do citoesqueleto 113 CONCEITO 6.7 Os componentes extracelulares e as conexões entre as células ajudam a coordenar as atividades celulares 118 Paredes celulares de plantas 118 A matriz extracelular (MEC) de células animais 118 Reece_iniciais.indd xxxi 8 Introdução ao Metabolismo 141 A energia da vida 141 CONCEITO 8.1 O metabolismo de um organismo transforma matéria e energia de acordo com as leis da termodinâmica 142 Organização da química da vida em rotas metabólicas 142 Formas de energia 142 As leis da transformação de energia 143 A variação de energia livre nos diz se a reação ocorre ou não espontaneamente 145 CONCEITO 8.2 Variação de energia livre, DG 145 Energia livre, estabilidade e equilíbrio 145 Energia livre e metabolismo 146 A molécula de ATP fornece energia para o trabalho celular acoplando reações exergônicas com reações endergônicas 148 CONCEITO 8.3 Estrutura e hidrólise do ATP 148 09/04/15 13:44 Como a hidrólise do ATP realiza trabalho 149 A regeneração do ATP 150 As enzimas aceleram as reações do metabolismo diminuindo as barreiras de energia 151 CONCEITO 8.4 A barreira de energia de ativação 151 Como as enzimas aceleram reações 152 Especificidade de substrato das enzimas 153 Catálise no sítio ativo da enzima 154 Efeito das condições locais na atividade enzimática 154 Evolução das enzimas 157 A regulação da atividade enzimática ajuda o controle do metabolismo 157 CONCEITO 8.5 Respiração Celular e Fermentação Fotossíntese 185 O processo que alimenta a biosfera 185 CONCEITO 10.1 A fotossíntese converte a energia luminosa na energia química dos alimentos 187 Regulação alostérica das enzimas 157 Localização das enzimas no interior da célula 159 9 10 162 Vida é trabalho 162 Rotas catabólicas produzem energia oxidando combustíveis orgânicos 163 CONCEITO 9.1 Rotas catabólicas e produção de ATP 163 Reações redox: oxidação e redução 163 As fases da respiração celular: uma prévia 166 A glicólise obtém energia química oxidando glicose 167 CONCEITO 9.3 Após a oxidação do piruvato, o ciclo do ácido cítrico completa a oxidação que produz energia a partir de moléculas orgânicas 169 CONCEITO 9.2 a piruvato Oxidação do piruvato a acetil-CoA 169 O ciclo do ácido cítrico 170 Durante a fosforilação oxidativa, a quimiosmose acopla o transporte de elétrons à síntese de ATP 172 CONCEITO 9.4 A rota do transporte de elétrons 172 Quimiosmose: o mecanismo acoplado de energia 173 Um balanço da produção de ATP pela respiração celular 175 Fermentação e respiração anaeróbia capacitam as células a produzir ATP sem o uso de oxigênio 177 Cloroplastos: os locais da fotossíntese nos vegetais 187 Rastreando átomos ao longo da fotossíntese: uma pesquisa científica 188 As duas fases da fotossíntese: uma prévia 189 CONCEITO 10.2 As reações luminosas convertem a energia solar na energia química do ATP e do NADPH 190 A natureza da luz solar 190 Pigmentos fotossintéticos: os receptores de luz 190 Excitação da clorofila pela luz 193 O fotossistema: um complexo do centro de reação associado aos complexos dos coletores de luz 193 Fluxo linear de elétrons 194 Fluxo cíclico de elétrons 196 Comparação entre a quimiosmose nos cloroplastos e nas mitocôndrias 197 CONCEITO 10.3 O ciclo de Calvin utiliza a energia química do ATP e do NADPH para reduzir CO2 em açúcar 199 CONCEITO 10.4 Mecanismos alternativos de fixação do carbono evoluíram em climas áridos e quentes 200 Fotorrespiração: um relicto evolutivo? 200 Plantas C4 201 Plantas MAC 202 A importância da fotossíntese: uma revisão 204 CONCEITO 9.5 Tipos de fermentação 178 Comparação entre fermentação e respiração aeróbia e anaeróbia 179 O significado evolutivo da glicólise 179 A glicólise e o ciclo do ácido cítrico conectam-se a diversas outras rotas metabólicas 180 CONCEITO 9.6 A versatilidade do catabolismo 180 Biossíntese (rotas anabólicas) 181 Regulação da respiração celular via mecanismos de retroalimentação 181 11 Comunicação Celular 210 A rede celular 210 Sinais externos são convertidos em respostas dentro da célula 211 CONCEITO 11.1 Evolução da sinalização celular 211 Sinalização local e de longa distância 212 Os três estágios da sinalização celular: uma prévia 212 CONCEITO 11.2 Recepção: uma molécula sinalizadora liga-se a uma proteína receptora, causando mudança na sua forma 214 Os receptores na membrana plasmática 214 Receptores intracelulares 217 CONCEITO 11.3 Transdução: cascatas de interações moleculares transmitem sinais a partir dos receptores para moléculas-alvo na célula 218 Rotas de transdução de sinal 218 Fosforilação e desfosforilação proteica 219 Pequenas moléculas e íons como segundos mensageiros 220 CONCEITO 11.4 Resposta: a sinalização celular induz regulação da transcrição ou atividades citoplasmáticas 222 Respostas nucleares e citoplasmáticas 223 Regulação da resposta 223 CONCEITO 11.5 Apoptose (morte celular programada) integra múltiplas rotas de sinalização celular 227 Reece_iniciais.indd xxxii 09/04/15 13:44 S U MÁ R I O D E TA LH A D O Apoptose no verme de solo Caenorhabditis elegans 228 Rotas apoptóticas e os sinais que as desencadeiam 228 12 O Ciclo Celular CONCEITO 13.4 A variação genética produzida nos ciclos de vida sexuada contribui para a evolução 263 Origens da variação genética da prole 263 A importância evolutiva da variação genética entre populações 264 232 Os papéis essenciais da divisão celular 232 CONCEITO 12.1 A maioria das divisões celulares resulta em células-filhas geneticamente idênticas 233 14 Organização celular do material genético 233 Distribuição dos cromossomos durante a divisão da célula eucariótica 234 CONCEITO 12.2 xxxiii A fase mitótica alterna-se com a interfase no ciclo celular 235 Fases do ciclo celular 235 O fuso mitótico: uma visão mais próxima 235 Citocinese: uma visão mais detalhada 239 Fissão binária 240 A evolução da mitose 241 Mendel e a Ideia de Gene 267 Puxando cartas de um baralho de genes 267 CONCEITO 14.1 Mendel utilizou a abordagem científica para identificar duas leis de hereditariedade 268 A abordagem experimental quantitativa de Mendel 268 A lei da segregação 269 A lei da segregação independente 272 CONCEITO 14.2 As leis da probabilidade governam a herança mendeliana 274 CONCEITO 12.3 O ciclo celular eucariótico é regulado por um sistema de controle molecular 242 O sistema de controle do ciclo celular 242 Perda dos controles do ciclo celular nas células cancerígenas 246 As regras da multiplicação e da adição aplicadas a cruzamentos mono-híbridos 275 Resolvendo problemas genéticos complexos com as regras da probabilidade 275 CONCEITO 14.3 Padrões de hereditariedade muitas vezes são mais complexos do que os previstos pela genética mendeliana simples 276 Estendendo a genética mendeliana para um único gene 277 Estendendo a genética mendeliana para dois ou mais genes 279 Natureza e ambiente: o impacto do meio ambiente sobre o fenótipo 280 Visão mendeliana sobre hereditariedade e variação 280 CONCEITO 14.4 Muitas características humanas seguem os padrões mendelianos de hereditariedade 282 UNIDADE Análise da genealogia (pedigree) 282 Distúrbios herdados de forma recessiva 283 Distúrbios herdados de forma dominante 285 Doenças multifatoriais 285 Testes e aconselhamento genéticos 285 3 13 GENÉTICA 15 251 Meiose e Ciclos de Vida Sexuada 252 Variações de um tema 252 CONCEITO 13.1 A prole adquire os genes dos pais por herança cromossomal 253 Herança de genes 253 Comparação entre reprodução assexuada e sexuada 253 CONCEITO 13.2 A fertilização e a meiose se alternam durante os ciclos de vida sexuada 254 Conjuntos de cromossomos em células humanas 254 Comportamento dos conjuntos de cromossomos no ciclo de vida humano 255 A variedade dos ciclos de vida sexuada 256 CONCEITO 13.3 A meiose reduz o número de conjuntos de cromossomos de diploide para haploide 257 Os estágios da meiose 257 Crossing over e sinapse durante a Prófase I 260 Comparação entre mitose e meiose 260 Reece_iniciais.indd xxxiii A Base Cromossômica da Herança 292 Localizando os genes ao longo dos cromossomos 292 CONCEITO 15.1 Morgan mostrou que a herança mendeliana tem sua base física no comportamento dos cromossomos: pesquisa científica 294 Organismo experimental escolhido por Morgan 294 Correlacionando comportamento dos alelos de um gene com comportamento de um par de cromossomos 294 CONCEITO 15.2 Genes ligados ao sexo exibem padrões únicos de herança 296 A base cromossômica do sexo 296 Herança de genes ligados ao X 297 Inativação do X em fêmeas de mamíferos 298 CONCEITO 15.3 Genes ligados tendem a ser herdados juntos, pois estão localizados próximos uns aos outros no mesmo cromossomo 299 Como a ligação afeta a herança 299 Recombinação gênica e ligação 300 Mapeamento da distância entre os genes usando dados de recombinação: pesquisa científica 303 09/04/15 13:44 Síntese de múltiplos polipeptídeos em bactérias e eucariotos 352 CONCEITO 17.5 Mutações de um ou poucos nucleotídeos podem afetar a estrutura e a função da proteína 355 CONCEITO 15.4 Alterações no número ou na estrutura dos cromossomos causam alguns distúrbios genéticos 304 Número cromossômico anormal 305 Alterações da estrutura cromossômica 305 Distúrbios humanos devido a alterações cromossômicas 306 CONCEITO 15.5 Alguns padrões de herança são exceções para a herança mendeliana padrão 308 Impressão (imprinting) genômica 308 Herança de genes de organelas 309 16 Tipos de mutações de pequena escala 355 Novas mutações e mutagênicos 356 O que é um gene? Revisitando a questão 357 18 Regulação da Expressão Gênica Expressão diferencial dos genes 360 CONCEITO 18.1 As bactérias frequentemente respondem a alterações ambientais regulando a transcrição 361 Óperons: o conceito básico 361 Óperons reprimíveis e induzíveis: dois tipos de regulação gênica negativa 362 Regulação gênica positiva 364 A Base Molecular da Hereditariedade 312 CONCEITO 18.2 As instruções operacionais da vida 312 CONCEITO 16.1 O DNA é o material genético muitos estágios 313 A procura pelo material genético: pesquisa científica 313 Construindo um modelo estrutural para o DNA: pesquisa científica 316 CONCEITO 16.2 Diversas proteínas atuam juntas na replicação e no reparo do DNA 318 O princípio básico: pareamento de bases com fita-molde 318 A replicação do DNA: uma visão mais detalhada 320 Verificação e reparo do DNA 325 Significado evolutivo de alterações de nucleotídeos do DNA 326 Replicando as extremidades das moléculas de DNA 326 CONCEITO 16.3 Um cromossomo consiste em uma molécula de DNA empacotada com proteínas 328 17 Expressão Gênica: Do Gene à Proteína 333 O fluxo de informação genética 333 CONCEITO 17.1 Os genes especificam proteínas por meio da transcrição e da tradução 334 Evidências obtidas a partir do estudo de defeitos metabólicos 334 Princípios básicos da transcrição e da tradução 336 O código genético 337 CONCEITO 17.2 A transcrição é a síntese de RNA controlada pelo DNA: uma visão mais detalhada 340 Os componentes moleculares da transcrição 340 Síntese do transcrito de RNA 341 CONCEITO 17.3 As células eucarióticas modificam o RNA após a transcrição 342 Alterações nas extremidades do RNAm 342 Clivagem de genes e processamento do RNA 343 A tradução é a síntese de polipeptídeos controlada pelo RNA: uma visão mais detalhada 345 CONCEITO 17.4 Os componentes moleculares da tradução 345 Construindo um polipeptídeo 348 Finalização e direcionamento das proteínas funcionais 351 Reece_iniciais.indd xxxiv 360 A expressão gênica eucariótica é regulada em 365 Expressão gênica diferencial 365 Regulação da estrutura da cromatina 366 Regulação do início da transcrição 367 Mecanismos de regulação pós-transcricional 372 CONCEITO 18.3 O RNA não codificante exerce múltiplos papéis no controle da expressão gênica 374 Efeitos dos microRNA e pequenos RNA de interferência nos RNAm 374 Remodelamento da cromatina por RNAnc 375 O significado evolutivo dos pequenos RNAnc 376 CONCEITO 18.4 Um programa de expressão gênica diferencial leva aos diferentes tipos celulares nos organismos multicelulares 376 Um programa genético para o desenvolvimento embrionário 376 Determinantes citoplasmáticos e sinais induzíveis 377 Regulação sequencial da expressão gênica durante a diferenciação celular 378 Formação de padrão: determinação do plano corporal 379 CONCEITO 18.5 O câncer decorre de alterações genéticas que afetam o controle do ciclo celular 383 Tipos de genes associados ao câncer 383 Interferência com rotas normais de sinalização celular 384 O modelo de múltiplas etapas do desenvolvimento do câncer 386 Predisposição herdada e fatores ambientais que contribuem para o câncer 388 O papel dos vírus no câncer 388 19 Vírus 392 Uma vida emprestada 392 CONCEITO 19.1 O vírus consiste em um ácido nucleico circundado por uma capa proteica 393 A descoberta dos vírus: pesquisa científica 393 Estrutura dos vírus 394 CONCEITO 19.2 Os vírus somente se reproduzem nas células hospedeiras 395 Características gerais dos ciclos replicativos virais 395 Ciclos reprodutivos dos fagos 396 Ciclos replicativos dos vírus de animais 398 Evolução dos vírus 400 09/04/15 13:44 Vírus, viroides e príons são patógenos formidáveis de animais e plantas 402 CONCEITO 19.3 Doenças virais em animais 402 Vírus emergentes 402 Doenças virais em plantas 405 Viroides e príons: os agentes infecciosos mais simples 405 20 CONCEITO 21.3 Os genomas variam em tamanho, número de genes e densidade gênica 442 Tamanho do genoma 442 Número de genes 443 Densidade gênica e DNA não codificante 443 Eucariotos multicelulares têm grande quantidade de DNA não codificante e diversas famílias multigênicas 444 CONCEITO 21.4 Ferramentas do DNA e Biotecnologia 408 A caixa de ferramentas do DNA 408 CONCEITO 20.1 O sequenciamento do DNA e a clonagem do DNA são ferramentas valiosas para a engenharia genética e as pesquisas biológicas 409 Sequenciamento de DNA 409 Produzindo múltiplas cópias de um gene ou outros segmentos de DNA 412 Uso de enzimas de restrição para produzir DNA plasmidial recombinante 413 Amplificação de DNA: a reação em cadeia da polimerase (PCR) e seu uso na clonagem do DNA 414 Expressão de genes eucarióticos clonados 416 CONCEITO 20.2 Os biólogos utilizam a tecnologia do DNA para estudar a expressão e a função de um gene 417 Elementos de transposição e sequências relacionadas 444 Outros DNA repetitivos, incluindo sequências simples de DNA 446 Genes e famílias multigênicas 446 CONCEITO 21.5 Duplicação, rearranjo e mutação do DNA contribuem para a evolução dos genomas 448 Duplicação de todo um conjunto de cromossomos 448 Alterações na estrutura dos cromossomos 448 Duplicação e divergência das regiões do DNA que contém os genes 449 Rearranjo de segmentos dos genes: duplicação e embaralhamento de éxons 450 Como os elementos de transposição contribuem para a evolução do genoma 451 CONCEITO 21.6 A comparação de sequências de genomas fornece evidências sobre a evolução e o desenvolvimento 453 Comparação de genomas 453 A grande conservação dos genes de desenvolvimento entre os animais 457 CONCEITO 20.3 Organismos clonados e células-tronco são úteis para pesquisa básica e outras aplicações 422 Clonagem de plantas: culturas unicelulares 423 Clonagem de animais: transplante nuclear 423 Células-tronco de animais 425 CONCEITO 20.4 As aplicações práticas da biotecnologia com base em DNA afetam nossas vidas de várias formas 428 Aplicações médicas 428 Evidência forense e perfis genéticos 430 Limpeza do meio ambiente 431 Aplicações na agricultura 432 Questões de ética e segurança suscitadas pela tecnologia do DNA 432 21 Genomas e Sua Evolução 436 Lendo as folhas da árvore da vida 436 CONCEITO 21.1 O Projeto Genoma Humano promoveu o desenvolvimento de técnicas de sequenciamento mais rápidas e mais baratas 437 CONCEITO 21.2 Os cientistas utilizam a bioinformática para analisar genomas e suas funções 438 Centralização de recursos para a análise de sequências genômicas 438 Identificação de genes que codificam proteínas e estudo das suas funções 439 Compreendendo os genes e seus produtos no nível de sistema 440 Reece_iniciais.indd xxxv UNIDADE Análise da expressão gênica 417 Determinando a função gênica 421 4 22 MECANISMOS DA EVOLUÇÃO 461 Descendência com Modificação: Uma Visão Darwiniana da Vida 462 Formas infinitas e maravilhosas 462 CONCEITO 22.1 A revolução darwiniana contestou visões tradicionais de uma Terra jovem habitada por espécies imutáveis 463 Scala naturae e a classificação das espécies 464 Ideias sobre mudança ao longo do tempo 464 A hipótese evolutiva de Lamarck 465 CONCEITO 22.2 A descendência com modificação por seleção natural explica as adaptações dos organismos, bem como a uniformidade e a diversidade da vida 465 A pesquisa de Darwin 465 A origem das espécies 467 CONCEITO 22.3 A evolução é sustentada por uma quantidade expressiva de evidências científicas 471 Observações diretas de mudança evolutiva 471 Homologia 473 O registro fóssil 475 Biogeografia 476 O que é teórico no ponto de vista de Darwin sobre a vida? 477 09/04/15 13:44 Protobiontes 521 Autorreplicação de RNA e o início da seleção natural 522 CONCEITO 25.2 23 A Evolução das Populações 480 A menor unidade evolutiva 480 CONCEITO 23.1 A variabilidade genética torna a evolução possível 481 Variação genética 481 Fontes de variação gênica 482 A equação de Hardy-Weinberg pode ser usada para testar se a população está evoluindo 483 CONCEITO 23.2 CONCEITO 25.3 Eventos fundamentais na história da vida incluem a origem dos organismos unicelulares e multicelulares e a colonização de ambientes terrestres 526 Os primeiros organismos unicelulares 526 A origem da multicelularidade 529 A colonização do ambiente terrestre 530 CONCEITO 25.4 O apogeu e a queda de grupos de organismos refletem as diferenças nas taxas de especiação e extinção 531 Placas tectônicas 531 Extinções em massa 534 Radiações adaptativas 536 Pool gênico e frequência de alelos 484 A Equação de Hardy-Weinberg 484 CONCEITO 23.3 Seleção natural, deriva genética e fluxo gênico podem alterar as frequências alélicas nas populações 487 Seleção natural 488 Deriva genética 488 Fluxo gênico 490 O conceito biológico de espécie 501 Outras definições de espécie 504 A especiação pode ocorrer com ou sem separação geográfica 505 Especiação alopátrica (“outro país”) 505 Especiação simpátrica (“mesmo país”) 508 Especiação alopátrica e simpátrica: uma revisão 510 As zonas híbridas revelam fatores que causam isolamento reprodutivo 510 CONCEITO 24.3 Padrões dentro das zonas híbridas 510 Zonas híbridas ao longo do tempo 511 O tempo da especiação 514 Estudando a genética da especiação 515 Da especiação à macroevolução 516 A História da Vida na Terra 519 Mundos perdidos 519 CONCEITO 25.1 Condições da Terra primitiva tornaram possível a origem da vida 520 Síntese de compostos orgânicos na Terra primitiva 520 Síntese abiótica de macromoléculas 521 Reece_iniciais.indd xxxvi 541 5 A HISTÓRIA EVOLUTIVA DA DIVERSIDADE BIOLÓGICA 546 Filogenia e a Árvore da Vida 547 Investigando a árvore da vida 547 CONCEITO 26.1 As filogenias mostram relações evolutivas 548 Nomenclatura binomial 548 Classificação hierárquica 548 Unindo classificação e filogenia 549 O que podemos e o que não podemos aprender a partir de árvores filogenéticas 550 Aplicando filogenias 550 CONCEITO 26.2 As filogenias são inferidas a partir de dados morfológicos e moleculares 551 Homologias morfológicas e moleculares 551 Separando homologia de analogia 551 Avaliando homologias moleculares 552 CONCEITO 26.3 Caracteres compartilhados são utilizados para construir árvores filogenéticas 553 CONCEITO 24.4 A especiação pode ocorrer rápido ou devagar e pode resultar de mudanças em poucos ou em muitos genes 513 25 A evolução não tem objetivo específico Novidades evolutivas 541 Tendências evolutivas 542 26 500 Aquele “mistério dos mistérios” 500 CONCEITO 24.1 O conceito biológico de espécie enfatiza o isolamento reprodutivo 501 CONCEITO 24.2 CONCEITO 25.6 UNIDADE Seleção natural: um olhar mais detalhado 491 O papel essencial da seleção natural na evolução adaptativa 492 Seleção sexual 493 Seleção balanceadora 494 Por que a seleção natural não consegue modelar organismos perfeitos? 495 A Origem das Espécies CONCEITO 25.5 Importantes mudanças na forma corporal podem resultar de mudanças na sequência e na regulação de genes de desenvolvimento 538 Efeitos dos genes do desenvolvimento 538 A evolução do desenvolvimento 539 CONCEITO 23.4 A seleção natural é o único mecanismo que promove evolução adaptativa de modo consistente 491 24 O registro fóssil documenta a história da vida 522 O registro fóssil 522 Como é determinada a idade de rochas e fósseis 524 A origem de novos grupos de organismos 524 Cladística 553 Árvores filogenéticas com comprimentos de ramos proporcionais 555 Parcimônia máxima e máxima verossimilhança 556 Árvores filogenéticas como hipóteses 558 CONCEITO 26.4 A história evolutiva de um organismo está documentada em seu genoma 559 Duplicações gênicas e famílias de genes 559 Evolução do genoma 560 CONCEITO 26.5 Relógios moleculares auxiliam a decifrar o tempo evolutivo 560 Relógios moleculares 560 Aplicando um relógio molecular: datando a origem do HIV 561 09/04/15 13:44 S U MÁ R I O D E TA LH A D O CONCEITO 26.6 Nossa compreensão sobre a árvore da vida continua a mudar com base em novos dados 562 De dois reinos para três domínios 562 O importante papel da transferência gênica horizontal 562 27 Bacteria e Archaea 567 Mestres da adaptação 567 CONCEITO 27.1 Adaptações estruturais e funcionais contribuem para o sucesso procariótico 568 Estruturas da superf ície celular 568 Motilidade 570 Organização interna e DNA 571 Reprodução 571 CONCEITO 27.2 Reprodução rápida, mutação e recombinação genética promovem a diversidade genética nos procariotos 572 CONCEITO 28.3 O clado “SAR” é um grupo de protistas altamente diverso definido por similaridades do DNA 595 Estramenópilos 595 Alveolados 598 Rhizaria 600 CONCEITO 28.4 As algas vermelhas e as algas verdes são os parentes mais próximos das plantas terrestres 602 Algas vermelhas 602 Algas verdes 602 CONCEITO 28.5 Os Unikontae incluem protistas que são estreitamente relacionados aos fungos e aos animais 604 Amebozoários 605 Opistocontes 607 CONCEITO 28.6 Protistas desempenham papéis essenciais em comunidades ecológicas 607 Protistas simbióticos 608 Protistas fotossintetizantes 608 Reprodução rápida e mutação 572 Recombinação genética 573 Diversidade nutricional e adaptações metabólicas evoluíram em procariotos 575 CONCEITO 27.3 O papel do oxigênio no metabolismo 575 Metabolismo do nitrogênio 575 Cooperação metabólica 576 Os procariotos irradiaram em um conjunto diverso de linhagens 577 CONCEITO 27.4 Um panorama da diversidade procariótica 577 Bacteria 577 Archaea 580 CONCEITO 27.5 Os procariotos desempenham papéis fundamentais na biosfera 581 Reciclagem química 581 Interações ecológicas 582 Os procariotos exercem impactos tanto benéficos quanto prejudiciais sobre os seres humanos 582 CONCEITO 27.6 Bactérias mutualísticas 582 Bactérias patogênicas 583 Procariotos na pesquisa e na tecnologia 583 28 Protistas 587 Vida minúscula 587 CONCEITO 28.1 Os eucariotos, em sua maioria, são organismos unicelulares 588 Diversidade estrutural e funcional em protistas 588 Quatro supergrupos de eucariotos 588 A endossimbiose na evolução eucariótica 589 CONCEITO 28.2 Os Excavatae incluem protistas com mitocôndrias modificadas e protistas com flagelos exclusivos 593 Diplomonadídeos e parabasalídeos 593 Euglenozoários 594 Reece_iniciais.indd xxxvii xxxvii 29 Diversidade Vegetal I: Como as Plantas Colonizaram o Ambiente Terrestre 612 A Terra verdejante 612 CONCEITO 29.1 As plantas terrestres evoluíram de algas verdes 613 Evidência morfológica e molecular 613 Adaptações que permitiram a mudança para a terra Características derivadas de plantas 613 A origem e a diversificação das plantas 616 613 Musgos e outras plantas avasculares têm ciclos de vida dominados por gametófitos 618 CONCEITO 29.2 Gametófitos de briófitas 618 Esporófitos de briófitas 621 A importância ecológica e econômica dos musgos 621 Samambaias e outras plantas vasculares sem sementes foram as primeiras plantas a crescerem em altura 622 CONCEITO 29.3 Origens e características de plantas vasculares 622 Classificação de plantas vasculares sem sementes 625 A importância das plantas vasculares sem sementes 627 30 Diversidade Vegetal II: A Evolução das Plantas com Sementes 630 Transformando o mundo 630 CONCEITO 30.1 Sementes e grãos de pólen são adaptações essenciais para a vida no ambiente terrestre 631 Vantagens de gametófitos reduzidos 631 Heterosporia: a regra entre as plantas com sementes Óvulos e produção de oosferas 632 Pólen e produção de espermatozoides 632 A vantagem evolutiva das sementes 632 631 09/04/15 13:44 xxxviii S UM ÁRIO DE TAL HADO 32 Um Panorama da Diversidade Animal 667 Um reino de consumidores 667 CONCEITO 32.1 Animais são eucariotos multicelulares heterotróficos com tecidos que se desenvolvem a partir de camadas embrionárias 668 CONCEITO 30.2 As gimnospermas têm sementes “nuas”, geralmente em cones 633 O ciclo de vida de um pinheiro 634 As primeiras plantas com sementes e o surgimento das gimnospermas 635 A diversidade das gimnospermas 635 CONCEITO 30.3 As adaptações reprodutivas das angiospermas incluem flores e frutos 638 Características de angiospermas 638 A evolução das angiospermas 641 Diversidade das angiospermas 643 CONCEITO 30.4 O bem-estar humano depende das plantas com sementes 645 Produtos de plantas com sementes 645 Ameaças à diversidade vegetal 645 31 Fungos 648 Poderosos cogumelos 648 CONCEITO 31.1 Fungos são heterótrofos que se alimentam por absorção 649 Nutrição e ecologia 649 Estrutura corporal 649 Hifas especializadas e fungos micorrízicos 650 CONCEITO 31.2 Fungos produzem esporos por meio de ciclos de vida sexual e assexual 651 Reprodução sexuada 652 Reprodução assexuada 652 CONCEITO 31.3 O ancestral dos fungos foi um protista unicelular, aquático e flagelado 653 A origem dos fungos 653 Os primeiros grupos divergentes de fungos 654 A mudança para o ambiente terrestre 654 CONCEITO 31.4 Os fungos irradiaram em um conjunto diverso de linhagens 654 Quitrídeos 654 Zigomicetos 656 Glomeromicetos 657 Ascomicetos 657 Basidiomicetos 659 Os fungos desempenham papéis essenciais na ciclagem de nutrientes, nas interações ecológicas e no bem-estar humano 661 CONCEITO 31.5 Fungos como decompositores 661 Fungos como mutualistas 661 Fungos como parasitos 663 Usos práticos de fungos 664 Reece_iniciais.indd xxxviii Modo nutricional 668 Estrutura e especialização celulares 668 Reprodução e desenvolvimento 668 CONCEITO 32.2 A história dos animais se estende por mais de meio bilhão de anos 669 Etapas na origem dos animais multicelulares 669 Era neoproterozoica (há 1 bilhão-542 milhões de anos) 670 Era paleozoica (há 542-251 milhões de anos) 671 Era mesozoica (251-65,5 milhões de anos atrás) 673 Era cenozoica (65,5 milhões de anos atrás até o presente) 673 CONCEITO 32.3 Os animais podem ser caracterizados por “planos corporais” 673 Simetria 673 Tecidos 674 Cavidades corporais 674 Desenvolvimento protostômio e deuterostômio 675 CONCEITO 32.4 Concepções sobre a filogenia animal continuam a ser formadas a partir de novos dados moleculares e morfológicos 676 A diversificação dos animais 676 Futuros caminhos da sistemática animal 677 33 Uma Introdução aos Invertebrados 680 A vida sem coluna vertebral 680 CONCEITO 33.1 As esponjas são animais sésseis que carecem de tecidos verdadeiros 684 CONCEITO 33.2 Os cnidários são um filo antigo de eumetazoários 685 Meduzoários 686 Antozoários 687 CONCEITO 33.3 Os lofotrocozoários, um clado identificado por dados moleculares, têm a gama mais ampla de formas corporais animais 688 Platelmintos 688 Rotíferos 691 Lofoforados: ectoproctos e braquiópodes 692 Moluscos 692 Anelídeos 696 CONCEITO 33.4 Os ecdisozoários são o grupo animal mais rico em espécies 699 Nematódeos 699 Artrópodes 700 CONCEITO 33.5 Equinodermos e cordados são deuterostômios 707 Equinodermos 707 Cordados 709 09/04/15 13:44 UNIDADE 6 35 FORMA E FUNÇÃO DAS PLANTAS 751 Estrutura, Crescimento e Desenvolvimento 752 As plantas são computadores? 752 CONCEITO 35.1 As plantas têm uma organização hierárquica, que consiste em órgãos, tecidos e células 753 Os três órgãos vegetais básicos: raízes, caules e folhas 753 Sistemas de tecidos dérmicos, vasculares e fundamentais 756 Tipos comuns de células vegetais 757 34 A Origem e a Evolução dos Vertebrados 712 Meio bilhão de anos de colunas vertebrais 712 CONCEITO 34.1 Os cordados têm notocorda e cordão nervoso dorsal oco 713 Caracteres derivados dos cordados 713 Anfioxos 714 Tunicados 715 O início da evolução dos cordados 716 CONCEITO 34.2 Vertebrados são cordados com coluna vertebral 716 Caracteres derivados de vertebrados 716 Peixes-bruxa e lampreias 717 O início da evolução dos vertebrados 718 As origens dos ossos e dos dentes 719 Gnatostômios são vertebrados com mandíbulas 719 Caracteres derivados dos gnatostômios 719 Gnatostômios fósseis 720 Condrictes (tubarões, raias e seus parentes) 720 Peixes com nadadeiras raiadas e lobadas 722 CONCEITO 34.4 Tetrápodes são gnatostômios com membros locomotores 724 Caracteres derivados dos tetrápodes 724 A origem dos tetrápodes 725 Anf íbios 726 CONCEITO 34.5 Amniotas são tetrápodes que têm um ovo adaptado ao meio terrestre 727 Caracteres derivados dos amniotas 727 Os primeiros amniotas 728 Répteis 729 Mamíferos são amniotas que têm pelos e produzem leite 735 CONCEITO 34.6 Caracteres derivados de mamíferos 735 A evolução inicial dos mamíferos 735 Monotremados 736 Marsupiais 736 Eutérios (mamíferos placentários) 737 CONCEITO 34.7 Seres humanos são mamíferos com cérebro grande e locomoção bípede 742 Caracteres derivados dos seres humanos 742 Os primeiros hominíneos 742 Australopitecíneos 743 Bipedalismo 744 O uso de ferramentas 744 Os primeiros Homo 746 Neandertais 746 Homo sapiens 747 Reece_iniciais.indd xxxix CONCEITO 35.2 Meristemas diferentes geram novas células para os crescimentos primário e secundário 760 CONCEITO 35.3 O crescimento primário alonga raízes e partes aéreas 761 Crescimento primário das raízes 761 Crescimento primário de partes aéreas 763 CONCEITO 35.4 O crescimento secundário aumenta o diâmetro de caules e raízes em plantas lenhosas 765 O câmbio vascular e o sistema vascular secundário 765 O felogênio e produção de periderme 768 Evolução do crescimento secundário 768 CONCEITO 35.5 O crescimento, a morfogênese e a diferenciação celulares produzem o corpo da planta 769 Organismos-modelo: revolucionando o estudo de plantas 769 Crescimento: divisão e expansão celulares 770 A morfogênese e a formação do padrão 772 Expressão gênica e o controle da diferenciação celular 773 Alterações no desenvolvimento: mudanças de fases 773 Controle genético do florescimento 774 36 Obtenção e Transporte de Recursos em Plantas Vasculares 778 Uma grande agitação acontecendo 778 CONCEITO 36.1 As adaptações para obtenção de recursos foram elementos-chave na evolução das plantas vasculares 779 Arquitetura da parte aérea e captação de luz 780 Arquitetura da raiz e obtenção de água e minerais 781 CONCEITO 36.2 Mecanismos diferentes transportam substâncias por distâncias curtas ou longas 781 Apoplasto e simplasto: continuum de transporte 781 Transporte de solutos a curta distância através de membranas plasmáticas 782 Transporte de água a curta distância através de membranas plasmáticas 782 Transporte de longa distância: fluxo de massa 785 CONCEITO 36.3 Através do xilema, a transpiração impulsiona o transporte de água e minerais desde as raízes até as partes aéreas 786 Absorção de água e minerais pelas células das raízes 786 Transporte de água e minerais no xilema 786 Transporte por fluxo de massa via xilema 786 Ascensão da seiva do xilema pelo fluxo de massa: uma revisão 790 CONCEITO 36.4 A taxa de transpiração é regulada pelos estômatos 790 Estômatos: principais rotas de perda de água 790 Mecanismos de abertura e fechamento estomáticos 791 09/04/15 13:44 xl SU M ÁRIO DE TAL HADO Estímulos para a abertura e o fechamento estomáticos 792 Efeitos da transpiração sobre a murcha e a temperatura foliar 792 Adaptações que reduzem a perda evaporativa de água 792 CONCEITO 36.5 Através do floema, os açúcares são transportados das fontes para os drenos 793 Movimento de açúcares das fontes para os drenos 793 Fluxo de massa por pressão positiva: mecanismo de translocação em angiospermas 794 CONCEITO 36.6 O simplasto é altamente dinâmico 795 Mudanças no número e no tamanho dos poros dos plasmodesmos 796 Floema: uma “superrodovia” de informações 796 Sinalização elétrica no floema 796 37 Solo e Nutrição Vegetal 799 A carnívora saca-rolhas 799 CONCEITO 37.1 O solo contém um ecossistema vivo e complexo 800 CONCEITO 38.3 As pessoas modificam as culturas mediante cruzamento e engenharia genética 830 Melhoramento vegetal 830 Biotecnologia vegetal e engenharia genética 831 O debate sobre a biotecnologia vegetal 832 39 Estímulos e vida estacionária 836 CONCEITO 39.1 As rotas de transdução de sinais ligam a recepção à resposta 837 Recepção 838 Transdução 838 Resposta 839 CONCEITO 39.2 Os fitormônios ajudam a coordenar o crescimento, o desenvolvimento e as respostas aos estímulos 840 Uma visão geral dos fitormônios 841 As respostas à luz são cruciais para o sucesso das plantas 849 CONCEITO 39.3 Fotorreceptores de luz azul 849 Fitocromos 850 Relógios biológicos e ritmos circadianos 851 Efeito da luz no relógio biológico 852 Fotoperiodismo e respostas às estações 853 Textura do solo 800 Composição da camada superior do solo 800 Conservação do solo e agricultura sustentável 801 Elementos essenciais 803 Sintomas de deficiência mineral 804 Melhoramento da nutrição vegetal pela modificação genética 805 CONCEITO 37.3 A nutrição vegetal muitas vezes envolve relações com outros organismos 806 Bactérias e nutrição mineral 807 Os fungos e a nutrição vegetal 810 Epífitas, plantas parasitas e plantas carnívoras 811 38 Reprodução de Angiospermas e Biotecnologia 815 Flores que enganam 815 CONCEITO 38.1 Flores, fecundação dupla e frutos são características fundamentais do ciclo de vida das angiospermas 816 Estrutura e função da flor 816 Ciclo de vida das angiospermas: visão geral 818 Métodos de polinização 819 Da semente até a planta florida: uma visão mais próxima 822 Estrutura e função do fruto 824 CONCEITO 38.2 As plantas floríferas se reproduzem sexuada e assexuadamente ou das duas maneiras 827 Mecanismos de reprodução assexuada 827 Vantagens e desvantagens das reproduções assexuada e sexuada 827 Mecanismos que impedem a autofecundação 828 Totipotência, reprodução vegetativa e cultura de tecidos 829 Reece_iniciais.indd xl CONCEITO 39.4 As plantas respondem a uma ampla diversidade de estímulos além da luz 855 Gravidade 855 Estímulos mecânicos 855 Estresses ambientais 856 CONCEITO 39.5 e de herbívoros As plantas respondem aos ataques de patógenos 859 Defesas contra patógenos 859 Defesas contra herbívoros 861 UNIDADE CONCEITO 37.2 As plantas necessitam de elementos essenciais para completar o seu ciclo de vida 803 Respostas das Plantas a Sinais Internos e Externos 836 7 40 FORMA E FUNÇÃO DOS ANIMAIS 866 Princípios Básicos da Forma e da Função dos Animais 867 Formas diferentes, desafios comuns 867 CONCEITO 40.1 A forma e a função dos animais estão correlacionadas em todos os níveis de organização 868 Evolução do tamanho e da forma 868 Troca ccom o ambiente 868 Orga Organização hierárquica de planos corporais 870 Co Coordenação e controle 874 O controle por retroalimentação mantém o ambiente interno em muitos animais 875 CONCEITO 40.2 C Regulação e conformação 875 Homeostase 875 CONCEITO 40.3 Os processos homeostáticos para a termorregulação envolvem forma, função e comportamento 878 Endotermia e ectotermia 878 V Variação na temperatura do corpo 878 Equ Equilibrando perda e ganho de calor 879 09/04/15 13:44 S U MÁ R I O D E TA LH ADO Aclimatação na termorregulação 882 Termostatos fisiológicos e febre 882 As necessidades de energia são relacionadas ao tamanho, à atividade e ao ambiente do animal 883 42 Circulação e Trocas Gasosas xli 915 CONCEITO 40.4 Alocação e uso de energia 883 Quantificando o uso de energia 884 Taxa metabólica mínima e termorregulação 884 Influências na taxa metabólica 885 Torpor e conservação de energia 885 41 Nutrição Animal 892 A necessidade de se alimentar 892 CONCEITO 41.1 A dieta de um animal deve suprir energia química, moléculas orgânicas e nutrientes essenciais 893 Nutrientes essenciais 893 Deficiências alimentares 895 Avaliando as necessidades nutricionais 896 CONCEITO 41.2 Os estágios principais do processamento de alimentos são a ingestão, a digestão, a absorção e a eliminação 897 Compartimentos digestórios 897 CONCEITO 41.3 Os órgãos especializados para estágios sequenciais do processamento de alimentos formam o sistema digestório dos mamíferos 900 Cavidade oral, faringe e esôfago 900 Digestão no estômago 901 Digestão no intestino delgado 902 Absorção no intestino delgado 904 Processamento no intestino grosso 905 CONCEITO 41.4 As adaptações evolutivas dos sistemas digestórios dos vertebrados se correlacionam com a dieta 906 Adaptações dentárias 906 Adaptações do estômago e do intestino 906 Adaptações mutualísticas 906 CONCEITO 41.5 Circuitos de retroalimentação regulam a digestão, a reserva de energia e o apetite 908 Regulação da digestão 908 Regulação da reserva de energia 909 Regulação do apetite e consumo 911 Locais de troca 915 CONCEITO 42.1 Os sistemas circulatórios conectam as superfícies de trocas com células em todo o corpo 916 Cavidades gastrovasculares 916 Sistemas circulatórios abertos e fechados 917 Organização dos sistemas circulatórios dos vertebrados 918 CONCEITO 42.2 Os ciclos coordenados de contração cardíaca acionam a circulação dupla nos mamíferos 920 Circulação nos mamíferos 920 Coração dos mamíferos: um exame mais minucioso 920 Mantendo o batimento rítmico do coração 922 CONCEITO 42.3 Os padrões de pressão e de fluxo arteriais refletem a estrutura e a organização dos vasos sanguíneos 923 Estrutura e função dos vasos sanguíneos 923 Velocidade do fluxo sanguíneo 924 Pressão sanguínea 924 Funcionamento dos capilares 926 Retorno do líquido pelo sistema linfático 927 CONCEITO 42.4 Os componentes sanguíneos atuam nas trocas, no transporte e na defesa 928 Função e composição do sangue 928 Doenças cardiovasculares 931 CONCEITO 42.5 As trocas gasosas ocorrem através de superfícies respiratórias especializadas 933 Gradientes de pressão parcial na troca gasosa 933 Meios respiratórios 933 Superf ícies respiratórias 933 Brânquias em animais aquáticos 934 Sistemas traqueais em insetos 935 Pulmões 936 CONCEITO 42.6 A respiração ventila os pulmões 938 Como um anf íbio respira 938 Como uma ave respira 938 Como um mamífero respira 938 Controle da respiração nos humanos 940 CONCEITO 42.7 As adaptações para as trocas gasosas incluem pigmentos que ligam e transportam gases 940 Coordenação da circulação e da troca gasosa 941 Pigmentos respiratórios 941 Adaptações respiratórias de mamíferos mergulhadores 942 43 Sistema Imune 946 Reconhecimento e Resposta 946 CONCEITO 43.1 Na imunidade inata, o reconhecimento e a resposta dependem de características comuns aos grupos de patógenos 947 Imunidade inata de invertebrados 947 Imunidade inata de vertebrados 948 Fuga da imunidade inata pelos patógenos 952 CONCEITO 43.2 Na imunidade adaptativa, os receptores proporcionam reconhecimento específico dos patógenos 952 Reconhecimento de antígenos pelas células B e anticorpos 953 Reconhecimento de antígenos pelas células T 954 Desenvolvimento das células B e das células T 954 Reece_iniciais.indd xli 09/04/15 13:44 45 Hormônios e o Sistema Endócrino 993 Reguladores corporais de longa distância 993 CONCEITO 45.1 Hormônios e outras moléculas de sinalização se ligam a receptores-alvo, desencadeando rotas de resposta específicas 994 Comunicação intercelular 994 Classe química dos reguladores e hormônios locais 995 Rotas de resposta celular 996 Efeitos múltiplos dos hormônios 998 Tecidos endócrinos e órgãos 998 CONCEITO 45.2 Regulação por retroalimentação e coordenação com o sistema nervoso são comuns na sinalização endócrina 1000 A imunidade adaptativa defende contra infecções das células e dos líquidos corporais 958 CONCEITO 43.3 Células T auxiliares: resposta a quase todos os antígenos 958 Células T citotóxicas: uma resposta às células infectadas 959 Células B e anticorpos: uma resposta aos patógenos extracelulares 960 Resumo da resposta imune humoral e da resposta mediada por células 961 Imunidade ativa e passiva 962 Anticorpos como ferramentas 963 Rejeição imune 963 CONCEITO 43.4 Os distúrbios no funcionamento do sistema imune podem provocar ou exacerbar doenças 964 Respostas imunes exageradas, autodirecionadas e reduzidas 964 Adaptações evolutivas de patógenos que fundamentam a obstrução do sistema imune 966 Câncer e imunidade 968 44 Osmorregulação e Excreção 971 Uma ação de equilíbrio 971 CONCEITO 44.1 A osmorregulação equilibra a absorção e a perda de água e de solutos 972 Osmose e osmolaridade 972 Desafios e mecanismos osmorreguladores 972 Energética da osmorregulação 974 Epitélios de transporte na osmorregulação 975 Os resíduos nitrogenados de um animal refletem sua filogenia e seu hábitat 976 CONCEITO 44.2 Formas de resíduo nitrogenado 976 Influência da evolução e do ambiente nos resíduos nitrogenados 977 Rotas hormonais simples 1000 Regulação por retroalimentação 1001 Coordenação dos sistemas endócrino e nervoso 1001 Regulação da tireoide: Uma rota hormonal em cascata 1003 Regulação hormonal do crescimento 1005 CONCEITO 45.3 Glândulas endócrinas respondem a diversos estímulos na regulação da homeostasia, do desenvolvimento e do comportamento 1006 Paratormônio e vitamina D: Controle do cálcio no sangue 1006 Hormônios suprarrenais: resposta ao estresse 1006 Hormônios sexuais 1008 Hormônios e ritmos biológicos 1009 Evolução da função hormonal 1010 46 Reprodução Animal 1013 CONCEITO 46.1 Tanto a reprodução sexuada quanto a assexuada ocorrem no mundo animal 1014 Mecanismos de reprodução assexuada 1014 Reprodução sexuada: um enigma da evolução 1014 Ciclos reprodutivos 1015 Variações nos padrões de reprodução sexuada 1016 CONCEITO 46.2 A fertilização depende dos mecanismos que unem espermatozoide e óvulo da mesma espécie 1016 Assegurando a sobrevivência da prole 1017 Produção e liberação de gametas 1017 CONCEITO 46.3 Os órgãos reprodutivos produzem e transportam os gametas 1019 Anatomia do sistema reprodutor masculino 1019 Anatomia do sistema reprodutor feminino 1020 Gametogênese 1021 CONCEITO 44.3 Os diversos sistemas excretores são variações de um tema tubular 978 Processos excretores 978 Visão geral dos sistemas excretores 978 CONCEITO 44.4 O néfron é organizado para o processamento gradual de sangue filtrado 981 Do filtrado sanguíneo até a urina: um olhar mais de perto 982 Gradientes de solutos e conservação de água 983 Adaptações do rim dos vertebrados a ambientes diversos 985 Estudo de caso: Função renal em um morcego-vampiro 985 CONCEITO 44.5 Os circuitos hormonais vinculam a função renal, o equilíbrio hídrico e a pressão sanguínea 988 Regulação homeostática do rim 988 Reece_iniciais.indd xlii 09/04/15 13:44 S U MÁ R I O D E TA LH A D O CONCEITO 46.4 A interação de hormônios tróficos e sexuais regula a reprodução dos mamíferos 1024 Controle hormonal do sistema reprodutor masculino 1024 Controle hormonal dos ciclos reprodutivos femininos 1025 Resposta sexual humana 1027 CONCEITO 46.5 Nos mamíferos placentários, um embrião desenvolve-se completamente dentro do útero da mãe 1028 Concepção, desenvolvimento embrionário e nascimento 1028 Tolerância imune materna ao embrião e ao feto 1031 Contracepção e aborto 1031 Tecnologias reprodutivas modernas 1033 xliii Geração de potenciais de ação: uma visão mais aprofundada 1068 Condução do potencial de ação 1069 CONCEITO 48.4 Os neurônios comunicam-se com outras células por meio de sinapses 1071 Geração de potenciais pós-sinápticos 1072 Somação dos potenciais pós-sinápticos 1073 Sinalização sináptica modulada 1073 Neurotransmissores 1074 49 Sistema Nervoso 1079 Centro de comando e controle 1079 CONCEITO 49.1 Sistema nervosos consistem em circuitos de neurônios e em células de apoio 1080 A glia 1081 Organização do sistema nervoso de vertebrados 1082 O sistema nervoso periférico 1083 CONCEITO 49.2 O cérebro dos vertebrados tem regiões especializadas 1085 47 Desenvolvimento Animal 1037 O plano de construção do corpo 1037 CONCEITO 47.1 A fertilização e a clivagem iniciam o desenvolvimento embrionário 1038 Fertilização 1038 Clivagem 1041 A morfogênese nos animais envolve mudanças específicas no formato, na posição e na sobrevivência da célula 1044 CONCEITO 47.2 Gastrulação 1044 Adaptações evolutivas dos amniotas 1047 Organogênese 1048 CONCEITO 47.3 Os determinantes citoplasmáticos e os sinais indutivos contribuem para a especificação do destino celular 1051 Mapeamento do destino 1051 Determinação do destino celular e padrão de formação por sinais indutivos 1055 Cílios e o destino celular 1058 48 CONCEITO 49.3 O córtex cerebral controla os movimentos voluntários e as funções cognitivas 1090 Processamento das informações 1090 Linguagem e discurso 1092 Lateralização da função cortical 1092 Função do lobo frontal 1092 Evolução da cognição em vertebrados 1092 CONCEITO 49.4 Mudanças nas conexões sinápticas formam a base da memória e da aprendizagem 1093 Plasticidade neuronal 1094 Memória e aprendizagem 1094 A potenciação de longa duração 1095 CONCEITO 49.5 Muitos distúrbios do sistema nervoso podem ser explicados em termos moleculares 1096 Esquizofrenia 1096 Depressão 1096 Sistema de recompensa do cérebro e toxicodependência 1097 Doença de Alzheimer 1097 Doença de Parkinson 1098 Neurônios, Sinapses e Sinalização 1061 Rotas de comunicação 1061 CONCEITO 48.1 A organização e a estrutura dos neurônios refletem sua função na transferência de informações 1062 Estrutura e função do neurônio 1062 Introdução ao processamento das informações 1063 CONCEITO 48.2 As bombas de íons e os canais iônicos estabelecem o potencial de repouso de um neurônio 1064 Formação do potencial de repouso 1064 Explicando o potencial de repouso 1065 CONCEITO 48.3 Os potenciais de ação são os sinais conduzidos por axônios 1066 Hiperpolarização e despolarização 1066 Potenciais graduados e potenciais de ação 1067 Reece_iniciais.indd xliii Vigília e sono 1088 Regulação do relógio biológico 1088 Emoções 1089 Imagem funcional do cérebro 1090 50 Mecanismos Sensoriais e Motores 1101 Sensação e sensibilidade 1101 CONCEITO 50.1 Receptores sensoriais fazem a transdução da energia do estímulo e transmitem sinais para o sistema nervoso central 1102 Recepção sensorial e transdução 1102 Transmissão 1103 Percepção 1103 Ampliação e adaptação 1103 Tipos de receptores sensoriais 1104 CONCEITO 50.2 Os mecanorreceptores responsáveis pela audição e pelo equilíbrio detectam o movimento de líquidos ou a sedimentação de partículas 1106 Percepção da gravidade e do som em invertebrados 1106 Audição e equilíbrio em mamíferos 1106 09/04/15 13:44 xliv S UM ÁRIO DE TAL HADO CONCEITO 50.3 Os diversos receptores visuais de animais dependem da luz absorvida pelos pigmentos 1111 Evolução da percepção visual 1111 O sistema visual dos vertebrados 1113 Os sentidos do paladar e do olfato dependem de um conjunto semelhante de receptores sensoriais 1117 CONCEITO 50.4 Musculatura esquelética dos vertebrados 1120 Outros tipos de músculos 1125 CONCEITO 50.6 Sistemas esqueléticos transformam a contração muscular em locomoção 1126 Tipos de sistemas esquelético 1126 Tipos de locomoção 1128 1133 O como e o porquê da atividade animal 1133 CONCEITO 51.1 Leves estímulos sensoriais podem desencadear comportamentos simples e complexos 1134 Padrões fixos de ações 1134 Migração 1135 Ritmos comportamentais 1135 Sinais animais e comunicação 1136 CONCEITO 51.2 A aprendizagem estabelece ligações específicas entre experiência e comportamento 1138 Experiência e comportamento 1138 Aprendizagem 1138 A seleção para a sobrevivência e para o sucesso reprodutivo dos indivíduos pode explicar diversos comportamentos 1143 CONCEITO 51.3 Evolução do comportamento de forrageio 1143 Comportamento de acasalamento e escolha do parceiro 1144 Análises genéticas e o conceito de valor adaptativo inclusivo fornecem a base para estudar a evolução do comportamento 1149 CONCEITO 51.4 UNIDADE Base genética do comportamento 1149 Variação genética e evolução do comportamento 1150 Altruísmo 1151 Valor adaptativo inclusivo 1152 Evolução e cultura humana 1153 8 52 ECOLOGIA 1157 Introdução à Ecologia e à Biosfera 1158 Descobrindo a ecologia 1158 CONCEITO 52.1 O clima da Terra varia com a latitude e a estação e está mudando rapidamente 1161 Padrões climáticos globais 1161 Efeitos regionais e locais no clima 1161 Microclima 1163 Mudança climática global 1163 A estrutura e a distribuição dos biomas terrestres são controladas pelo clima e por perturbações 1164 CONCEITO 52.2 Reece_iniciais.indd xliv Zonação dos biomas aquáticos 1171 CONCEITO 52.4 CONCEITO 50.5 A interação física dos filamentos proteicos é necessária para a função muscular 1119 Comportamento Animal CONCEITO 52.3 Os biomas aquáticos são sistemas diversos e dinâmicos que cobrem a maior parte da Terra 1171 As interações entre os organismos e o ambiente limitam a distribuição das espécies 1172 Paladar em mamíferos 1117 O olfato em humanos 1118 51 Clima e biomas terrestres 1164 Características gerais de biomas terrestres 1165 Perturbações e biomas terrestres 1166 Dispersão e distribuição 1177 Comportamento e seleção de hábitat 1178 Fatores bióticos 1179 Fatores abióticos 1179 53 Ecologia de Populações 1184 Trilhas das tartarugas 1184 CONCEITO 53.1 Os processos biológicos influenciam a densidade, a dispersão e a demografia das populações 1185 Densidade e dispersão 1185 Demografia 1186 CONCEITO 53.2 O modelo exponencial descreve o crescimento populacional em um ambiente idealizado e ilimitado 1190 Taxa de crescimento per capita 1190 Crescimento exponencial 1191 CONCEITO 53.3 O modelo logístico descreve como uma população cresce mais lentamente à medida que se aproxima da sua capacidade de suporte 1192 Modelo de crescimento logístico 1192 Modelo logístico e populações reais 1193 CONCEITO 53.4 As características da história de vida são produtos da seleção natural 1195 Evolução e diversidade da história de vida 1195 Compensações (trade-offs) e histórias de vida 1195 CONCEITO 53.5 Muitos fatores que regulam o crescimento populacional são dependentes da densidade 1197 Mudança populacional e densidade populacional 1197 Mecanismos de regulação populacional dependente da densidade 1198 Dinâmica populacional 1198 CONCEITO 53.6 A população humana não está mais em crescimento exponencial, mas ainda está crescendo rapidamente 1201 População humana global 1201 Capacidade de suporte global 1203 54 Ecologia de Comunidades 1208 Comunidades em movimento 1208 CONCEITO 54.1 As interações das comunidades são classificadas conforme elas ajudam, prejudicam ou não exercem efeitos sobre as espécies envolvidas 1209 Competição 1209 Predação 1211 Herbivoria 1213 Simbiose 1214 Facilitação 1215 CONCEITO 54.2 A diversidade e a estrutura trófica caracterizam as comunidades biológicas 1216 Diversidade de espécies 1216 Diversidade e estabilidade da comunidade 1217 Estrutura trófica 1217 09/04/15 13:44 S U MÁ R I O D E TA LH ADO Espécies com grande impacto 1219 Controles de baixo para cima e de cima para baixo 1221 CONCEITO 54.3 O distúrbio influencia a diversidade e a composição de espécies 1222 Caracterização dos distúrbios 1222 Sucessão ecológica 1223 Distúrbio por ações antrópicas 1225 CONCEITO 54.4 Fatores biogeográficos afetam a diversidade das comunidades 1225 Gradientes latitudinais 1226 Efeitos de área 1226 Modelo do equilíbrio de ilhas 1226 CONCEITO 54.5 Patógenos alteram local e globalmente a estrutura das comunidades 1228 Patógenos e estrutura das comunidades 1228 Ecologia de comunidades e doenças zoonóticas 1228 55 Ecossistemas e Ecologia da Restauração 1232 Transformado em tundra 1232 CONCEITO 55.1 As leis físicas governam o fluxo de energia e a ciclagem química nos ecossistemas 1233 Conservação de energia 1233 Conservação da massa 1233 Energia, matéria e níveis tróficos 1234 CONCEITO 55.2 A energia e outros fatores limitantes controlam a produção primária nos ecossistemas 1235 Orçamento energético do ecossistema 1235 Produção primária em ecossistemas aquáticos 1237 Produção primária em ecossistemas terrestres 1238 A transferência de energia entre os níveis tróficos normalmente tem apenas 10% de eficiência 1239 CONCEITO 55.3 Eficiência de produção 1239 Eficiência trófica e pirâmides ecológicas 1240 56 Biologia da Conservação e Mudança Global 1254 Tesouro psicodélico 1254 CONCEITO 56.1 As atividades humanas ameaçam a biodiversidade da Terra 1255 Três níveis de biodiversidade 1255 Biodiversidade e bem-estar humano 1257 Ameaças à biodiversidade 1258 Espécies extintas podem ser ressuscitadas? 1260 A conservação de populações enfoca o tamanho populacional, a diversidade genética e os hábitats críticos 1261 CONCEITO 56.2 Abordagem das populações pequenas 1261 Abordagem da população em declínio 1264 Comparando demandas conflitantes 1265 CONCEITO 56.3 A conservação regional e da paisagem ajuda a sustentar a biodiversidade 1265 Estrutura da paisagem e biodiversidade 1265 Estabelecendo áreas de proteção 1267 Ecologia urbana 1269 CONCEITO 56.4 A Terra está mudando rapidamente como consequência de ações humanas 1269 Enriquecimento de nutrientes 1269 Toxinas no ambiente 1271 Gases-estufa e mudança climática 1272 Esgotamento do ozônio atmosférico 1274 CONCEITO 56.5 O desenvolvimento sustentável pode melhorar vidas humanas junto com a conservação da biodiversidade 1276 Desenvolvimento sustentável 1276 O futuro da biosfera 1277 APÊNDICE A APÊNDICE B CONCEITO 55.4 Os processos biológicos e geoquímicos realizam ciclagem de nutrientes e de água nos ecossistemas 1244 APÊNDICE C Ciclos biogeoquímicos 1244 Taxas de decomposição e de ciclagem de nutrientes 1246 Estudo de caso: ciclagem de nutrientes na Floresta Experimental Hubbard Brook 1247 APÊNDICE E CONCEITO 55.5 Os ecólogos da restauração devolvem os ecossistemas degradados a um estado mais natural 1248 Biorremediação 1248 Incremento biológico 1249 Reece_iniciais.indd xlv xlv APÊNDICE D APÊNDICE F CRÉDITOS GLOSSÁRIO ÍNDICE Respostas 1280 Tabela Periódica dos Elementos 1329 O Sistema Métrico 1330 Comparação do Microscópio Óptico com o Microscópio Eletrônico 1331 Classificação da Vida 1332 Revisão de Habilidades Científicas 1334 1337 1347 1385 09/04/15 13:44
