Ritmo circadiano

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A maioria dos organismos se adaptaram as mudanças diárias de iluminação, exceto os que vivem sem contato com a luz do Sol e influência das marés.

Ritmo circadiano ou ciclo circadiano (do latim circa cerca de + diem dia) designa o período de aproximadamente 24 horas sobre o qual se baseia o ciclo biológico de quase todos os seres vivos, sendo influenciado principalmente pela variação de luz, temperatura, marés e ventos entre o dia e a noite.

O ritmo circadiano regula todos os ritmos materiais bem como muitos dos ritmos psicológicos do corpo humano, com influência sobre, por exemplo, a digestão ou o estado de vigília e sono, a renovação das células e o controle da temperatura do organismo.

Características[editar | editar código-fonte]

O núcleo supraquiasmático(NSQ), localizado no hipotálamo, é uma das principais partes do cérebro responsáveis pelo controle do ciclo circadiano.[1]

O "relógio" que processa e monitora todos estes processos encontra-se localizado numa área cerebral denominada núcleo supraquiasmático, localizado no hipotálamo na base do cérebro e acima das glândulas pituitárias.

Pesquisas recentes expandiram o sentido do termo, demonstrando que os ritmos circadianos estão também relacionados às marés, ao ciclo lunar e também à dinâmica climática da Terra através das correntes eólicas e marítimas, em especial se observado com relação aos animais migratórios. Dessa forma, a dinâmica circadiana não se reduz a uma questão fisiológica, é influenciada pela astronomia, geologia e ecologia.[carece de fontes?]

Etimologia[editar | editar código-fonte]

O termo circadiano provém da designação em Latim "circa diem", que significa "cerca de um dia".

Sabe-se que os ciclos circadianos são controlados em sua maioria nos mamíferos nos núcleos supraquiasmáticos do hipotálamo e estes, por sua vez, estão sob controle temporal por agentes sincronizadores, como a luz.

Ritmo circadiano em plantas[editar | editar código-fonte]

Mecanismo do ritmo circadiano

Da mesma forma que nos demais seres vivos, nas plantas o ritmo circadiano está diretamente ligado aos processos endógenos, sendo que a ritmicidade pode ser considerada como “curso livre” ou seja independente de flutuações do meio externo. Considerando que o ritmo oscilatório endógeno pode ser representado por uma função de onda sinoidal, ele pode ser descrito pelos seguintes termos: Período é o tempo necessário para se completar um ciclo, ou a distância entre duas cristas de onda. Cada tipo de ritmo é definido pelo período, a duração do mesmo é que classifica o ritmo como circadiano, ultradiano (período menor que 24 horas, ou mais de um ciclo dentro de 24 horas), infradiano (período maior que 24 horas), anual e sazonal. Amplitude é a altura da crista da curva sinoidal em um determinado ciclo. A amplitude dentro do ritmo de curso livre, quando as condições externas são mantidas constantes, pode diminuir paulatinamente até o seu total desaparecimento. Fase pode ser considerada qualquer ponto dentro do ciclo, sendo que a posição dos picos é o que é mais utilizado para se relacionar a fase. Quando esses picos se sobrepõem pode-se dizer que os ritmos estão em fase, ou estão fora de fase quando os mesmo não se coincidem.[2]

Mecanismo do ritmo circadiano[editar | editar código-fonte]

O mecanismo apresenta uma periodicidade auto-sustentada e estimulada pela luz. Estudos em Arabidopsis demonstraram que ao amanhecer a luz ativa a expressão gênica das proteínas LHY e CCA1, que por sua vez estimulam genes que se expressam durante o dia. Entretanto, essas proteínas também inibem genes que se expressam durante a noite, como TOC1. Ao entardecer, os níveis de LHY e CCA1 diminuem, permitindo a elevação da proteína TOC1, que por sua vez aumenta os níveis dos genes LHY e CCA1 durante a noite, reiniciando o ciclo ao amanhecer[3] .

Luz e ritmos circadianos[editar | editar código-fonte]

Mudanças de fase em uma planta podem ser induzidas por níveis baixos de luz e comprimentos de onda específicos, indicando que a resposta à luz é provavelmente mediada por fotorreceptores, tais como os fitocromos (sensíveis à luz vermelha e vermelho-longo) e os criptocromos (sensíveis à luz azul). Podemos utilizar como exemplo a planta Arabidopsis que possui cinco fitocromos. Todos esses fitocromos estão envolvidos na sincronização do relógio interno, com exceção do fitocromo C. Além dos fitocromos, existem proteínas (CRY1 e CRY2) que atuam na planta da mesma forma que atuam em insetos e mamíferos: sincronizando o relógio pela luz azul. Essas mesmas proteínas também são necessárias para que haja sincronização controlada pela luz vermelha. Durante a sincronização do relógio, os fotorreceptores CRY1 e CRY2 podem atuar como intermediários na sinalização do fitocromo, uma vez que tais fotorreceptores não absorvem a luz vermelha, ao contrário do fitocromo.

Ritmo circadiano e resposta ao fotoperíodo em plantas[editar | editar código-fonte]

  • Fotoperíodo representa a duração do período de luz durante um dia. Com base nesse neste período, a planta controla aspectos do seu desenvolvimento. Ritmos endógenos são aqueles que, pelo menos por determinado período, independem de fatores externos para ocorrer. O ritmo endógeno é controlado por um oscilador central, que está relacionado a inúmeros processos fisiológicos, dentre eles o florescimento em espécies fotoperiódicas.

As espécies fotoperiódicas podem ser dividas em plantas de dia longo (PDL) e plantas de dia curto (PDC). As PDL possuem um oscilador central que controla a variação do mRNA de uma proteína denominada CO. Quando o pico de expressão do mRNA ocorrer no escuro, o mesmo será traduzido na proteína CO, mas ela será degradada e não ativará a expressão do mRNA da proteína FT, que promove a floração. Desse modo, a floração não ocorrerá . Se o pico ocorrer na luz, a proteína CO não será degradada e se acumulará, ativando a expressão do mRNA de FT e induzindo a floração.

Nas PDC o processo é diferente. O oscilador central controla a expressão do mRNA Hd1, que é traduzido na proteína Hd1, que inibe um indutor da floração (Hd3a). Quando o pico de produção de mRNA de Hd1 ocorre no escuro, a proteína Hd1 é degradada e a expressão da Hd3a é ativada, induzindo a floração. Quando o pico ocorre na luz, a proteína Hd1 não é degradada e se acumula, inibindo a expressão da Hd3a e, consequentemente, inibindo a floração.

Ciclo circadiano na migração de borboletas[editar | editar código-fonte]

As borboletas-monarcas utilizam suas antenas como uma bússola solar para se orientar durante o processo de migração em direção ao México durante o outono.[4] [5]

Ver também[editar | editar código-fonte]

Referências

  1. Fahey, Jonathan (2009-10-15). "How Your Brain Tells Time". Out Of The Labs. Forbes.
  2. TAIZ, L, ZEIGER, E. Fisiologia Vegetal. Porto Alegre: Artmed, 4ª Ed., 2009
  3. KERBAUY, G. B. Fisiologia Vegetal. RIO DE JANEIRO: GUANABARA KOOGAN, 2ª Ed., 2008
  4. Merlin C, Gegear RJ, Reppert SM. (2009). Antennal Circadian Clocks Coordinate Sun Compass Orientation in Migratory Monarch Butterflies. Science 325: 1700-1704. DOI:10.1126/science.1176221
  5. Kyriacou CP. (2009). Unraveling Traveling. Science 325:1629-1630 DOI:10.1126/science.1178935
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