Biologia 10ºAno - the-documents.com

TEMA 1: APONTAMENTOS DE BIOLOGIA 10º ANO | Sílvia Couto Ribeira 2019

Biologia 10ºAno

1

Tema 1: Obtenção de Matéria

1. Obtenção de matéria pelos seres heterotróficos

1.1. Unicelularidade e pluricelularidade

Todos os seres vivos são compostos por carbono, oxigénio, hidrogénio e

azoto. Existem seres autotróficos (que fabricam os seus próprios alimentos –

Ex. plantas) e seres heterotróficos (que necessitam de outros seres vivos para

sobreviver – Ex. humano).

Todos os seres vivos necessitam de nutrientes para sobreviver. O

processamento e a utilização destas substâncias a nível celular são idênticos

nos seres unicelulares e nos pluricelulares e inicia-se após a sua absorção.

A absorção é a passagem de substâncias do meio externo para o meio

interno da célula e isso faz-se através da membrana celular, que não é

totalmente impermeável, também funciona como um sensor, permitindo à célula

modificar-se como resposta a diversos estímulos ambientais.

Constituição da membrana celular

As membranas celulares são constituídas por compostos lipoproteícos:

• 60 a 75% por proteínas: a sua função é estrutural ou intervir no transporte

de substâncias. Funcionam ainda como recetores de estímulos químicos.

• 25% de lípidos: são maioritariamente fosfolípidos,

colesterol e glicolípidos. Os fosfolípidos são moléculas

anfipróticas, isto é possuem uma extremidade polar

que é hidrofílica (tem afinidade com as moléculas de

água) e uma extremidade apolar hidrofóbica (não tem

afinidade com as moléculas de água).

• 10% de glícidos (caso existam). Os glícidos membranares situam-se na parte

exterior da membrana plasmática.


Biologia 10ºAno

2

Estrutura da membrana plasmática

O estudo da membrana plasmática foi evoluindo, nomeadamente, graças à

evolução tecnológica. Vários modelos foram propostos para explicar a estrutura

da membrana:

• Overton – 1884

Trabalhou com células vegetais e verificou que as substâncias lipossolúveis

eram absorvidas mais rapidamente. Propôs também que a membrana

plasmática seria constituída por lípidos.

• Langmur - 1917

Previu que seria constituída por uma cama de fosfolípidos,

com uma extremidade voltada para a água e outra para o ar.

• Gorter e Grendel- 1925

Extraíram lípidos das membranas dos glóbulos vermelhos e

concluíram que existiam lípidos suficientes para formar uma

bicamada lipídica sendo que: as suas caudas hidrofóbicas ficariam

viradas para o interior e as cabeças hidrofílicas viradas para o

exterior.

• Davson e Danielli – 1935

Propuseram que as duas camadas fosfolipídicas estariam

envolvidas por uma camada de proteínas, em que as cadeias

polipeptídicas se dispunham perpendicularmente às moléculas

lipídicas.


Biologia 10ºAno

3

• Davson e Danielli – 1954

Mais tarde, propuseram que as duas camadas de

proteínas apresentavam espaços que interrompem a

bicamada lipídica – estes poros encontrar-se-iam rodeados

por moléculas proteicas que permitiram a passagem das

diferentes substâncias.

• Robertis e Robertson – 1960

Após a descoberta do microscópio eletrónico propuseram, que as

biomembranas teriam uma estrutura única e criaram um modelo designado

modelo unitário de membrana, com estrutura trilamelar, muito semelhante ao de

Davson e Danielli, constituído por duas camadas escuras separadas por uma

intermédia, mais clara.

Singer e Nicholson – 1972 - Modelo do Mosaico fluído

Propuseram um novo modelo, segundo o qual a membrana seria

constituída por:

• Uma bicamada de fosfolípidos;

• Com proteínas periféricas ou extrínsecas, dispersas à superfície e com

ligações fracas aos fosfolípidos;

• Com proteínas integradas ou intrínsecas, nela introduzidas de forma mais ou

menos profunda;


Biologia 10ºAno

4

• Com hidratados de carbono na superfície exterior da membrana ligados a

proteínas (glicoproteínas) ou ligados a lípidos (glicolípidos).

A designação mosaico fluido deve-se ao facto de:

• A superfície das membranas se assemelhar a conjunto de pequenas

peças;

• A membrana não ser estática, dado que os lípidos e as proteínas

embebidas na camada lipídica movem-se, dotando a bicamada de

grande fluidez e mobilidade;

• As moléculas de fosfolípidos movimentam-se através de movimentos

laterais e, mais raramente, através de movimentos flip-flop ou de

cambalhota.

• As proteínas se movimentarem

lateralmente, mas nunca fazem o

movimento flip-flop.

• O interior da membrana plasmática é extramente hidrofóbico devido à

presença das caudas dos

fosfolipídos.

• As proteínas integradas possuem

aminoácidos hidrofóbicos que

penetram na região hidrofóbica da

dupla camada de fosfolípidos.


Biologia 10ºAno

5

Funções dos constituintes da membrana

• Glicolípidos e glicoproteínas: têm função de reconhecer substâncias no

meio envolvente (toxinas, hormonas, bactérias, vírus);

• Proteínas: tem função estrutural, transportadora, enzimática.

• Colestrol: papel estabilizador da membrana, pois evita que os

fosfolípidos se agreguem, mantendo a fluidez da membrana.

Movimento Transmembranares

A passagem de substâncias através da membrana plasmática pode ocorrer

através de vários mecanismos e está dependente, entre outros, da configuração

molecular dessas substâncias.

Existem processos passivos em que a célula não gasta energia para

transportar ou processos ativos em que gasta essa mesma energia.

Processo Passivo: Osmose

• É o movimento de água através de uma membrana com permeabilidade

seletiva (permeável à água e impermeável ao soluto).

• Ocorre sempre do meio hipotónico (com menos concentração de soluto)

para o meio hipertónico (com mais concentração de soluto).

• Quando os meios atingem uma concentração igual de soluto (meios

isotónicos), a água passa a deslocar-se em ambos os sentidos, na mesma

quantidade.


Biologia 10ºAno

6

O fenómeno da osmose pode ser estudado em células animais e vegetais.

Por exemplo, quando uma célula vegetal é colocada em água destilada, a água

entra para o vacúolo, que aumenta de volume, dizemos que ficou túrgida,

ficando com uma cor mais clara.

Quando uma célula é colocada numa solução concentrada de cloreto de

sódio, a água sai dos vacúolos e desloca-se para o exterior da célula, ficando

com uma cor mais intensa e aí diz-se que ficou plasmolisada.

Numa situação de osmose, a partir do momento em que a água se começa

a movimentar, a velocidade osmótica vai diminuindo. Esta varia de forma

proporcional, com a diferença dos dois meios. Á medida que a as concentrações

dos dois meios começam a ser mais próximas, a velocidade vai diminuindo, até

que as concentrações se igualam e os dois meios se tornam isotónicos.

Processo Passivo: Difusão Simples

A água não é a única substância que se movimenta através da membrana

celular. Quando as substâncias apolares, de pequeno tamanho, se

movimentam a favor do gradiente de concentração, isto é, da zona com maior

concentração para a zona com menor concentração, atingindo um equilíbrio.

O processo de difusão simples é considerado passivo, porque ocorre

devido à agitação térmica das moléculas e não por gasto de energia da célula,

tal como a osmose.


Biologia 10ºAno

7

Processo Passivo: Difusão Facilitada

Quando as moléculas são de dimensões consideráveis (glicose,

aminoácidos ou algumas vitaminas), não conseguem ultrapassar a membrana

através de difusão simples, mas sim facilitada. Isto deve-se a presença de

proteínas transportadoras a favor do gradiente de concentração e mais uma vez

de forma passiva, sem gasto de energia.

O processo de difusão facilitada efetua-se em três etapas:

1. Ligação da molécula a transportar à permease;

2. Alteração conformacional da permease, que permite a passagem da

molécula através da membrana e a sua separação da permease;

3. Regresso da permease à sua forma inicial.

Assim a difusão simples é de forma direta na membrana, não sendo

mediado, enquanto que a facilitada exige a presença das permeases e, por isso,

é mediado.

Processo Ativo: Transporte Ativo

A manutenção de um meio interno mais ou menos constante,

independentemente das variações de concentrações do meio externo, implica

gastos de energia por parte da célula. Esta energia é utilizada para o movimento


Biologia 10ºAno

8

de substâncias contra o gradiente de concentração, através de proteínas

transportadoras.

Esse gradiente pode ser químico ou elétrico, como no transporte de iões

Sódio (Na+) e potássio (K+). O transporte ativo age como uma “porta giratória”. A

molécula a ser transportada liga-se à molécula transportadora como uma enzima

se liga ao substrato. A molécula transportadora gira e liberta a molécula

carregada no outro lado da membrana. Gira, novamente, voltando à posição

inicial.

No transporte ativo, ao contrário do que acontece na difusão facilitada, as

mudanças de forma na proteína transportadora ocorrem devido à energia

resultante na hidrólise de ATP (adenina trifosfato). Os iões de sódio e de potássio

são transportados desta forma.

Transporte de partículas

Para além de mecanismos de difusão e de transporte de pequenas

moléculas através da membrana, as células possuem ainda outros recursos que

permitem o transporte, para o interior ou para o exterior, de macromoléculas, de

partículas dimensões ou mesmo de pequenas células.

Endocitose: Dá-se a invaginação da membrana, forma-se uma vesícula

endocítica e as substâncias do meio extracelular ficam retidas e entram para o

interior da célula.

• Fagocitose - A célula emite pseudópodes e envolve as substâncias,

formando a vesícula (leucócitos-macrófagos).

• Pinocitose - As substâncias que entram para dentro da célula são fluídas,

pelo que as vesículas são de menores dimensões.


Biologia 10ºAno

9

• Endocitose mediada por recetor – é um processo de endocitose em que

macromoléculas entram na célula, ligadas à membrana das vesículas de

endocitose.

Exocitose : é o processo inverso à

endocitose, no qual as células libertam

para o meio extracelular substâncias

armazenadas em vesículas. No processo

de exocitose, as vesículas de secreção

fundem-se com a membrana plasmática,

libertando o seu conteúdo para o meio

extracelular. A exocitose é fundamental para a célula se livrar de resíduos da

digestão intracelular.

1.2. Digestão Intracelular: Importância do Sistema Endomembranar

A membrana plasmática não é a única membrana que existe na célula. O

sistema endomembranar inclui a membrana do invólucro nuclear, retículo

endoplasmático e complexo de golgi. Este sistema tem, entre outras funções, os

processos de digestão celular relacionando o retículo endoplasmático, o

complexo de golgi e os lisossomas.


Biologia 10ºAno

10

Retículo Endoplasmático: conjunto de cisternas achatadas, túbulos e vesículas

esféricas, formando um sistema contínuo entre a membrana plasmática e o

invólucro nuclear. Permite a renovação da membrana plasmática.

Existem dois tipos de retículo endoplasmático

rugoso (RER), que possui ribossomas ligados à

face externa das suas membranas, o que lhe

confere um aspeto rugoso, e o retículo

endoplasmático liso (REL), que não possui

ribossomas, apresentado, por isso um aspeto liso.

O RER é a maior região de síntese de proteínas, enquanto que o REL se

encontra envolvido na síntese de fosfolípidos e na elaboração de novas

membranas.

Complexo de Golgi: é constituído por todos os dictiossomas de cada célula.

Cada dictiossoma, por seu lado, é constituido por um conjunto de sáculos ou

cisternas e empilhadas de forma regular, na periferia das quais existe uma série

de vesículas.

Cada dictiossoma tem uma:

• Face convexa ou de formação:

virada para o RE, de onde recebe

proteínas, através de canalículos ou

atraés da fusão de vesículas.

• Face côncava ou de maturação:

virada para a membrana plasmática,

onde se encontram as proteínas maturadas.

Assim, o complexo de golgi está envolvido no processo de maturação de

diferentes substâncias, como por exemplo, glicoproteínas, proteínas e

lípidos.


Biologia 10ºAno

11

Lisossomas: São pequenas vesículas esféricas, delimitadas por uma

membrana que contêm enzimas. Formam-se na zona de maturação do complexo

de golgi e podem unir-se a uma vesícula digestiva.

Nas vesículas digestivas, e graças às enzimas

digestivas, ocorrem processos digestivos de

materiais captados por endocitose. Neste caso

estamos perante heterofagia, pois as particulas

digeridas são externas à célula.

Ocasionalmente, os lisossomas podem fundir-se

com organelas das células, digerindo-as, neste

caso chamamos de autofagia.

1.3. Obtenção de Matéria pelos Seres Heterotróficos

multicelulares


Biologia 10ºAno

12

Digestão Intracelular: alimentos obtidos por pinocitose ou por

fagocitose

O processo de digestão intracelular ocorre, então, da seguinte forma:

1º - Ingestão do alimento através da membrana celular, com formação de uma

vesícula endocítica;

2º - Fusão da vesícula endocítica com um lisossoma (que transporta as

enzimas). Desta fusão resulta a formação de um vacúolo digestivo.

3º - digestão da partícula alimentar no interior do vacúolo digestivo.

4º - As moléculas simples que resultaram do processo digestivo são difundidios

para o citoplasma através dos mecanismos de transporte (estudados

anteriormente).

5º - Os resíduos da digestão são acumulados em vesículas que, mais tarde, se

fundem com a membrana celular, expulsando-os para o meio extracelular.

Ocorre exocitose.


Biologia 10ºAno

13

A Evolução dos sistemas digestivos deu-se no sentido de um

aproveitamento cada vez mais eficaz dos alimentos, podendo apresentar uma

simples cavidade ou diferentes órgãos especializados.

Vantagens da digestão extracelular (em cavidades digestivas):

• O ser pode ingerir uma maior quantidade de alimentos de cada vez, havendo

obritenção de mais nutrientes, que implicará uma taxa metabólica mais

elevada.

• O ser não necessita de estar continuamente a ingerir alimentos, pois estes

ficam em reserva, sendo digeridos durante algum tempo.

Digestão extracelular em certos animais

Animais mais simples:


Biologia 10ºAno

14


Biologia 10ºAno

15

Animais Vertebrados:

Nos vertebrados, o tubo digestivo também é completo, sendo, no entanto,

bem mais complexo do que o das minhocas.

A absorção dos nutrientes é essencialmente feita no intestino.


Biologia 10ºAno

16

Vantagens do tubo digestivo completo:

1º - Permite a sequenciação e simultaneidade das fases digestivas, pois existe

apenas uma direção de funcionamento ( o animal pode estar simultaneamente a

ingerir alimentos, a digeri-los e a absorve-los e até eliminá-los).

2º - A digestão pode ocorrer em mais do que um orgão, o que aumenta a sua

rapidez, logo a quantidade de nutrientes absorvidos.

3º - A absorção é mais eficiente, pois realiza-se ao longe de um tubo, e portanto,

numa maior superfície.

4º Os resíduos da digestão podem ser processados e armazenados durante

mais tempo, sendo depois expelidos pelo anûs.

2. Obtenção de matéria pelos seres autotróficos

2.1. Fotossíntese

Os seres autotróficos sintetizam matéria orgânica, recorrendo para isso a

diferentes fontes de energia. A maioria produz matéria orgânica a partir da

matéria mineral, por um processo que utiliza como fonte de energia o Sol –

fotossíntese.

Os organismos que realizam este processo designam-se por seres

autotróficos fotossintéticos ou fotoautotróficos, de que são exemplo as algas,

as plantas e as cianobactérias. Contudo, existem alguns seres autotróficos que,

em vez da energia luminosa, utilizam a energia química proveniente da oxidação

de compostos inorgânicos para a síntese da matéria orgânica a partir da matéria

inorgânica. Estes seres designam-se por seres autotróficos quimiossintéticos

ou quimioautotróficos e o processo que realizam é denominado

quimiossíntese. Todos os seres quimioautotróficos são bactérias, como, por

exemplo, as bactérias nitrificantes e amonizantes, que vivem no solo e integram

o ciclo de reciclagem do azoto na biosfera, e as bactérias sulfurosas e ferrosas,

que vivem nos fundos oceânicos, junto de fontes termais.


Biologia 10ºAno

17

ATP, fonte de energia nas células

A energia luminosa ou a energia química não podem ser utilizadas

diretamente pelas células. Parte dessa energia é transferida para um composto,

adenosina trifosfato (ATP), que constitui a fonte de energia diretamente utilizável

pelas células. As moléculas de ATP são a forma mais comum de circulação de

energia numa célula, pois podem ser facilmente hidrolisadas.

A fotossíntese é um processo complexo que envolve a utilização da energia

na produção de substâncias orgânicas a partir de dióxido de carbono (CO2) e

água (H2O), com libertação de oxigénio (O2). Este processo ocorre em todos os

seres vivos que possuem pigmentos capazes de captar energia luminosa,

pigmentos fotossintéticos, e reveste-se de uma grande importância para a

generalidade dos seres vivos:

• Produz substâncias orgânicas a partir de substâncias inorgânicas;

• Transforma a energia luminosa em energia química que fica armazenada na

glicose (principal combustível das células);

• Produz o oxigénio, gás essencial para a sobrevivência da maioria dos seres

vivos, uma vez que intervém na respiração celular, processo pelo qual a

maioria das células produz energia.


Biologia 10ºAno

18

De uma forma genérica, pode equacionar-se a fotossíntese da seguinte

maneira:

Os principais pigmentos fotossintéticos presentes nas plantas e nas algas

são as clorofilas, os carotenos, as xantofilas e as ficobilinas. Nestes organismos,

esses pigmentos acumulam-se nos cloroplastos, organelos citoplasmáticos com

forma discóide e cor verde devido à presença de clorofilas, sendo aí que ocorre

a fotossíntese. De entre vários aspetos estruturais do cloroplasto destacam-se o

estroma e os tilacóides (vesículas achatadas e empilhadas). É no cloroplasto

que ocorre a fotossíntese. Localizando-se os pigmentos fotossintéticos nas

membranas dos tilacóides.


Biologia 10ºAno

19

Captação de Energia Luminosa

A energia solar é constituída por radiações de diferentes comprimentos de

onda, sendo as radiações de comprimento de onda correspondentes ao espetro

da luz visível as que os seres vivos fotossintéticos utilizam na fotossíntese. As

clorofilas a e b possuem picos e absorção que se situam nas zonas azul-violeta

e vermelho alaranjado, já os carotenóides absorvem preferencialmente radiação

na zona do azul-esverdeado. As radiações correspondentes à zona verde do

espetro não são absorvidas, são refletidas, daí as folhas apresentarem cor verde.

Mecanismo da Fotossíntese

A fotossíntese é um processo complexo de reações químicas que

compreende duas fases: a fase fotoquímica e a fase química.

Fase fotoquímica

Nesta fase, também designada por fase dependente da luz, a energia

luminosa, captada pelos pigmentos fotossintéticos, é convertida em energia

química, que vai ser utilizada na fase seguinte. Nesta etapa ocorrem:

• Fotólise da água – desdobramento de molécula de água em hidrogénio

e oxigénio na presença de luz.

O oxigénio é libertado e os hidrogénios cedem os seus eletrões, que vão

ser captados pela clorofila a quando oxidada. Por esta razão a água é

considerada o dador primário de eletrões.


Biologia 10ºAno

20

• Oxidação da clorofila a e redução do NADP+ - a clorofila a, quando

excitada pela luz, perde eletrões, ficando oxidada. Esses eletrões vão ser

transferidos ao longo de uma cadeia de moléculas transportadoras de

eletrões até serem captados pelo NADP+, que fica reduzido a NADPH.

Para a redução do NADP+ a NADPH contribuem também os protões (2 H+)

provenientes da fotólise da água.

• Fotofosforilação – ao longo da cadeia transportadora de eletrões

ocorrem reações de oxidação-redução com libertação de energia. Esta

energia é utilizada na fosforilação do ADP em ATP num processo

denominado fotofosforilação.

Fase química:

Nesta fase, também designada por fase não dependente da luz, ocorre a

redução de CO2 e a síntese de compostos orgânicos num ciclo de reações

conhecidas como Ciclo de Calvin. Este compreende basicamente as seguintes

etapas:


Biologia 10ºAno

21

• 1º Fixação do dióxido de carbono – o CO2 combina-se com uma pentose

(ribulose difosfato - RuDP), formando um composto intermédio de seis

átomos de carbono, que origina, quase imediatamente, duas moléculas de

três átomos de carbono cada uma – ácido fosfoglicérico (PGA).

• 2º Formações de compostos orgânicos e do aldeído fosfoglicérico

(PGAL) – as moléculas de ácido fosfoglicérico são fosforiladas pelo ATP e

reduzidas pelo NADPH, formado na fase fotoquímica, originando um

composto de três átomos de carbono, o aldeído fosfoglicérico.

• 3º Regeneração da ribulose difosfato e síntese de compostos orgânicos

– a maior parte das moléculas de PGAL é utilizada na regeneração da

ribulose difosfato. As moléculas de PGAL que não intervêm na regeneração

da ribulose são utilizadas na síntese de compostos orgânicos, como a

glicose.

2.2. Quimiossíntese

A quimiossíntese é um processo de síntese de compostos orgânicos que

utiliza, tal como a fotossíntese, o dióxido de carbono com fonte de carbono, mas,


Biologia 10ºAno

22

em vez da energia solar, usa a energia proveniente da oxidação de substâncias

inorgânicas, como a amónia, os nitritos, o enxofre e o ferro. Na quimiossíntese é

possível distinguir duas fases:

• Produção de molécula de ATP e de NADPH – da oxidação de compostos

minerais (amoníaco, sulfureto de hidrogénio, carbonatos e sulfatos de ferro)

obtêm-se eletrões e protões que vão ser transportados ao longo de uma

cadeia, ocorrendo a fosforilação de ADP em ATP e a redução do NADP+

em NADPH.

• Redução de dióxido de carbono – esta fase corresponde à fase química

da fotossíntese, ocorrendo também aqui um ciclo idêntico ao de Calvin,

onde intervêm as moléculas de ATP e de NADPH produzidas na fase

anterior. Neste ciclo verifica-se a fixação do dióxido de carbono, que é

reduzido, permitindo a formação de substâncias orgânicas.

Documents

Biologia 10ºAno - the-documents.com