10º ano - Biologia | bilogiageologia10

Apontamentos de Biologia

A Biosfera

-A Biosfera é definida como a camada superficial terrestre capaz de suportar a vida. A Biosfera constitui um sistema global que inclui toda a vida na Terra, o ambiente onde essa vida se desenrola e as relações que se estabelecem entre todos os seus elementos.

Organização Biológica

-A célula é a unidade fundamental da vida. As células podem surgir na Natureza de forma isolada, seres unicelulares, ou associadas entre si, seres multicelulares ou pluricelulares.

-Os sistema biológicos estão organizados de uma forma hierárquica.

-Os seres pluricelulares, as células idênticas e com funções semelhantes formam tecidos.

-Diferentes grupos de tecidos associam-se para formar grandes estruturas,denominadas orgãos.

-Os orgãos podem formar sistemas de orgãos.

-Diferentes sistemas de orgãos cooperam entre si,formando um organismo.

Espécie: Organismos idênticos capazes de se cruzarem entre si e originarem descendentes férteis.

População: Seres vivos pertencentes à mesma espécie e que habitam uma determinada área,num determinado momento.

Comunidade Biótica ou Biocenose: Individuos de espécies diferentes que habitam uma mesma área e estabelecem relações entre si.

Ecossistema ou Sistema Ecológico: Conjunto da Comunidade Biótica, do ambiente físico e químico e as relações que se estabelecem entre si.

Dinâmica dos Ecossistemas

Os seres vivos de um ecossistema estabelecem relações tróficas que envolvem transferências de matéria e energia. Estas relações tróficas constituem as cadeias alimentares. Uma cadeia alimentar é uma sequência de seres vivos que se relacionam a nível alimentar. As cadeias alimentares inter-relacionam-se, originando as teias alimentares ou redes tróficas.

Nas redes tróficas existem 3 categorias de seres vivos de acordo com as estratégias na obtenção do alimento:

Produtores: Seres vivos capazes de elaborar matéria orgânica a partir de matéria inorgânica, utilizando, para isso, uma fonte de energia externa - seres autotróficos.

Consumidores: Seres vivos incapazes de produzir compostos orgânicos a partir de compostos inorgânicos - seres heterotróficos - e alimentam-se direta ou indiretamente da matéria elaborada pelos produtores.

Decompositores: Seres vivos que obtêm a matéria orgânica a partir de outros seres vivos, decompondo cadáveres e excrementos. Desta forma, transformam a matéria orgânica em matéria inorgânica, assegurando a devolução dos minerais (inicialmente incorporados pelos produtores) ao meio.

Diversidade Biológica

-Existem na Terra cerca de 30 milhões de espécies de organismos.

-Alguns organismos são formados por uma só célula muitos simples, sem núcleo organizado - seres procariontes (formados por células procarióticas).

-Outros organismos apresentam células mais complexas, com núcleo organizado e delimitado por um invólucro - seres eucariontes (formado por células eucarióticas).

-Para facilitar a compreensão da evolução da vida na Terra e da atual diversidade de seres vivos, os biologos decidiram agrupar os organismos de acordo com as suas relações filogenéticas. Um dos sistemas de classificação mais utilizados foi proposto por Whittaker (1979).

Os organismos pertencentes ao Reino Monera são unicelulares e procariontes.

O Reino Protista é formado por organismos eucariontes. A maioria deles é unicelular, mas alguns dos seres pertencentes a este reino são pluricelulares.

O Reino Fungi é formado por seres unicelulares e pluricelulares, sendo todos eucariontes. Os seres deste reino absorvem as substâncias alimentares do meio, depois de as digerir no exterior das suas células. Muitos deles são decompositores, sendo outros parasitas. Um pequeno número vive em simbiose com outros seres.

O Reino Plantae é formado por seres pluricelulares eucariontes, capazes de produzir compostos orgânicos, a partir de compostos inorgânicos, através da fotossíntese.

O Reino Animalia inclui seres pluricelulares, eucariontes, incapazes de produzir compostos orgânicos, a partir de compostos inorgânicos. Ingerem o alimento e procedem à sua digestão fora das células, absorvendo os produtos resultantes.

A Célula

Teoria Celular

A célula é a unidade básica estrutural e funcional de todos os seres vivos (isto é, todos os seres vivos são constituídos por células, onde ocorrem os processos vitais)
Todas as células provêm de células pré-existentes
A célula é a unidade de reprodução, de desenvolvimento e de hereditariedade dos seres vivos

Unidade Estrutural e Funcional

-Todos os seres vivos são compostos por células, a célula constitui a unidade básica da vida.

-Os organismos unicelulares são compostos por uma única célula, capaz de realizar todas as funções vitais , e os organismos multicelulares são constituídos por várias células, organizadas em tecidos diferenciados e especializados em diversas funções.

-As células mais simples são designadas células procarióticas e estão representadas pelas bactérias e cianobactérias.

-As células mais complexas são denominadas células eucarióticas e estão representadas em todos os restantes grupos de seres vivos.

-Pensa-se que as células eucarióticas evoluíram a partir das células procarióticas, as células eucarióticas possuem um núcleo organizado e delimitado por um invólucro.

-As células apresentam uma grande variedade morfológica, de acordo com o organismo a que pertencem e com a função que desempenham. O microscópio permite identificar alguns dos constituintes celulares.

-As células animais e as células vegetais possuem 3 constituintes fundamentais:

Membrana
Citoplasma
Núcleo

-A célula animal tem mebrana, citoplasma, núcleo e centríolos mas não tem parede celular e não tem cloroplastos

-A célula vegetal tem parede celular, cloroplastos, membrana, citoplasma e núcleo mas não tem centríolos.

-A membrana celular pode ser denominada por membrana plasmática, membrana citoplasmática ou plasmalema, limita exteriormente o citoplasma, separando o meio intracelular do meio extracelular.

-O citoplasma é limitado pela membrana celular e tem aspeto de uma massa semifluída (hialoplasma), na qual se encontram dispersos diversos organelos.

-O núcleo é uma estrutura rodeada pelo citoplasma e encontra-se delimitado pelo invólucro nuclear. Possui numerosos poros, que permitem a comunicação entre o núcleo e o citoplasma. O núcleo contém no seu interior um líquido denominado nucleoplasma, onde se podem encontrar massas de cromatina, que constituem o material genético , o qual contém informações importantes para o funcionamento celular.

Também se pode observar no interior do núcleo uma estrutura esférica denominada nucléolo, constituída por moléculas designadas proteínas e ácidos nucleicos.

-A célula pode apresentar muitos outros componentes, alguns dos quais só foram descobertos devido ao desenvolvimento do microscópio eletrónico.

Componentes Celulares

Membrana Plasmática: Invólucro que mantém a integridade celular, sendo responsável pela troca de substâncias entre o meio intracelular e extracelular.

Núcleo: É o maior organelo celular e encontra-se delimitado por uma membrana com poros o núcleo controla a atividade celular.

Mitocôndrias: Organelos que possuem duas membranas uma externa e uma interna. A membrana interna pode apresentar invaginações para o interior. As mitocôndrias estão envolvidas em processos de obtenção de energia por parte da célula.

Cloroplastos: Organelos que possuem uma membrana dupla, onde se encontram pigmentos envolvidos na fotossíntese (um processo de síntese de matéria orgânica, que ocorre nas células dos produtores).

Vacúolos: Organelos de tamanho variável, rodeados por uma membrana. Os vacúolos podem armazenar no seu interior gases, pigmetos, açúcares, proteínas ou outras substâncias.

Parede Celular: Parede rígida que envolve as células vegetais e bacterianas, conferindo-lhes proteção e suporte.

Centríolos: Estrutura de aspeto cilíndrico, constituída por microtúbulos. Os centríolos intervêm na divisão celular.

Retículo endoplasmático: Sistema de sáculos, vesículos e canalículos, envolvido na síntese de proteínas, lípidos e hormonas. Também intervêm no transporte de proteínas e outras substâncias.

Aparelho ou Complexo de Golgi: Conjunto de cisternas achatadas e de vesículos, que intervêm em fenómenos de secreção.

Lisossomas: Estruturas esféricas, rodeadas por uma membrana simples, que contêm no seu interior enzimas (hidrolases), que intervêm na decomposição de moléculas e estruturas celulares.

Ribossomas: Pequenas estruturas, constituídas por duas porções (grande e pequena subunidade), por vezes, associadas ao retículo endoplasmático. São fundamentais para a síntese de proteínas.

Citosqueleto: Rede de fibras intercruzadas, existente no citoplasmas. O citosqueleto mantém a forma da célula.

Técnicas Citológicas Utilizadas na Obtenção de Preparações Definitivas:

Colheita - Obtenção do material que se pretende observar.

Fixação - Paragem rápida de toda a atvidade vital, de forma a estabilizar a estrutura celular. A fixação pode ser efetuada por agentes químicos ou por agentes físicos.

Desidratação - Eliminação de água dos tecidos. Utiliza-se uma série de soluções de álcool com concentração crescente, passando finalmente para óxido de propileno.

Inclusão - O material a observar é incluído num molde de parafina, de forma a facilitar o corte.

Corte - O bloco de parafina obtido é cortado num micrótomo, que permite obter cortes muito finos.

Colagem - Os cortes são colocados na lâmina, colocando esta numa superficie quente.

Desparafinação - Eliminação da parafina é feita mergulhando a peça em xilol e em soluções de alcool com concentração decrescente.

Coloração - A lâmina, que contêm os cortes, é introduzida em corantes, de modo a permitir uma maior diferenciação dos constituintes celulares.

Montagem - A preparação é coberta com uma lamela, que adere à lâmina devido à utilização de resinas, como, por exemplo, o bálsamo-do-Canadá.

Célula Vegetal

Célula Animal

Obtenção de matéria

Obtenção de matéria pelos seres heterotróficos

-Todos os seres vivos são constituidos pelos mesmos elementos químicos, sendo o carbono, o oxigénio, o hidrogénio e o azoto os mais representativos. Os organismos têm uma necessidade absoluta de obter matéria, para a incorporar ou a transformar em energia. Enquanto os seres autotróficos são capazes de sintetizar os seu próprios compostos orgânicos, os seres heterotróficos não têm essa capacidade, logo os seres heterotróficos dependem direta ou indireta,ente dos seres autotróficos.

-Todos os seres heterotróficos requerem os mesmos nutrientes básicos: água, minerais, vitaminas, glícidos, lípidos e proteínas. Estes nutrientes são utilizados na constituição das estruturas da célula, participando em numerosas reações vitais e permitindo a renovação celular e a formação de novas células. 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.

-Nos seres unicelulares, a absorção implica a passagem de substâncias pela membrana celular, podem atravessar a membrana diretamente ou podem ser incorporadas na célula no interior de vesículas, sofrendo, posteriormente, digestão intracelular. Alguns organismos multicelulares pouco complexos podem absorver as substâncias do meio diretamente para as suas células. A maioria destes seres ingere alimentos complexos, que necessitam de sofrer uma digestão até que se transformem em substâncias mais simples, capazes de serem absorvidas. Após esta digestão, os nutrientes podem passar diretamente para as células ou podem ser transportados até as células pelo sangue ou por outros fluidos (organismos mais complexos).

Ultraestrutura da membrana plasmática

-Todas as células encontram-se envolvidas por uma estrutura membranar designada membrana plasmática, plasmalema ou membrana celular. Esta membrana mantém a integridade celular e delimita a fronteira entre o meio intracelular e o meio extracelular.

-A membrana plasmática não é totalmente impermeável, constitui uma barreira seletiva, através da qual se processam trocas de substâncias e energia entra a célula e o meio exterior, também funciona como um sensor permitindo à célula modificar-se como a resposta a diversos estímulos ambientais.

Apesar da espessura da membrana plasmática ser inferior ao poder de resolução do microscópio óptico, a sua existência já era evidente antes do aparecimento do microscópio eletrónico, a variação do volume de células colocadas em meios com diferentes concentrações apontava para a existência de um invólucro dotado de uma certa plasticidade. A resistência da superficie celular à penetração por microagulhas e o extravasamento do citoplasma, quando a célula era lesionada, levaram a pressupor que as células possuíam uma mebrana a envolvê-las.

Constituição da membrana plasmática

-O isolamento de membranas plasmáticas permitiu identificar os seus constituintes e as proporçõesrelativas em que estes se encontram. Hoje sabe-se que as membranas são complexos lipoproteicos, constituídos por 60% a 75% de proteínas e de 25% a 40% de lípidos, podendo ainda conter até 10% de glícidos. Esta composição é variável conforme o tipo de célula.

- As proteínas presentes na membrana plasmática possuem composições e funções diversas, podem ter uma função meramente estrutural ou intervir no transporte de substâncias através da membrana. Funcionam como receptores de estímulos químicos, vindos do meio extracelular, catalisando reações que ocorrem na superficie da célula.

-Os lípidos constituintes da membrana plasmática são fosfolípidos, colesterol e glicolípidos.

-Os glícidos membranares situam-se na parte exterior da membrana plasmática. Apesar das suas funções não serem totalmente conhecidas, têm um papel importante no reconhecimento de certas substâncias por parte da célula.

Estrutura da membrana plasmática

Evolução da membrana plasmática

Overton deduziu que a membrana era constituída por lípidos.
Garter e Grendel, modelo baseado numa camada fosfolípida.
Dawson e Daniel, bicamada fosfolipida revestida por proteínas.
Singer e Nicholson, o modelo de mosaico fluido.

-O modelo de mosaico fluido, admite que a membrana não é uma estrutura rígida, existindo movimentos das moléculas que a constituem, dotando-a de grande fluidez. Verifica-se que as moléculas fosfolipídicas têm grande mobilidade lateral, trocando de posição com outras que se encontrem na mesma camada. Podem ocorrer movimentos transversais de fosfolípidos de uma camada para a outra (flip-flop).

Movimentos transmembranares

Osmose

-Movimento de água por difusão dos meios menos concentrados (hipotónicos) para os meios mais concentrados (hipertónicos).

Difusão simples

-O soluto mais concentrado distribui-se nos meios concentrados, e continua a existir transporte/movimentação de moléculas/substâncias.

Difusão facilitada

-Muitas moléculas polares de dimensões consideráveis atravessam a membrana celular a favor do gradiente de concentração, mediante a intervenção de proteínas transportadoras, denominadas permeases.

Transporte ativo

-Movimento de substâncias contra um gradiente de concentração, através de proteínas transportadoras com gastos de energia por parte da célula. Um exemplo de transporte ativo é a bomba de sódio e potássio

Transporte de partículas (endocitose e exocitose)

-A endocitose é quando as células precisam de substâncias demasiado grandes para atravessar a membrana plasmátia, haveria assim transporte dessas substâncias para o interior da célula por invaginação da membrana.

-Na fagocitose a membrana plasmática engloba partículas de grandes dimensões ou mesmo células inteiras.

-A pinocitose é um processo parecido à fagocitose, mas apenas acontece, em líquidos ou minopartículas.

-A exocitose é um processo inverso da endocitose, onde as céulas libertam substâncias armazenadas em vesículas.

Obtenção de matéria pelos seres heterotróficos

-A ingestão consiste na entrada dos alimentos para o organismo.

-A digestão é o conjunto de processos que permite a transformação de moléculas complexas dos alimentos em moléculas mais simples.

-A absorção consiste na passagem dos nutrientes resultantes da digestão para o meio interno.

Obtenção de matéria pelos seres autotróficos

Fotossíntese:

-Realizada pelas cianobactérias, pelas algas e pelas plantas. Estes seres utilizam a energia luminosa para produzir compostos orgânicos a partir de dióxido de carbono e água, logo convertem a energia luminosa em energia química.

A fotossíntese divide-se em duas fases:

-Fase fotoquímica (depende da luz)

Ocorre a fotólise da água e a conversão de energia luminosa em energia química. Durante esta fase, verifica-se a redução do NADP+ a NADPH e a fosforilação do ADP formando-se ATP.

-Fase química (não depende diretamente da luz)

Verifica-se a fixação de CO2 e a utilização da energia química contida no ATPe o poder redutor do NADPH para formar compostos orgânicos.

Quimiossíntese:

Os seres que realizam este processo são seres capazes de sintetizar compostos orgânicos, a partir de matéria inorgânica, recorrendo a fontes de energia diferentes.

É possível distinguir duas fases:

Há produção de ATP e NADPH
A energia do ATP e o poder redutor do NADPH são utilizados para sintetizar compostos orgânicos.

O transporte nas plantas

-As plantas possuem sistemas de transporte especializados que fazem chegar às folhas as substâncias inorgânicas para a síntese de compostos orgânicos que aí ocorre. Os compostos resultantes da fotossíntese são distribuidos a todas as células, de forma a poderem ser utilizados.

-A água e os sais minerais, utilizados na síntese de matéria orgânica, entram na planta por absorção, através da raiz.

O dióxido de carbono, utilizado durante a fotossíntese, entra na planta através dos estomas. Os estomas controlam a quantidade de água que se evapora pelas folhas, num processo denominado transpiração.

Xilema

-Especializado no transporte de água e de sais minerais.

-É constituído por quatro tipos de células:

Tracóides: células longas e de extremidades afiladas, contactam entre si, formando tubos que permitem a passagem de água e de sais minerais.

Elementos de vasos: células vasculares com um diâmetro superior ao dos tracóides. Resultam de células mortas, que perderam as paredes trnsversais e cujas paredes laterais apresentam espessamentos de lenhina, uma substância que lhes confere rigidez.

Fibras lenhosas: são constituídas por células mortas cujas paredes são espessas devido à deposição de lenhina e desempenham funções de suporte.

Parênquima lenhoso: tecido formado por células vivas, pouco diferenciadas, que desempenha importantes atividades metabólicas nas plantas, tais como a fotossíntese, o armazenamento ou a secreção de substâncias. As células deste parênquima são as únicas células vivas do xilema e desempenham funções de reserva.

Transporte no Xilema

Hipótese de pressão radicular: A ascensão de água no xilema pode, em algumas situações, ser explicada por uma pressão que se desenvolve ao nível da raíz, devido à ocorrência de forças osmóticas. A contínua acumulação de água nos tecidos provoca uma pressão na raiz que a força a água a subir no xilema.

Hipótese de tensão-coesão-adesão: Cria-se uma tensão ( défice de água ) nas células devido à transpiração; Devido à saída de água, as células ficam hipertónicas, aumentando a pressão osmótica; A água movimenta-se do xilema para o mesófilo; Forma-se uma coluna ascendente de água no xilema devido á polaridade das moléculas de água - Coesão. O movimento e ascensão de água é reforçado pela elevada capacidade de adesão das moléculas de água, outras substâncias e ás paredes dos vasos xilémicos; A ascensão de água cria um défice de água no xilema da raiz, o que leva à absorção da água através da epiderme radicular.

Floema

-Especializado no transporte de água e de substâncias orgânicas.

-Formado por quatro tipos de células:

Células dos tubos crivosos: células vivas, embora tenham perdido a maior parte dos organelos.

Células de companhia: situam-se junto das células dos tubos crivosos, com as quais mantêm numerosas ligações citoplasmática, ajudando-as assim no seu funcionamento. São células vivas, possuindo núcleo e os restantes organelos.

Fibras: comprimento variável, desempenham funções de suporte.

Parênquima: é formado por células vivas, tem funções de reserva.

Transporte no Floema

Hipótese do fluxo de massa: admite que o movimento da seiva elaborada ocorre graças a um gradiente nas concentrações de sacarose que se estabelece entre uma fonte e o local de consumo.

O transporte nos animais

-Nos animais mais simples, não existe um sistema de transporte especializado.

-Nos animais mais complexos, existe um sistema circulatório responsável pela condução do oxigénio e nutrientes, desde locais de absorção até às células dos diferentes órgãos, bem como pela remoção de substâncias resultantes do metabolismo.

-No sistema circulatório aberto a hemolinfa abandona os vasos sanguíneos, ocupando o hemocélio.

-Os seres vivos com um sistema circulatório fechado podem apresentar uma circulação simples ou dupla.

-A circulação dupla diz-se incompleta quando há mistura de sangue venoso com sangue arterial e diz-se completa quando essa mistura não se verifica.

-Os anfíbios apresentam uma circulação dupla incompleta e um coração dividido em três cavidades.

-A linfa intersticial permite aumentar a eficácia dos sistemas circulatórios fechados.

-Os fluídos circulantes são veículos de transporte, distribuição e remoção de diversas substâncias.

Obtenção de energia

-A fotossíntese assegura um fluxo energético que tem inicio o sol e continua através dos seres vivos. Os compostos orgânicos que são gerados durante a fotossíntese resultam da transformação da energia luminosa em energia química, sendo assim considerados depósitos energéticos.

Todas as células necessitam de energia para a realização das suas atividades.

Os compostos orgânicos são degradados de forma a libertarem energia, formando ATP. Uma parte desses compostos orgânicos é utilizada pelas células dos seres autotróficos que os produzem, sendo outra parte utilizada pelos seres heterotróficos,incapazes de gerar o seu próprio alimento.

Fluxo de Transformação de Energia

-As células de todos os seres vivos realizam um conjunto de reações químicas essenciais à vida. O conjunto dessas reações chama-se metabolismo celular.

Metabolismo Celular:

Catabolismo:Reações metabólicas em que os compostos orgânicos são degradados em moléculas mais simples, ocorrendo libertação de energia.

Anabolismo:Reações metabólicas em que ocorre formação de moléculas mais complexas a partir de moléculas mais simples,ocorrendo consumo de energia.

-A energia libertada pela degradação dos compostos orgânicos,realiza-se por etapas. Se a energia fosse libertada de uma só vez,provocaria um elevado aumento de temperatura, o que poderia colocar em risco a vida.

Logo as células obtêm energia através de uma serie de reações em cadeia, as substâncias orgâncias vão sendo lentamente degradadas, libertando-se a energia em várias etapas. A energia não pode ser utilizada diretamente nas atividades celulares, por isso é acumulada em compostos intermédios como o ATP.

O ATP é o composto energético intermédio mais comum nas células, sendo considerado o transportador universal de energia, a nível celular.

-Existem diversas vias catabólicas capazes de transferir a energia contida nos compostos orgânicos para moléculas de ATP. Nestas vias, intervêm compostos (por exemplo o NAD) que transportam os protões (H+) e eletrões (e-) do hidrogénio, desde o substrato até a um aceptor final.

Nota: O NAD é um aceptor e transportador de eletrões e protões.

-Designa-se respiração, quando o aceptor final de eletrões for uma molécula inorgânica.

-Designa-se respiração aeróbica, quando o aceptor for o oxigénio (O2). Acontece na maioria dos animais e das plantas.

-Algumas bactérias usam, como aceptor final de eletrões, moléculas, por exemplo o nitrato ou o sulfato. Não havendo intervenção de O2, o processo designa-se respiração anaeróbia.

-A fermentação é um processo catabólico que visa a obtenção de energia, não existe um aceptor de eletrões externo. No final do processo degradativo, os eletrões são captados por uma molécula orgânica que deriva do substrato inicial.

Reações Catabólicas:

Respiração Aeróbia - Aceptor final de eletrões - Oxigénio
Respiração Anaeróbia - Aceptores finais de eletrões - Outras moléculas inorgânicas
Fermentação - Aceptores finais de eletrões são - Moléculas Orgânicas

-Os seres vivos menos complecos, utilizam a fermentação como único processo de obtenção de energia.

Outros seres vivos, incluindo o Homem, têm a capacidade de retirar maior quantidade de energia a partir dos compostos orgânicos, utilizando o oxigénio.

Na ausência deste gás alguns destes seres podem usar a fermentação como via energética alternativa, designados anaeróbios facultativos.

Fermentação

-Louis Pasteur, no inico da segunda metade do sec.XIX, realizou um vasto conjunto de experiências no sentido de compreender o processo fermentativo realizando por leveduras. As leveduras são fungos unicelulares que se multiplicam rapidamente em confições favoráveis.

-As leveduras desenvolvem-se em meios ricos em açúcares, por exemplo nas flores e no frutos suculentos. Na presença de glicose as leveduras produzem álcool e um gás (dióxido de carbono). Este tipo de fermentação designa-se fermentação alcoólica.

-A fermentação realizada pelas leveduras é um processo que está na base da produção e/ou transformação de diversos produtos utilizados na alimentação humana, destacando-se a produção de pão, de cerveja e de vinho.

-A fermentação é um processo simples e primitivo de obtenção de energia, ocorre no hialoplasma das células, compreendendo duas etapas:

Glicólise - conjunto de reações que degradam a glicose até ácido pirúvico ou piruvato.

Redução do Piruvato - conjunto de reações que conduzem à formação dos produtos de fermentação.

Glicólise: A molécula de glicose é quimicamente inerte, para que a sua degradação se inicie, é necessário que esta seja ativada através da energia fornecida pelo ATP. De seguida, um conjunto de reações que levam à degradação da glicose até ácido pirúvico, com formação de ATP e NADH.

No final da glicólise,resultam:

Duas moléculas de NADH
Duas moléculas de ácido pirúvico
Duas moléculas de ATP, formam-se quatro, mas duas são gastas na ativação da glicose.

Redução do Piruvato: A redução do piruvato faz-se pela ação do NADH, formado durante a glicólise, pode conduzir à formação de diferentes produtos. Existem vários tipos de fermentação, cujas designações indicam o produto final.

Respiração Aeróbica

-Nas células eucarióticas,surgiram organelos especializados - mitocôndrias - capazes de realizar a oxidação completa do ácido pirúvico obtido na glicólise, originando compostos muito simples (água,dióxido de carbono). Este processo só ocorre na presença de oxigénio, designa-se respiração aeróbia.

-As células dos tecidos vivos, ao realizarem respiração aeróbia consomem oxigénio e libertam dióxido de carbono. Esta troca de gases resulta do processo catabólico que conduz à oxidação dos compostos orgânicos, com vista à obtenção de energia.

1ºEtapa - Glicólise

É uma etapa comum à fermentação e à respiração aeróbia. Esta etapa da respiração ocorre no hialoplasma e conduz à formação de duas moléculas de ATP, duas moléculas de NADH + H+ e duas moléculas de ácido pirúvico.

2ºEtapa - Formação de acetil-coenzima A

Na presença de oxigénio, o ácido pirúvico entra na mitocôndria, onde é descarboxilado (perde um hidrogénio, que é usado para reduzir o NAD+, formando NADH + H+)

3ºEtapa - Ciclo de Krebs/Ciclo do Ácido Cítrico

É um conjunto de reações metabólicas que conduz à oxidação completa da glicose. Este conjunto de reações ocorre na matriz da mitocôndria e é catalizado por um conjunto de enzimas, destacando-se as descarboxilases e as desidrogenases. Cada molécula de glicose conduz à formação de duas moléculas de ácido pirúvico, as quais originam duas moléculas de acetil - CoA, que iniciam dois ciclos de Krebs. Devido à combinação do grupo acetil (2C) da CoA com o ácido oxaloacético (4C), forma-se ácido cítrico (6C). Assim, por cada molécula de glicose degradada, forma-se no ciclo de Krebs: seis moléculas de NADH, duas moléculas de FADH2 (que tem um papel semelhante ao NADH), duas moléculas ATP, quatro moléculas de CO2.

4ºEtapa - Cadeia transportadora de eletrões e fosforilação oxidativa

As moléculas de NADH e FADH2, formadas durante as etapas anteriores, transportam eletrões que vão percorrer uma série de proteínas, até serem captados por um aceptor final, o oxigénio. Estas proteínas aceptoras de eletrões ou cadeia respiratória e encontram-se ordenadas na membrana interna das mitocôndrias de acordo com a sua afinidade para as eletrões. Os eletrões transportados pelo NADH e pelo FADH2 são cedidos aos aceptores, iniciando um fluxo, ao longo do qual estas moléculas vão sendo sucessivamente reduzidas e oxidadas. Estes fluxo é condicionado pela disposição das moléculas transportadoras de eletrões. Cada transportador tem maior afinidade para os eletrões do que o transportador anterior, garantindo-se desta forma um fluxo unidirecional até ao aceptor final - o oxigénio. O oxigénio, depois de receber os eletrões, capta os protões (H+) presentes na matriz da mitocôndria, formando-se a água (H2O). À medida que os eletrões passam de transportador em transportador, liberta-se energia. Essa energia é utilizada para fosforilar o ADP, formando ATP. Este processo de produção de ATP está associado a fenómenos de oxidação - redução, pelo o que é, normalmente, designado fosforilação oxidativa.

-Partindo da mesma quantidade de glicose, se liberta mais energia na presença de oxigénio (condições aeróbias) do que na ausência deste gás (condições anaeróbias).

-Em condições de anaerobiose, a degradação da glicose é incompleta, formando-se:

Álcool etílico e dióxido de carbono - no caso da fermentação alcoólica
Ácido Láctico - no caso da fermentação láctica

-Em condições de aerobiose, a degradação da glicose é completa, formando-se compostos simples, água e dióxido de carbono (mais pobres em energia do que o álcool etílico ou o ácido láctico)

-A fermentação e a respiração aeróbia são duas vias possíveis de degradação dos compostos orgânicos - vias catabólicas - que permitem às células retirar diferentes quantidades de energia química desses compostos. A partir de uma molécula de glicose, na presença de oxigénio, é possível obter 38 moléculas de ATP (equivale a 40% da energia total contida numa molécula de glicose), na ausência deste gás, o rendimento energético é de apenas duas moléculas de ATP (equivale a cerca de 2% da energia total contida numa molécula de glicose).

Trocas Gasosas em Seres Unicelulares

Respiração Celular

-Conjunto de reações químicas, que ocorrem a nível celular e que permitem a obtenção de energia à custa de compostos de carbono e com a intervenção de oxigénio.

Trocas gasosas nas plantas

-Funções metabólicas:

Respiração: planta capta oxigénio e liberta dióxido de carbono
Fotossíntese: planta capta dióxido de carbono e liberta oxigénio
Transpiração: planta liberta vapor de agua

-As trocas gasosas com o meio externo ocorrem através dos estomas, que também controlam a quantidade de gases absorvidos e libertados.

-O estado de turgescência das células estomáticas determina o grau de abertura dos estomas mas pode ser também provocado por outros fatores como:

Elevada concentração de potássio (K+) no interior da célula- os iões K+ saem por difusão - o estoma fecha
Baixa concentração de potássio (K+) no interior da célula- os iões K+ saem por difusão - o estoma fecha

Trocas gasosas nos animais

-Ocorrem por difusão através de superfícies respiratórias.

Difusão direta - Trocas gasosas ocorrem diretamente entre as células e o meio exterior.

Difusão indireta - Os gases são transportados por um fluído circulante das células para o exterior.

-Características comuns as superfícies respiratórias:

Pouca espessura
Sempre húmidas
Muito vascularizadas
Grande superfície de contacto entre o meio interno e o externo.

-Trocas gasosas através da superfície corporal: Nos animais de dimensões reduzidas os gases respiratórios difundem-se diretamente através da superfície corporal. Nos animais mais complexos o aparecimento do sistema circulatório aumenta a eficiência das trocas gasosas através do tegumento.

Exemplo - hidras e planárias

-Trocas gasosas através de brânquias: As brânquias ou guelras são os órgãos respiratórios da maioria dos animais aquáticos, são constituídas por filamentos duplos. O mecanismo contracorrente, facilita a hematose, consiste na água entrar pela boca do peixe passar por entre as lamelas, cruzando-se em sentido contrário com o sangue. Este mecanismo é importante devido ao facto da quantidade de oxigénio dissolvido na água ser muito inferior ao que existe na atmosfera.

-Trocas gasosas através de traqueias: Os insetos possuem um sistema respiratório constituído por traqueias que se ramificam e terminam nas traquíolas. As traqueias contactam com o exterior através de espiráculos. As trocas gasosas ocorrem por difusão direto do epitélio das traquíolas para as células. O sistema circulatório não é utilizado no transporte dos gases respiratórios.

-Trocas gasosas através dos pulmões: O pulmão é a superfície respiratória dos mamíferos, é constituído por milhões de alvéolos pulmonares. As aves para além de pulmões possuem sacos aéreos, que constituem reservas de ar, melhorando assim a eficácia de ventilação, para que o ar percorra todo o sistema respiratório, são necessários 2 ciclos ventilatórios. Nos mamíferos, a superfície respiratória é constituída por milhões de alvéolos pulmonares, dispostos em cacho em volta dos branquíolas. Nestes animais o ar circula em 2 sentidos opostos.

Regulação nervosa e hormonal em animais

-Sistemas Abertos: Estabelece trocas de matéria e energia com o exterior.

-Sistemas Fechados: Estabelece trocas de energia com o exterior mas não troca de matéria.

-Sistemas Isolados: Não estabelece trocas de energia, nem trocas de matéria com o exterior.

-Homeostasia: existência de um equilíbrio dinâmico entre sistemas biológicos.

Sistema nervoso e regulação nervosa

-A unidade básica do sistema nervoso é a célula nervosa - o neurónio.

-Impulso Nervoso: alteração eléctrica, que percorre a membrana.

-Os neurónios têm diferentes concentrações de iões entre a face interna e a face externa da sua membrana plasmática.

Fluido intracelular: Elevada concentração de K+ - Baixa concentração de Na+ - Superfície negativa
Fluido extracelular: Elevada concentração de Na+ - Baixa concentração de K+ - Superfície positiva

-A diferença de cargas eléctricas é mantida pela bomba de potássio e sódio. Assim, gera-se uma diferença potencial elétrica entre duas faces da membrana - potencial de membrana.

-Despolarização: Um estimulo chega ao neurónio, ocorre a alteração da permeabilidade da membrana, permitindo entrada de Na+ na célula e saída de potássio. Inversão das cargas ao redor dessa membrana.

-O estímulo necessário para desencadear um potencial de ação designa-se estímulo linear.

-Sinapses: Passagem do impulso nervoso de um neurónio para outro.

Sinapses químicas: existe um pequeno espaço entre as membranas - fenda sináptica
Sinapses elétricas: permite que o impacto nervoso se propague muito rapidamente

Sistema endócrino - regulação hormonal

-Constituído por glândulas secretoras de mensageiros químicos - hormonas.

-O sistema endócrino depende do sistema nervoso. A atividade endócrina é controlada pelo hipotálamo, que estabelece a ligação entre o sistema nervoso e o hormonal. O hipotálamo recebe diversos estímulos, os neurónios hipotalámicos produzem neurohormonas que atingem a hipófise. Algumas hormonas produzidas pelo hipotálamo são encaminhadas até ao lóbulo posterior da hipófise, sendo aí lançadas para a corrente sanguínea, atingindo as células-alvo. Outras hormonas hipotalámicas atuam sobre o lóbulo anterior da hipófise, estimulando ou inibindo a produção e libertação de hormonas hipofisárias que vão controlar o funcionamento de diversos tecidos do organismo, incluindo outras glândula endócrinas.

Termorregulação

-A temperatura é um dos fatores ambientais que sofre frequentes variações. Os animais podem ser classificados como:

Endotérmicos - regulam a sua temperatura corporal produzindo calor por processos metabólicos ou usam mecanismos para perderem calor.
Ectotérmicos - a taxa metabólica não contraria as alterações de temperatura e, por isso, dependem das fontes de calor externas.

-Regulação de temperatura:

Animais Homeotérmicos - têm a capacidade de regular a sua temperatura para um nível de temperatura constante.
Animais Poiquilotérmicos - a temperatura varia com alterações da temperatura do meio.

-Quando há aumento de temperatura corporal:

Vasodilatação
Dilatação dos vasos sanguíneos
Sudorese
Redução da produção de calor

-Quando há diminuição da temperatura corporal:

Vasoconstrição
Contração dos vasos sanguíneos
Ereção dos pelos
Aumento da produção de calor

Osmorregulação

-Permite a manutenção do equilíbrio de água e sais no organismo.

-Osmoconformante: não regulam a concentração de sais dos seus fluidos corporais.

-Osmorreguladores: animais que apresentam uma concentração do seu meio interno muito diferente da concentração salina do meio envolvente.

-Em meio aquático:

Peixes marinhos - meio hipotónico, perdem água para o meio, para compensar estas perdas ingerem muita água salgada e eliminam o excesso de sal através de transporte ativo que ocorre ao nível das brânquias.

Peixes de água doce - meio hipertónico, a água entra para o seu meio interno e os sais são perdidos por difusão , para manter a homeostasia os peixes produzem uma urina muito diluída e possuem células branquiais que transportam ativamente sais da água para o seu sangue, absorvem sais que se encontram nos alimentos ingeridos

-Em meio terrestre:

Sistema excretor constituído unidades filtradoras - nefrídeos - minhocas
Sistema excretor constituído por túbulos de Halpighi - aranhas e insectos
Sistema excretor através de glândulas nasais - aves e tartarugas
Sistema excretor formado por 2 rins, uréteres, beixiga e uretra - homens e mamíferos

Hormonas Vegetais

-Todos os seres vivos apresentam uma série de respostas aos estímulos do meio exterior. Apesar de não terem capacidade de locomoção, as plantas e os animais produzem movimentos de diversos tipos.

Os movimentos das plantas normalmente não são tão rápidos, ou evidentes, como os dos animais. Os movimentos das plantas ocorrem em diversos órgãos, como os caules, raízes, ou as flores, e incluem, alongamentos, curvaturas, enrolamentos, abertos e fecho das flores e folhas...

Os movimentos das plantas e o desenvolvimento dos seus órgãos, são afectados por inúmeros estímulos do meio exterior, como por exemplo a luz, a temperatura, a gravidade, o fotoperíodo ou o toque mecânico.

Os movimentos que envolvem crescimento na direção de um estímulo ambiental ou na direção oposta a esse estímulo chamam-se tropismos. Estes podem ser positivos ou negativos conforme o movimento se realiza em direção ao estímulo ou se afasta dele.

Os movimentos que não envolvem crescimento direcionado relativamente ao estímulo chamam-se movimentos násticos ou nastias. Estes incluem alguns movimentos mais fascinantes do reino vegetal.

Tipos de fitohormonas

Auxina: Controlam o gravitropismo, promovem a dominância apical, retardam a abscisão.

Giberelinas: Estimulam o alongamento e a divisão celular em caules, raízes, folhas jovens e gomos (estruturas finais das plantas), promovem a germinação de sementes e os processos de floração e maturação dos frutos.

Citoquininas: Retardam a abscisão, promovem o desenvolvimento de gomos laterais, estimulam a divisão celular em sementes, raízes,folhas jovens e frutos.

Etileno: Estimula o amadurecimento dos frutos.

Ácido abscísico: inibe a germinação das sementes e o desenvolvimento dos gomos, promove o fecho do estoma em plantas com stress hídrico.