BIOLOGIA E GEOLOGIA 2º PARTE – BIOLOGIA

10º ANO

2009/2010

Unidade 0 – Diversidade na Biosfera

Biologia

É a ciência encarregue pelo estudo dos seres, das relações que eles estabelecem entre si e com o meio que os rodeia.

Por muito considerada a Ciência do século XXI, subdivide-se em diversos ramos:

Zoologia;

Botânica;

Microbiologia;

Biotecnologia;

Filogenia;

Genética;

Ecologia;

Fisiologia.

Biosfera

Biosfera

Camada superficial da

Terra com capacidade de

suportar vida.

Inclui toda a vida na Terra,

o ambiente em que se

desenvolve e as relações

que se estabelecem entre

todos os seus elementos.

Organização biológica

Célula

Unidade funcional e estrutural dos seres vivos.

Seres vivos constituídos por uma única célula denominam-se de unicelulares.

Seres vivos constituídos por mais de uma célula denominam-se de pluricelulares ou multicelulares.

Organização biológica

Os sistemas biológicos pluricelulares encontram-se organizados de uma forma hierarquizado.

Assim do mais simples partimos da célula;

Células idênticas e com funções semelhantes formam tecidos;

Diferentes grupos de tecidos associam-se para formar os órgãos;

Órgãos que desempenham um função geral comum organizam-se em sistemas de órgãos;

Os diferentes sistemas de órgãos cooperam entre si, formando um organismo.

Organização biológica

Organismos idênticos e capazes de se cruzarem entre si originando descendentes férteis dizem-se pertencentes a mesma espécie.

Indivíduos pertencentes à mesma espécie e que habitem uma determinada área constituem uma população.

Populações de diferentes espécies tendem a partilhar uma determinada área formando as chamadas comunidades bióticas ou biocenose.

Ao conjunto da biocenose, das relações que os seres vivos estabelecem entre si, e o ambiente, forma-se um sistema ecológico ou ecossistema.

Organização biológica

Todos os ecossistemas da Terra formam a biosfera.

Dinâmica dos Ecossistemas

Em qualquer ecossistema os seres vivos estabelecem relações tróficas que envolvem a transferência de matéria e energia.

Tais relações denominam-se de Cadeias Alimentares ou Cadeias Tróficas.

Estas não são mais do que uma sequência de seres vivos que se relacionam a nível alimentar.

Quando relacionamos as diferentes cadeias alimentares que incluem os mesmos seres vivos desenvolvemos Teias Alimentares ou Teias Tróficas.

Dinâmica dos Ecossistemas

Nas redes tróficas podemos considerar a existência

de três categorias de seres vivos de acordo com as

suas estratégias de obtenção do alimento:

Produtores

Consumidores

Decompositores

Produtores

São seres vivos que têm a capacidade de produzirem o seu próprio alimento;

Convertem a matéria inorgânica em matéria orgânica;

Usam uma fonte de energia externa, normalmente o Sol;

Fotossintéticos

Consideram-se seres autotróficos.

Consumidores

Seres vivos que são incapazes de produzir o seu alimento;

Seres heterotróficos

Alimentam-se directa ou indirectamente da matéria elaborada pelos produtores;

Classificam-se de acordo com os seres vivos de que se alimentam.

Decompositores

Seres vivos que obtêm matéria orgânica e energia a partir de outros seres vivos, decompondo cadáveres e excrementos;

Convertem a matéria orgânica em matéria inorgânica, devolvendo-a aos solos;

Estes passam a estar novamente disponíveis para os produtores.

Diversidade Biológica

A Biodiversidade no planeta é enorme, calculando-se que existam cerca de 30.000.000 de espécies de organismos diferentes.

A maior parte dos quais serão microorganismos formados por uma célula apenas e sem núcleo - seres procariontes;

Células procaríoticas;

Os restantes serão seres vivos mais complexos, constituidos por uma ou mais células que têm núcleo e outras estruturas membranares – seres eucariontes;

Células eucariontes;

Classificação (segundo Whittaker, 1979)

Reinos: Monera

Monera

Seres unicelulares autotróficos e heterotróficos;

Procariontes;

Neste grande reino podemos distinguir dois ramos:

Arqueobactérias;

Eubactérias

Reinos: Protista

Protista

Seres eucariontes

autotróficos e

heterotróficos;

A maioria é unicelular, no

entanto existem alguns

multicelulares.

Reinos: Fungi

Fungi

Seres eucariontes heterotróficos;

Unicelulares e pluricelulares;

Digestão exterior seguida de absorção dos materiais assim produzidos;

Relação trófica:

A maior parte são decompositores;

Alguns parasitas;

Poucos simbiontes.

Reino: Plantae

Plantae (Plantas)

Seres eucariontes

pluricelulares;

Autotróficos;

Fotossíntese

Maiores seres vivos do

planeta.

Reino: Animalia

Animalia (Animais)

Seres eucariontes

pluricelulares;

Heterotróficos;

Amplamente adaptados a

todos os ecossistemas da

Terra.

Conservação e extinção

Desde o surgimento da Vida na Terra há 3800 Milhões de Anos que os seres vivos têm evoluído.

Este processo não tem sido linear, muito pelo contrário ocorre muitas vezes por “pulos”.

Calcula-se que cerca de 99% das espécies que tenham existido estejam actualmente extintas.

A extinção é um processo natural, e em certa parte até benéfica.

Conservação e extinção

O Homem, directa ou indirectamente, têm acelerado o processo de extinção de muitas espécies.

Isto deve-se em grande parte às suas acções nos ecossistemas.

Calcula-se que cerca de 10% das espécies existentes hoje em dia estejam extintas dentro de duas décadas.

A extinção de espécies tem efeito negativos já que muitas outras espécies estão dependentes delas.

Além disso a maior parte da indústria farmacêutica depende do mundo biológico, a extinção de certas espécies podem impedir o desenvolvimento de certos medicamentos e terapias.

Há então uma forte necessidade de proteger a biodiversidade.

Unidade 0

2 - A Célula

A célula

Dado que todos os seres vivos são constituídos por células, para uma total compreensão dos processos biológicos é necessário estudar e compreender as células.

As células eram totalmente desconhecidas até a invenção do microscópio, dadas as suas reduzidas dimensões.

Microscópio

O primeiro microscópio foi desenvolvido em 1590 por Jansen.

Em 1665, Hooke usa um microscópio para observar a estrutura da cortiça, ao verificar que era constituído por estruturas semelhantes a favos de mel denominou essas estruturas de células.

Célula deriva de Cella que significa espaço vazio ou pequena caixa.

Hooke observou células mortas mas abriu o caminho para o estudo da Biologia.

Em 1676, Leeuwenhoek observou as primeiras bactérias ao microscópio.

Teoria Celular

Em 1838, Schleiden e Schwann, desenvolvem a Teoria Celular, que assenta actualmente no seguintes princípios:

A célula é a unidade básica estrutural e funcional de todos os seres vivos;

Todas as células provêm de células pré-existentes;

A célula é a unidade de reprodução, de desenvolvimento e de hereditariedade dos seres vivos.

Microscópio Electrónico de Transmissão

Na década de 30 do século XX foi desenvolvido o Microscópio Electrónico de Transmissão.

Não permite observar material vivo;

Ampliações na ordem dos 50x106

(com correcção de imagem).

Permitiram o estudo da ultraestrutura da célula.

Unidade estrutural e funcional

Todos os seres vivos são constituídos por células, por essa razão as células são as unidade estrutural de vida.

Numa célula realizam-se todas as funções vitais necessárias para a vida, por essa razão se diz que são a unidade funcional da vida.

As células podem apresentar-se numa infinidade de formas e tamanhos, no entanto podemos dividi-las em dois simples grupos:

Células Procarióticas

Células Eucarióticas

Unidade estrutural e funcional

Pensa-se que as células eucariontes tenham evoluído a partir das células procariontes, pois são mais complexas e apresentam:

Núcleo organizado e delimitado por membranas;

Organelos membranares.

O processo evolutivo que levou ao surgimento da células eucariontes é ainda discutível.

Célula Procariótica

Terão sido as primeiras

formas celulares a

aparecerem na Terra;

Baixo grau de organização;

Não há presença de

estruturas membranares.

Célula Eucariótica

As células eucariontes apresentam diversas formas e tamanhos, de acordo com o organismo e funções que desempenham.

As mais pequenas dificilmente são observáveis a olho nú, pelo contrário as maiores, como o ovo da avestruz ou os neurónios da pata da girafa são facilmente observáveis.

Quanto à forma, algumas podem mudar o seu aspecto de modo a melhorarem a sua deslocação/função.

Célula Eucarionte

Podemos distinguir basicamente dois tipos de

células eucariontes:

Células animais

Células vegetais

Célula Eucarionte

Embora diferentes estruturalmente e até

fisiologicamente, podemos determinar três

constituintes fundamentais e comuns:

Membrana Plasmática

Citoplasma Núcleo

Célula Eucarionte

Que ideia tens de uma célula…

Um lugar calmo e aborrecido em que nada acontece?

Componentes celulares

Membrana celular

Membrana plasmática;

Membrana citoplasmática;

Plasmalema;

Delimita o meio extracelular (exterior)do meio intracelular (interior).

Citoplasma

Limitado pela membrana plasmática;

Massa semifluida, também denominada de hialoplasma.

Encontram-se dispersos os organelos.

Componentes celulares

Núcleo

Delimitada de invólucro nuclear;

Presença de poros, que permitem a comunicação do núcleo e o citoplasma;

O líquido interior denomina-se de nucleoplasma onde se pode encontrar a cromatina;

Ocasionalmente é possível de observar uma massa esférica denominada de nucléolo.

Componentes celulares

Mitocôndrias

Organelo delimitado por uma dupla membrana; Externa;

Interna;

A membrana apresenta invaginações que dão origem às cristas;

Estão envolvidas no processo de produção de energia.

Componentes celulares

Cloroplasto

Organelos delimitados por membrana dupla;

Apresentam pigmentos fotossintéticos;

Clorofila;

Intervenientes na fotossíntese;

Conversão da matéria inorgânica em matéria orgânica.

Componentes celulares

Vacúolos

De tamanho variável e delimitados por uma membrana;

Representam armazens de diferentes substâncias:

Gases;

Proteínas;

Gorduras;

Pigmentos;

Açucares…

Nas células vegetais são mais evidentes.

Componentes celulares

Parede celular

Parede rígida que envolve as células vegetais e bacterianas;

De diferentes compostos, mas nas células vegetais, normalmente de celulose.

Confere protecção e suporte.

Componentes celulares

Centríolos

Estrutura de aspecto

cilíndrico, constituido por

microtúbulos.

Intrevêm em diferentes

processos,

nomeadamente na

divisão celular.

Componentes celulares

Retículo endoplasmático

Sistema de...

Sáculos;

Vesículas;

Canalículos.

Envolvidos na

Síntese de proteínas, lípidos e hormonas;

Transporte de diferentes substâncias,

Componentes celulares

Aparelho ou Complexo de Golgi

Conjunto de cisternas achatadas envolvidas nos

processos de secreção de substâncias.

Componentes celulares

Lisossomas

Estruturas esféricas rodeadas por uma membrana simples.

Contêm enzimas intervenientes em diferentes reacções de decomposição.

Componentes celulares

Ribossomas

Pequenos organelos constituido por duas subunidades:

Subunidade maior

Subunidade menor

Podem encontrar-se na membrana do Reticulo Enodoplasmático (Retículo Endoplasmático Rugoso).

Intervenientes na síntese proteíca.

Componentes celulares

Citosqueleto

Malha de fibras

intercruzadas.

Mantém a estrutura da

célula.

Estrutura dinâmica.

Unidade 0

Constituintes básicos

Constituintes básicos

A unidade biológica da célula não se limita a características estruturais e funcionais, mas também a nível molecular.

Todos os seres vivos são constituídos por moléculas orgânicas de grandes dimensões…

Macromoléculas

As macromoléculas são constituidas essencialmente por Carbono (C), Oxigénio (O), Hidrogénio (H) e outros como o Azoto (N).

Constituintes básicos

As macromoléculas podem desempenhar diversas funções:

Estruturais;

Energéticas;

Enzimáticas;

Armazenamento e transferência de informação.

Além das macromoléculas, nas células, existem ainda outros constituintes como por exemplo os sais minerais.

Água

É o composto mais importante e abundante das células.

75 a 90% do total da sua massa.

Representa o meio onde ocorrem todas as reacções celulares e químicas vitais da célula.

As propriedades da água residem no facto dela apesar de electronicamente neutra apresentar polaridade.

Isto permite que as águas se ligem entre si ou com outras moléculas de substâncias polares.

Esta ligação ocorre através da formação de pontes de hidrogénio.

Contribui para a capacidade de solubilidade da água, permitindo ligar-se a diversos iões formando compostos mais estáveis.

Macromoléculas Biológicas

As macromoléculas podem agrupar-se em quatro grupos:

Prótidos

Glícidos

Lípidos

Ácidos Nucleicos

Prótidos

São compostos orgânicos constituídos essencialmente por C, H, O e N.

Pelo que se denominam de compostos quaternários.

Podem também conter, em menor percentagem, outros elementros como o S, P, Mg, Fe e Cu.

Os prótidos podem ser classificados, de acordo com o seu grau de complexidade em:

Aminoácidos;

Péptidos;

Proteínas.

Prótidos

Os aminoácidos são os prótidos mais simples.

Constituem as unidades estruturais dos péptidos e das proteínas.

Ligando-se entre e dando origem a cadeias mais ou menos extensas.

Conhecem-se cerda de 20 aminoácidos na natureza.

Apresentam em comum:

Grupo amina (NH2);

Grupo carboxilo (COOH).

Diferem no Radical, que representa uma porção da molécula que varia de aminoácido para aminoácido.

Prótidos

Os péptidos são o resultado de dois ou mais aminoácidos.

Trata-se de uma ligação química covalente, que neste caso se denomina de ligação peptídica.

Ocorre entre o grupo carboxilo de um aminoácido e o grupo amina de outro.

Por cada ligação peptídica que se estabelece há formaçaõ de um molécula de água.

Péptido de…

Dois aminoácidos denominam-se de dipéptidos;

Três aminoácidos denominam-se de tripéptidos;

De dois a vinte aminoácidos denominam-s de oligopéptidos;

Mais de vinte aminoácidos denominam-se de polipéptidos.

Prótidos

Com os 20 aminoácidos é possível criar uma grande quantidade (na realidade quase infinita) de proteínas com sequências diferentes e/ou tamanhos diferentes.

As protéinas são constituidos por uma ou mais cadeias polipeptídica e apresentam uma estrutra tridimensional definida.

Na realidade a estrutura é tão importante que determina a funcionalidade da proteína.

Por sua vez a estrutura tridimensional depende da sequência de aminoácidos da proteína (Estrutura Primária)

Prótidos

As proteínas podem ser constituidas por aminoácidos…

Proteínas simples ou Holoproteínas.

Ou conter uma porção não proteíca…

Grupo prostético ou Cofactores.

Determinantes para a funcionalidade da proteína.

Denominam-se de Proteínas conjugadas ou

Heteroproteínas.

Os grupos prostéticos aumentam a diversidade das

proteínas.

Prótidos

A estrutura das proteínas é mantida por ligações fracas, pelo que são facilmente quebradas…

Calor;

Agitação;

Sais;

Ácidos…

A perda da estrutura tridimensional denomina-se de desnaturação.

As proteínas são de extrema importância biológica, desempenhando uma grande quantidade de funções…

Glícidos

Também conhecidos por hidratos de carbono.

Compostos orgânicos ternários (C, O e H);

Podem ser classificados, de acordo com a complexidade, em:

Monossacarídeos;

Oligossacarídeos;

Polissacarídeos.

Glícidos

Monossacarídeos

Também conhecidos por oses.

São classficados de acordo com a quantidade de Carbonos que possuem (entre 3 e 9)

Trioses (3C);

Tetroses (4C);

Pentoses (5C);

Hexoses (6C);

Heptoses (7C)…

As pentoses e as hexoses são as mais frequentes na natureza, e dentro destas a mais comuns são a frutose e a glicose.

Glícidos

Estes monossacarídeos quando em solução aquosa, apresentam uma estrutura em anel de carbono.

Dois destes monossacarídeos podem ligar-se formando um dissacarídeo.

À ligação entre dois monossacarídeos dá-se o nome de ligação glicosídica.

Os oligossacarídeos resultam de entre 2 a 10 monossacarídeos.

Se por seu lado o número de monossacarídeos ligados for maior do que 10 então estamos perante um polissacarídeo.

A maior parte dos polissacarídeos são linerares, no entanto alguns como a amilopectina são ramificados.

Glícidos

Lípidos

Conhecidos como as gorduras.

Animais e Vegetais;

As ceras e os esteróides são também outro tipo de lípidos.

São compostos orgânicos essencialmente constituídos por C, H e O.

No entanto podem apresentar outros compostos como S, N, e P.

Lípidos

Estas substâncias são insolúveis em água, mas solúveis em

solventes orgânicos (benzeno, éter e o clorofórmio).

Os lípidos dividem-se, de acordo com a sua função, em:

Lípidos de reserva;

Lípidos estruturais;

Lípidos com função reguladora.

Lípidos de reserva

São constituídos por dois componentes fundamentais:

Ácidos gordos;

Cadeia linear de átomos de carbono;

Grupo terminal carboxilo (COOH);

Podem ser classificados em:

Saturados – não têm ligações duplas ou triplas, ou seja, só apresentam ligações simples;

Insaturados – apresentam ligações duplas ou triplas.

Glicerol

Também conhecida por glicerina;

É um álcool que contem três grupos hidróxilo (HO);

Estabelecem ligações covalentes com átomos de carbono dos grupos carboxilo dos ácidos gordos, originando uma ligação éster.

Dependendo do número de ácidos gordos que se ligam ao glicerol assim se formam:

Monoglicerídeo;

Diglicerídeo;

Triglicerídeo.

Lípidos estruturais

Dentro deste grupo os fosfolípidos destacam-se pela sua importância.

São lípidos que apresentam grupos fosfato.

São dos constituintes mais abundantes das membranas celulares.

Resultam da ligação entre:

Um glicerol;

Dois ácidos gordos;

Uma molécula de ácido fosfórico.

Lípidos estruturais

Os fosfolípidos são macromoléculas anfipáticas.

Apresentam uma parte hidrofóbica e uma parte hidrofílica.

Esta característica é extremamente importante na constituição da membrana plasmática.

Lípidos com função reguladora

Alguns lípidos intrevêm nos processos de regulação

dos organismos, como por exemplo as hormonas.

No caso dos mamíferos salientam-se as hormonas

sexuais:

Testosterona;

Progesterona;

Entre outros esteróides.

Lípidos

Ácidos nucleicos

São as principais moléculas envolvidas em processos de controlo celular.

Existem dois tipos de ácidos nucleicos:

ADN – Ácido Desoxirribonucleico;

RNA – Ácido Ribonucleico.

Ambos polímeros de nucleótidos, isto é, são polinucleótidos.

Ácidos nucleicos

Os nucleótidos, unidades estruturais, dos ácidos

nucleicos são constituidos por:

Base azotada;

Pentose;

Grupo fosfato.

Ácidos nucleicos

Existem cinco tipos de bases azotadas:

Adenina (A);

Guanina (G);

Citosina (C);

Timina (T);

Uracilo (U).

Ácidos nucleicos

Ácidos nucleicos

A Timina é exclusiva do DNA, sendo substítuida, no RNA, por Uracilo.

No DNA, as bases ligam-se entre si por complementaridade da seguinte forma:

A-T

C-G

Esta ligação permite que duas cadeias complementares se liguem, formando uma dupla cadeia que se enrola em hélice.

Ácidos nucleicos

3 Pontes de Hidrogénio

2 Pontes de Hidrogénio

Ácidos nucleicos

Relativamente às pentoses…

No DNA é a desoxiribose;

No RNA é a ribose.