BIOLOGIA E GEOLOGIA 2º PARTE – BIOLOGIA

Unidade 0 – Diversidade na Biosfera EPL Hélder Giroto Paiva

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

Terra com superficial da capacidade de

suportar vida. Inclui toda a vida na Terra,

o ambiente em que se as relações desenvolve e

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.

Orga nização biológ mas biológicos pluricelulares en ierarquizado. o mais simples partimos da célula idênticas e com funções semelhant

ica

Os siste forma h

contram-se organizados de uma

Assim d ;

Células es 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 incapazes de seu alimento;

que são produzir o

Seres heterotróficos Alimentam-se directa ou

indirectamente da matéria elaborada produtores;

pelos

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 orgânica inorgânica, aos solos;

a matéria em matéria

devolvendo-a

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 microorganismos formados por célula apenas e sem núcleo - procariontes; Células procaríoticas;

serão uma

seres

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

autotróficos heterotróficos;

eucariontes e

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

pluricelulares; eucariontes

Autotróficos; Fotossíntese

Maiores planeta.

seres vivos do

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 estudar e células.

é necessário compreender as

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

Microscópio

O primeiro microscópio desenvolvido em 1590 por Jansen.

foi

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 formas celulares

primeiras 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 células eucariontes:

basicamente dois tipos de

Células animais

Células vegetais

Célula Eucarionte

Embora diferentes estruturalmente e até três fisiologicamente, podemos determinar

constituintes fundamentais e comuns:

Membrana Plasmática

Citoplasma Núcleo

Componentes celulares

Membrana celular Membrana plasmática;

Membrana citoplasmática;

Plasmalema;

Delimita o meio extracelular meio intracelular (interior).

(exterior)do

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 do permitem a comunicação

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 fotossintéticos; Clorofila; Intervenientes

fotossíntese; Conversão

inorgânica orgânica.

pigmentos

na

da matéria em matéria

Componentes celulares

Vacúolos De tamanho variável e

por uma delimitados 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 processos,

diferentes

nomeadamente divisão celular.

na

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

processos de secreção de substâncias. envolvidas nos

Componentes celulares

Lisossomas Estruturas esféricas

rodeadas por uma membrana simples.

Contêm enzimas

intervenientes em diferentes reacções decomposição.

de

Componentes celulares

Ribossomas Pequenos

constituido subunidades:

organelos por duas

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 célula.

a estrutura da

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.

Macromoléculas As macromoléculas são constituidas

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

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

Constituintes básicos

As macromoléculas podem diversas desempenhar

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

Heteroproteínas. Os grupos prostéticos aumentam a diversidade das

proteínas.

ou

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 gorduras. Animais e Vegetais;

as

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

São compostos essencialmente por C, H e O.

orgânicos constituídos

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 macromoléculas anfipáticas.

são

Esta característica é extremamente importante na constituição da membrana plasmática.

Apresentam uma parte hidrofóbica e uma parte hidrofílica.

Lípidos com função reguladora

Alguns lípidos intrevêm nos processos de regulação dos organismos, como por exemplo as hormonas.

No caso dos mamíferos sexuais: Testosterona; Progesterona; Entre outros esteróides.

salientam-se as hormonas

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

2 Pontes de Hidrogénio

3 Pontes de Hidrogénio

Ácidos nucleicos

Relativamente às pentoses… No DNA é a desoxiribose;

No RNA é a ribose.