Biologia | Unidade 2 Obteno de matria Heterotrofia e Autotrofia

Biologia | Unidade 2 Obteno de matria Heterotrofia e Autotrofia12/2009

Obteno de matria pelos seres heterotrficos

Os seres heterotrficos elaboram as suas molculas orgnicas utilizando substncias orgnicas contidas nos alimentos que ingerem. Muitas dessas substncias so molculas complexas que experimentam uma digesto, sendo transformadas por ao de enzimas em molculas mais simples que podem ser absorvidas e aproveitadas a nvel celular.

Membrana plasmtica: composio qumica e estrutura

Protenas extrnsecas ou perifricas: localizadas superfcie com ligaes fracas aos fosfolpidos.

Protenas intrnsecas ou integrais: penetram na bicamada fosfolipdica, podendo mesmo atravessar toda a membrana.

Glicolpidos e Glicoprotenas: esto envolvidos em mecanismos de reconhecimento de substncias do meio envolvente.

Colesterol: encontra-se inserido na bicamada fosfolipdica e quanto mais colesterol existir mais fluida fica a membrana.

Este modelo, proposto por Singer e Nicholson, usualmente designado por modelo de mosaico fluido visto que apresenta vrios tipos de molculas na sua composio e devido ao movimento individual de molculas que constituem a membrana (movimentos laterais1 e de flip-flop2 por parte dos fosfolpidos e outros movimentos por parte das protenas).

Transporte de materiais atravs da membrana plasmtica

A membrana plasmtica responsvel no s por assegurar a integridade da clula mas tambm por controlar o intercmbio de substncias entre o meio extracelular e o meio intracelular. Uma das suas propriedades fundamentais a permeabilidade seletiva na medida em que facilita a passagem de certas substncias e dificulta ou impede a passagem de outras. O transporte pode ser no mediado, quando as trocas so controladas apenas por processos fsicos ou mediado quando h interveno de protenas especficas.

Meio HipertnicoMeio IsotnicoMeio Hipotnico

Maior concentrao de solutoEstado de equilbrio dinmicoMenor concentrao de soluto

Transporte no mediadoDifuso simples

Processo a favor de um gradiente de concentraes; Regulado pelas leis da Fsica; Ocorre at que seja atingido o estado de equilbrio dinmico; Ex: gases e molculas lipossolveis.Osmose

Caso particular da difuso de H2O. Necessita de uma presso designada presso osmtica que contrabalana a tendncia da gua para se mover, atravs da membrana, do meio hipotnico, onde est em maior quantidade para o meio hipertnico, onde est em menor quantidade. Soluo Hipertnica elevada presso osmtica; Soluo Hipotnica baixa presso osmtica.Osmose em Clulas Vegetais

Clulas colocadas num meio hipertnico Sada de gua do vacolo para o exterior da clula por osmose Diminuio do volume do vacolo e retraimento do citoplasma Estado de plasmliseNota: Durante o estado de plasmlise da clula existem canais, designados plasmodesmos, que asseguram a continuidade citoplasmtica e permitem a comunicao e passagem de molculas atravs da parede celular.Clulas colocadas num meio isotnico Igual fluxo de gua entre o meio intracelular e o meio extracelular Estado de equilbrioClulas colocadas num meio hipotnico Entrada de gua para o interior da clula por osmose Aumento do volume do vacolo comprimindo o citoplasma e o ncleo contra a parede celular Presso de turgescncia sobre a parede celular Estado de turgescncia

Osmose em Clulas Animais (hemcias)

Hemcias colocadas num meio hipertnico Sada de gua para o exterior da clula por osmose Diminuio do volume celular e enrugamento da sua superfcie externa Estado de plasmliseHemcias colocadas num meio isotnico Igual fluxo de gua entre o meio intracelular e o meio extracelular Forma habitual bicncava Estado de equilbrioHemcias colocadas num meio hipotnico Entrada de gua para o interior da clula por osmose Aumento do volume, podendo sofrer lise celular Estado de turgescncia

A diferena de comportamento entre as clulas vegetais e animais explica-se pela ausncia ou presena de parede celular.Transporte Mediado

Difuso Facilitada

Processo a favor de um gradiente de concentraes; Faz-se com a interveno de protenas especficas permeases;

No h gasto de energia (transporte passivo);

Ex: glicose e aminocidos.1- Ligao da molcula de soluto permease;

2 e 3- Alterao da forma da protena para permitir a passagem da substncia atravs da membrana.

Nota: As molculas atravessam a membrana uma a uma.

A velocidade de transporte da substncia aumenta com a concentrao dessa substncia, mas, quando todos os locais de ligao das permeases esto ocupados, a velocidade de transporte mantm-se constante, mesmo que aumente a concentrao da substncia no meio. Diz-se que ocorreu saturao das permeases.

Transporte Ativo

Processo contra um gradiente de concentraes; Faz-se com a interveno de protenas especficas ATPases; H gasto de energia sob a forma de ATP. Ex: glicose, aminocidos e ies.O processo de transporte semelhante difuso facilitada mas como feito contra um gradiente de concentraes as ATPases tm a funo enzimtica de fazer a hidrlise do ATP para obter energia para o transporte.

Transporte em quantidadeQuando a clula precisa de libertar para o seu exterior ou captar para o seu interior, grandes quantidades de molculas ou molculas de grandes dimenses utiliza processos de transporte em quantidade.Endocitose

A endocitose o processo de transporte em quantidade de substncias para o interior da clula.

O material transportado atravs de invaginaes da membrana. Essas invaginaes progridem para o interior e separam-se da membrana constituindo vesculas endocticas que so organelos citoplasmticos.Fagocitose: Quando as partculas a transportar so slidas, so englobadas por pseudpodes, prolongamentos emitidos pela clula, formando uma vescula fagoctica.

Pinocitose: Quando as partculas a transportar so fluidas, so captadas por invaginaes da membrana que acabam por se separar formando vesculas pinocticas.

Exocitose

A exocitose o processo de transporte em quantidade de substncias para o exterior da clula.

As vesculas que contm macromolculas movem-se at membrana e efetua-se a fuso da membrana da vescula com a membrana celular. O contedo da vescula liberta-se para o meio extracelular.

Ingesto

Introduo dos alimentos no organismo.

Digesto

Processo de transformao das molculas complexas dos alimentos em substncias mais simples, por reaes de hidrlise, catalisadas por enzimas (protenas que atuam como catalisadores biolgicos).

A digesto pode ser intracelular se ocorrer dentro das clulas e extracelular se ocorrer fora das clulas. Pode tambm ser intracorporal se for feita dentro do organismo e extracorporal se for feita fora do organismo.

Absoro

Movimento dos nutrientes atravs de membranas celulares.

Digesto Intracelular

O retculo endoplasmtico rugoso responsvel pela sntese e transporte de protenas enzimticas, atravs de vesculas, at ao complexo de Golgi onde se formam vesculas golgianas que podem dar origem a lisossomas primrios que contm no seu interior enzimas digestivas.

Estes lisossomas primrios fundem-se com vesculas endocticas formando vacolos digestivos. Graas s enzimas digestivas dos lisossomas, as molculas complexas existentes nos vacolos so decompostas noutras molculas mais simples.

Os produtos da digesto podem ser aproveitados pela clula e passar para o citoplasma ou ento podem ser expulsos da clula por exocitose.

Digesto ExtracelularDigesto Extracorporal

Em muitos fungos a digesto acontece fora do corpo, no substrato orgnico onde esto inseridos.

Atravs dos seus filamentos (hifas), os fungos lanam enzimas digestivas para o substrato ocorrendo a a digesto das molculas complexas que o constituem. Os produtos da digesto so posteriormente absorvidos atravs da membrana das hifas.

Digesto Intracorporal

Os sistemas digestivos foram evoluindo no sentido de um aproveitamento mais eficaz dos alimentos, podendo apresentar uma simples cavidade ou apresentar diferentes rgos especializados.A digesto em cavidades digestivas representa uma vantagem para os animais visto que permite a ingesto de quantidades significativas de alimentos num curto perodo de tempo. Esses alimentos ficam armazenados nas cavidades digestivas e vo sendo digeridos durante um perodo de tempo mais ou menos longo.Na hidra e na planaria existe uma cavidade gastrovascular que est em continuidade com o meio externo e que acumula as funes de digesto e distribuio dos nutrientes. A sua nica abertura funciona como boca e nus, por ela entram os alimentos e saem os resduos alimentares. A digesto inicia-se na cavidade com a ajuda de enzimas digestivas produzidas pelas clulas glandulares da sua parede. As partculas so depois fagocitadas e a hidrlise completada em vacolos digestivos. Os nutrientes difundem-se para o corpo, enquanto os resduos so exocitados e devolvidos cavidade gastrovascular.Na hidra e na planaria o tubo digestivo incompleto pelo facto de apresentar uma nica abertura. Os animais mais complexos tm um tubo digestivo completo visto que apresentam duas aberturas: a boca, por onde entram os alimentos, e o nus, por onde saem os resduos alimentares.

Vantagens do tubo digestivo completo:

Os alimentos deslocam-se num nico sentido, o que permite uma digesto e uma absoro sequenciais ao longo do tubo, havendo por isso um aproveitamento muito mais eficaz; A digesto pode ocorrer em vrios rgos, devido ao diferente tratamento mecnico e ao de diferentes enzimas; Os resduos no digeridos acumulam-se durante algum tempo, sendo depois expulsos atravs do nus.Na minhoca, os alimentos so ingeridos atravs da boca, graas suco devida contrao dos msculos da parede da faringe. Deste rgo passam para o esfago e so armazenados no papo. Seguem depois para a moela onde so triturados devido s contraes da sua parede. No intestino efetua-se a decomposio das substncias complexas por ao de enzimas. A superfcie de absoro aumenta devido existncia de uma prega dorsal na parede do intestino.

No sistema digestivo humano os alimentos sofrem uma digesto sequenciada atravs de um tratamento mecnico e atravs de transformaes qumicas por ao de enzimas produzidas pelos sucos digestivos.

Quanto absoro, a existncia de vlvulas coniventes, vilosidades e microvilosidades aumenta consideravelmente a superfcie interna do intestino, o que permite um melhor contacto entre os nutrientes e a parede intestinal, facilitando a absoro intestinal, ou seja, a passagem dos nutrientes para o meio interno.Obteno de matria pelos seres autotrficos

Ao nvel da autotrofia, existem dois processos de obteno de matria, a fotossntese e a quimiossntese, estando a maioria das formas vivas direta ou indiretamente dependentes dela devido ao facto dos produtores das cadeias alimentares serem seres autotrficos.

Fotossntese Seres Fotossintticos Seres fotoautotrficos Energia luminosa

Quimiossntese Seres Quimiossintticos Seres quimiossintticos Energia qumica

ATP fonte de energia nas clulas

Como a energia luminosa e qumica no pode ser utilizada diretamente pelas clulas , parte dessa energia transferida para um composto, adenosina trifosfato (ATP), que constitui a fonte de energia diretamente utilizvel pelas clulas.

Reaes exoenergticas

Uma reao exoenergtica uma reao onde h libertao de energia por isso faz parte do catabolismo celular. A hidrlise do ATP um exemplo de reao exoenergtica. Hidrlise do ATP

Reaes endoenergticas

Uma reao endoenergtica uma reao onde h gasto de enrgia por isso faz parte do anabolismo celular. A fosforilao do ADP, reao inversa hidrlise do ATP, um exemplo de reao endoenergtica.

Fosforilao do ADP

O conjunto destas reaes forma um ciclo, o ciclo do ATP.

Fotossntese

Equao geral da fotossntese

Cloroplasto

Pigmentos Fotossintticos

Clorofilas:

clorofila a (verde intenso);

clorofila b (verde-amarelado);

Carotenoides: xantofilas (amarelo);

carotenos (laranja).O papel dos pigmentos fotossintticos absorver as radiaes de luz visvel.

Captao da energia luminosa

De toda a luz emitida nos cloroplastos, h uma parte que absorvida (luz visvel), outra que transmitida e outra que refletida. A cor apresentada pelas folhas corresponde parte da luz que refletida.

Espectro de absoro: representa a capacidade de absoro de uma radiao por um pigmento em funo do comprimento de onda.

Espectro de ao: representa a eficincia fotossinttica em funo do comprimento de ondaFases da fotossntese fase fotoqumica: as suas reaes dependem diretamente da luz; fase qumica: no depende diretamente da luz.

Fase fotoqumica

A energia luminosa absorvida pelos pigmentos fotossintticos, ao nvel da membrana dos tilacoides, constituindo a fonte energtica inicial para a realizao de vrias reaes.

Como produtos deste conjunto de reaes temos o oxignio (proveniente da gua), que libertado para o meio, e o ATP e o NAPH que vo ser utilizados como reagentes nas reaes da fase qumica.

Fase qumica

Realiza-se ao nvel do estroma dos cloroplastos. A ribulose difosfato incorpora o CO2 e a energia contida no ATP e NADPH utilizada para formar compostos orgnicos.

Ciclo de Calvin

a. Combinao do dixido de carbono com uma pentose RuDP (ribulose difosfato), originando um composto intermdio, instvel, com 6 carbonos;

b. Este composto origina 2 molculas com 3 tomos de carbono;

c. As molculas com 3 carbonos so fosforiladas pelo ATP e reduzidas pelo NADPH, provenientes da fase fotoqumica, formando trioses;

d. Das trioses formadas, uma parte utilizada para regenerar a ribulose difosfato e iniciar um novo ciclo, e a outra utilizada para produzir molculas orgnicas mais complexas, como a glicose;e. A glicose pode ser utilizada diretamente pelas clulas ou formar outros compostos orgnicos mais complexos.Quimiossntese

Seres vivos como bactrias nitrificantes e sulfurosas produzem compostos orgnicos utilizando como fonte de energia externa a energia qumica atravs da oxidao de compostos inorgnicos. A fonte de carbono o CO2 e a fonte de hidrognios no o H2O mas sim outras substncias inorgnicas existentes no substrato (H2S, NH3).

1 Fase: Oxidao dos compostos inorgnicos

O substrato inicial (compostos inorgnicos), por oxidao, fornece os eletres e os protes para a reduo do NADP e mobiliza energia que permite a sntese de ATP.

2 Fase: Formao de compostos orgnicosO CO2 incorporado e utilizado para formar compostos orgnicos intervindo no processo os produtos da primeira fase: NAPH e ATP.2

1

A favor de um gradiente de concentraes

Contra um gradiente de concentraes

ATP + H2O ADP + Pi + Energia

ATP + H2O ADP + Pi + Energia

ADP + Pi + Energia ATP + H2O

Luz

Pigmentos Fotossintticos

6 CO2 + 6 H2OC6H12O6 (glicose) + 6 O2

Reduo de molculas aceptoras de hidrognios

NADP+ + 2 H+ + 2e NADPH + H+

Oxidao/Fotlise da gua

H2O 2 H+ + 2e + O2

captao de H+

libertao de H+

Fosforilao do ADP

ADP + Pi + Energia ATP + H2O

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