Transformação e utilização de matéria nos animais

A troca de gases ocorre sempre em meio aquoso e por difusão simples.

Nos animais mais simples, como a hidra por exemplo, a troca gasosa faz-se diretamente do meio para as células por difusão.

Nos animais mais complexos existe um conjunto de órgãos que constituem o sistema respiratório, onde estão incluídas as SUPERFÍCIES RESPIRATÓRIAS que têm caraterísticas comuns.

As superfícies são sempre húmidas, constituídas por apenas uma camada de células, e com uma grande superfície de contato.

A difusão simples pode ser DIRETA- quando os gases passam diretamente para a superfície respiratória; INDIRETA- quando os gases passam da superfície para um fluido intermediário e deste para as células.

TIPOS DE SUPERFÍCIES

Tegumento - a superfície do corpo do animal é a própria superfície respiratória. O oxigénio passa através da pele para o fluido circulatório que o leva às células e traz o dióxido de carbono das células para o exterior, tudo por difusão. É uma difusão indireta, pois existe um fluído intermediário e chama-se neste caso HEMATOSE CUTÂNEA.  Brânquias - O opérculo é uma tampa óssea protetora que se localiza lateralmente na cabeça do peixe. No interior  do opérculo avistamos as brânquias,  localizadas na cavidade branquial. Cada brânquia é constituída por filamentos branquiais e estes, por sua vez,  contêm várias lamelas, ricamente vascularizadas, onde ocorre a HEMATOSE BRANQUIAL. Sistema de traqueias - É constituído por uma rede de canais cheios de ar -traqueias - que se vão ramificando ao longo de todo o corpo - traquíolas - que contatam diretamente com os tecidos. As extremidades dos traquíolas são fechadas e contêm um líquido que permite a difusão. A difusão é direta, o sistema circulatório não intervém na distribuição dos gases.  Sistema pulmonar - Tal como nos outros sistemas, existe uma grande variedade de sistemas pulmonares que está diretamente ligado ao grau de complexidade do ser vivo. Existem em todos os vertebrados terrestres. ->Esta eficiência está relacionada com:   -vasta área de superfície alveolar (existem milhões de alvéolos);   -a camada do alvéolo pulmonar ser constituída por apenas uma camada de células, assim como a do capilar;    -e a existência de uma vasta rede de capilares que envolvem os alvéolos.

Transformação e utilização de matéria nas plantas

As plantas fazem a respiração aeróbica e a fotossíntese.

Na respiração consomem o O2 mas como durante o dia o libertam na fotossíntese, este é mais que suficiente para a respiração. Na consequência da respiração  libertam o CO2, que durante o dia, vai utilizado para a fotossíntese (fase escura). O dióxido de carbono libertado não é suficiente e as plantas têm de absorvê-lo, também, durante o dia. 

Durante a noite a planta faz a respiração aeróbica mas não faz a fotossíntese, pelo que tem de absorver o Oxigénio e libertar o dióxido de carbono, tal como nos animais.

*Os estomas regulam as trocas relativas à fotossíntese e transpiração mas também as trocas gasosas. O espaço preenchido por ar entre as células também facilita a troca de gases, formando um circuito de ar.*

Quimiossintese

Os seres quimioautotróficos (grupo de bactérias sulfurosas, nitrificantes e ferrosas), são os protagonistas deste processo. Sintetizam matéria orgânica a partir da oxidação de compostos inorgânicos.

Utilizam a energia proveniente da oxidação na formação de ATP, protões H+ e eletrões, para fixar o dióxido de carbono e sintetizar a matéria orgânica. Os compostos são: amoníaco (NH3), dióxido de carbono (CO2) ou Sulfureto de Hidrogénio (H2S). 

Fotossíntese

_{FASE FOTOQUÍMICA}

1º-A luz solar incide nas folhas e é absorvida pela clorofila, presente no cloroplasto na membrana interna, no tilacoide.  A clorofila do fotossistema II fica excitada e perde eletrões que vão reagir com a molécula de água, oxidando-a e originando a libertação do oxigénio, protões e  eletrões. Os eletrões vão fluir para uma cadeia de acetores que existem na membrana do tilacoide e que serão transportados até ao fotossistema I. Os protões de hidrogénio deslocam-se para o interior do tilacóide.

Os eletrões que a clorofila perdeu acabam por ser repostos pela fotólise da água.

2º-O fluxo de eletrões liberta energia para transformar várias moléculas ADP em ATP.  Os protões que foram encaminhados para o interior do tilacóide vão ser utilizados para a fosforilação do ADP que irá ocorrer no estroma (exterior do tilacóide).

3-O Fotossistema I após captar a energia luminosa, reencaminha os eletrões para o estroma e em conjunto com os protões,  vão ser cedidos a uma molécula chamada de NADP(+) (Nicotinamina adenina dinocleótido fosfato), reduzindo-a e transformando-a em NADPH (molécula transportadora de eletrões e hidrogénios), molécula importante, tal como o ATP para a formação de compostos orgânicos.

_{FASE QUÍMICA}

Esta fase ocorre no estroma dos cloroplastos e é nela que se forma a glicose, pela reação inicial entre o dióxido de carbono atmosférico e a ribulose difosfato (RDP), um composto com cinco carbonos, que funciona para a incorporação do CO2.
Nesta fase ocorre uma série de reações químicas que necessitam de ATP e NADPH formados na fase anterior. Estas reações ocorrem por ação de enzimas que dependem da presença de luz e da temperatura. O dióxido de carbono desde que entra na planta sofre uma sequência de reações até à formação de matéria orgânica.

Em 1950 um grupo de cientistas da Universidade da Califórnia, liderado por Melvin Clavin, utilizando uma série de compostos marcados radioactivamente conseguiam estudar a sequência de reações, permitindo conhecer as moléculas intervenientes na formação de glicose, e o papel do ATP e NADPH na síntese de matéria orgânica. Esta sequência está expressa no Ciclo de Calvin, homenagem ao cientista.

Respiração aeróbia

A respiração aeróbica faz-se em 4 fases:

1ª fase:

 Dá-se a degradação da molécula de glicose por GLICÓLISE que se transforma em ÁCIDO PIRÚVICO ou PIRUVATO, este processo ocorre no citosol da célula.

2ª etapa:

O piruvato entra na mitocôndria e na presença de oxigénio perde uma molécula de dióxido de carbono (é descarboxilado) e perde um hidrogénio que serve para reduzir o NAD (+) para formar o NADH + H (+) (é oxidado).

*PIRUVATO É DESCARBOXILADO E OXIDADO E FORMAM-SE duas ACETIL-COENZIMA A

3ª etapa:

No ciclo de Krebs dá-se na matriz da mitocôndria e é uma série de reações em que se dá oxidação completa da glicose, através de enzimas. Como se formam duas moléculas de acetil-coenzima A, dá-se dois ciclos de Krebs ao mesmo tempo.

4ª etapa:

As moléculas transportadoras de eletrões, vão percorrer uma cadeia transportadora de eletrões até chegarem ao oxigénio que é o aceptor final. Esta cadeia transportadora, ou cadeia respiratória é constituída por proteínas existentes na membrana interna da mitocôndria e as moléculas NADH e FADH2 ao passarem pela cadeia vão sendo reduzidas e oxidadas até chegarem o oxigénio, produzindo energia que irá servir para transformar o ADP em ATP (fosforilação oxidativa).

Fermentação

A fermentação é um processo que ocorre no citoplasma da células (local onde existem as enzimas que intervém neste processo), cujo objetivo é a obtenção de energia. Consiste na degradação da molécula de glicose, como matéria inicial e numa sequência de reações que se agrupam em duas etapas:

1.Dá-se a degradação da molécula de glicose por GLICÓLISE que se transforma em ÁCIDO PIRÚVICO ouPIRUVATO;
2.O piruvato é reduzido e é transformado em num outro produto, como álcool etílico ou etanol (fermentação alcoólica), ácido lático (fermentação lática) e ácido acético (fermentação acética).

CURIOSIDADE:
O Homem, utiliza o processo de fermentação na produção de alguns alimentos e outros produtos, nomeadamente  no fabrico do pão, no iogurte, na cerveja, no vinho, no vinagre, entre outros.

Fluídos circulantes

O SANGUE

O sangue é constituído por uma porção líquida que constitui o plasma e uma parte sólida, as células sanguíneas (glóbulos vermelhos, glóbulos brancos e plaquetas sanguíneas).

->Plasma sanguíneoÉ constituído por água (95%), nutrientes e gases. Para além de transportar estas substâncias, transporta as células sanguíneas.
O plasma constitui cerca de 55% do sangue, os restantes 45% estão reservados aos constituintes celulares (glóbulos brancos e vermelhos e plaquetas sanguíneas).
Glóbulos brancos ou os leucócitosFunção: Defesa do organismo
Forma: irregular
Duração: cerca de uma semana na corrente sanguínea.
Origem: medula vermelha dos ossos, órgãos linfáticos (timo e baço) e gânglios linfáticos.
Propriedades: Diapedese, fagocitose e produção de anticorpos

Os glóbulos vermelhos, Hemácias ou eritrócitos

Função: Transporte de oxigénio e de dióxido de carbonoForma: regular, discos bicôncavos
Duração: cerca de 120 dias na corrente sanguínea.
Origem: medula vermelha dos ossos.
Propriedades: os glóbulos vermelhos contêm hemoglobina.


As plaquetas sanguíneas ou trombócitos
Função: Mecanismo da coagulação do sangue
Forma: irregular
Duração: cerca de uma semana na corrente sanguínea.
Origem: medula vermelha dos ossos.
Propriedades:  Intervêm no mecanismo da coagulação do sangue
 

LINFA
A linfa é o segundo fluido circulatório. Deriva do sangue, é constituído por glóbulos brancos, plaquetas, plasma, nutrientes, cloreto de sódio (sal) e gases (oxigénio e dióxido de carbono). Como não tem glóbulos vermelhos a linfa é incolor ou ligeiramente rosada, pois pode conter um ou outro glóbulo vermelho. É a linfa que distribui os nutrientes e transporta os gases para o sangue e deste para as células.

Ao contrário do sangue, que anda sempre em vasos sanguíneos, a linfa circula quer em vasos denominados linfáticos quer a circular nos espaços entre as células (interstícios). À linfa que circula em vasos linfáticos chama-se LINFA CIRCULANTE e à que circula nos interstícios das células, a LINFA INTERSTICIAL.

Vasos sanguíneos
Os vasos sanguíneos são tubos pelo qual o sangue circula.

• As artérias transportam sangue arterial e sangue venoso do coração para o resto do corpo.
• As veias levam o sangue arterial e venoso para o coração.

As artérias são mais espessas e elásticas do que as veias, pois as artérias têm de suportar a pressão do sangue bombeado pelo coração. 

Tipos de circulação nos vertebrados

-> Simples: numa circulação completa o sangue passa uma vez só no coração.

-> Dupla: numa circulação completa o sangue faz dois circuitos (circulação grande e pequena). Pode ser completa ou incompleta, dependendo da morfologia do coração do ser.

O transporte nos animais

Sistema aberto ou lacunar

É comum em muitos invertebrados.

Não há distinção entre o sangue e a linfa, pois o sangue abandona os vasos e passa para espaço que se denominam LACUNAS, misturando-se com a linfa e daqui flui para as células. Os biólogos chamam a este fluido circulatório HEMOLINFA.

A hemolinfa que circula nos vasos é bombeada por um coração tubular até chegar aos tecidos, aqui a hemolinfa abandona os vasos e vai para as lacunas(cavidades que no seu conjunto formam o HEMOCÉLIO). A hemolinfa contata diretamente com as células e fornece-lhes o que elas precisam e retira-lhes os produtos de excreção. A hemolinfa volta aos vasos e regressa ao coração pelos  ostíolos, estes fecham, o coração contrai e a hemolinfa é impulsionada, de novo, para os vasos.

Sistema fechado

Todos os vertebrados têm e alguns invertebrados.

O líquido que circula nos vasos sanguíneos é o sangue e o que circunda os tecidos é a linfa. O sangue circula em vasos de diferentes calibres desde os maiores que são as artérias e veias, depois arteríolas e vénulas, até aos de menor calibre, os capilares que são constituídos por apenas uma camada de células e que envolvem, praticamente todas as células.  As trocas realizam-se entre o capilar e a linfa intersticial.

Este tipo de sistemas é muito mais eficaz que o aberto, pois a velocidade da troca entre substâncias é mais rápida no fechado que no aberto.

O transporte nas plantas

TRANSPORTE NO FLOEMA

PRESSÃO RADICULAR

A elevada concentração de iões na raiz faz com que a água entre por osmose. Desenvolve-se, então,  uma pressão osmótica que é responsável pela impulsão da seiva bruta no sentido ascendente.
A pressão radicular é a pressão que permite que a água absorvida pela raiz se desloque até à parte superior da planta.
O efeito da pressão radicular pode ser observada pela exsudação. Quando a pressão radicular é muito elevada a água sai através da gutação (gotas de água que saem pelas folhas).

OPOSIÇÃO:
Vários estudos comprovam que os valores da pressão radicular não seriam suficientes para levar a seiva bruta até ao topo de muitas árvores, assim como, existem plantas que não têm pressão radicular, como por exemplo as coníferas.

TENSÃ0-COESÃO-ADESÃO 

• Há perda de água por transpiração. Com esta perda gera-se um défice de água e origina uma força de SUÇÃO, fraca força de TENSÃO que se transmite o xilema e deste até às células da raiz, fazendo com que haja ABSORÇÃO de água por este órgão.
• As moléculas de água, unem-se por pontes de hidrogénio, à custa da polaridade da molécula, e devido a forças de COESÃO e as moléculas mantêm-se unidas entre si, o que vai facilitar a subida de água em COLUNA.
• As moléculas de água formam ligações com as paredes dos vasos xilémicos por forças de ADESÃO e facilitam a ascensão da coluna de água.
• A água sobe e forma uma coluna contínua.

OPOSIÇÃO:

Esta Hipótese funciona apenas se houver uma coluna de água contínua. Quando existem bolhas de ar na coluna, ou quando à descida de temperatura, a água não sobe e a planta recorre à pressão radicular. Se a pressão não for suficiente a coluna de água deixa de funcionar.

TRANSPORTE NO XILEMA

TEORIA DO FLUXO DE MASSA

Esta teoria considera que a sacarose se desloca através dos vasos crivosos, devido à existência de um gradiente de concentração, desde o órgão de produção, as folhas, até aos locais de consumo que são os tecidos ou órgãos em formação ou crescimento e os órgãos de reserva durante a fase de acumulação de reservas.

A sacarose desloca-se do mesófilo, para os elementos do tudo crivoso por transporte ativo com a ajuda da célula companhia.

Com o aumento de concentração da sacarose no floema dá-se um aumento da pressão osmótica nos tecidos circundantes e a água do xilema e das células vizinhas entra por osmose nos tubos crivosos do floema aumentando a pressão de turgência e causa a deslocação da seiva elaborada, através das placas crivosas para locais com menor pressão.

A sacarose passa, por transporte ativo, para os órgãos onde vai ser utilizada ou de reserva. E a água regressa às células vizinhas e ao xilema por osmose.

Transporte através da membrana de fosfolípidos

Difusão simples
(transporte passivo)
A energia proveniente para a realizar a difusão é a própria energia cinética normal das moléculas. O movimento das moléculas ocorre do meio mais concentrado para o meio menos concentrado, a favor do gradiente.

Osmose
(transporte passivo)
É um caso particular da difusão simples em que a substância que se desloca é a água. Transporte a favor do gradiente de concentração (passa de zonas de menor concentração de um soluto, MEIO HIPOTÓNICO para zonas de maior concentração, MEIO HIPERTÓNICO. Se a concentração de um soluto é igual nos dois meios, diz-se que é ISOTÓNICO.

*Se a célula está exposta num meio hipotónico em relação ao meio intracelular, a água entra para o vacúolo da célula e esta aumenta de volume, diz-se que a célula fica TÚRGIDA.

Se a célula está exposta num meio hipertónico em relação o meio intracelular, a água da célula desloca-se para o exterior e a célula diminui de volume, diz-se que está PLASMOLISADA.

Na célula animal, com o aumento de volume pode acontecer a LISE da célula (rebenta).

Difusão facilitada
(transporte passivo)
As substâncias deslocam-se a favor do gradiente de concentração mas são auxiliadas pelas PERMEASES (proteínas específicas) que são proteínas transportadoras da membrana.

Transporte ativo
 O transporte é contra o gradiente de concentração, zonas de menor contração para zonas de maior concentração e há dispêndio de energia. Intervém também proteínas da membrana.


TRANSPORTE DE MACROMOLÉCULAS
Endocitose

Dá-se a invaginação da membrana, forma-se uma vesícula endocítica e as substâncias do meio extracelultar ficam retidas.

• Fagocitose- A célula emite pseudópodes e envolve as substâncias, formando a vesícula (leucócitos-macrófagos).
• Pinocitose - As substâncias que entram para dentro da célula são fluídas.

Exocitose

É o processo inverso da endocitose. As vesículas exocíticas  movem-se até à membrana, dá-se fusão da membrana da vesícula com a membrana celular e o da vesícula liberta-se para o meio extracelular.

Membrana plasmática e os fosfolípidos

Todas as células possuem esta estrutura, ela é a responsável por garantir a obtenção de matéria para a célula. A membrana palsmática delimita a célula,  garante a manutenção do meio intracelular da célula e separa-o do meio extracelular, e controla a entrada e a saída de substâncias . É uma estrutura muito pequena, não visível a microscópio óptico, apenas se consegue observar no microscópio electrónico.

Os lípidos da membrana plasmática são essencialmente os fosfolípidos e o colesterol.

• O colesterol é uma molécula insolúvel em água o que faz diminuir a permeabilidade da membrana, confere rigidez à membrana.
• Os fosfolípidos encontram-se organizados numa bicamada e têm outras partículas integradas.

*(A camada de fosfolípidos chama-se assim porque não é uma estrutura rígida, pois existem movimentos laterais e  também podem ocorrer transversais (movimentos flip-flop), das moléculas que as constituem).

Encontram-se "presas" à bicamada de fosfolípidos as proteínas, podem ser INTRÍNSECAS ou INTEGRADAS, quando se encontram intimamente ligadas à bicamada, e podem ser EXTRÍNSECAS ou PERIFÉRICAS quando se encontram, fracamente ligadas à parte mais externa de ambas as camadas dos fosfolípidos. Se a proteína intrínseca atravessar toda a membrana designa-se por TRANSMEMBRANAR.

Nem todas as membranas têm glúcidos. São receptores de informação de certas substâncias e localizam-se na parte externa da membrana.

Quando os glúcidos se ligam às proteínas formam-se as GLICOPROTEÍNAS e quando se ligam aos lípidos, formam-se os GLICOLÍPIDOS.

Constituintes básicos

A célula é constituída por organelos ou organitos celulares, e estes são constituídos por moléculas orgânicas (prótidos, lípidos, glúcidos e ácidos nucleicos) e inorgânicas (água e sais minerais).


ÀGUA
É o composto mais abundante, constitui cerca de 70% mas pode atingir nalgumas os 90% da composição das células.

A água desempenha um papel fundamental na célula, não apenas ao nível estrutural mas também porque regula as reações bioquímicas, regula a temperatura, intervém em reações de hidrólise, é um excelente solvente (transporta o "alimento" e os produtos de excreção da célula)  e atua no meio de difusão de muitas substâncias.

GLÚCIDOS

Os glúcidos são compostos por carbono, hidrogénio e oxigénio. A sua função é fornecer energia à célula e constituir a parede celular.

O monossacarídeo ou ose é a unidade estrutural dos glúcidos, o oligossacárido é constituído por dois a dez monossacarídeos e o polissacarídeo  por mais de dez e pode mesmo ter centenas ou milhares de monómeros na sua constituição.

As ligações dos monossacarídeos uns aos outros para formarem glúcidos mais complexos designam-se por LIGAÇÕES GLICOSÍDICAS.

LÍPIDOS

Os lípidos são também compostos ternários de oxigénio, carbono e hidrogénio mas podem conter o azoto, o enxofre e o fósforo, em lípidos mais complexos. A maioria dos lípidos é constituído por ÁCIDOS GORDOS ligados a uma molécula de GLICEROL, esta ligação chama-se LIGAÇÃO ÉSTER.

A função é fornecer energia, são isoladores térmicos, outros reguladores (hormonas) e outros estruturais (fosfolípidos).

-> ÀCIDOS GORDOS

São cadeias lineares de carbono com um grupo terminal de carboxilo. Dizem-se saturados quando todos os carbonos estão ligados entre si por ligações simples e insaturados quando os carbonos estão ligados com ligações duplas e triplas e polinsaturado quando existe mais que uma dupla ou tripla ligação.

 

-> GLICEROL

É um álcool constituído por 3 grupos hidroxilo que estabelecem ligações ESTÉR com o grupo carboxilo do ácido gordo (liberta-se por cada ligação uma molécula de água).

LÍPIDOS ESTRUTURAIS

Os FOSFOLÍPIDOS, são um dos lípidos estruturais que mais se destacam pela sua importância, constituem a maior parte da membrana celular.

É constituído por um grupo fosfato ligado ao glicerol que por sua vez se encontra ligado a dois ácidos gordos.

Os fosfolípidos são moléculas AFIPÁTICAS, significa que têm uma parte hidrofílica e outra hidrofóbica.

PRÓTIDOS
Os prótidos são composto quaternários, constituídos essencialmente por Azoto, oxigénio, carbono e hidrogénio. Podem conter magnésio, fósforo, enxofre, ferro e cobre.

A sua função é estrutural (constituem a membrana celular), transportam substâncias (a hemoglobina transporta o oxigénio), constituem as enzimas e os anticorpos que intervém na nossa defesa específica e podem ser reguladoras como é o caso da insulina.

ÀCIDOS NUCLEICOS

Os ácidos nucleicos (DNA e RNA) são responsáveis pela transmissão das caraterísticas de uma célula para outra e pelo controle em processos celulares.

A unidade básica dos ácidos nucleicos é um NUCLEÓTIDO.

Ácido desoxirribonucleico - DNA - É formada por duas cadeias polinucleótidicas que se enrolam em hélice.

Organelos celulares

Membrana celular/ plasmática ou plasmalema- estrutura que separa o meio exterior do interior da célula e que controla o movimento de substâncias entre a célula e o meio exterior.



Citoplasma ou hialoplasma- substância meio fluída onde se encontram os organelos e através do qual estes se movimentam.



Núcleo- é o organito mais importante, encontra-se delimitado pela membrana nuclear ( no caso das células eucariotas) e contêm toda a informação da célula, incluindo a informação genética.



Ribossomas- pequenas estruturas, responsáveis pela produção de proteínas (por vezes podem vir associadas ao retículo endoplasmático).



Nucleóide- é um organito específico das células procariotas e é como se fosse um núcleo, mas espalhado pela célula (não tem membrana nuclear).



Cloroplasto- estrutura formada por dupla membrana, que contêm os pigmentos.


Parede celular- estrutura que protege e dá estrutura (só existe em células vegetais).


Vacúolos- rodeados de uma membrana, são reserva de água, gases, açúcares e outras substâncias.


Centríolos- São microtúbulos que auxiliam na divisão celular.


Retículo endoplasmático- Sistema membranar constituída por sáculos, vesículas e canículas que tem como função a síntese de proteínas, lípidos e hormonas.


Complexo de Golgi- Conjunto de cisternas e vesículas que tem como função a transformação de proteínas em lípidos e intervém em fenómenos de secreção.


Mitocôndrias- Constituídas por duas membranas (interna e externa), a mais interna invagina-se para o interior. A sua função é a respiração aeróbica, processos que levam à obtenção de energia.


Lisossomas- Estruturas esféricas que contém enzimas que intervêm na decomposição de moléculas e estruturas celulares.