Biologia
Biosfera
- Camada superficial capaz de suportar vida, que constitui um sistema global que inclui toda a vida terrestre, ambiente onde a vida se desenrola e relações estabelecidas entre todos os elementos.
Organização biológica
- Unidade fundamental da vida é a célula
- Existem dois tipos de células (procarióticas e eucarióticas).
- A Célula procariótica é a célula mais simples que existe, representada por seres como as bactérias
- A célula eucariótica é mais complexa e divide se noutros dois tipos (vegetal e animal).
- As células podem surgir da natureza de forma isolada no caso dos seres unicelulares, ou associadas entre si no caso dos seres multicelulares / pluricelulares.
- Os sistemas biológicos estão organizados de forma hierárquica. Nos seres multicelulares, células idênticas associam-se e formam tecidos. Vários tecidos formam grupos de tecidos formam grandes estruturas designadas por órgãos. Os órgãos tendem a formar sistemas de órgãos. Diferentes sistemas de órgãos cooperam entre si, formando o organismo.
- Organismos idênticos capazes de reproduzirem entre si pertencem à mesma espécie. Seres vivos da mesma espécie que habitam uma determinada área, num determinado momento, constituem uma população.
- Espécies diferentes que habitam na mesma área e estabelecem relações entre si formam uma comunidade biótica ou biocenose
- O ecossistema é estabelecido pelo conjunto da comunidade biótica, do ambiente físico e químico e de relações estabelecidas entre si.
Cadeias e teias alimentares
- Cadeias alimentares são estabelecidas pelas relações tróficas entre os seres vivos.
- Teias alimentares são formadas por conjuntos de cadeias alimentares.
- Nas redes tróficas existem três categorias: produtores (seres autotróficos que produzem o seu próprio alimento; transformam matéria inorgânica em matéria orgânica), consumidores (seres heterotróficos que se alimentam de outros seres vivos), decompositores (transformam matéria orgânica em matéria inorgânica).
Matéria orgânica/ inorgânica
- A matéria orgânica é constituída obrigatoriamente por Hidrogénio (H), Oxigénio (O), Carbono (C) e Nitrogénio / Azoto (N). (como por exemplo: Lípidos, Glícidos, Vitaminas, Proteínas). Caso não seja constituída por estes elementos, é matéria inorgânica ex: rochas, Água e Sais minerais.
Reino animal (classificação de Whittaker (1979))
Estudo da célula
Teoria celular
- Teoria enunciada por Schleiden e Schleiden consiste em:
- A célula é a unidade básica estrutural e funcional de todos os seres vivos (todos os 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.
Microscópio eletrónico de transmissão
- Inventado por Max knoll e Ernst Ruska no início da década de 30 do século XX permitiu progresso no conhecimento da célula possibilitando a maior ampliação de imagem permitindo a visualização de mais detalhes da ultraestrutura celular.
Componentes celulares (organelos)
Biomoléculas
Constituintes básicos
- Macromoléculas - moléculas de grandes dimensões formadas por Hidrogénio (H), Oxigénio (O), Carbono (C), entre outros. Exemplo de Biomolécula.
- Tem multiplas funções: estruturais, energéticas, enzimáticas, armazenamento e transferência de informação.
- As macromoléculas biológicas dividem se em quatro tipos: prótidos, glícidos, lípidos e ácidos nucleicos (polimeros)
- Estes polimeros dividem se em monómeros como: aminoácidos, monossacarídeos, glicerol, ácidos gordos e ácidos nucleótidos.
Prótidos:
Monómeros de prótidos: aminoácidos, péptidos e proteínas
Funções: catalisadores das reações (enzimas), suporte de células, reguladores e tranportadores de oxigénio.
Glícidos:
Monómeros dos glícidos: Monossacarídeos, Dissacarídeos, polissacarídeos
Funções: gerar energia, função estrutural
Lípidos
Monómeros dos lípidos: ácidos gordos, glicerol, fosfolípedos, testosterona/ progesterona
Funções: reserva, estrutural, reguladora, hormonal, impermeabilizante, isolante térmico e elétrico.
Ácidos nucleicos:
Monómeros: nucleotídeos
Função: Transporte de informação genética (essencialmente), função estrutural, transporte e armazenamento de energia
- Os monómeros unem-se e formam cadeias que originam polímeros. A este processo dá-se o nome de polimerização.
- Despolimerização é o processo onde ocorre o desdobramento dos polímeros resultando na formação dos monómeros.
Lípidos:
classificação de lípidos:
- Derivados de um álcool e ácidos gordos:
Lípidos simples (gorduras e ceras) ; Lípidos complexos (fosfolípidos e glicolípidos).
- Não derivados de álcool e ácidos gordos.
ex: esteróides e carotenóides.
Propriedade comum a todos os lípidos:
- Fraca solubilidade em água e solubilidade em solúveis orgânicos como:
O éter, o clorofórmio e o benzeno
Gorduras
As gorduras constituem um dos principais grupos de lípidos que são utilizados como substâncias de reserva.
- A ligação que se estabelece entre o átomo de oxigénio do grupo OH (hidroxilo) do glicerol e o átomo de carbono do grupo carboxilo do ácido gordo designa-se por ligação éster.
-Denomina-se esterificação a reacção química que dá lugar a essa ligação.
- Conforme o número de hidroxilos de moléculas do glicerol que reagem com moléculas de ácidos gordos assim formam: monoglicéridos, diglicéridos e triglicéridos (os mais frequentes).
-Os triglicéridos são hidrolisáveis originando ácidos gordos e glicerol, sendo a reacção reversível. Nos seres vivos esta hidrólise faz-se na presença de enzimas designadas lípases.
Notas:
OH- grupo hidroxilo
COOH- carboxilo
Estrutura química:
- Por vezes na representação de estruturas químicas é colocado um R e a seguinte estrutura.
- A letra R é utilizada para simplificar as estruturas químicas e destacar uma parte das mesmas.
Moléculas polares.
ex: fosfolípidos
- A parte da molécula é formada pelo resíduo do glicerol, pelo ácido fosfórico e pelo composto R é hidrofílica, solúvel na água e constitui a zona carregada eletricamente designando-se por parte polar do fosfolípido.
- A outra zona constituída pelas cadeias hidrocarbonatada dos ácidos gordos, não carregada eletricamente é hidrofóbica, insolúvel na água e constitui a parte não polar do fosfolípido.
- À superfície da água os fosfolípidos tendem a formar uma película com extremos polares hidrofílicos dentro da água e as cadeias dos ácidos gordos voltados para fora da superfície.
- No seio da água os fosfolípidos tendem a agregar-se, deixando a porção hidrofílica exposta à água. Podem. Formar: micelas esféricas com caudas para o interior da esfera; camadas bipolares ou bicamadas, com caudas entre as cabeças hidrofílicas que ficam voltadas para o meio aquoso.
Compostos isómeros
- Compostos isómeros são compostos que apresentam a mesma fórmula molecular, porém diferentes fórmulas de estrutura.
- Os isómeros são classificados de acordo com os diferentes arranjos estruturais ou espaciais (figura 3). Os isómeros que diferem na fórmula de estrutura designam-se por isómeros constitucionais. Os isómeros que diferem apenas na fórmula estereoquímica (disposição espacial dos átomos), designam-se por estereoisómeros ou isómeros estereoquímicos (isómeros cis-trans, confórmeros, enantiómeros).
Grupos funcionais
- Na química existem grupos de compostos orgânicos que possuem propriedades químicas semelhantes e que lhes conferem determinadas funções orgânicas, ou seja, diante de determinadas substâncias e condições específicas, os compostos pertencentes a uma mesma função orgânica comportam-se de maneira muito parecida. Essa semelhança no comportamento químico está ligada à presença do mesmo grupo funcional. Podemos definir grupo funcional como um agrupamento de átomos que aparece na estrutura da cadeia carbônica (átomos de carbono ligados entre si) e que é responsável pela semelhança no comportamento químico de uma série de compostos orgânicos (tabela 1).
exemplos de grupos funcionias: Hidroxila (HO), carboxila (COOH), carbonilo (aldeído e cetona) , éster e fosofato.
Duas moléculas de aminoácidos podem ligar-se entre si através de uma ligação peptídica, dando origem a um dipéptido. A ligação estabelece-se entre o grupo carboxilo de um aminoácido com um grupo amina de outro
- Espontaneamente, a cadeia polipeptídica pode enrolar-se devido à interação entre diversas zonas das macromoléculas - estrutura secundária. São fundamentalmente ligações de hidrogénio (H) que se estabelecem entre átomos de Hidrogénio (H) do grupo amina de um aminoácido e um átomo de oxigénio (O2) de um grupo carboxilo de outro aminoácido. O enrolamento pode ser em hélice ou em folha pregueada, como se representa nos seguintes esquemas:
classificação das proteínas
A composição química:
Proteínas simples ou holo proteínas
Proteínas conjugadas ou heteroproteínas
Estrutura:
Proteínas fibrosas
Proteínas globulares
Função biológica :
Proteínas transportadoras
Proteínas hormonais
Proteínas contrácteis
Proteínas imunológicas
Proteínas de reserva
Proteínas enzimáticas
Proteínas estruturais
- As proteínas quando submetidas a determinados agentes como variação de pH, agitação, radiações, temperatura, entre outros, deixam de exercer as suas funções biológicas.
Este facto deve-se a alterações das características estruturais da proteína. Esta alteração de estrutura, que se traduz por um desenrolar da cadeia proteica, devido ao rompimento de certas ligações responsáveis pela manutenção da estrutura, designa-se por desnaturação das proteínas. A desnaturação pode ser irreversível, mas, em alguns casos, na ausência do agente desnaturante, a cadeia pode reorganizar-se e restabelecer a estrutura inicial (renaturação).
Estrutura da membrana plasmática
- O primeiro modelo da estrutura da membrana plasmática, foi proposto em 1925 por Gorter e Grendel (fisiologistas ingleses), onde apresentam uma estrutura composta por uma bicamada fosfolipídica. Segundo os mesmos, as zonas hidrofóbicas das duas camadas estariam frente a frente e as zonas hidrofílicas voltadas para o exterior, de ambos os lados.
- A permeabilidade e tensão superficial da membrana celular evidenciavam que a estrutura seria mais complexa do que apenas uma bicamada por isso, em 1935, Davson (fisiologista inglês) e Danielli (biólogo inglês) apresentaram o modelo em a bicamada era revestida por uma camada proteica.
- Nos anos 50, com a ajuda da microscopia eletrónica de onde surgiram as primeiras microfotografias das membranas, ampliadas 100 000 vezes, pareciam afirmar o modelo de Davson e Danielli. A membrana aparecia com uma estrutura formada por duas linhas escuras, separadas por uma banda clara. As linhas escuras corresponderiam às proteínas e partes hidrofílicas dos fosfolipídos, que fixam o ósmio, enquanto que a banda clara corresponderia às partes hodrofóbicas.
No entanto este modelo, não explicava a passagem de moléculas polares (água por exemplo), aminoácidos e os monossacarídeos, pois uma camada contínua de fosfolípidos não seria atravessada por esse tipo de substâncias.
- Em 1954, Davson e Danielli propuseram uma alteração ao modelo inicial. Que consistiu em acrescentar poros na membrana e assim criar uma passagem hidrofílica para explicar como passariam substâncias polares mais facilmente.
- Posteriormente, pesquisas revelaram que as proteínas não poderiam revestir toda a bicamada fosfolipídica.
Entretanto verificou-se também que as membranas se sujeitavam a ações enzimáticas, onde a camada fosfolipídica era mais facilmente danificada do que as proteínas. Algumas proteínas destacavam-se mais do que outras, da membrana.
Um outro dado conseguido, é de que as proteínas da membrana apresentavam regiões hidrofílicas e regiões hidrofóbicas. Se estas proteínas se encontrassem dispostas na superfície dos fosfolípidos, implicaria que algumas que regiões hidrofóbicas estivessem em contacto com a água.
- Todos estes dados levaram ao aparecimento do modelo: Modelo do Mosaico Fluido.
Atualmente aceite, proposto por Singer e Nicholson em 1972.
Ácido nucleico
DNA "ácido desoxirribonucleico" - No DNA está presente uma pentose desoxirribose que é derivada da ribose onde na sua constituição troca um grupo hidroxilo por dois átomos de hidrogénio, clarificando, dá-se uma desoxigenação da ribose presente no ácido nucleico.
- Entre o DNA e o RNA, verificam se diferenças, nas bases azotadas que no DNA formam uma cadeia dupla enquanto que no RNA formam uma cadeia simples, ainda nas bases azotadas, a diferença é que o DNA possui timina e o RNA não, e o RNA possui uracila e o DNA não. Quanto às semelhanças ambos são constituídos por ácido fosfático e por três bases azotadas (adenina, guanina e citosina).
Transportes membranares
Na membrana celular ocorre o transporte de substâncias, existem vários processos, uns com gasto de energia e outros sem gasto de energia.
Sem gasto de energia:
Osmose - Difusão de moléculas de água entre dois meios (extracelular e intracelular) separados pela membrana celular que se pode revelar permeável, pouco permeável ou impermeável segundo gradiante de concentração do meio.
Meios:
Hipertónico - maior concentração de soluto.
Hipotónico - menor concentração de soluto.
Isotónico - concetração de soluto igual nos dois meios (estado normal).
Uma célula quando hipertónica encontra-se no estado de plasmólise.
Uma célula quando hipotónica encontra-se no estado de turgescência.
Uma célula quando muito hipotónica encontra-se em lise celular, porque o excesso de água leva ao arrebentamento da célula.
Difusão simples - Movimentação de pequenas moléculas ou iões a favor da concentração com passagem nos dois sentidos resultando no equilíbrio.
Difusão facilitada - Semelhante à difusão simples, mas para substâncias maiores com a ajuda das permeasses (proteínas transportadoras) modificando a forma da membrana para facilitar o transporte.
Com gasto de energia:
Transporte ativo - À semelhança da difusão facilitada, o processo é executado com que a ajuda das permeasses, porém, contra o gradiente de concentração, gastando energia.
Bomba de sódio e potássio
Endocitose:
Fagocitose - A membrana plasmática engloba partículas de grandes dimensões. A célula emite pseudópedes, que englobam a partícula formando uma vesícula fagocítica que se destaca da membrana para o interior do citoplasma. Por ação de enzimas digestivas dos lisossomas dão origem aos vesículos digestivos.
Pinocitose - Processo semelhante à fagocitose, porém, para substâncias dissolvidas ou fluidos, com formação de vesículas menores.
Endocitose mediada por recetor - Endocitose de macromoléculas ligadas à membrana das vesículas de endocitose.
Sistema endomembranar
- Sistema de membranas, constituído pela membrana do invólucro nuclear, retículo endoplasmático e complexo de golgi.
Retículo endoplasmático (RE)
- Conjunto de cisternas achatadas, túbulos e vesículas esféricas, formando um sistema contínuo entre a membrana plasmática e o invólucro nuclear.
RER- retículo endoplasmático rugoso, possui ribossomas ligados à face externa das suas membranas, que lhe conferem um aspeto rugoso.
REL - não possui ribossomas por isso é liso.
Obtenção de matéria por seres heterotróficos
- Os seres vivos heterotróficos consomem matéria orgânica produzida por outros seres vivos para obterem as substâncias que vão integrar nas suas células, pois não são capazes de produzir compostos orgânicos a partir de compostos inorgânicos.
- Os fungos e as bactérias heterotróficas decompõem a matéria orgânica no exterior do seu organismo, digerindo-a e seguidamente absorvem as substâncias de que necessitam para sobreviver. São microconsumidores ou decompositores e têm uma nutrição por absorção.
- Os animais e protozoários ingerem substâncias orgânicas produzidas por outros seres vivos. São maroconsumidores e tem nutrição por ingestão.
Consoante o grau de complexidade, os animais podem apresentar digestão intracelular ou digestão intracelular e extracelular. Também segundo o grau de complexidade, possuem tubo digestivo incompleto ou tubo digestivo completo.
Sistema nervoso
substâncias químicas utilizadas na transmissão dos impulsos nervosos:
As substâncias químicas utilizadas na transmissão dos impulsos nervosos são o sódio (Na), potássio (K) e cloro (cl).
Como transmitem os impulsos nervosos:
Toda a atividade inicia se perto do núcleo ( Pelo corpo celular e as dendrites inicia se o impulso nervoso que avança pelo axónio até à sua terminação onde passa para outros nervos ou células de modo que continuem a transmissão até o agente de ação (pode ser um músculo, célula ou orgão).
Designação que se atribui à comunicação entre a célula onde ocorre a transmissão do impulso nervoso- estímulo.
nervos sensitivos e nervos motores:
Os nervos sensitivos conduzem os estímulos gerados a partir dos órgãos do sentido e de células sensoriais para a parte central do sistema nervoso. Os nervos motores conduzem os impulsos elétricos do sistema nervoso central para os órgãos efetuadores das respostas
Potencial:
O fluido extracelular que rodeia os neurónios apresenta elevadas concentrações de Na+ mas baixa concentração de K+. No meio intracelular existe uma elevada concentração de K+ e uma baixa concentração de Na+. A superfície interna da membrana apresenta carga elétrica negativa, enquanto que a face externa apresenta carga elétrica positiva. Desta forma, gera-se uma diferença de potencial elétrico entre as duas faces (potencial da membrana).
Quando o neurónio não está a transmitir um impulso encontra-se com potencial de repouso
