Apontamentos de Biologia e Geologia- Biologia 10º ano -Tixaa’h ^^:
Biosfera A Biosfera é a camada superficial superficial terrestre capaz de suportar a vida. Assim a Biosfera constitui um sistema global que inclui toda a vida na Terra, o ambiente onde essa vida se desenrola e as relações que se estabelecem entre todos os seus elementos.
Organização Biológica célula. As células podem surgir de forma isolada - no A unidade fundamental da vida é a célula. caso dos seres unicelulares - ou associadas entre si - constituindo seres multicelulares ou pluricelulares. pluricelulares. Os sistemas biológicos estão organizados de uma forma hierárquica. Nos seres pluricelulares, as células idênticas e com funções semelhantes formam tecidos. tecidos. Normalmente, diferentes grupos de tecidos associam-se para formar grandes estruturas designadas órgãos. Estes órgãos podem formar sistemas formar sistemas de órgãos (sistema digestivo). Diferentes sistemas de órgãos cooperam entre si, formando um organismo. organismo. Os organismos idênticos capazes de se cruzarem entre si, originam descendentes férteis espécie. Assim os seres e partilham um cariótico idêntico, dizem-se pertencentes à mesma espécie. vivos pertencentes à mesma espécie e que habitam uma determinada área, num determinado população. Indivíduos de espécies diferentes que habitam uma momento, constituem uma população. biótica . O conjunto da mesma área e estabelecem relações entre si formam uma comunidade biótica. comunidade biótica, do ambiente físico e químico e as relações que se estabelecem entre si ecossistema. formam um ecossistema.
Dinâmica dos Ecossistemas Ecossistemas Os seres vivos de um ecossistema estabelecem relações tróficas (alimentares) que envolvem transferências transferências de matéria e energia. Estas relações tróficas constituem cadeias alimentares (sequência de seres vivos que se relacionam a nível alimentar). As cadeias teias-alimentares. Nas teias-alimentares alimentares inter-relacionam-se inter-relacionam-se originando as teias-alimentares. teias-alimentares pode considerar-se a existência de três categorias de seres vivos de acordo com as estratégias na obtenção de alimento:
Produtores - seres vivos capazes de elaborar matéria orgânica a partir de matéria inorgânica utilizando, para isso, uma frente de energia autotróficos. externa - seres autotróficos. Consumidores - seres vivos capazes de produzir compostos orgânicos a partir de compostos inorgânicos - seres heterotróficos - e, por isso, 1
alimentam-se direta ou indiretamente da matéria elaborada pelos produtores. Decompositores - seres vivos que obtêm a matéria orgânica a partir de outros seres vivos, decompondo cadáveres e excrementos. Desta forma, transformam a matéria orgânica em inorgânica, assegurando a devolução dos minerais (inicialmente incorporados pelos produtores) ao meio.
Diversidade Biológica Atualmente, estima-se que existam na Terra cerca de 30 milhões de espécies de organismos. Alguns são formados por uma só célula muito simples, sem núcleo organizado seres procariontes. Outras apresentam células mais complexas, com núcleo organizado seres eucariontes. Estes seres vivos podem ser unicelulares ou pluricelulares. Na tentativa de facilitar a compreensão da evolução da vida na Terra, utilizam-se sistemas de classificação; um dos mais utilizados é o proposto por Whitaker.
Reinos Monera - seres procariontes (contêm células sem núcleo), autotróficos (fotossíntese e quimiossíntese) e heterotróficos (absorção), unicelulares. Ex: Bactérias; Protista – seres eucariontes. Reino mais heterogéneo.
Exemplos: Protistas semelhantes a plantas- unicelulares ou pluricelulares, fotossintéticos, autotróficos (ex. algas) Protistas semelhantes a animais- unicelulares, alimentam-se por ingestão. (ex. Protozoários) Protistas semelhantes a fungos- massas celulares, alimentam-se por absorção (ex. Mixomicetos)
Fungi – seres eucariontes, unicelulares (leveduras) e pluricelulares (cogumelos e bolores), alimentam-se por absorção. Plantas – seres eucariontes, autotróficos, fotossintéticos e pluricelulares. Animalia – seres eucariontes, heterotróficos, pluricelulares, alimentam-se por ingestão.
Conservação (reservas naturais) e extinção Desde o surgimento das primeiras formas de vida até aos nossos dias, um sem-número de espécies terá surgido e quase outro tanto terá sido extinto. Se a extinção de espécies ocorre naturalmente, por que razão existe uma preocupação crescente relativamente a este fenómeno? A resposta parece estar no elevado ritmo a que a extinção de espécies poderá ocorrer devido à 2
ação direta ou indireta do Homem. As espécies podem ser ameaçadas devido á sobreexploração, à introdução de predadores ou de doenças, à intervenção de relações de simbiose, às alterações climáticas e à destruição de habitats. A extinção de espécies é um assunto preocupante. Não podemos esquecer que, de diversas formas, dependemos de outras espécies (uma grande percentagem de medicamentos contêm produtos derivados de plantas ou animais) e que os processos que ocorrem nos ecossistemas são responsáveis por muitos outros benefícios para a Humanidade, como:
A manutenção da fertilidade dos solos; A prevenção da erosão dos solos; O tratamento e a reciclagem de produtos residuais; A regulação do ciclo da água e da composição da atmosfera; O controlo de pragas na agricultura; A polinização.
A Célula O entendimento dos processos biológicos está centrado na unidade fundamental da vida – a célula – cuja existência era desconhecida até à invenção do microscópio (devido às pequenas dimensões da célula). Na realidade, a invenção do microscópio foi um grande passo na Biologia, abrindo portas ao desenvolvimento do desconhecimento científico. Em 1665, Robert Hooke, interessado em conhecer a estrutura da cortiça, obteve uma lâmina muito fininha deste material e observou-a através de um microscópio, por ele construído. Na realidade, Hooke, observou células vegetais mortas, das quais restavam apenas as paredes celulares. Estas observações abriram caminho a outros cientistas para o exame microscópio. Como consequência deste facto, Schleiden e Schwann postularam a Teoria Celular :
A célula é a unidade básica estrutural e funcional de todos os seres vivos (isto é, todos os seres vivos são 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 de seres vivos.
A invenção do microscópio eletrónico de transmissão, por Max Knoll (1897-1969) e Ernest Ruska (1906-1988), no início da década de 30 do século XX, permitiu novos progressos no conhecimento da célula (imagens muito mais ampliadas, logo, mais detalhes da ultraestrutura da célula).
Unidade estrutural e funcional Todos os seres vivos são compostos por células. Por esta razão, dizemos que a célula constitui a unidade básica da vida. Os organismos unicelulares são compostos por uma única célula, capaz de realizar todas as funções vitais, enquanto que, os organismos multicelulares são 3
constituídos por várias células, organizadas em tecidos diferenciados e especializados em diversas funções. NOTA! Uma célula eucariótica é mais eficaz (metabolicamente) que uma célula procariótica. As células apresentam uma grande variedade morfológica, de acordo com o organismo a que pertencem e com a função que desempenham. Apesar de existirem algumas diferenças estruturais entre as células animais e as células vegetais, ambas possuem três constituintes fundamentais: a membrana, o citoplasma e o núcleo. Bactéria (Ser Procarionte – Célula Procariótica) Células Eucarióticas (Animais e Vegetais)
Estrutura Celular Parede Celular Cloroplastos
Célula Animal χ χ
Mitocôndrias Centríolos Reticulo Endoplasmático (liso e rugoso) Complexo de Golgi Lisossomas e Ribossomas Vacúolos
Célula Vegetal
χ
χ
Membrana, Citoplasma e Núcleo
Preparações:
Temporárias – duram menos tempo, permitem ver organismos vivos, e são de preparação simples. Definitivas – duram mais tempo, não permitem ver organismos vivos, e são de difícil preparação.
NOTA! Ambas as preparações são para microscópio ótico. 4
Componentes Celulares
Membrana Plasmática - Invólucro que mantém a integridade celular, sendo responsável pela troca de substâncias entre o meio intracelular e meio extracelular. Núcleo - É o maior organelo celular e encontra-se delimitado por uma membrana com poros. Coordena a atividade celular e contém a informação genética daa célula. Cloroplastos - Organelos que possuem uma membrana dupla, onde se encontram pigmentos envolvidos na fotossíntese. Têm ribossomas e DNA. Vacúolos - Organelos de tamanho variável, rodeados por uma membrana. Os vacúolos podem armazenar no seu interior gases, pigmentos, açucares, proteínas ou outras substâncias. Parede Celular - Parede rígida que envolve as células vegetais e bacterianas, conferindo-lhes proteção e suporte. Centríolos - Estrutura de aspeto cilíndrico, constituída por microtúbulos. Os centríolos intervêm na divisão celular. Retículo Endoplasmático (liso) - Síntese de lípidos; transporte dentro da célula (não tem ribossomas). Reticulo Endoplasmático (rugoso) - Síntese de proteínas e outras substâncias; transporte de substâncias (tem ribossomas). Complexo de Golgi - Conjunto de cisternas achatadas e de vesículas onde são armazenadas e amadurecidas as proteínas; transporte para o exterior da célula (secreção). Lisossomas - Estruturas esféricas, rodeadas por uma membrana simples, que contêm no seu interior enzimas, que intervêm na decomposição de moléculas e estruturas celulares. Ribossomas - Pequenas estruturas, constituídas por duas porções (grande e pequena subunidade), por vezes, associadas ao retículo endoplasmático. São fundamentais para a síntese de proteínas. Citosqueleto - Rede de fibras intercruzadas, existente no citoplasma; suporta os organitos celulares. Mitocôndrias - Organelos que possuem duas membranas, uma externa e outra interna (esta pode apresentar invaginações para o exterior); mobilização da fotossíntese- central energética da célula. Possui DNA. Membrana Externa Crista Mitocondrial
Membrana Interna Matriz Mitocondrial
Constituintes Básicos A unidade biológica da célula não se limita a características estruturais e funcionais; ela revela-se também a nível molecular. Todos os seres vivos, e consequentemente as suas células, são constituídos por moléculas orgânicas de grandes dimensões- macromoléculas- formadas 5
por um número relativamente reduzido de elementos químicos (Carbono (C), Oxigénio (O), Hidrogénio (H), entre outros). As funções destas biomoléculas são variadas e incluem:
Funções estruturais; Funções energéticas; Funções enzimáticas; Funções de armazenamento; Funções de transferência de informação;
Da constituição da célula também fazem parte vários sais minerais.
Água O composto mais importante nas células é a água, podendo atingir de 75% a 90% do total da sua massa. A água constitui um meio onde ocorrem todas as reações celulares, sendo igualmente responsável por numerosas reações químicas vitais. As propriedades da água residem no facto desta molécula, apesar de eletronicamente neutra, apresentar polaridade. Esta polaridade permite a ligação entre as moléculas de água e outras substâncias polares, através de pontes de hidrogénio. Por outro lado, a polaridade contribui para o grande poder solvente da água, cujas moléculas são capazes de estabelecer ligações com diversos iões formando compostos mais estáveis. Para além disso, a água é o principal constituinte dos seres vivos.
Macromoléculas Biológicas Existem 4 grandes tipos de macromoléculas nas células: os prótidos, os glícidos, os lípidos e os ácidos nucleicos. Estes polímeros são conjuntos de monómeros: aminoácidos, monossacarídeos, glicerol e ácidos gordos e nucleótidos, respetivamente. Os monómeros unem-se e formam cadeias, originando polímeros (Polimerização). Quando dois monómeros (moléculas simples) se ligam, ocorre a libertação de uma molécula de água, tendo como resultado um polímero (molécula complexa), a este processo podemos denominar também de Reação/Ligação de Síntese ou Condensação. Por sua vez, quando adicionada uma molécula de água a um polímero, este desdobra-se nos seus diversos monómeros, esta reação toma a designação de Despolimerização ou Reação/Ligação de Hidrólise.
Prótidos Os prótidos são compostos orgânicos quaternários, constituídos por C, H, O e N. De acordo com a sua complexidade, os prótidos podem-se classificar em aminoácidos, péptidos e proteínas. Os aminoácidos são os prótidos mais simples, constituindo as unidades estruturais dos péptidos e das proteínas. Existem cerca de 20 aminoácidos que entram na constituição dos prótidos de todas as espécies de seres vivos e todos eles possuem um grupo amina (NH 2), um grupo carboxílico (COOH) e um átomo de hidrogénio ligados ao mesmo átomo de carbono. H COOH
C
NH2 6
R1
Radical- define propriedades como a pluridade e o grau de ionização. Os péptidos são o resultado da união entre dois ou mais aminoácidos, a que se chama ligação peptídica. A ligação peptídica estabelece-se entre o grupo carboxílico de um aminoácido e o grupo amina de outro. H COOH
C
H NH2 +
R1
COOH
C
H NH2
COOH
R1
COOH
C
H NH2 +
COOH
R1
H
H
O
H
C
N
C
C
R1
C
NH2
R1
NH2 +
H2O
R1
Por cada ligação peptídica que se estabelece, forma-se uma molécula de água. Os péptidos formados por dois aminoácidos denominam-se dipéptidos, os que são formados por três, tripéptidos, etc. Entre dois e vinte aminoácidos designam-se oligopéptidos e as que ultrapassam esse número chamam-se polipéptidos. Os cerca de 20 aminoácidos que constituem as proteínas podem existir em quantidades e sequências muito variadas, o que torna possível a existência de um número quase infinito de proteínas diferentes. As proteínas são macromoléculas constituídas por uma ou mais cadeias polipeptídicas e apresentam uma estrutura tridimensional definida. Estas moléculas apresentam vários níveis de organização.
Níveis de organização dos prótidos Estrutura primária: A estrutura primária das proteínas designa uma sequência de aminoácidos unidos por ligações peptídicas. Estrutura secundaria: Cadeias da estrutura primária podem dispor-se paralelamente e ligar-se entre si por pontes de hidrogénio, formando uma estrutura em folha pregueada, que é um tipo de estrutura secundaria. Por outro lado, as cadeias peptídicas podem enrolar-se em hélice, devido ao estabelecimento de pontes de hidrogénio entre grupos amina e carboxilo de aminoácidos diferentes. Esta conformação em hélice constitui o tipo mais comum de estrutura secundaria das proteínas. 7
Estrutura terciária: A estrutura secundaria pode, ainda, dobrar-se sobre si própria, ficando com uma forma globular. A este tipo de conformação dá-se o nome de estrutura terciária. Estrutura quaternária: Por fim várias cadeias globulares podem estabelecer ligações entre si, constituindo uma estrutura quaternária.
As proteínas podem ser formadas apenas por aminoácidos ou podem conter uma porção não proteica, denominada grupo prostético. Ex: Glicoproteínas: mucina, imunoglobina; Fosfoproteínas: vitelina, caseína; Neste caso, as proteínas designam-se conjugadas ou heteroproteínas, o que aumenta ainda mais a sua diversidade. As estruturas das proteínas são mantidas por interações fracas e, por isso, são facilmente quebradas quando expostas ao calor, à agitação, a sais e ácidos, por exemplo. À perda da estrutura tridimensional chama-se desnaturação. A importância biológica das proteínas é enorme: Funções Enzimáticas Estrutural Defesa Transporte Reguladora Contráctil
Proteínas Pepsina Queratina Anticorpos Hemoglobina Insulina Miosina
Localização Suco gástrico Cabelo, unhas Plasma, tecidos Sangue Pâncreas Tecido muscular
Glícidos Os glícidos ou hidratos de carbono são compostos orgânicos ternários (constituídos por C,O e H). De acordo com a sua complexidade, consideram-se três grandes grupos de glícidos: monossacarídeos, oligossacárideos e polissacarídeos. Os monossacarídeos, ou oses, são os glícidos mais simples e são classificados de acordo com o numero de átomos de carbono que as compõem (entre 3 e 9). Ex: trioses (3C); tetroses (4C); pentose (5C); hexoses (6C); heptose (7C), etc. As pentoses e as hexoses, como a ribose, desoxirribose, glicose e frutose (respetivamente) são as mais comuns. 8
Estes monossacarídeos, quando em solução aquosa, apresentam uma estrutura em anel de carbono. Ex: glicose
;
frutose
Dois destes anéis podem estabelecer ligações entre si, formando um dissacarídeo. Os dissacarídeos mais comuns são:
Lactose (galactose + glicose); Maltose (glicose + glicose); Sacarose (glicose + frutose);
A ligação química que une dois monossacarídeos denomina-se ligação glicosídica. Se mais um monossacarídeo se ligar por este processo forma-se um trissacarídeo e assim sucessivamente. Dá-se o nome de oligossacarídeos às moléculas constituídas por 2 a 10 monossacarídeos unidos entre si. Se este número for superior, as moléculas denominam-se polissacarídeos. Grande parte dos polissacarídeos, como a cebulose e a amilose, é formada por moléculas lineares; contudo, em alguns polissacarídeos, como a amilopectina, as moléculas são ramificadas. Os glícidos são compostos orgânicos com uma importante variedade de funções. Funções dos glícidos:
Função energética/ armazenamento: amido nas plantas e glicogênio nos animais; Função estrutural: celulose e quitina;
Lípidos Os lípidos constituem um grupo de moléculas muito heterogéneo, do qual fazem parte as gorduras (animais e vegetais), as ceras, os esteroides, entre outras. Geralmente, são compostos por O,H e C, mas também podem conter outros elementos, como S, N ou P. A insolubilidade na água e a solubilidade em solventes orgânicos, como o benzeno, o éter e o clorofórmio, são características comuns a este tipo de substancias. De uma forma muito simples, podem-se classificar os lípidos em três grandes grupos, de acordo com a sua função: lípidos de reserva, lípidos estruturais e lípidos com função reguladora.
Lípidos de Reserva Alguns lípidos de reserva possuem dois componentes fundamentais: ácidos gordos e glicerol. Os ácidos gordos são constituídos por uma cadeia linear de átomos de carbono, com um grupo terminal carboxílico (COOH). Os ácidos gordos possuem átomos de carbono ligados entre 9
si por ligações duplas ou triplas, dizem-se insaturados. Nos ácidos gordos saturados, todos os átomos de carbono estão ligados entre si por ligações simples. O glicerol, ou glicerina, é um álcool que contém três grupos hidroxilo (HO), capazes de estabelecer ligações covalentes com os átomos de carbono dos grupos carboxilo (COOH) dos ácidos gordos. Esta ligação denomina-se ligação éster e conforme se estabelece entre o glicerol em um, dois ou três ácidos gordos, assim se forma um monoglicerídeo, um diglicerídeo ou um triglicerídeo.
Lípidos Estruturais Dentro do grupo dos lípidos estruturais, podem-se destacar, pela sua importância, os fosfolípidos, que são lípidos que contem um grupo fosfato. Os fosfolípidos são os constituintes mais abundantes das membranas celulares. A sua estrutura resulta da ligação de uma molécula de glicerol com dois ácidos gordos e com uma molécula de ácido fosfórico. Fosfolípido:
Ácido fosfórico; Glicerol; 2 Cadeias de ácidos gordos;
2
Os fosfolípidos são moléculas anfipáticas, isto é, possuem uma parte hidrofílica (zona polar - 1) e outra hidrofóbica (zona apolar - 2).
Lípidos com Função Reguladora Alguns lípidos intervêm nos processos de regulação do organismo. Neste contexto, destacam-se as hormonas sexuais. Funções dos lípidos:
Função energética – Ex: triglicerídeos; Função estrutural- Ex: fosfolípidos; Função hormonal – Ex: testosterona e progesterona;
Ácidos Nucleicos Os ácidos nucleicos são as principais moléculas envolvidas em processos de controlo celular. Existem dois tipos de ácidos nucleicos: ácido desoxirribonucleico (DNA) e o ácido ribonucleico (RNA), sendo ambos polímeros de nucleótidos. Cada nucleótido é constituído por uma base azotada, uma pentose e um grupo fosfato, que lhe conferem as características ácidas. Existem cinco tipos de bases azotadas: Adenina (A), Guanina (G), Citosina (C), Timina (T) e Uracilo (U). 10
NOTA! A timina só existe no DNA e o uracilo no RNA. As restantes existem nos dois. No DNA, as bases ligam-se entre si por complementaridade: à citosina liga-se uma guanina; e a adenina liga-se à timina. Ex: Estrutura do DNA.
Relativamente às pentoses, o DNA contém desoxirribose e o RNA contém ribose. DNA Ácido Fosfórico; Desoxirribose; Adenina, guanina, citosina e timina.
RNA Ácido Fosfórico; Ribose; Adenina, guanina, citosina e uracilo.
Ultraestrutura da membrana plasmática Todas as células encontram-se envolvidas por uma estrutura membranar designada membrana plasmática ou membrana celular. Esta membrana mantém a integridade celular e delimita a fronteira entre o meio intracelular e extracelular. A membrana plasmática, contudo, não é totalmente impermeável; pelo contrário, constitui uma barreira seletiva, através da qual se processam trocas de substâncias e energia entre a célula e o meio exterior. A membrana celular também funciona como um sensor, permitindo à célula modificar-se como resposta a diversos estímulos ambientais. Apesar da espessura da membrana plasmática ser inferior ao poder de resolução do microscópio eletrónico, graças aos resultados obtidos com a aplicação de várias técnicas indiretas. De facto, a variação do volume de células colocadas em meios com diferentes concentrações apontava para a existência de um invólucro dotado de uma certa plasticidade. Também a resistência da superfície celular à penetração por microagulhas e o extravasamento do citoplasma, quando a célula era lesionada, levaram a pressupor que as células possuíam uma membrana a envolvê-las.
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Constituição da membrana plasmática O isolamento de membranas plasmáticas, através de técnicas especiais, permitiu identificar os seus constituintes e as proporções relativas em que estes se encontram. Assim, hoje sabe-se que as membranas são complexos lipoproteicos, constituídos por 60% a 75% de proteínas e 25% a 40% de lípidos, podendo ainda conter até 10% de glícidos. Esta composição é variável conforme o tipo de célula.
As proteínas presentes na membrana plasmática possuem composição e funções diversas. Estas moléculas podem ter função meramente estrutural ou intervir no transporte de substâncias através da membrana. Funcionam, ainda, como recetores de estímulos químicos, vindos do meio extracelular, ou como enzimas, catalisando reações que ocorrem na superfície da célula. Os lípidos constituintes da membrana plasmática são, maioritariamente, fosfolípidos (presentes em todas as membranas), colesterol e glicolípidos. Os fosfolípidos e os glicolípidos são moléculas anfipáticas. O colesterol é uma molécula pertencente ao grupo dos esteroides (lípidos que possuem uma estrutura contendo anéis de carbono). É insolúvel em água e ocorre em menor quantidade que os fosfolípidos. Os glícidos membranares situam-se na parte exterior da membrana plasmática. Embora as suas funções não sejam totalmente conhecidas, sabe-se que têm um papel importante no reconhecimento de certas substâncias por parte da célula.
Estrutura da membrana plasmática Embora se conheça a composição molecular da membrana plasmática, a sua organização estrutural ainda não está completamente decifrada. Desde o início do século XX, vários modelos de estrutura da membrana têm sido sucessivamente propostos e substituídos por outros, à medida que os conhecimentos sobre composição, estrutura e funções membranares vão evoluindo. Além dos dados referidos, outros resultados experimentados contribuíram para o desenvolvimento do Modelo Mosaico Fluido. Este modelo é assim chamado devido ao facto de admitir que a membrana não é uma estrutura rígida, existindo movimentos das moléculas que a constituem, dotando-a, assim, de grande fluidez. Verifica-se que as moléculas fosfolipídicas têm grande mobilidade lateral, trocando de posição com outras que se encontrem na mesma camada. Ocasionalmente, podem ocorrer movimentos transversais de fosfolípidos de uma camada para a outra (movimentos de flip-flop). Neste modelo de membrana, proposto por Singer e Nicholson, tal como lípidos, também algumas proteínas apresentam mobilidade, enquanto que outras estão fixas.
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Pode-se, então, classificar as proteínas membranares em dois grandes grupos:
As proteínas periféricas/extrínsecas, que estão à superfície, podendo ser facilmente isoladas da membrana, pois encontram-se associadas por ligações electroestáticas fracas às partes hidrofílicas dos lípidos ou de proteínas integradas; As proteínas integradas/intrínsecas, que estão fortemente ligadas às zonas hidrofóbicas dos lípidos, podendo mesmo atravessar a membrana de um lado ao outro. Quando isto acontece, são designadas proteínas transmembranares.
Na superfície externa da membrana plasmática, existem moléculas de glícidos ligadas às proteínas – formando glicoproteínas – e, em alguns casos, ligadas a lípidos – formando glicolípidos. Estas moléculas formando glicocálix, e são responsáveis pelo reconhecimento de certas substâncias por parte da célula. Núcleo
Membrana e Glicocálix
Citoplasma
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Movimentos transmembranares A membrana plasmática é uma estrutura que separa o meio intracelular do meio extracelular, permitindo a passagem de diversas substâncias nos dois sentidos. Esta passagem, contudo, não ocorre de igual forma para todas as substâncias. A membrana apresenta maior permeabilidade para umas substâncias do que para outras, sendo mesmo impermeável a alguns compostos. A passagem de substâncias através da membrana pode ocorrer através de vários mecanismos e está dependente, entre outros fatores, da configuração molecular dessas substâncias.
Osmose A água é uma substância que intervém em muitas funções celulares e é formada por pequenas moléculas polares, que atravessam facilmente a membrana celular em ambos os sentidos. A difusão de moléculas de água entre dois meios separados por uma molécula semipermeável denomina-se osmose e é explicada por diferenças de concentração de soluto nos dois meios. Há sempre um fluxo de água do meio com menos concentração de soluto ( meio hipotónico) para o meio com maior concentração de soluto (meio hipertónico). Quando a concentração do soluto é igual nos dois meios, eles dizem-se isotónicos e o fluxo de água é igual nos dois sentidos. Quando uma célula é colocada em água destilada (solução hipotónica), a água entra para o vacúolo, que aumenta de volume, comprimindo o citoplasma e o núcleo contra a parede celular, exercendo uma certa pressão sobre a mesma ( pressão de turgescência). Quando isto acontece, diz-se que a célula ficou turgida, ficando com uma cor mais clara, graças à menor concentração dos pigmentos. NOTA! Num meio muito hipotónico, a célula animal, bem como, as hemácias têm um aumento do volume celular excessivo e está para lá da capacidade elástica da membrana, acabando a célula por rebentar (lise celular ). Quando a célula é colocada numa solução concentrada de cloreto de sódio (solução hipertónica), a água situada no vacúolo sai para o exterior da célula, diminuindo o volume do vacúolo e fazendo com que a célula fique com uma cor mais intensa, e o citoplasma se desprenda parcialmente da parede celular. Nesta situação, diz-se que a célula se encontra plasmolisada.
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Difusão Simples A difusão é um processo físico, depende apenas da diferença de concentrações entre os dois meios. Na difusão, o movimento das substâncias faz-se a favor do gradiente de concentração- de um meio mais concentrado para um meio menos concentrado, não se verificando a intervenção de proteínas membranares. Este processo é considerado um transporte passivo pois, a sua ocorrência não acarreta gasto de energia por parte da célula.
Difusão Facilitada Na difusão facilitada as substâncias deslocam-se também a favor do gradiente de concentração mas a uma velocidade superior à esperada, se o fizesse por difusão simples. Como na difusão simples não se verifica consumo de energia sendo, portanto, considerado também um transporte passivo. É um transporte em que se verifica a intervenção de proteínas membranares – permeases. A ligação da molécula a transportar à parte hidrofílica da permease faz com que esta modifique a sua forma, permitindo a passagem da molécula e regressando, em seguida, à sua forma inicial.
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O facto de a difusão facilitada efetuar-se com intervenção de permeases explica que a velocidade de transporte da substância aumente com a concentração, mas só até ao ponto em que todos os locais de ligação às permeases estão ocupados. Nesta altura, a velocidade de transporte estabiliza, mesmo que a concentração da substância aumente.
Etapas da difusão Facilitada: Ligação da molécula a transportar à proteína transportadora (permease); Alteração da configuração da permease, que permite a passagem da molécula através da membrana e a sua separação da permease; Regresso da proteína transportadora à forma inicial.
Transporte Ativo D.S
Na
T.A
+
Na
+
K
T.A.
+
Permite a manutenção de uma determinada diferença de concentração entre dois meios. O movimento é feito contra o gradiente de concentração, envolvendo assim gastos de energia sob a forma de ATP.
+
K
D.S
Este transporte é feito com a intervenção de proteínas transportadoras da membrana que se comportam como enzimas (ATPases).
NOTA! As mudanças de forma das permeases ocorrem devido à energia resultante da hidrólise de ATP (Adenosina Trifosfato). A bomba de sódio e potássio é um dos exemplos mais estudados de transporte ativo. 1ºPasso: ligação de 3Na + à ATPase; 2ºPasso: hidrólise do ATP; 3ºPasso: libertação do NA + no exterior da célula; 4ºPasso: ligação de 2K + à ATPase; 5ºPasso: libertação do K + no interior da célula. NOTA! É através da hidrólise do ATP em ADP e Pi que, a diferença das concentrações entre os meios intra e extracelular é assegurado.
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