BIOLOGIA E GEOLOGIA 2º PARTE – BIOLOGIA
10º ANO
2009/2010
Unidade 0 – Diversidade na Biosfera
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 superficial da
Terra com capacidade de
suportar vida.
Inclui toda a vida na Terra,
o ambiente em que se
desenvolve e as relações
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.
Organização biológica
Os sistemas biológicos pluricelulares encontram-se organizados de uma forma hierarquizado.
Assim do mais simples partimos da célula;
Células idênticas e com funções semelhantes 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 que são incapazes de produzir o seu alimento;
Seres heterotróficos
Alimentam-se directa ou indirectamente da matéria elaborada pelos produtores;
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 a matéria orgânica em matéria inorgânica, devolvendo-a aos solos;
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 serão microorganismos formados por uma célula apenas e sem núcleo - seres procariontes;
Células procaríoticas;
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 eucariontes
autotróficos e
heterotróficos;
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 eucariontes
pluricelulares;
Autotróficos;
Fotossíntese
Maiores seres vivos do
planeta.
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 é necessário estudar e compreender as células.
As células eram totalmente desconhecidas até a invenção do microscópio, dadas as suas reduzidas dimensões.
Microscópio
O primeiro microscópio foi desenvolvido em 1590 por Jansen.
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 primeiras
formas celulares 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 basicamente dois tipos de
células eucariontes:
Células animais
Células vegetais
Célula Eucarionte
Embora diferentes estruturalmente e até
fisiologicamente, podemos determinar três
constituintes fundamentais e comuns:
Membrana Plasmática
Citoplasma Núcleo
Célula Eucarionte
Que ideia tens de uma célula…
Um lugar calmo e aborrecido em que nada acontece?
Componentes celulares
Membrana celular
Membrana plasmática;
Membrana citoplasmática;
Plasmalema;
Delimita o meio extracelular (exterior)do meio intracelular (interior).
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 permitem a comunicação do 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 pigmentos fotossintéticos;
Clorofila;
Intervenientes na fotossíntese;
Conversão da matéria inorgânica em matéria orgânica.
Componentes celulares
Vacúolos
De tamanho variável e delimitados por uma 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 diferentes
processos,
nomeadamente na
divisão celular.
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 envolvidas nos
processos de secreção de substâncias.
Componentes celulares
Lisossomas
Estruturas esféricas rodeadas por uma membrana simples.
Contêm enzimas intervenientes em diferentes reacções de decomposição.
Componentes celulares
Ribossomas
Pequenos organelos constituido por duas subunidades:
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 a estrutura da
célula.
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.
Todos os seres vivos são constituídos por moléculas orgânicas de grandes dimensões…
Macromoléculas
As macromoléculas são constituidas essencialmente por Carbono (C), Oxigénio (O), Hidrogénio (H) e outros como o Azoto (N).
Constituintes básicos
As macromoléculas podem desempenhar diversas 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 ou
Heteroproteínas.
Os grupos prostéticos aumentam a diversidade das
proteínas.
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 as gorduras.
Animais e Vegetais;
As ceras e os esteróides são também outro tipo de lípidos.
São compostos orgânicos essencialmente constituídos por C, H e O.
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 são macromoléculas anfipáticas.
Apresentam uma parte hidrofóbica e uma parte hidrofílica.
Esta característica é extremamente importante na constituição da membrana plasmática.
Lípidos com função reguladora
Alguns lípidos intrevêm nos processos de regulação
dos organismos, como por exemplo as hormonas.
No caso dos mamíferos salientam-se as hormonas
sexuais:
Testosterona;
Progesterona;
Entre outros esteróides.
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
3 Pontes de Hidrogénio
2 Pontes de Hidrogénio
Ácidos nucleicos
Relativamente às pentoses…
No DNA é a desoxiribose;
No RNA é a ribose.
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