BIOLOGIA 1

CAPÍTULO 1

CARACTERÍSTICAS GERAIS DOS SERES VIVOS E COMPOSTOS INORGÂNICOS

CAPÍTULO 2

COMPOSTOS ORGÂNICOS I: GLICÍDIOS E LIPÍDIOS

CAPÍTULO 3

COMPOSTOS ORGÂNICOS II: PROTEÍNAS E ENZIMAS

CAPÍTULO 4

COMPOSTOS ORGÂNICOS III: VITAMINAS

CAPÍTULO 5

CONCEITOS BÁSICOS EM CITOLOGIA

CAPÍTULO 6

MEMBRANA PLASMÁTICA I: ESTRUTURA E ESPECIALIZAÇÕES

CAPÍTULO 7

MEMBRANA PLASMÁTICA II: TRANSPORTE

CAPÍTULO 8

CITOPLASMA I: HIALOPLASMA. CITOESQUELETO E RETÍCULOS ENDOPLASMÁTICOS

CAPÍTULO 9

CITOPLASMA II: COMPLEXO GOLGIENSE, LISOSSOMOS, VACÚOLOS E PEROXISSOMOS

Cap Tulo 1 Caracter Sticas Gerais Dos Seres Vivos E Compostos Inorg Nicos

Objetivos de aprendizagem

1.Reconhecer e conceituar as características que definem um ser vivo.

2.Identificar as propriedades da água, relacionando-as com processos vitais.

3.Identificar funções gerais de sais minerais.

4.Reconhecer funções específicas de microminerais e macrominerais, correlacionando-as com o metabolismo.

5.Apontar os principais problemas carenciais

Molécula

Água

Célula óssea

Célula: unidade morfológica e funcional dos seres vivos.

Tecido: conjunto de células e substância intercelular que interagem para a execução de certas funções.

1.Características gerais dos seres vivos

1.1 Introdução

Os seres vivos se organizam das mais diversas formas por todo o nosso planeta. Os biólogos, especialistas em estudar a vida, sabem que o estudo da Biologia pode ser feito em vários níveis de complexidade, inseridos um dentro do outro.

Esse estudo vai desde o nível molecular, analisando os componentes bioquímicos que formam o corpo dos organismos; até o nível das relações ecológicas entre os seres vivos, e deles com o mundo não vivo.

Veja na figura a seguir um resumo dos diferentes níveis de organização biológica.

Tecido ósseo

Osso

Sistema esquelé�co

Órgão: conjunto de tecidos que interagem para a execução de certas funções

Biosfera: conjunto dos ecossistemas da Terra.

Ecossistema: comunidade + fatores abió�cos (luz + água + solo e outros)

Sistema: conjunto de órgãos que interagem para a execução de certas funções.

Organismo: conjunto de sistemas

Níveis crescentes de complexidade dos seres vivos.

População: conjunto de indivíduos da mesma espécie que vivem em um mesmo local.

Comunidade: conjunto de populações de espécies dis�ntas que vivem em um mesmo local (lobos + coelhos + árvores + grama e outros organismos).

1.2 Características dos seres vivos

Uma das perguntas mais intrigantes e profundas da humanidade, que ao mesmo tempo provoca curiosidade e perplexidade, é a seguinte: o que é a vida? Poderíamos entrar em discussões espirituais e filosóficas. Não temos a ousadia de querer definir a vida, mas, se olharmos uma rocha, um cão e uma samambaia, intuitivamente reconheceremos na rocha uma matéria não viva e no cão e na samambaia seres vivos.

Vamos discutir quais são as características que diferem um ser vivo de um não vivo tentando usar essa noção intuitiva para relacionar as características exclusivas dos seres vivos.

1.2.1 C omposição química

O corpo da matéria não viva e o dos seres vivos apresentam muitas diferenças quanto à composição dos elementos químicos.

Na matéria não viva, os elementos químicos mais abundantes são oxigênio (O), silício (Si) e alumínio (A  ); na tabela a seguir, temos os percentuais dos elementos químicos em alguns seres vivos.

De acordo com a tabela acima, vemos que os elementos mais abundantes, nos seres vivos, são: carbono (C), hidrogênio (H) e oxigênio (O).

O carbono é o elemento principal para a formação de substâncias orgânicas, representadas por proteínas, glicídios, lipídios e ácidos nucleicos. Os seres vivos também têm substâncias inorgânicas, representadas por água, sais minerais e íons.

1.2.2 Organização celular

A célula é a unidade morfológica e funcional dos seres vivos. Alguns são formados por uma única célula: são chamados unicelulares (bactérias, protozoários, algas unicelulares e leveduras ou fungos unicelulares). A única célula desses seres vivos precisa executar todas as funções necessárias à sua sobrevivência como indivíduo. Outros são formados por muitas células: são chamados multicelulares ou pluricelulares (algas e fungos multicelulares, animais e vegetais). As muitas células dos organismos pluricelulares se diferenciam e se especializam de modo diverso para melhor poder desempenhar as diferentes funções necessárias às atividades dos indivíduos.

Existem dois tipos de células: eucarióticas e procarióticas.

A célula eucarionte ou eucariótica (eu = verdadeiro; karyon = núcleo) apresenta basicamente membrana plasmática, citoplasma, organelas membranosas e núcleo individualizado. Este traz o material genético separado do citoplasma por uma estrutura chamada de carioteca ou membrana nuclear. As células eucariontes em geral apresentam uma maior complexidade estrutural e metabólica. Protozoários, fungos, algas, vegetais e animais são exemplos de organismos que têm esse tipo de célula.

Ribossomos

Centríolo

Lisossomo

Peroxissomo

Citosol

Complexo golgiense

Célula eucariótica.

Retículo endoplasmático não granuloso

Cromatina

Mitocôndria

Retículo endoplasmático granuloso

Poro nuclear

Carioteca

Nucléolo

Membrana plasmática

A célula procarionte ou procariótica ( pro = antes; karyon = núcleo) é o primeiro tipo celular que surgiu e tem basicamente membrana plasmática, citoplasma e material genético localizado na região chamada nucleoide. O material genético se encontra disperso porque não há envoltório nuclear (carioteca) para separá-lo do citoplasma. Os seres que têm esse tipo celular são as bactérias, cianobactérias e arqueas.

Fímbrias Nucleoide

Cápsula

Parede Celular

Citoplasma

Ribossomo

Momento NERD

Há algumas exceções à organização celular, como é o caso de vírus, viroides e príons, todos acelulares.

Os vírus por muito tempo foram considerados os representantes mais simples da escala biológica. A descoberta dos viroides, por volta de 1970, comprovou a existência de uma nova classe de estruturas auto-replicativas denominadas agentes sub-virais. São constituídos por uma cadeia muito pequena de RNA e parasitam células vegetais (fitopatogênicos).

Os príons são partículas proteicas com estrutura modificada e possuem a propriedade de desnaturar outras proteínas, provocando infecções. Apesar de também serem replicantes, os príons são diferentes dos vírus, viroides, bactérias e demais organismos, pois não possuem carga genética (DNA ou RNA). Portanto, não são considerados seres vivos.

Célula procariótica.

1.2.3 Nutrição

A glicose (C6H12O6) é uma das substâncias orgânicas que os organismos degradam para gerar energia e que pode ser aproveitada para a realização de suas atividades ou utilizada para o crescimento do ser. O principal processo biológico de utilização da glicose na geração de energia (ATP) é a respiração celular. A nutrição é a maneira pela qual os seres vivos obtêm o seu alimento.

Na natureza, podemos encontrar duas formas básicas de nutrição: autotrófica ou autótrofa e heterotrófica ou heterótrofa.

Na autotrófica (auto = próprio; trofo = alimento), realizada pelos vegetais, grande maioria das algas e algumas bactérias, o organismo é capaz de produzir seu próprio alimento (principalmente a glicose) a partir de substâncias inorgânicas que ele retira do ambiente, como gás carbônico, água e sais minerais. Quando os seres utilizam a luz do Sol como fonte de energia chamamos esse processo de fotossíntese; se a fonte de energia provém de reações químicas que ocorrem no meio, chamamos o processo de quimiossíntese, a qual ocorre em algumas bactérias.

6 CO2 + 6 H2O → C6H12O6 + 6 O2 (Gás carbônico) (Água) (Glicose) (Oxigênio) desse combustível. A maioria dos seres vivos obtém energia pela quebra da glicose em moléculas mais simples.

Equação química que representa a fotossíntese.

Protozoários, fungos, animais e a maioria das bactérias não são capazes de produzir o próprio alimento. Esses seres precisam ingerir moléculas orgânicas prontas: é a nutrição heterotrófica (hetero = diferente).

Glicose → Moléculas menores + ENERGIA

A quebra da glicose pode ocorrer das seguintes maneiras, de acordo com a presença ou não do gás oxigênio (O2): a) Respiração celular aeróbica: é um processo no qual a glicose é quebrada na presença do oxigênio, sendo, por isso, chamado de processo aeróbico (Obs.: existe também a respiração celular anaeróbica, que ocorre na ausência de oxigênio).

C6H12O6 + 6 O2 → 6 CO2 + 6 H2O + ENERGIA b) Fermentação: é o processo no qual a glicose é quebrada na ausência do oxigênio; por isso é um processo anaeróbico.

Equação química que representa a respiração.

C6H12O6 → 2 C2H5OH + 2 CO2 + ENERGIA

Equação que representa a fermentação do tipo alcoólica.

A energia liberada em ambos os processos é utilizada nas atividades do organismo: construção de grandes moléculas orgânicas durante o processo de crescimento ou de reconstrução do corpo; movimento; transmissão do impulso nervoso; etc.

Energia luminosa

CO e O Vegetal (autótrofo)

Animal (heterótrofo)

Calor

Fotossíntese

Glicose e O

Respiração celular

Vegetal (autótrofo)

Na figura acima, observamos que os vegetais, por meio da fotossíntese, produzem sua glicose (autotrofismo) e podem transferi-la para os animais, que não podem produzi-la (heterotrofismo).

1.2.4 Obtenção de energia

Poderíamos dizer que, de certo modo, para o ser vivo, a glicose é o que a gasolina é para o automóvel – que depende

1.2.5 Metabolismo

Outra característica dos seres vivos é o metabolismo (metábole = transformar), conjunto de reações químicas que ocorrem no corpo dos seres vivos e que são responsáveis pela transformação e pela utilização da matéria e da energia. O metabolismo pode ser dividido em dois processos básicos:

• Anabolismo (ana = para cima; bollein = projetar): síntese (produção) de substâncias utilizadas para o crescimento do organismo e/ou reparação de suas perdas. Poderíamos citar como exemplo a fotossíntese, na qual substâncias inorgânicas mais simples formam a glicose, uma substância mais complexa.

• Catabolismo (kata = para baixo; bollein = projetar): degradação (quebra) de substâncias, com a liberação de energia necessária às funções orgânicas. O exemplo, nesse caso, seria a respiração celular, pois ocorre a quebra da glicose em produtos finais mais simples.

Catabolismo

1. alimento ingerido é quebrado em moléculas menores no tubo digestório e absorvido.

2. No interior da célula, algumas moléculas são usadas na construção do corpo.

Anabolismo

3. Outras são quebradas para obtenção de energia.

Representação das reações químicas que ocorrem em um organismo.

1.2.6 Desenvolvimento

Todos os seres vivos passam por diversos estágios, que vão desde o nascimento até a morte. Um dia, todos fomos célula única, a célula-ovo ou zigoto, proveniente da união de um espermatozoide e de um óvulo. O zigoto logo se transforma em um agregado de células que aos poucos vai dar origem a um embrião e, depois do nascimento, a um recém-nascido. Passamos pelos estágios da infância, da adolescência e da idade adulta. De forma inevitável, envelhecemos e finalmente morremos. Chamamos desenvolvimento aos estágios pelos quais um organismo passa durante a vida.

Recém-nascido

Indivíduos adultos

Zigoto (célula-ovo)

Fecundação

1.2.7 Crescimento

Espermatozoide Óvulo

O crescimento dos seres vivos pode ocorrer por:

•aumento de volume, nos unicelulares;

•aumento de volume e do número de células, nos multicelulares.

O crescimento verificado nos seres vivos decorre da incorporação e da transformação de energia, consequências da nutrição e do metabolismo.

A matéria não viva também pode crescer, como acontece com os cristais, que crescem por deposição de nova matéria em sua superfície. Nesse caso, o crescimento não é resultado do metabolismo.

Os seres vivos crescem como produto do metabolismo e por incorporação de material a seu corpo. São condicionados geneticamente, por isso seu crescimento é sempre limitado.

1.2.8 Reprodução

É outra característica dos seres vivos, pela qual os seres originam novos indivíduos, permitindo, desse modo, a perpetuação das espécies. Existem dois tipos de reprodução: a) A ssexuada ou agâmica : a reprodução assexuada, também chamada agâmica, ocorre sem a participação de gametas, as células reprodutoras. Os descendentes gerados nesse processo são geneticamente iguais entre si e ao progenitor que lhes deu origem e, desse modo, a variabilidade genética é muito baixa. b) S exuada ou gâmica : a reprodução sexuada, também chamada de gâmica, ocorre com a participação de gametas, células especializadas para a reprodução. Na reprodução sexuada, os descendentes são geneticamente diferentes entre si e dos ascendentes que lhes deram origem, por isso a variabilidade genética é elevada nesse caso.

2.Bioquímica

Os seres vivos têm uma composição química bastante complexa, com grande variedade de substâncias. O ramo da Biologia que estuda essas substâncias que formam os organismos é a Bioquímica. As substâncias podem ser inorgânicas ou orgânicas. As inorgânicas, como a água e os sais minerais, são formadas por moléculas simples nas quais o carbono (C) não tende a formar cadeias. As orgânicas, como as proteínas, os glicídios, os lipídios, as vitaminas e os ácidos nucleicos, são moléculas mais complexas e de tamanho maior, nas quais unidades menores (chamadas de monômeros – mono = um; meros = parte) se unem por meio de ligações covalentes e formam essas macromoléculas ou polímeros ( poli = vários; meros = partes).

Nas substâncias orgânicas, a presença do carbono é obrigatória e ele tende a formar cadeias.

Substâncias inorgânicas

Substâncias orgânicas

Glicídios ou carboidratos

Lipídios

Proteínas

1.2.9 Manutenção do equilíbrio

Todo ser vivo é capaz de regular suas atividades internas em função das condições do meio em que vive. Os seres vivos conseguem manter seu organismo em equilíbrio, isto é, ele não modifica muito sua composição química e suas características físicas. A isso se dá o nome de homeostase (homeo = igual; stasis = parada), que significa “a capacidade de se manter estável”.

1.2.10 Hereditariedade e evolução

A hereditariedade é a capacidade que os seres vivos têm de transmitir para os seus descendentes o seu material genético, que na maioria dos casos é o DNA (ácido desoxirribonucleico). Os genes, que correspondem a um segmento ou pedaço da molécula de DNA, contêm as informações responsáveis pelas características do indivíduo, como a cor dos olhos e a estatura.

A evolução está relacionada com as modificações que os seres vivos sofrem no decorrer do tempo. As mudanças que uma espécie sofre por evolução, quando permitem maior adaptação ao ambiente, são mantidas e transferidas de uma geração para a outra. Assim, os seres vivos estarão mais bem adaptados para viver no ambiente.

Sais minerais

2.1 Introdução

Ácidos nucleicos

Vitaminas

A distribuição das substâncias químicas nos seres vivos é bastante diversificada. Observe a tabela a seguir, que apresenta os percentuais de cada substância em células animais e vegetais.

Constituintes

Note a alta percentagem de água que existe tanto em animais como em vegetais, seguida das proteínas nas células animais e dos carboidratos nas células vegetais.

Neste capítulo, veremos as substâncias inorgânicas, como a água e os sais minerais.