Biologia – módulo A2 – Obtenção de matéria Página 1 Profª Leonor Vaz Pereira

BIOLOGIA – Módulo A2 – Obtenção de Matéria Autotrofia versus Heterotrofia

Transporte em quantidade As células podem transferir para o seu interior ou libertar para o exterior macromoléculas tais com proteínas ou conjuntos de partículas de dimensões variadas.

Exocitose: transporte de material para o exterior da célula. As vesículas contendo macromoléculas

movem-se até à membrana. Efetua-se assim a fusão da membrana da vesícula com a membrana celular e o conteúdo da vesícula liberta-se o meio extracelular.

Endocitose: transporte de material para o interior da célula. O material é transportado através de

invaginações da membrana. Essas invaginações progridem para o interior e separam-se da membrana, constituindo vesículas endocíticas.

Fagocitose: o material alimentar é englobado por pseudópodes, prolongamentos emitidos pela célula,

formando uma vesícula fagocítica. Está associada ao processo de digestão em muitos seres vivos unicelulares e ainda à atividade de células do sistema imunitário (defesa) de muitos animais.

Pinocitose: pequenas gotas de fluido são captadas por invaginações da membrana e acabam por se

separar formando vesículas pinocíticas. Está associada, por exemplo, à absorção de líquidos ao nível de células do intestino delgado.

Endocitose mediada por recetores: é semelhante à fagocitose mas, neste caso, a partícula a ser

endocitada liga-se a proteínas recetoras específicas concentradas em determinados locais da membrana plasmática. Estes locais formam uma pequena depressão na membrana plasmática que está coberta por uma proteína fibrosa. a clatrina.

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Ingestão, digestão e absorção

Como os alimentos contêm, em regra, moléculas complexas, nos seres heterotróficos ocorre um conjunto de processos de modo que os constituintes dos alimentos sejam simplificados para poderem ser aproveitados a nível celular. Desse modo, após a ingestão, ou seja, a introdução dos alimentos no organismo, essas moléculas experimentam uma digestão, processo de transformação das moléculas complexas dos alimentos em substâncias mais simples, por reações de hidrólise, catalisadas por enzimas. A absorção é a passagem do resultado da digestão (nutrientes simples) para o interior do nosso corpo onde são transportados a todas a células.

Digestão intracelular: digestão dentro das células. As células englobam, muitas vezes, por endocitose,

partículas alimentares constituídas por moléculas complexas que não transpõem a membrana das vesículas endocíticas. O retículo endoplasmático, o complexo de Golgi e os lisossomas têm um papel importante neste tipo de digestão. Esta digestão ocorre dentro de vacúolos digestivos (vesículas endocíticas + lisossomas).

Esta verifica-se em seres unicelulares e em certas células de seres multicelulares.

Digestão extracelular: digestão realizada no exterior das células. Pode ser realizada fora ou dentro do

corpo, intra ou extracorporal, respetivamente.

Ingestão

Digestão

Pode ocorrer

Intracelular Extracelular

Intracorporal Extracorporal

O tubo digestivo pode ser incompleto, com uma única abertura, ou completo, com duas aberturas, a boca

e o ânus.

A parede do intestino delgado contém vilosidades que melhoram a absorção dos nutrientes resultantes da

digestão.

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Obtenção de matéria pelos seres autotróficos

Ao nível da autotrofia, a fotossíntese é o principal processo, estando a maioria das formas vivas direta ou indiretamente dependentes dela. Mas existem também organismos que utilizam a energia química para fazer a síntese da matéria orgânica a partir da matéria mineral – quimiossíntese.

Nutrição autotrófica

Energia luminosa Energia química

Fotossíntese Quimiossíntese

Fotossíntese – realizada por organismos fotossintéticos que são seres fotoautotróficos.

Quimiossíntese – realizada por organismos quimiossintéticos que são seres quimioautotróficos.

ATP – fonte de energia nas células

A energia luminosa ou energia química não podem ser utilizadas diretamente pelas células. Parte dessa energia é transferida para um composto, adenosina trifosfato (ATP), que constitui a fonte de energia diretamente utilizável pelas células. As moléculas de ATP são a forma mais comum de circulação de energia numa célula, pois podem ser facilmente hidrolisadas.

Quando se dá a hidrólise de ATP a reação é exoenergética.

Quando se dá a fosforilação de ADP a reação é endoenergética.

Gasta ATP Liberta energia

Fosforilação Hidrólise

A célula não possui armazenadas grandes quantidades de ATP. As transferências energéticas a nível celular dependem essencialmente do ciclo ADP ATP .

Na fotossíntese e na quimiossíntese, a produção de moléculas de ATP é fundamental para a produção de compostos orgânicos.

Fotossíntese

Nas plantas superiores as folhas são os órgãos fotossintéticos mais importantes. Em termos globais a fotossíntese pode ser traduzida da seguinte forma:

A água e o dióxido de carbono são captados do meio e a luz é absorvida pelas clorofilas. O oxigénio e as substâncias orgânicas sintetizadas têm uma importância fundamental não só na manutenção e desenvolvimento dos produtores mas também nos restantes componentes dos ecossistemas.

A glicose produzida pela fotossíntese pode ser polimerizada em glícidos mais complexos, principalmente o amido.

ATP

Energia de reações exoenergéticas Energia para reações endoenergéticas

6CO2+12H2O luz solar e clorofilas C6H12O6+6O2+6H2O

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Cloroplasto - organelo celular delimitado por uma dupla membrana de constituição básica idêntica à da membrana celular. Internamente possui sáculos, os tilacóides, que formam estruturas empilhadas. É na membrana dos tilacóides que se localizam os pigmentos fotossintéticos. Os tilacóides estão mergulhados num material indiferenciado, o estroma, onde podem existir partículas de amido e gotículas lipídicas

Os pigmentos fotossintéticos, moléculas capazes de absorver radiações luminosas são essenciais

para o processo fotossintético.

Pigmentos fotossintéticos da planta Cor

Clorofilas

B Vermelha - amarelada

A Verde intensa

Carotenóides

Xantofilas Amarela

Carotenos Laranja

Firobilinas

Ficoeritrinas Vermelho

Ficocianinas Azul

São as clorofilas que dão cor verde característica à maioria das folhas, mascarando a cor dos outros pigmentos que existem em menor quantidade.

Captação da energia luminosa

A energia emitida pelo Sol engloba um largo espectro de radiações com características diferentes.

Quanto mais longo for o comprimento de onda, menor é a quantidade de energia.

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Qual a importância das diferentes radiações da luz visível na fotossíntese?

Experiência de Engelmann

As clorofilas absorvem, principalmente, as radiações do espectro visível de comprimento de onda correspondente ao azul-violeta e vermelho-alaranjado. As radiações com comprimentos de onda correspondentes à zona verde do espectro não são absorvidas, são refletidas, daí vermos as folhas com cor verde.

A experiência de Engelmann permitiu estabelecer relações entre as radiações do espectro de absorção e a eficácia da fotossíntese.

Assim, Engelmann observou que as bactérias utilizadas se aglomeravam mais densamente junto das zonas que recebiam radiações correspondentes às faixas vermelho-alaranjadas e azul-violeta. Essa distribuição evidencia que nessas zonas há maior libertação de oxigénio, já que estas são bactérias aeróbias – que utilizam, na sua respiração, o oxigénio. Sendo o oxigénio um dos produtos da fotossíntese, a sua libertação em maior ou menor quantidade revela a maior ou menor intensidade fotossintética.

Pode assim ser estabelecida uma relação entre a intensidade da fotossíntese e o tipo de radiações absorvidas pelos pigmentos fotossintéticos.

Espectro de ação da fotossíntese representa a eficiência fotossintética em função do comprimento de onda das radiações absorvidas.

Actualmente admite-se que a fotossíntese compreende duas fases sucessivas, estreitamente ligadas:

Fase fotoquímica, cujas reações dependem diretamente da luz;

Fase química, não depende diretamente da luz.

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Fase fotoquímica (luminosa – tilacoides)

Absorção de energia luminosa pelos pigmentos fotossintéticos (clorofilas);

Excitação da clorofila;

Fotólise da água (oxidação da água);

Fluxo de eletrões;

Fotofoforilação (forma-se o ATP);

Redução do T a TH2;

Libertação de oxigénio.

Fase química (escura – estroma)

Ocorre o ciclo de Calvin;

Incorporação do CO2;

Utilização do TH2 e do ADP para a redução de CO2 e produçao de compostos orgânicos

intermédios;

Formação do PGAL (aldeído fosfoglicérido);

Transformação do PGAL em glicose;

Regeneração do RuP (ribulose fosfato) a partir do PGAL;

Transformação do RuP em RuDIP (ribulose difosfato)

A fotossíntese é um conjunto de reações em que há transferências de eletrões. Há substâncias que recebem eletrões, sofrendo redução e ficando reduzidas. Há outras substâncias que cedem eletrões, sofrendo oxidação e ficando oxidadas.

Quimiossíntese

Além da fotossíntese existe também a quimiossíntese, um outro processo de autotrofia, em que outros seres vivos conseguem reduzir o CO2 sem utilizar a energia luminosa.

1ª Fase

2ªFase CO2 Os seres quimiossintéticos produzem os compostos orgânicos tendo, como fonte de carbono, tal como os seres fotossintéticos, o CO2. Porém, a fonte de eletrões não é a água mas sim as substâncias, como o sulfureto de hidrogénio. Podem distinguir-se duas fases:

Na primeira, ocorrem reacções de oxirredução que permitem a produção de moléculas de alto

poder redutor (TH2) e também a mobilização de energia que permite a síntese de moléculas de

ATP. É o substrato inicial que, por oxidação, fornece os electrões e os protões para a redução de

moléculas aceptoras, tal como na fotossíntese.

A segunda fase é idêntica á fase química da fotossíntese. Formam-se compostos orgânicos a partir

do CO2 captado do exterior, intervindo no processo substâncias formadas na primeira fase,

moléculas de TH2 como dadores de hidrogénios e ATP como fonte de energia.

Substrato reduzido Substrato oxidado

Aceptor de CO2 Compostos orgânicos