Obtenção de matéria pelos seres heterotróficos

Os seres heterotróficos necessitam de obtermatéria orgânica e não orgânica (água, minerais,vitaminas, glícidos, lípidos e proteínas) do meioambiente, alimentando-se de outros organismosou dos seus produtos.

O processamento de alimentos pelos seresheterotróficos inclui os processos de ingestão,digestão e absorção.

Todos os animais, todos os fungos e grande partedos protistas e das bactérias são heterotróficos.

A nível celular, o processamento e a utilização dosnutrientes são idênticos (fonte de energia e síntesede biomoléculas) nos seres unicelulares e nospluricelulares e iniciam-se sempre com a suaabsorção.

A absorção é a passagem de substâncias simples domeio externo para o meio interno. Nos seresunicelulares, a absorção ocorre directamente atravésda membrana celular.

A ingestão de alimentos pelos seres pluricelulares,obriga a uma digestão extracelular, comtransformação de moléculas complexas emmoléculas mais simples, capazes de seremabsorvidas pelas células.

Membrana plasmática

É responsável pela integridade dacélula;

Delimita a fronteira entre o meiointracelular e o meio extracelular,constituindo uma barreira selectiva,através da qual a célula processatrocas de substâncias e energia com omeio;

Funciona como sensor, permitindo àcélula modificar-se em resposta adiversos estímulos externos.

A membrana plasmática não é visível ao microscópioóptico, o que evidencia que a sua espessura é inferiorao poder de ampliação desse microscópio.

O isolamento de membranas por técnicas específicaspermitiu a identificação dos seus constituintes: São complexos lipoproteicos podendo conter glícidos.

Qual a organização dos componentes das membranas?

Resolva o Doc. 1 da página 52 do seu manual

Sugestão de resposta ao Doc. 1

Ultra-estrutura da membrana

O modelo de Singer e Nicholson (ou do mosaicofluido), proposto em 1972, é o modeloactualmente mais aceite.

A membrana é constituída por uma bicamadafosfolipídica, onde se encontram dispersos váriostipos de proteínas, e por glícidos, ligados àsuperfície membranar.

Na bicamada lipídica as cadeias hidrofóbicas dosfosfolípidos estão voltadas umas para as outras eas cabeças polares para o meio extracelular eintracelular, respectivamente.

A bicamada lipídica tem um papel essencialmenteestrutural e é dotada de mobilidade, permitindo àsmoléculas de fosfolípidos executarem movimentoslaterais e de flip-flop.

As proteínas membranares podem serintegradas ou intrínsecas, quando penetramna bicamada lipídica, e periféricas ouextrínsecas, quando se encontram ligadas àsuperfície da membrana.

Podem ter uma função estruturalestrutural ou intervirno transportetransporte de substâncias através damembrana.

Também funcionam como receptoresreceptores deestímulos químicos vindos do meioextracelular ou como enzimasenzimas, catalisandoreacções que ocorrem na superfície dacélula.

Os glícidos membranares situam-se na parte exterior damembrana plasmática.

Podem ligar-se a proteínas(glicoproteínas) ou a lípidos(glicolípidos).

Têm um papel importante noreconhecimento de certassubstâncias.

Transporte de materiais através da membrana plasmática

A membrana plasmática podefacilitar, dificultar ou impedir apassagem de substâncias, umapropriedade designada porpermeabilidadepermeabilidade selectivaselectiva.

O movimento de substâncias atravésda membrana pode ocorrer semintervenção de moléculastransportadoras, transportetransporte nãonãomediadomediado, ou com intervenção dessasmoléculas, transportetransporte mediadomediado.

Transporte não mediado

Muitas substâncias atravessam a membranaplasmática, ocorrendo esse movimento a favor dogradiente de concentração, ou seja, do meio emque se encontram em maior concentração para omeio onde se encontram em menor concentração.Esse movimento é regulado pelas leis físicas detransporte através de uma membrana permeável.

Quando o equilíbrio de concentrações é atingido, omovimento de partículas continua, mas aquantidade de partículas que passam num sentidoé igual à quantidade de partículas que passam emsentido contrário, tratando-se, portanto, de umequilíbrio dinâmico.

É a agitação térmica das partículas quedesencadeia a sua movimentação, designando-seesse movimento por difusãodifusão simplessimples.

Um importante exemplo de difusão simples é a difusãode gases respiratórios (moléculas sem carga).

Um caso particular de difusão simples é o movimentoda água.

Osmose

É o movimento da água,por difusão, dos meiosmenos concentrados(hipotónicoshipotónicos) para osmeios mais concentrados(hipertónicoshipertónicos).

O modelo representado evidencia a pressãonecessária para contrabalançar a tendência daágua para se mover, através de uma membranaselectivamente permeável, da região onde hámaior quantidade de moléculas de água para aregião onde há menor quantidade de moléculas deágua.

Essa pressão é chamada pressãopressão osmóticaosmótica de umasolução.

Assim, a água tende a mover-se de uma regiãocom menor pressão osmótica para uma região commaior pressão osmótica.

No caso de o meio extracelular ser isotónico emrelação ao meio intracelular, as células recebemágua ao mesmo ritmo com que a perdem.

Qual a influência da concentração do meio extracelular no comportamento de células?

Trabalho prático página 56 do manual

Num meio hipertónico, a água sai da célula porosmose, diminuindo o volume celular – a célulafica no estado de plasmólise.

Num meio hipotónico, a água entra por osmose,levando a um aumento do volume celular – acélula fica no estado de turgescência.

Numa célula animal túrgida, quando a entrada deágua ultrapassa a capacidade elástica damembrana, ocorre a lise (destruição) celular.

Isto não sucede nas células vegetais, devido àexistência da parede celular. Nestas, a paredecelular exerce uma pressão – pressãopressão dede paredeparede –que contrabalança a pressão causada peloconteúdo celular numa situação de turgescência –pressãopressão dede turgescênciaturgescência.

Difusão simples

Na difusão simples as moléculas movimentam-sedo meio onde a sua concentração é mais elevadapara o meio onde a sua concentração é mais baixa,isto é, a favor do gradiente de concentração.

A osmose e a difusão simples são processos detransportetransporte passivopassivo, porque a sua ocorrência nãoimplica gasto de energia por parte da célula.

Trabalho mediado

O movimento de algumas substâncias através damembrana celular verifica-se devido à intervençãode proteínas transportadoras específicas.

Estão neste caso os processos de difusão facilitadae de transporte activo.

Em que diferem a difusão facilitada do transporte activo?

Resolva o Doc. 2 da página 59 do seu manual

Sugestão de resposta ao Doc. 2

Difusão facilitada

Muitas moléculas polares de dimensõesconsideráveis atravessam a membrana celular afavor do gradiente de concentração, mediante aintervenção de proteínas transportadoras,denominadas permeases.

Este processo denomina-se difusão facilitada e nãoexige gastos de energia pela célula (transportepassivo).

Transporte activo

O movimento de substâncias através da membranacontra um gradiente de concentração, mediante aintervenção de proteínas transportadorasespecíficas, designa-se transporte activo e requergasto de energia por parte da célula.

Endocitose

O transporte, para o interior da célula, demacromoléculas, de partículas com maioresdimensões ou mesmo de pequenas células, porinvaginação da membrana plasmática, chama-seendocitose.

Existem três tipos de endocitose: A pinocitose,

A fagocitose,

A endocitose mediada por receptor.

Na fagocitose, a membrana plasmáticaengloba partículas de grandes dimensõesou mesmo células inteiras, através daemissão de prolongamentos damembrana, denominados pseudópodes.

A pinocitose constitui um processosemelhante à fagocitose, no qual assubstâncias que entram na célula sãodissolvidas ou fluidos, sendo as vesículasde menores dimensões.

Na endocitose mediada por receptor, asmacromoléculas entram na célula ligadas àmembrana das vesículas de endocitose.

Exocitose

É o processo inverso à endocitose, no qual ascélulas libertam para o meio extracelularsubstâncias armazenadas em vesículas.

Ingestão, digestão e absorção

Como os alimentos contêm, em regra, moléculascomplexas, nos seres heterotróficos, desde os seresunicelulares até aos mais complexos, ocorre umconjunto de processos de modo que os constituintesdos alimentos sejam simplificados para poderem seraproveitados a nível celular.

Deste modo, após a ingestão, as moléculasexperimentam digestão a qual pode ocorrer no interiordas células – digestão intracelular – ou fora das células– digestão extracelular.

As substâncias mais simples resultantes da digestãopodem então experimentar uma absorção.

Digestão intracelular

As células englobam, muitas vezes, por endocitose,partículas alimentares, constituídas por moléculascomplexas.

Nas células eucarióticas existe um conjunto deorganitos membranares, alguns dos quais elaborammoléculas com uma intervenção importante nadigestão intracelular.

Neste conjunto de organitos, incluem-se o retículoendoplasmático, o complexo de Golgi e os lisossomas,que mantém entre si uma relação funcional.

Como se processa a digestão intracelular?

Resolva o Doc. 3 da página 63 do seu manual

Sugestão de resposta ao Doc. 3

A digestão intracelular ocorre no interior da célula, emcavidades resultantes da fusão de vesículas endocíticascom lisossomas, designadas por vacúolos digestivos.

As macromoléculas existentes nos vacúolos sãodecompostas em moléculas mais simples pelasenzimas hidrolíticas dos lisossomas.

Estas podem, então, transpor as membranas dosvacúolos digestivos para o hialoplasma por diferentesprocessos de transporte.

Os resíduos alimentares são expulsos para o exteriorda célula por exocitose.

A digestão intracelular é típica, mas não exclusiva,de seres heterotróficos unicelulares.

Digestão extracelular

Na maioria dos seres heterotróficos multicelulares,a digestão realiza-se fora das células – digestãoextracelular – podendo ocorrer fora do corpo(digestão extracorporal) ou dentro do corpo(digestão intracorporal).

Nos fungos a digestão éextracorporal, com lançamentode enzimas hidrolíticas para oexterior do corpo, onde serealiza a digestão, e posteriorabsorção de nutrientes.

Na maioria dos animais, a digestão extracelularocorre em cavidades digestivas onde, após aingestão, são lançados sucos digestivos contendoenzimas, que actuam sobre os alimentos,transformando-os em substâncias mais simples,capazes de serem absorvidas.

É uma digestão intracorporal.

Qual a relação entre a complexidade dos animais e a estrutura dos sistemas digestivos?

Resolva o Doc. 4 da página 65 do seu manual

Sugestão de resposta ao Doc. 4

A evolução dos sistemas digestivos deu-se no sentidode um aproveitamento cada vez mais eficaz dosalimentos, podendo apresentar uma simples cavidadeou diferentes órgãos especializados.

A digestão em cavidades digestivas representa umavantagem para os animais visto que permite a ingestãode quantidades significativas de alimentos num curtoperíodo de tempo. Esses alimentos ficam armazenadosnas cavidades digestivas e vão sendo digeridos duranteum período de tempo mais ou menos longo.

Organismos mais simples, como a hidra, possuem um tubodigestivo incompleto, pois possuem uma só abertura.

Nestes animais, a digestão ocorre na cavidadegastrovascular, onde são lançadas enzimas digestivas.

Na planária, a cavidade digestiva apresenta uma maiordiferenciação.

À boca segue-se uma faringe musculosa que se podeprojectar para o exterior e captar os alimentos. Além disso,a cavidade gastrovascular é ramificada, o que aumenta aárea de digestão e de absorção.

Tal como na hidra, a digestão é extra e intracelular e o tubodigestivo é incompleto pelo facto destes animais sóapresentar uma abertura.

Muitos animais possuem tubo digestivo completo, comduas aberturas: a boca, para a entrada dos alimentos, e oânus, para a saída dos resíduos.

A digestão pode ocorrer em vários órgãos, por processosmecânicos e acções enzimáticas distintas.

No Homem, a digestão extracelular inicia-se na boca, logo apósa ingestão do alimento, e termina no intestino, com a absorçãodos nutrientes e a expulsão das fezes através do ânus. Assim, otubo digestivo no Homem é completo porque possui duasaberturas (boca e ânus).

• A digestão é mecânica (devido a contracçõesinvoluntárias dos músculos das paredes dosórgãos digestivos) e química (por acção dasenzimas presentes nos sucos digestivos).

• Existem três glândulas anexas ao tubodigestivo – glândulas salivares, fígado epâncreas.

A absorção dos nutrientes é eficiente devido à enormesuperfície da parede intestinal, que resulta do grandecomprimento do intestino e da existência de pregasválvulas coniventes) recobertas por vilosidades.

Por sua vez, as células do epitélio intestinal possuemmicrovilosidades que aumentam ainda mais a superfíciede absorção.

Os nutrientes só poderão ser utilizados pelascélulas, após serem levados até elas através devariados sistemas de transporte (sangue e linfa).

Vantagens do tubo digestivo completo

Os alimentos deslocam-se num único sentido, o quepermite uma digestão e uma absorção sequenciais aolongo do tubo, havendo por isso um aproveitamentomuito mais eficaz;

A digestão pode ocorrer em vários órgãos, devido adiferente tratamento mecânico e à acção de diferentesenzimas;

A absorção é mais eficiente, pois prossegue ao longodo tubo;

Os resíduos não digeridos acumulam-se durante algumtempo, sendo depois expulsos através do ânus.