quinta-feira, 30 de março de 2017

2006.2007.2008 - 1º Bimestre - 2017- Os processos de obtenção de energia dos seres vivos

Os processos de obtenção de energia dos seres vivos 
METABOLISMO ENERGÉTICO
OBTENÇÃO DE ENERGIA PELOS SERES VIVOS
FOTOSSÍNTESE:
A fotossíntese é o processo através do qual ocorre a produção de compostos orgânicos (carboidratos) a partir de compostos inorgânicos, como a água e o dióxido de carbono (CO2), utilizando a energia luminosa na presença de clorofila.  
Equação Geral da Fotossíntese:  
12H20 + 6 CO2 -----> C6H12O6 + 6 H20 +6 O2
- a água é absorvida do solo pelas raízes;
- o CO2 é retirado do ar atmosférico pelas folhas através dos estômatos;
- a energia luminosa é transformada em energia química, com auxílio da clorofila. 

  • As plantas absorvem uma parte da luz solar e a utilizam na produção de substâncias orgânicas necessárias ao seu crescimento e manutenção.  
  •  As plantas apresentam partes verdes que possuem uma substância, a clorofila, capaz de absorver a radiação luminosa. A energia absorvida é usada para transformar o gás carbônico do ar (CO2) e a água (absorvida pelas raízes) em glicose (um açúcar), através de um processo chamado fotossíntese. O açúcar produzido é utilizado de várias maneiras. 
  • Através do processo conhecido por "respiração" a glicose sofre muitas transformações, nas quais ocorre liberação de energia, que o vegetal utiliza para diversas funções. A energia solar fica "armazenada" nas plantas.
  •  Quando necessitam de energia substâncias, como a glicose, se transformam, fornecendo a energia que a planta necessita.
  • Os seres vivos que não são capazes de "armazenar" a energia luminosa dependem exclusivamente do uso de energia envolvida nas transformações químicas.
  • De maneira geral, esses seres utilizam os compostos orgânicos fabricados pelos organismos que fazem fotossíntese, alimentando-se desses organismos. A fotossíntese também desempenha outro importante papel na natureza: a purificação do ar, pois retira o gás carbônico liberado na nossa respiração ou na queima de combustíveis, como a gasolina, e, ao final, libera oxigênio para a atmosfera.
  • Dessa forma, as plantas  estão na base da cadeia alimentar, pois delas dependem a sobrevivência dos animais herbívoros, que, por sua vez, alimentam os animais carnívoros.
  •  A fotossíntese ocorre nos cloroplastos, onde há presença de clorofila (pigmento verde). 
  • Para ocorrer a fotossíntese é preciso de três elementos essenciais: clorofila, CO2  e H2O
  • Cloroplastos: Organelas do citoplasma
  • Clorofila: absorção de energia luminosa.
  • CO2: (gás carbônico): Vem do ar atmosférico, que passa através dos estômatos.
  • H2O (água): Absorvida pelas raízes.
  • Produto/Resultado da fotossíntese: Liberação de O2 ; liberação da água em forma de vapor; produz carboidratos
  • Etapas:
1) Fotoquímica (luminosa ou clara)
Para ocorrer este processo, a presença de luz é indispensável. Acontece na grana (onde a luz passa) dos cloroplastos.
a)Transporte Cíclico
A energia luminosa é absorvida pela clorofila. Essa energia se acumula em certos elétrons da clorofila e os elétrons são ativados. Cada um que foi ativado sai da clorofila e são capturados pelo cofator. Do cofator o elétron passa para uma cadeia de pigmentos protéicos (citocromos) e perde parte da energia, retornando para a clorofila. A energia liberada é empregada para fabricar ATP.
b)Transporte Acíclico:
A clorofila absorve energia luminosa. Ocorre a liberação de dois elétrons ricos em energia. Esses dois elétrons são capturados por um receptor. O receptor transfere os elétrons para outro aceptor (NADP) e o NADP se transforma em NADPH2.
2) Etapa Química (escura):
Ocorre no estroma e é mais lenta que a fotoquímica. Ocorre com a presença ou ausência de luz.
Se utiliza ATP e NADPH2 para transformar o CO2 em moléculas orgânicas (carboidratos)       
QUIMIOSSÍNTESE
-A quimiossíntese é um processo realizado por bactérias autotróficas, isto é, capazes de produzir o seu próprio alimento. 
-Nesse processo, a energia liberada a partir de reações inorgânicas é utilizada para a produção de glicose que, posteriormente, é degradada para produzir a energia que mantém a célula funcionando. 
-Essa energia liberada na primeira etapa da quimiossíntese representaria, nesse processo, o mesmo papel que a energia luminosa desempenha na fotossíntese, para a produção de glicose a partir de substâncias inorgânicas. (Também no caso da fotossíntese, o alimento produzido, isto é, a glicose, é posteriormente metabolizada para produzir a energia necessária à manutenção do organismo).   
- Primeira etapa:
Composto Inorgânico + O2 → Compostos Inorgânicos oxidados + Energia Química 
- Segunda etapa:
         CO2 + H2O + Energia Química → Compostos Orgânicos + O2 

RESPIRAÇÃO CELULAR  E  FERMENTAÇÃO
Todos os seres vivos necessitam de energia para a manutenção, crescimento e reprodução. 
Os organismos autótrofos produzem o seu próprio alimento pela fotossíntese ou quimiossíntese e são chamados de produtores. 
Os organismos heterótrofos cuja fonte de energia provem da alimentação de outros seres vivos são chamados consumidores.
Tanto os produtores como consumidores, quando precisam gastar a energia obtida fazem isso de duas maneiras: respiração celular e fermentação.
RESPIRAÇÃO CELULAR
-Na respiração celular as moléculas orgânicas (p.e. glicose) sofrem degradações químicas e formam compostos menores (CO2 e H2O) quando há presença de O2
-O produto/resultado dessa reação bioquímica é a produção de 38 moléculas de ATP prontinhas para serem utilizadas. 
-Essa reação bioquímica ocorre, na verdade, em várias etapas sucessivas mas podemos resumi-la em dois grandes momentos: fase anaeróbia (ou glicolítica) que ocorre no citoplasma e dispensando o O2 e a fase aeróbica que ocorre dentro das mitocôndrias, na presença de O2
-No citoplasma a glicose é degradada em duas  moléculas de piruvato e NADH2. Em seguida, o piruvato entra na mitocôndria e sofre a sua degradação completa para CO2 e H2O.  Esse tipo de respiração celular é realizada por praticamente todos os seres vivos, inclusive algumas bactérias cuja oxidação completa ocorre na membrana citoplasmática.
Respiração Aeróbia
1ª etapa: Glicólise
-Fase glicolítica, que ocorre no citoplasma e dispensando o O2
-Consiste na quebra da glicose.
-Ocorre no citosol, parte fluida do citoplasma. Produz ácido pirúvico, elétrons energizados e ATP (trifosfato de adenosina – molécula rica em energia).
2ª etapa: Ciclo de Krebs 
-Precisa do ácido pirúvico produzido na primeira etapa. 
-Produz CO2, elétrons energizados e ATP. Ocorre na mitocôndria.
3ª etapa: Cadeia respiratória
-Também ocorre na mitocôndria. 
-Libera elétrons de baixa energia e energia, que é usada no transporte de Íons que se combinam com O2. Íons + O+ elétrons de baixa energia = água.
-Produz de 36 a 38 ATPs.

Respiração Anaeróbia
-Na falta de oxigênio, há uma forma alternativa de respiração celular  cuja degradação da matéria orgânica pode ser feita usando  nitrito, nitratos, sulfetos ou carbonatos.
-No solo há várias bactérias desnitrificantes que usam essa forma de produção de energia e participam do ciclo da matéria no Planeta

FERMENTAÇÃO:
Quando a produção de energia pode ser feita sem oxigênio ou sem os sais (nitrato, nitrito, sulfato,etc.) dizemos que é por meio de fermentação. A fermentação não possui uma fase aeróbica e, portanto, a degradação da molécula orgânica é parcial. Há duas formas mais comuns de fermentação: alcoólica (bactérias) e a lática (algumas bactérias, protozoários, fungos e no tecido muscular de vertebrados) como ilustrados abaixo. Note que o saldo de moléculas de ATP produzidos é muito baixo: apenas 2 moléculas de ATP contra 38 moléculas resultante da respiração aeróbica.
Produz 2 ATPs e a obtenção de energia se da a partir da oxidação incompleta da glicose sem o uso do oxigênio.
Observação: Oxidação é a quebra da molécula de glicose e se tem uma liberação de energia.
Tipos de fermentação:
Alcoólica: Ocorre por meio de fundos e se tem a produção de álcool e CO2. Um exemplo é o fermento para fazer a massa de pão crescer.

Láctica: Pode ocorrer nos seres humanos. É realizada por bactérias e células do tecido muscular esquelético. Tem-se a produção de ácido láctico. Um exemplo é os lactobacilos, usadas na produção de iogurtes.

Os animais que respiram oxigênio também podem fazer a fermentação!
-O atleta de velocidade (da prova de 100m) realiza toda atividade muscular durante os 9 segundos usando energia proveniente da fermentação lática.  se o exercício prolongar, precisará de oxigênio para as células. 
-As fibras musculares esqueléticas podem fazer a respiração celular aeróbica e a fermentativa (erroneamente chamado de metabolismo anaeróbico). 
-As células nervosas e as fibras musculares cardíacas, só podem realizar respiração celular aeróbica e portanto, a falta de oxigênio pode ser fatal. A falta de oxigenação e de glicose nesses tecidos, por um período de tempo critico, certamente causará morte celular, o tão temido infarto.

 O fungo, o pão e o vinho:  o que eles têm em comum?
-levedura é um tipo de fungo muito útil e é chamado cientificamente de Saccharomyces cerevisiae.  Ela é incapaz de utilizar o oxigênio para obter a energia necessária para a sua sobrevivência e vive de fermentação alcoólica sendo o açúcar, a fonte de sua nutrição. Do subproduto da fermentação são eliminados o álcool (CH3CH2OH) e gás carbônico (CO2). Assim as destilarias associam a garapa (suco de cana-de-açucar) ao fungo para a fabricação do álcool combustível. Ao invés de garapa, se a fermentação ocorrer no suco de uva, torna-se possível a produção de vinho. Você pode apreciar em casa, uma outra função útil do processo de fermentação.
-O fermento biológico para fazer um delicioso pão caseiro:  Quando a levedura entra em contato com a farinha de trigo ela encontra o seu alimento preferido: glicose. Rapidamente, o processo fermentativo tem início e a população de fungo começa a crescer. Como vimos, um dos subprodutos da fermentação é o CO2. O gás produzido no meio da massa a faz crescer, deixando-a fofa e macia, pronta para ser modelada e ir ao forno. Durante o processo de assar o álcool evapora e os fungos que prestaram um grande serviço, morrem. 
Fontes: 1) Atividades Autorreguladas - SEEDEC-RJ/ 2)  http://www2.ibb.unesp.br/Museu_Escola