sábado, 21 de março de 2015

2009 - Os processos de obtenção de energia dos seres vivos - Parte 2

2009 - Os processos de obtenção de energia dos seres vivos - Parte 2 - 20 de março


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 + O2 + 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?
  • A 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


2009 - Os processos de obtenção de energia dos seres vivos - Parte 1


2009 - Os processos de obtenção de energia dos seres vivos - PARTE 1 - 20 de março

Segundo a primeira lei da termodinâmica “a energia não pode ser criada, nem destruída: apenas transformada e transferida de um organismo para outro”.

Para realizar trabalho é essencial a obtenção de energia. Logo, para manter o metabolismo, os seres vivos precisam realizar processos de transformações energéticas, entre os quais estão os processos de respiração e de alimentação.

As funções de nutrição são responsáveis pela obtenção da energia essencial aos organismos vivos. Estes processos podem ser heterótrofos, quando se obtém alimento a partir de outro ser vivo ou seus derivados, ou autótrofos, quando são capazes de sintetizar ou produzir o seu alimento a partir de uma fonte de energia não orgânica

A energia é transportada de forma unidirecional enquanto a matéria forma ciclos
biogeoquímicos.

A energia é transportada ao longo da cadeia alimentar, portanto podemos afirmar
que os organismos produtores (autótrofos) são a base das teias alimentares.

Deste modo, como o principal processo autotrófico é a fotossíntese, a partir da qual é utilizada a
energia solar para transformar gás carbônico e água em fonte de glicose, água, gás
oxigênio, podemos afirmar que nossa maior fonte de energia é o sol.

Os organismos heterótrofos são chamados de consumidores nas cadeias
alimentares.

A matéria que compõe os seres vivos e os seus derivados retornará, em  algum momento, para o estado inorgânico e, posteriormente, ao orgânico completando as etapas dos ciclos biogeoquímicos.

Os organismos responsáveis por transformar matéria orgânica em inorgânica são chamados decompositores, e seus representantes são bactérias e fungos.





Os processos biológicos que envolvem reações do metabolismo energético.


  •  Metabolismo  é  o conjunto das atividades metabólicas (reações químicas) da célula, relacionadas com a transformação de energia. M
  • Metabolismo energético é o conjunto de reações que envolvem transferência de energia entre diferentes substâncias. 

Estas reações ocorrem no interior das células, unidades mínimas fundamentais da vida.

ANABOLISMO e CATABOLISMO

  • Todas as reações de síntese, por meio das quais os organismos vivos constroem as complexas moléculas orgânicas que formam o seu corpo, são chamadas de anabolismo e as reações de degradação de moléculas constituem o catabolismo. 
  • Através de reações anabólicas que o ser vivo constrói seu corpo e é através de reações catabólicas que os seres vivos conseguem a matéria–prima e a energia necessárias à vida.


Fonte: Atividades Autorreguladas - SEEDUC - RJ

domingo, 8 de março de 2015

Recuperação Paralela - 1006 e 1012- 1º Bimestre

1) (UEMA) A teoria proposta pelo cientista russo Aleksander Oparin assegura que a vida
na Terra surgiu a partir da associação entre os gases NH3, CH4, H2 e o vapor de H2O.
De acordo com essa teoria, explique como eram os primeiros seres vivos.

2) Cientistas americanos descobrem num meteorito de Marte, que caiu sobre a
Antártida, fortes indícios de vida fora da Terra. Entre as certezas e dúvidas levantadas
por tal fato, ainda sob a luz das teorias atuais, o que podemos afirmar sobre as
primeiras formas de vida surgidas no nosso planeta? Explique.

3) De acordo com o comunicado da Organização Meteorológica Mundial (OMM), o
nível de destruição da camada de ozônio, se deve à presença prolongada de
substâncias na atmosfera, como sprays, gases de refrigeradores e extintores de
incêndio. Com a destruição da camada de ozônio, Os raios UVB podem afetar
plantações e a vida marinha, além de estarem associados ao câncer, catarata e a danos
ao sistema imunológico.
A redução na camada de ozônio do Ártico, apesar de recorde, já era esperada pelos
especialistas. O Protocolo de Montreal, definido em 1987, contribuiu para um menor
dano ao proibir o uso de emissores de Clorofluorcarbonos, mas atividades humanas
continuam destruindo a camada de ozônio.
O noticiário da imprensa divulgou, recentemente, que o Brasil é um dos maiores
destruidores da camada de ozônio e, para enfrentar este e outros problemas
ambientais, está sendo criado o Selo Verde. - uma marca de qualidade para produtos
industrializados. Explique esta marca de qualidade.

4)  Gases como o gás carbônico (CO2), o metano (CH4) e o vapor d'água (H2O)
funcionam como uma cortina de gás que vai da superfície da Terra em direção ao
espaço, impedindo que a energia do sol absorvida pela Terra durante o dia seja
emitida de volta para o espaço. Sendo assim, parte do calor fica “aprisionado” próximo
da Terra (onde o ar é mais denso), o que faz com que a temperatura média do nosso
planeta seja em torno de 15°C. A esse fenômeno de aquecimento da Terra dá-se o
nome de efeito estufa. Se não existisse o efeito estufa a temperatura média na Terra
seria em torno de –15°C e não existiria água na forma líquida, nem vida. Diante dos
seus conhecimentos sobre a origem do planeta Terra e a importância da preservação
da vida.
Cite cinco ações para diminuir a emissão de CO2 para a atmosfera, que
estão alterando as condições climáticas do planeta.

5) (UNIFAL/2008) Do início da vida na Terra, até o aparecimento dos seres vivos
atuais, aconteceram vários eventos, como por exemplo os citados do número I
ao IV. Coloque em ordem os acontecimentos os eventos:
I - formação das primeiras células;
II - formação de moléculas orgânicas complexas;
III - aparecimento de organismos capazes de produzir alimentos pela fotossíntese;
IV - surgimento dos primeiros organismos aeróbicos.

6) (UFC/2009) A definição de vida é motivo de muitos debates. Segundo a
Biologia, explique como ocorreu o início da vida na Terra:
7) (FEI-SP) Admitindo-se que na atmosfera primitiva predominavam os gases H2,
NH3 e CH4, supõe-se que os heterótrofos primitivos obtivessem energia para os
processos vitais por:
a) fotossíntese.
b) respiração aeróbica.
c) biogênese.
d) absorção de energia luminosa.
e) fermentação.
8) A teoria endossimbiótica, de Marguilis, propõe que cloroplastos e mitocôndrias
teriam sido antigas bactérias. Explique a importância desse fato para a evolução da vida
na Terra.
9) Cientistas propõem a hipótese de que certas organelas celulares originaram-se de
organismos que, há mais de um bilhão de anos, passaram a viver simbioticamente com
eucariotos antigos ( Por que esse nome? A simbiose ocorre quando duas espécies diferentes se beneficiam vivendo e trabalhando juntas. Quando um organismo vive dentro de outro
é chamado endossimbiose). Apoiam-se no fato de que essas organelas possuem DNA próprio, semelhante ao das bactérias, podendo se autorreplicar.
a) Que organelas são essas?
b) Cite a importância dessas organelas para o processo da fotossíntese e produção do
oxigênio e matéria orgânica (alimento) para a Terra:

1. A história da vida. O experimento representado abaixo contradiz qual hipótese
sobre a origem da vida? Explique.

_______________________________________________________________________
_______________________________________________________________________
_______________________________________________________________
2. (UFC) Em 1860, Pasteur conseguiu uma vitória para a teoria da biogênese,
enfraquecendo a confiança na abiogênese, com uma experiência simples e completa.
Analise essa experiência e descreva sucintamente o objetivo de cada etapa, como também a conclusão da experiência:


Etapa 1: A solução nutritiva é colocada no frasco.
Objetivo: ______________________________________________________________
Etapas 2 e 3: O gargalo do frasco é curvado em “S” ao calor da chama e a solução é
fervida fortemente durante alguns minutos.
Objetivo:_____________________________________________________________
Etapa 4: A solução é resfriada lentamente e permanece estéril muito tempo.
Objetivo:______________________________________________________________
Etapa 5: O gargalo é quebrado.
Objetivo:_______________________________________________________________
3. Responda as questões propostas referentes ao experimento representado:
a) O desenho esquemático foi retirado de determinado site da Internet e traz um erro.
No balão onde são indicados os gases da atmosfera primitiva, um deles ainda não
existia nessa época.

a) Identifique esse gás e cite a partir de quando ele passou a fazer parte da atmosfera primitiva.
b) Como ele é produzido e como está atuando na atmosfera atual.
c) Cite o papel do condensador no experimento representado:

Turmas 1006 e 1012 - Origem da Vida na Terra. Parte 1

 Assuntos:
  • As diferentes explicações para a origem do universo, da Terra e da vida, 
  • Processos referentes à origem da vida a conceitos da Biologia  a Química e a Física



1.     Teoria Criacionista

2.     Teoria de Haldane e Oparin e Miller

3.     Teoria de Francesco Redi

4.     Teoria de Needham e Spallanzani

5.     Teoria de Pasteur