matéria e energia: a biologia as demanda continuamente: os organismos vivos não estão em...

Matéria e Energia:a Biologia as demanda continuamente: os organismos vivos não estão em equilíbrio termodinâmica com o ecosistema, mas sim em uma condição estacionária. A

manutenção de processos e da estru tura exige suprimento contínuo de matéria e

energia.

Matéria

• Definição• Origem:

– Bing Bang; ~14 bilhões de Anos– Reações nucleares no nucleo de estrelas e

subsequente explosão– Agregação no Sistema Solar. 4,5 bilhões de anos.

• A água: desde a solidificação da crosta terrestre, trazida por asteroides de cometas

• Quantidade finita de elementos químicos: Reciclagem desde o começo da vidam há 3,8 bilhões de anos.

Tempo Geológico

Energia

• Definição Newtoniana.• Modalidades:

– Cinética (Térmica)– Química– Eletromagnética.

• Indestrutível, mas as formas são interconversíveis. Em velocidades da luz Matéria pode se converter a Energia.

Fonte de Energia quantitativamente mais importante para os seres vivos contemporâneos - SOL

Transmissão por radicação eletromagnética

Moléculas orgânicas

• Formadas por C O H

Fotosíntese

• CO2 + H2O + Ε Compostos orgânicos + O2

• Energia é armazenda nas ligações

• Produtores: Plantas, algas e bactérias

• Consumidores: Respiração Celular• Decompositores: fungos e bactérias

• Nas conversões de Energia há perdas térmicas.

Ecosistema

Respiração Celular

Reações exergônicas e endergônicos

Moléculas orgânicas

Elementos Químicos nos organismos vivos

I. Elementos químicos mais comuns

Elemento Químico Símbolo Porcentagem em peso

Oxigênio O 65,0% 96,35Carbono C 18,5%

Hidrogênio H 9,5%

Nitrogênio N 3,35

II. Elementos químicos menos comuns

Elemento Químico Símbolo Porcentagem em peso

Cálcio Ca 1,5% 3,7%

Fósforo P 1,05

Potássio K 0,4%

Enxofre S 0,3%

Sódio Na 0,25

Cloreto Cl 0,2%

Magnésio Mg 0,1%

III. Elementos químicos dos quais há traços

Elemento Químico Símbolo Porcentagem em peso

Boro B Menos de 0,015

Crômio Cr

Cobalto Co

Fluoreto F

Iodeto I

Cobre Cu

Ferro Fe

Manganês Mg

Molibdênio Mo

Selênio Se

Silício Si

Estrôncio Sn

Vanádio V

Zinco Zn

Elementos Químicos no organismo humano

Estrutura Atômica

• Dalton: Átomo indivisível• Modelo de Rutherford-Bohr

Prótons e neutrons > 1,67x10-24g (1uam)Elétrons – 9,1x10-28g -- 0,0005486 uam

• Número atômico: número de prótons• Número de massa: prótons + neutrons

– Isótopos 12C, 13C, 14C– Isótopos instáveis: 99Tc-43

• Massa atômica (composição isotópica) – C >>12,01 uma

Nuvem Eletrônica

Número quânticoPrincipaln

Camada (nível)

Capacidade de elétrons(=2n2)

1 K 2

2 L 8

3 M 18

4 N 32

5 O 50

6 P 72

Orbital Número de elétrons

s 2p 6d 10f 14

O diâmetro da camada determina a energia potencial do elétron

Absorção de fóton - fluorescência

0térmicaemis1

1exc0

SEνS

SνS

Estrutura atômica – níveis e orbitais

Elemento Químico

Particulas subatômicas

Diagrama de anéis concêntricos

Diagrama de Orbitais

He 2 4,0026

Prótons 2 Elétrons 2 Neutrons 2

C 6 12,011

Prótons 6 Elétrons 6 Neutrons 6

Prótons ~1 uma Neutron ~1 uma Elétron 0.0005486 uma

Tabela Períodica – Elementos qúmicos mais abundantes nos organismos vivos

Reatividade química – Elétrons de valência (camada)

Questões para atividade interativa

• Reveja a lista dos elementos químicos existente em maior porcentual de peso nos humanos. Compare com a abundância relativa dos elementos químicos na crosta sólida da Terra

• Considere o elemento químico Ca. Reveja, para o elemento químico, o número atômico, número de massa e massa atômica. Construa um diagrama de anéis concêntricos do átomo. Investigue a reatividade do elemento químico. Considere o elemento químico nos sistemas biológicos: ocorrência, concentrações nos vários compartimentos e funções fisiológicas. Repita as considerações para o K.

• Comente os efeitos da radiação eletromagnética – as várias frequências e comprimentos de onda – nos sistemas biológicos.

• Analise os fenômenos de fotosíntese e respiração celular na Biologia do planeta.