1. Obteno de Matria 2. Introduo (slide 3-4) Seres Autotrficos (slide 5-37) Seres Fotoautotrficos (slide 8-31) O que so pigmentos fotossintticos (10) Tipos de pigmentos fotossintticos (11-12) Tipos de espetros relacionados com a fotossntese (13) Localizao dos pigmentos (14-18) Fotossntese (19-31) Fase Dependente da Luz (20-27) Fase No Dependente da Luz (28-31) Seres Quimioautotrficos (slide 32-36) Quimiossntese (22-26) Fotossntese vs. Quimiossntese (slide 37) Seres Heterotrficos (slide 38-74) Seres Heterotrficos Unicelulares (slide 41-68) Membrana plasmtica nome, funo, constituio e estrutura (42-45) Movimentos transmembranares (46-61) Osmose (47-51) Difuso Simples (52) Difuso Facilitada (53-54) Difuso Simples vs. Difuso Facilitada (55) Transporte ativo (56-58) Transporte de partculas endocitose e exocitose (55-61) Digesto celular (62-68) Seres Heterotrficos Multicelulares (slide 69-74) Tipos de digesto (70) Hidra (71) Minhoca (72) Homem (73-74) 3. Todos os seres vivos possuem uma necessidade de obter matria orgnica, para a incorporar ou transformar em energia. 4. Mas como obter a matria? O modo de obteno da matria vai variar conforme os organismos. Organismos capazes de sintetizar a sua prpria matria orgnica seres autotrficos Organismos que no conseguem sintetizar a sua prpria matria orgnica - seres heterotrficos Ser autotrfico Ser heterotrfico 5. Primeiro, vamos falar como que os seres autotrficos obtm os compostos orgnicos necessrios a sua sobrevivncia. Ou seja, como produzem a matria? Exemplo de seres autotrficos: bactrias algas plantas 6. Os seres autotrficos tm a capacidade de: Com base em substncias minerais... ... e utilizando uma fonte de energia externa... ... produzir compostos orgnicos! Relembrar... Substncias minerais: Substncias minerais so substncias inorgnicas, ou seja, no so produzidas pelos seres vivos. Exemplos: clcio, fsforo, ferro, sdio, potssio, cloro, flor, etc. Fonte de Energia Externa: Os seres autotrficos utilizam como fonte de energia para o processo de autotrofia ou a energia luminosa Sol ou a energia que resulta de reaes de oxidao- reduo de certos compostos qumicos. Compostos Orgnicos: Substncias qumicas que apresentam na sua constituio o carbono e o hidrognio, constituindo a matria orgnica necessria vida dos seres vivos. 7. Existe dois tipos diferentes de seres autotrficos Seres Fotoautotrficos e Seres Quimioautotrficos A diferena entre um ser fotoautotrfico e um ser quimioautotrfico baseia-se, essencialmente, na fonte de energia utilizada. 8. Seres Fotoautotrficos Os seres fotoautotrficos utilizam, como fonte de energia externa, a energia luminosa (luz). O processo de produo de compostos orgnicos a partir da energia luminosa designa-se fotossntese. Exemplo de seres que realizam a fotossntese: cianobactrias algas plantas 9. Fotossntese Na fotossntese, um ser autotrfico converte a energia luminosa em energia qumica! Mas, como que captam a energia luminosa?! Atravs dos pigmentos fotossintticos! 10. Mas, o que so os pigmentos fotossintticos? Os pigmentos fotossintticos so molculas que absorvem radiao eletromagntica (luz) cujo comprimento de onda est contido no domnio do visvel. Comprimento de onda: as radiaes propagam-se em forma de uma onda. Essa onda possui diversas caratersticas, sendo uma delas o seu comprimento. Quando determinada radiao possui um comprimento de onda que vai desde os 400 aos 500 e dos 600 aos 700 nm, aproximadamente, ela emite radiao visvel radiao que o olho humano consegue ver 11. Porm, nem todos os pigmentos fotossintticos so iguais... Existem 3 tipos gerais de pigmentos dois esto presentes nas plantas e nalgumas cianobactrias e o outro apenas nas algas e nas cianobactrias. Vamos agora estudar apenas os pigmentos que esto presentes nas plantas: Clorofilas e Carotenides 12. Clorofilas o tipo de pigmento envolvido diretamente no processo fotossinttico (pigmento fundamental) Carotenides podem ser chamados tambm por diretamente acessrios; no intervm diretamente na fotossntese mas aumentam o espetro de absoro Como j foi dito anteriormente, os pigmentos fotossintticos s absorvem a radiao eletromagntica contida no domnio do visvel. Porm, mesmo dentro do domnio do visvel, existem certos comprimentos de onda mais suscetveis a ser absorvidos do que outros. O tipo de comprimento de onda absorvido vai agora depender do tipo de pigmento fotossinttico. Analisando a figura ao lado, vemos que a zona do espetro em que h maior absoro de radiao a zona do laranja/vermelho e do azul/violeta. Com o auxlio da figura, j possvel perceber porque que os carotenides tambm so importantes. No caso representado, as clorofilas a e b so os pigmentos fundamentais. Por outro lado, o caroteno o pigmento diretamente acessrio, que aumenta o espetro de modo a que mais radiao seja absorvida. 13. Tipos de espetros relacionados com a fotossntese Existem dois tipos de espetro relacionados com a fotossntese que importante saber interpretar. Espetro de Ao da Fotossntese (1) eficincia fotossinttica em funo do comprimento de onda das radiaes Espetro de Absoro (2) capacidade que um pigmento tem para absorver a luz de uma determinada radiao 1 2 grande eficincia na fotossntese pequena eficincia na fotossntese muita luz absorvida no tem dificuldade em absorver este tipo de radiao pouca luz absorvida tem dificuldade em absorver este tipo de radiao 14. Mas onde esto esses pigmentos fotossintticos...? Os pigmentos esto organizados em conjuntos (fotossistemas) no interior das membranas dos tilacides dos cloroplastos. As folhas das plantas (1) so constitudas por clulas (2). Dentro dessas clulas existem diversos organelos. Um deles o cloroplasto (3). 1 2 3 15. Os cloroplastos so organelos constitudos por uma membrana externa e uma membrana interna (havendo, entre ambas, um espao intramembranar), e tambm por tilacides (granum), lamelas e estroma. Tilacides sistemas de membranas internas do cloroplasto Granum sries de tilacides empilhados Estroma regio dos cloroplasto que rodeia os tilacides Lamelas conjuntos de canais membranosos que interligam os granum 16. Retomando aos pigmentos... Os pigmentos fotossintticos encontram-se dentro dos cloroplastos, na membrana interna dos tilacides 17. Na membrana interna dos tilacides existem unidades designadas fotossistemas, que contm os pigmentos antena, o acetor primrio de eletres e o centro de reao. Centro de reao formado por uma molcula especializada de clorofila a Um acetor primrio de eletres molcula que aceita eletres Pigmentos antena vrias molculas de pigmentos fotossintticos 200 a 300 de clorofila a e b, 50 de carotenides que envolvem o centro de reao Fotossistema 18. Localizao dos pigmentos fotossintticos: (1) Folha (2) Clula (3) Cloroplasto (4) Tilacides na membrana interna 1 2 3 4 19. FOTOSSNTESE processo de produo de compostos orgnicos a partir da energia luminosa Existem duas fases distintas durante a fotossntese: Fase Fotoqumica / Parte Luminosa uma fase em que as reaes que ocorrem dependem da luz Fase Qumica / Parte Obscura uma fase em que as reaes que ocorrem no dependem da luz 20. Fase Dependente da LuzOcorre nos cloroplastos (tilacides) Antes de estudarmos as reaes que ocorrem durante esta fase, importante perceber o porqu. A energia luminosa no pode ser utilizada diretamente pelas clulas, por isso, parte dessa energia tem que ser transferida para o ATP (molcula trifosfato de adenosina). As molculas de ATP so, portanto, a forma mais comum de circulao de energia numa clula, pois podem ser facilmente hidrolisadas (decomposta por ao da gua). Assim, na fase luminosa, ocorre a converso de energia solar em energia qumica (a energia qumica est armazenada nas ligaes da molcula de ATP formada) Molcula de ATP 21. Fase Dependente da Luz Ocorre nos cloroplastos (tilacides) Porm, nesta fase tambm sero formadas molculas de NADPH, s quais, tal como o ATP, so fundamentais para a fase seguinte (fase no dependente da luz) e, por isso, fundamentais para a sntese de compostos orgnicos. Molcula de NADPH 22. A Fase Dependente da Luz comea com a captao da energia luminosa por parte dos pigmentos fotossintticos. 23. Mas como que os pigmentos fotossintticos captam a energia luminosa? Para compreender como os pigmentos fotossintticos captam a energia luminosa necessrio considerar a natureza fsica da luz. Embora as radiaes solares possam ser descritas como uma onda (devido ao seu movimento), elas no so, na realidade, uma onda contnua, mas sim um conjunto de partculas que contm, cada uma, energia os fotes. 24. Quando um dos fotes atinge um tomo do pigmento antena, um dos seus eletres (do pigmento) salta para o nvel de energia superior, ficando excitado instvel. No entanto, os tomos tendem a estar estveis, ou seja, eles no gostam de ter um eletro que est excitado (um nvel de energia acima do devido). Por isso, os eletres excitados so cedidos a outras molculas vizinhas . Assim, esse eletro ser transferido de pigmento em pigmento antena, at alcanar o centro de reao. A transferncia do eletro designa-se de reao de oxidao-reduo ou reao redox h uma molcula que perde os eletres (molcula oxidada), enquanto que outra recebe (molcula reduzida). 25. Durante este fluxo de eletres de pigmento a pigmento, libertado energia que utilizada para formar ATP, a partir de ADP e de um grupo fosfato (Pi) ocorre transformao de energia luminosa em energia qumica (energia fica armazenada na ligao qumica que se estabeleceu para formar o ATP). Diz-se que houve fosforilao do ADP (adicionou-se um grupo fosfato). Energia + ADP + Pi ATP proveniente do fluxo de eletres com energia armazenada na ligao qumica Esta reao catalisada pelas ATP sintetases - protenas enzimticas que se encontram na membrana dos tilacides 26. Os eletres que foram perdidos pela clorofila inicial so repostos por molculas de gua (H2O), que sofrem um fenmeno de fotlise desdobramento da molcula de gua por ao da luz o que permite a separao dos tomos da molcula. Assim, o oxignio (O2) libertado pela planta para o meio e o hidrognio (H2) ou ir neutralizar a clorofila ou vai reagir com o NADP+, formando o NADPH. Luz (fotlise) 2H2 Neutralizar a clorofila H2 + NADP+ NADPH O2 Libertado pela planta para o meio 27. Sries de Reaes Processos Intervenientes Produtos Finais Reaes fotoqumicas Fotlise da gua A clorofia a excitada e perde eletres, ficando oxidada. Os acetores de eletres ficam reduzidos (reaes redox) gua Energia luminosa Pigmentos fotossintticos O2 Fluxo de eletres Os eletres percorrem uma cadeia de transportadores e so transferidos para o NADP+, que fica reduzido. Durante o fluxo eletrnico h a fosforilao do ADP. Eletres Transportadores de eletres NADP+ ADP Pi ATP NADPH Tabela de resumo da Fase Dependente da Luz 28. Fase No Dependente da LuzOcorre no estroma nesta fase que iro ser sintetizados os compostos orgnicos, atravs do Ciclo de Calvin. Neste ciclo, ocorrem reaes que envolvem CO2 e tambm o ATP e o NADPH formados, anteriormente. O Ciclo de Calvin apresenta trs fases fundamentais: 1. Fixao do CO2 2. Produo de compostos orgnicos 3. Regenerao da ribulose difosfato Iremos agora analisar cada uma das fases. 29. Fixao do CO2 1. A primeira reao a fixao do dixido de carbono e a sua ligao ribulose difosfato formando um composto instvel; 2. Este composto desdobra-se imediatamente em duas molculas, de modo a ficar estvel 3. Ambas as molculas sofrem fosforilao (recebem um grupo fosfato), transformando-se em PGA 4. O PGA vai ser reduzido (ou hidrogenado recebe um hidrognio) pelo NADPH, originando um novo composto, o PGAL. Neste processo, o NADPH, ao ceder hidrognios, fica oxidado 1 2 3 4 4 30. Produo de compostos orgnicos / Regenerao da Ribulose Difosfato (RuDP) O PGAL formado pode tomar agora dois caminhos distintos: Uma parte (10 em cada 12 molculas) vai intervir na regenerao do composto com 5 tomos de carbono a ribulose difosfato A outra parte do PGAL utilizado no estroma, para sntese de glcidos ou de outras molculas 31. Sries de Reaes Processos Intervenientes Produtos Finais Ciclo de Calvin O dixido de carbono fixado, combinando-se com a ribulose difosfato. Posteriormente, aps redues e fosforilaes, originam-se molculas orgnicas, como, por exemplo, a glicose. Ribulose difosfato (RuDP) Dixido de carbono(CO2) ATP NADPH Glcidos ADP + P NADP+ Ribulose difosfato Tabela de resumo da Fase No Dependente da Luz ATENO!! O ciclo s est completo ao fim de 6 voltas 32. Seres Quimioautotrficos Os seres quimioautotrficos utilizam, como fonte de energia externa, a oxidao de compostos qumicos (derivados de enxofre, azoto e ferro, nomeadamente). O processo de produo de compostos orgnicos a partir de reaes de oxidao designa-se quimiossntese. Seres que realizam a fotossntese: bactrias 33. Quimiossntese Na quimiossntese, a energia qumica necessria produo de compostos orgnicos tem origem na oxidao de substncias orgnicas. utilizada por seres vivos que habitam em grandes profundidades nos oceanos, onde a luz no chega e a temperatura pode superar os 400C. Mas, o que uma reao de oxidao-reduo? A oxidao ocorre quando determinado elemento perde eletres e/ou protes. So estes eletres e/ou protes perdidos pelas substncias inorgnicas que vo fornecer a energia necessria para todo o processo. Assim, diz-se que os compostos inorgnicos ficaram oxidados (deram eletres/protes) e as clulas do ser ficaram reduzidas (receberam eletres/protes). 34. A quimiossntese, tal como na fotossntese, tambm composta por duas fases: 1. Na primeira fase ocorrem reaes de oxidao-reduo. A energia libertada pelo composto inorgnico quando se oxida utilizada para formar ATP, a partir de ADP e Pi (Energia + ADP + Pi ATP). Na reao, o substrato tambm fornece eletres/protes , para formar o NADPH a partir do NADP+(se o composto fornecer um eletro e um hidrognio, ele passa de NADP+ para NADPH2) 35. 2. A segunda fase idntica fase qumica da fotossntese. Formam-se compostos orgnicos a partir de CO2 captado do exterior. Este CO2 ,conjuntamente com as molculas de NADPH2 e de ATP, vo realizar o Ciclo de Calvin, tal como na fotossntese: CO2 vai iniciar o ciclo NADPH 2 vai fornecer o hidrognio ATP vai fornecer a energia 36. Sries de Reaes Processos Intervenientes Produtos Finais Reaes de oxidao- reduo Perante um composto inorgnico, o ser quimioautotrfico vai receber os eletres do composto, reduzindo-se (pois recebe eletres) e oxidando a substncia (pois lhe retirada eletres) Compostos inorgnicos (H2S, NH3, Fe2 +) NADP+ ADP Pi ATP NADPH CO2 Ciclo de Calvin O dixido de carbono fixado, combinando-se com a ribulose difosfato. Posteriormente, aps redues e fosforilaes, originam-se molculas orgnicas, como, por exemplo, a glicose. Ribulose difosfato (RuDP) Dixido de carbono(CO2) ATP NADPH Glcidos ADP + P NADP+ Ribulose difosfato Tabela de resumo da Quimiossntese 37. Fotossntese vs. Quimiossntese Semelhanas Ciclo de Carbono (Ciclo de Calvin) Reagentes (NADP e ATP) Diferenas Fonte de Energia: Fotossntese Luz Quimiossntese Reaes de oxidao-reduo 38. Agora que j sabemos como que os seres autotrficos produzem a matria orgnica, vamos descobrir como que os seres que no produzem a matria, a obtm. Exemplo de seres heterotrficos: insetos anfbios mamferos 39. Os seres heterotrficos no conseguem sintetizar a sua prpria matria orgnica e, por isso, tm que a obter a partir do meio externo. Mas agora coloca-se uma questo: Como que a matria passa do meio externo para o meio interno? 40. Como que a matria passa do meio externo para o meio interno? A resposta depende do tipo de ser: Se o ser for heterotrfico multicelular, a matria primeiro colocada dentro do organismo e s depois que absorvida pelas clulas Se o ser for heterotrfico unicelular, a matria passa diretamente do meio externo para as clulas 41. Primeiro vamos estudar a obteno de matria pelos seres heterotrficos unicelulares... Como j foi dito no slide anterior, nos seres heterotrficos unicelulares a matria passa diretamente do meio externo para as clulas a matria absorvida. Porm, para ocorrer absoro, as substncias tm que passar atravs da membrana celular 42. Para perceber como que as substncias passam atravs desta membrana, importante conhec-la um bocadinho melhor. Nome: A membrana celular pode ter diversos nomes: Membrana Celular Membrana Plasmtica Membrana Citoplasmtica Plasmalema Funo: Dar forma clula, delimitando-a 43. Constituio: A membrana celular sobretudo lipoproteica (podendo variar de clula para clula): 60% a 75% de protenas - funo estrutural - intervm no transporte de substncias pela membrana - recetores de estmulos qumicos (provenientes do meio extracelular) - enzimas catalisam/aceleram as reaes que ocorrem na superfcie da clula - constituinte mais relevante 25% a 40% de lpidos: - fosfolpidos (presente em todas as membranas) e glicolpidos (lpidos associados a glcidos) so molculas anfipticas, pois tm uma extremidade polar que hidroflica (tem afinidade com molculas de gua) e outra extremidade apolar que hidrofbica (no tem afinidade com molculas de gua) - o colestrol pertence ao grupo dos esterides (lpidos que possuem uma estrutura contendo anis de carbono) sendo insolvel em gua e ocorre em menor quantidade que os fosfolpidos (algumas clulas tm, outras no) 10% de glcidos: - esto na parte exterior da membrana - capaz de reconhecer certas substncias - ainda hoje no so conhecidas totalmente as suas funes na membrana 44. Estrutura: Atualmente, o modelo mais aceite da estrutura da membrana plasmtica o Modelo de Mosaico Fludo O Modelo de Mosaico Fludo tem este nome pois admite que a membrana plasmtica no uma estrutura rgida, podendo haver movimentos das molculas que a constituem sendo, por isso, fludas. Existem, sobretudo, dois tipos de movimentos que as molculas da membrana podem realizar: Movimento Lateral (frequente) duas molculas que trocam de posio uma com a outra e que se encontram na mesma camada Movimento de flip-flop (raro) duas molculas que trocam de posio de uma camada para a outra Movimento Lateral Movimento de flip-flop 45. Estrutura: Bicamada fosfolipdica onde se realizam os movimentos lateral e flip-flop Protenas Perifrias/ Extrnsecas esto superfcie; associadas s partes hidroflicas dos lpidos ou de protenas integradas por fracas ligaes eletroestticas (e, por isso, conseguem ser facilmente isoladas da membrana) Integradas/ Intrnsecas - fortemente ligadas s partes fortes dos lpidos hidrofbicas Transmembranar - protenas integradas que passaram a membrana de um lado ao outro Glicoclix conjunto de molculas responsveis pelo reconhecimento de certas substncias Glicolpidos glcidos ligados aos lpidos (mais raro) Glicoprotenas - glcidos ligados s protenas (mais frequente) Glicoclix Bicamada fosfolipdica Protena transmembranar Protena integrante Protena perifrica GlicoprotenaGlicolpido Interior da clula Exterior da clula 46. Agora que j conhecemos bem a membrana celular, vai ser mais fcil entender como funcionam os movimentos transmembranais. , no entanto, importante realar que a passagem de substncias pela membrana (em ambos os sentidos) no ocorre de igual forma para todas as substncias. A membrana , portanto, uma barreira seletiva! Deste modo, a passagem de substncias atravs da membrana pode ocorrer atravs dos seguintes mecanismos, que iremos aprofundar j a seguir: Osmose Difuso simples Difuso Facilitada Transporte ativo Transporte de partculas Endocitose Exocitose Ateno! Estes movimentos transmembranais, embora sejam essenciais para que os seres unicelulares absorvam os nutrientes, tambm ocorrem nos seres multicelulares! 47. OSMOSE A osmose ocorre quando h movimento da gua de um meio com menor soluto (meio hipotnico) para um meio com maior concentrao de soluto (meio hipertnico) Se a concentrao do soluto for igual em ambos os meios meios isotnicos NAS CLULAS VEGETAIS Se o meio hipertnico for no interior da clula (ou seja, se houver mais soluto na clula do que no meio externo), haver passagem da gua para dentro da clula. Esta gua, no vai s para dentro da clula, como tambm entra para dentro do vacolo, aumentando o seu volume. Quando isto acontece, diz-se que a clula ficou trgida (ao microscpio at fica mais clara, pois os pigmentos esto mais diludos!). Quando a clula vegetal se encontra trgida, todo o contedo celular vai exercer uma presso sobre a parede celular, gerando uma presso de turgescncia. 48. NAS CLULAS VEGETAIS Se o meio hipertnico for no exterior da clula (ou seja, se houver menos soluto na clula do que no meio externo), haver passagem da gua para fora da clula. Assim, a clula vai ficar com uma cor mais intensa (os pigmentos esto mais concentrados), o vacolo diminui de volume e o citoplasma pode desprender-se parcialmente da parede celular . Nestas condies, diz que a clula est plasmolisada (estado de plasmlise)! No entanto, importante saber que a clula vegetal possui uma parede celular rgida, que permite que apenas o contedo da clula diminua de volume, e no toda a clula. 49. NAS CLULAS ANIMAIS Se o meio hipertnico for no interior da clula (ou seja, se houver mais soluto na clula do que no meio externo), haver passagem da gua para dentro da clula, ficando trgida. Porm, e ao contrrio das clulas vegetais, as clulas animais no tm parede celular. Por isso, o contnuo fluxo de gua para o interior da clula pode levar ao aumento do volume celular para l da capacidade elstica da membrana, acabando por rebentar a clula, ocorrendo o que chamamos de lise celular. 50. NAS CLULAS ANIMAIS Se o meio hipertnico for no exterior da clula (ou seja, se houver menos soluto na clula do que no meio externo), haver passagem da gua para fora da clula. Nestas condies, diz que a clula est plasmolisada (estado de plasmlise)! 51. H ainda dois conceitos importantes sobre a osmose... H 2 0 presso de turgescncia Presso osmtica: a presso que deve ser exercida sobre a soluo para impedir a passagem do solvente de uma soluo para outra. Ou seja, a presso osmtica a presso que necessria fornecer a determinada clula para impedir que a osmose ocorre. Quanto mais hipertnica uma soluo, mais difcil impedir a entrada de solvente nesse meio e maior ter que ser a presso de turgescncia Velocidade Osmtica A velocidade osmtica a velocidade com que ocorre a osmose. Quanto maior for a velocidade maior a diferena de concentraes Quanto menor for a velocidade menor a diferena de concentraes Assim, conclui-se que a velocidade osmtica diminui ao longo da osmose 52. DIFUSO SIMPLES A difuso simples envolve a passagem de molculas de um meio cuja sua concentrao mais elevada para outro, cuja concentrao mais baixa. Comparando a difuso simples com a osmose... Na osmose h transferncia de gua para um meio com muito soluto, de modo a diluir. Na difuso simples no necessrio gua para diluir o meio, pois o prprio soluto transferido para um meio onde haja soluto em menos quantidade. Pode-se concluir que a difuso simples a favor do gradiente de concentrao! Gradiente de concentrao: colocar as concentraes de dois meios iguais importante reparar que quando se atinge o equilbrio das concentraes, o movimentos das molculas no pra! O nmero de molculas que atravessa a membrana igual em ambos os sentidos. A difuso simples , ento, um transporte passivo ocorre a favor do gradiente, no sentido que igualar as concentraes dos dois meios, no envolvendo gastos de energia! 53. DIFUSO FACILITADA A difuso facilitada promove, tal como a difuso simples, a passagem do soluto do meio mais concentrado para o meio menos concentrado. No entanto... H uma diferena (obviamente)! Na difuso facilitada, o soluto no passa atravs da membrana plasmtica, como na difuso simples, mas sim atravs de protenas transportadoras que existem na membrana as permeases. Assim, um elevado nmero de molculas atravessa a membrana a uma velocidade superior esperada se fizesse simplesmente por difuso simples! NO ENTANTO.... H que ter em ateno o seguinte: - cada protena tem uma especificidade, ou seja, serve para uma s substncia - as permeases podem sofrer desnaturao (perder as suas funes) por ao ou do calor, ou da radiao ou at de certos elementos qumicos! 54. Mas como funciona a difuso facilitada? 1. Primeiro d-se a ligao da molcula a transportar permease o reconhecimento/afinidade da molcula ocorre num stio designado stio ativo 2. Quando a molcula liga-se parte hidrofbica da permease, d-se uma modificao da forma da protena. Com esta modificao, a molcula deixa de ser compatvel com a permease e, por isso, a protena liberta a molcula 3. A permease, como j no tem a molcula ligada a si, retoma a sua forma original 55. Difuso Simples vs. Difuso Facilitada Tanto na difuso simples como na difuso facilitada no h gastos de energia. Na difuso simples, a velocidade vai aumentando medida que a diferena de concentraes maior. No entanto, na difuso facilitada isso no acontece. difuso facilitada Como possvel ver pelo grfico, a velocidade na difuso facilitada maior do que a velocidade simples, at um determinado momento. Depois disso, por muito que haja uma diferena de concentraes, a velocidade no aumenta. Porqu? Porque o nmero de permeases na membrana limitado! Isto significa que, quando a velocidade na difuso facilitada no aumenta mais porque todas as permeases j esto ocupadas! 56. TRANSPORTE ATIVO Ao contrrio de tudo o que vimos at agora, o transporte ativo tem como objetivo desequilibrar as concentraes dos meios. Porm, isso s possvel devido permeabilidade seletiva da membrana. O transporte ativo vai implicar gastos de energia da clula Pode-se concluir que o transporte ativo contra o gradiente de concentrao Exemplo de casos onde ocorre transporte ativo: Quando para eliminar desperdcios que h dentro da clula, mesmo quando a concentrao no exterior dos mesmos elevada Para manter nutrientes dentro da clula, mesmo que haja escassez dos mesmos no exterior 57. Mas como funciona o transporte ativo? O transporte ativo ocorre, tal como a difuso facilitada, por meio de protenas. No caso que ns vamos estudar, essas protenas designam-se ATPases. Elas tm as seguintes caratersticas: - Comportam-se como enzimas - Apenas funcionam com a energia proveniente da quebra da molcula de ATP em ADP O exemplo transporte ativo que vamos estudar (no qual h as ATPases) designa-se Bomba de Sdio e Potssio, cujo objetivo libertar 3 ies Na + para o meio externo e promover a entrada de dois ies K + para dentro da clula. 58. Bomba de Sdio e Potssio 1. 3 ies Na + e 1 ATP (que esto no interior da clula) ligam-se ATPase 2. O ADP libertado (ATP Energia + ADP + Pi), o Pi ficou na protena, gerando uma alterao comformacional (da forma) da ATPase 3. Com a alterao, a ATPase liberta os 3 Na+ e recebe os 2 K + 4. O Pi ento libertado. Ocorre uma desfosforilao da ATPase (o fsforo removido) 5. Com a sada do P, ocorre uma outra alterao comformacional na ATPase, que volta sua forma original, libertanto os dois K + para dentro da clula 59. TRANSPORTE DE PARTCULAS Para alm de transportar pequenas molculas atravs da membrana, as clulas possuem tambm outros recursos que permitem o transporte, para o interior ou para o exterior, de macromolculas, de partculas de maiores dimenses ou mesmo at de pequenas clulas! Esses recursos podem ser designados como... Endocitose Exocitose O material passa do exterior para o interior da clula O material passa do interior para o exterior da clula Fagocitose Pinocitose Endocitose mediada por recetores 60. Endocitose Transporte de macromolculas/partculas de menores dimenses/pequenas clulas para o interior da clula por invaginaes da membrana plasmtica. Fagocitose Pinocitose Endocitose mediada por recetores 1. A clula emite prolongamentos, os pseudpodes 2. Os pseudpodes englobam a partcula, formando uma vescula fagoctica (fagossoma) 3. A vescula fagoctica destaca-se para o interior do citoplasma, fundindo-se com os lisossomas, (vesculas que contm enzimas digestivas) dando origem a vacolos digestivos. As substncias que entram na clula so substncias dissolvidas ou fludos, pelo que as vesculas so de menores dimenses Macromolculas entram na clula, ligadas membrana das vesculas de endocitose por recetores 61. Exocitose A exocitose o processo inverso da endocitose. As clulas libertam para o meio extracelular substncias armazenadas em vesculas. Neste processo, as vesculas de secreo (= excreo) fundem-se com a membrana plasmtica, libertando o seu contedo para o meio extracelular. A exocitose fundamental para a clula libertar resduos da digesto intracelular, mas tambm pode fazer parte do processo digestivo de seres pluricelulares. De facto, por este processo que so segregadas, por exemplo, as enzimas digestivas do pncreas! 62. Mas, e depois...? O que que acontece aos nutrientes dentro da clula? Resposta: Vo sofrer digesto celular. Mas, com esta resposta, muitas outras perguntas, surgem... O que a digesto celular? Como que ocorre? 63. Para comear, importante saber que a digesto celular acontece atravs do sistema endomembranar. O sistema endomembranar compreende todas as membranas existentes na clula Trs delas so muitos importantes para a digesto celular: Retculo endoplasmtico, o Complexo de Golgi e os Lisossomas. 64. Retculo Endoplasmtico (RE) O retculo endoplasmtico (RE) um conjunto de cisternas (idntico a um poo) achatadas, tbulos (uma espcie de pequenos tubos) e vesculas (idntico a uma bolha). O retculo endoplasmtico um sistema contnuo entre a membrana plasmtica e o invlucro nuclear. Existem dois tipos de RE: Retculo Endoplasmtico Rugoso (RER): possui ribossomas ligados face externa das suas membranas o que lhe confere o aspeto rugoso maior regio de sntese de protenas (algumas das quais so enzimas) Retculo Endoplasmtico Liso (REL): no possui os ribossomas como o RER, apresentando, portanto, um aspeto liso est envolvido na sntese de fosfolpidos e na elaborao de novas membranas 65. Complexo de Golgi O Complexo de Golgi composto por todos os dictiossomas de uma clula. Dictiossoma: conjunto de sculos (como se fosse um saco) ou cisternas achatas e empilhadas de forma regular na periferia dos dictiossomas existe uma srie de vesculas. Os dictiossomas possuem uma fase convexa (face de formao), que est virada para o RE, e uma face cncava (face de maturao), onde se formam vesculas, virada para a membrana plasmtica. 66. Lisossomas Os lisossomas so pequenas vesculas, mais ou menos esfricas, delimitadas por uma membrana e que contm vrios tipos de enzimas. 67. Digesto Celular Mas como que o RE, o Complexo de Golgi e os Lisossomas interagem entre si? E o que que tm a ver com a digesto celular? 1. Como j foi dito, o retculo endoplasmtico sintetiza protenas (algumas delas enzimticas). Algumas destas protenas so transportadas at ao Complexo de Golgi em vesculas de transporte, onde sofrem transformaes, permitindo que algumas protenas se tornem funcionais e/ou algumas enzimas sejam ativadas. 2. As cisternas, que se vo constituindo na face de maturao do Complexo de Golgi, vo substituindo as que se situam na face de maturao que, por sua vez, do origem a vesculas de secreo (lisossomas). 3. Os lisossomas, que contm vrios tipos de enzimas no seu interior, podem ento fundir-se com vacolos ou vesculas endocticas, formando estruturas de maiores dimenses os vacolos digestivos (onde ocorre a digesto) 68. Digesto Celular Porm, a digesto pode ocorrer tanto para partculas provenientes do exterior como para organelos da prpria clula! Heterofagia digesto de substncias captadas por endocitose ( feita em vacolos digestivos) Autofagia digesto de substncias da prpria clula ( feita em vacolos autofgicos) 69. Agora que j estudamos como que os nutrientes passam do exterior para dentro da clula (forma como os seres heterotrficos unicelulares se alimentam), vamos ver como que os seres mais complexos fazem para obter os seus nutrientes... Desde o momento em que os seres heterotrficos multicelulares adquirem o alimento at quando o mesmo absorvido, ocorrem trs fases fundamentais: 1. Ingesto entrada dos alimentos para o organismo 2. Digesto conjunto de processos que permite a transformao de molculas complexas (dos alimentos) em molculas mais simples 3. Absoro passagem dos nutrientes resultantes da digesto para o meio interno (clulas) 70. Existem, no entanto, 3 tipos distintos de digesto: 1. Ingesto 2. Digesto 3. Absoro Extracelular ocorre em cavidades digestivas que, apesar de se encontrarem dentro do organismo, fazem parte do meio externo (vantagem: permite ao organismo armazenar de uma s vez grandes quantidades de alimento, que vo lentamente sendo ingerido, no sendo preciso estar constantemente a captar alimento) Intracelular ocorre diretamente nas clulas (ateno: nos seres unicelulares, a matria orgnica vai diretamente do meio externo para o interior das clulas; na digesto intracelular, a matria orgnica foi previamente ingerida para dentro do ser e s depois que foi para dentro das clulas, para sofrer o processo da digesto) Extracorporal o alimento decomposto em partes mais simples, externamente, e s depois que absorvido (ex: os fungos possuem hifas filamentos que lanam enzimas sobre o alimento, que ainda est fora do corpo., decompondo-o em molculas mais simples que depois so absorvidas pelo ser. Pode-se dizer que, nestes casos, a digesto ocorre primeiro que a ingesto) 71. Vamos agora analisar alguns exemplos de seres heterotrficos multicelulares... HIDRA: (digesto intraceular) Ingesto feita pelos tentculos; o alimento entra na boca (orifcio onde entram os alimentos e saem os resduos alimentares no aproveitador Digesto inicia-se na cavidade gastrovascular, onde enzimas, libertadas pelas clulas granulares existentes na parede, simplificam o alimento as partculas so fagocitadas por clulas da parede gastrovascular originando vaclos digestivos Absoro os nutrientes difundem-se nestes vacolos para o citoplasma das clulas e, consequentemente, para outras clulas A hidra possui um tubo digestivo incompleto s possui uma abertura para a entrada e a sada de matria 72. MINHOCA (digesto extraceular) Faringe suga os alimentos da boca para o esfago e deste para o estmago Estmago/Papo os alimentos so armazenados Moela os alimentos so triturados Intestino os alimentos sofrem a ao de enzimas, sendo, depois, absorvidos Tiflosole prega dorsal (no est representada na figura) que faz aumentar a superfcie de absoro intestinal nus para onde vo os resduos alimentares no absorvidos A minhoca possui um tubo digestivo completo possui uma boca (entrada de alimentos) e um nus (sada de resduos alimentares no absorvidos) Vantagem: permite uma digesto e uma absoro sequencial ao tubo digestivo, uma vez que os alimentos s se deslocam num s sentido 73. HOMEM: (digesto extratraceular) O alimento entra na boca mastigado e sofre ao da enzima amlase hidrolisa (decompe) os glcidos O bolo alimentar deglutido, passando, atravs do esfago, para o estmago O estmago possui uma parede musculosa e glndulas que produzem cido clordrico e enzimas proteolticas (que degradam prtidos) a ao conjunta do cido, enzimas e dos movimentos da parede do estmago (movimentos peristlticos) sobre o bolo alimentar origina o quimo O quimo passa para o duodeno (intestino delgado). Sobre o quimo atuam enzimas digestivas (maltase, sacarase, lactase e peptidase) presentes no suco intestinal produzido por glndulas existentes na parede do duodeno 74. HOMEM: (digesto extratraceular) Ainda no duodeno chega a blis (emulsionante para os lpidos provoca a separao dos lpidos em pores pequenas), produzida pelo fgado, e o suco pancretico (possui vrias enzimas lpases, proteases, amlases e nucleases que atuam sobre o quimo, transformando-o em quilo), produzido pelo pncreas As molculas mais simples resultantes da digesto so absorvidas o processo de absoro e eficiente devido enorme superfcie da parede intestinal (o intestino delgado tem um grande comprimento e possui pregas cobertas por vilosidades que ajudam na absoro) uma vez absorvidos, os nutrientes tero de ser transportados para todas as clulas do organismo, atravs da corrente sangunea e linftica Os resduos alimentares que no foram absorvidos continuam o seu trajeto at ao intestino grosso, onde ocorre a reabsoro da gua e a formao das fezes que, posteriormente, sero expulsas pelo nus