MÓDULO 1
ECOLOGIA
CAPÍTULO 1 - RELAÇÕES ECOLÓGICAS
1. INTRODUÇÃO
Nenhuma espécie de ser vivo é totalmente
independente,
uma vez que
direta ou
indiretamente
depende de
outras para
sobreviver.
Animais e plantas,
por exemplo, mantem diversas relações de
dependência entre si. Os animais de uma região (a
fauna) dependem da flora típica ali existente, nela
encontrados, por exemplo, abrigo, refúgio e
alimentos. Por outro lado, os vegetais da região (a
flora) também dependem da fauna. A polinização e a
dispersão de sementes são realizadas por insetos,
pássaros e outros animais. Também a ação predatória
e parasitária de muitos animais atua como fator
limitante ao desenvolvimento de muitas plantas.
Animais e plantas, por sua vez, também dependem
das condições físicas (temperatura, pressão
atmosférica, luminosidade, etc.) e químicas (pH do
solo, da água, concentração de determinadas
substâncias, etc.) do meio ambiente e podem, através
de determinadas atividades, interferir nessas
condições ambientais.
A ECOLOGIA (do grego oikos, casa, e logos,
estudo) é a parte da Biologia que estuda as relações
de interdependência dos seres vivos, bem como suas
relações com o meio ambiente.
2. RELAÇÕES ENTRE OS SERES VIVOS
As relações ecológicas dos seres vivos entre si são
classificadas em:
• Intraespecíficas: estabelecidas entre seres de uma
mesma espécie.
• Interespecíficas: estabelecidas entre seres de
espécies diferentes.
Esses dois tipos de relação podem ser:
• Harmônica: são aquelas onde não há nenhum tipo
de prejuízo para os organismos.
• Desarmônica: pelo menos um dos organismos
associados é prejudicado.
A tabela a seguir mostra as principais relações que
os seres vivos podem estabelecer entre si.
Relações
Intraespecíficas
Harmônica Colônia
Sociedade
Desarmônica Canibalismo
Competição
Relações
Interespecíficas
Harmônica
Mutualismo
Protocooperação
Comensalismo
Inquilinismo
Desarmônica
Predatismo
Parasitismo
Competição
Amensalismo
Esclavagismo
COLÔNIAS
São relações harmônicas entre indivíduos da
mesma espécie, unidos fisicamente entre si ou por
meio de formações especiais. Vivendo sempre juntos,
eles conseguem se proteger melhor ou obter alimento
mais facilmente.
Exemplos: corais, caravelas, bactérias
SOCIEDADES
Cooperação entre indivíduos da mesma espécie
em que há divisão do trabalho, mantendo-se todos
anatomicamente separados. Cada um contribui de
alguma maneira para o bem estar e o
desenvolvimento do outro.
Exemplos: colméia (sociedade de abelhas),
formigueiro, cupinzeiro, etc.
CANIBALISMO
Relação na qual um indivíduo mata o outro da
mesma espécie para ele se alimentar. É mais
frequente na natureza, quando há restrições de
espaço e de alimento.
Exemplos: entre peixes é comum os adultos
atacarem e comerem seus próprios filhotes. O Louva-
a-deus e algumas espécies de aranhas é comum a
fêmea matar e devorar o macho após a cópula.
COMPETIÇÃO INTRAESPECÍFICA
Consiste numa disputa entre indivíduos de uma
mesma espécie pelos mesmos fatores. Essa disputa
pode ser: por território, ou abrigo, por alimento e
pelos parceiros de reprodução.
Exemplo: em muitas espécies de animais, por
ocasião da reprodução, os machos disputam as
fêmeas. Os perdedores afastam-se e o vencedor
forma um verdadeiro “harém”, encarregando-se da
perpetuação da espécie junto às suas fêmeas.
MUTUALISMO
Os participantes se beneficiam e mantém relação
de dependência.
Exemplo: liquens (associação de algas com fungo.
As algas fornecem aos fungos alimento e os fungos
retiram água e sais minerais do substrato e fornecem
as algas). Micorrizas (associações entre fungos e raízes
de plantas. Onde os fungos fornecem as plantas
nutrientes minerais, vindo da degradação de
substâncias orgânicas do solo e as plantas fornecem
parte da matéria orgânica produzida através da
fotossíntese). Bacteriorriza (associação de bactérias
do gênero Rhizobium com leguminosas. As bactérias
fixam N2 atmosférico, enriquecendo o solo com
nitratos que serão absorvidos pelas plantas, que por
sua
vez,
fornec
em
alimen
to as
bactéri
as).
Fig
ura 1 -
Micorriz
as
PROTOCOOPERAÇÃO
Associação entre duas espécies que também se
beneficiam mutuamente sem, entretanto, estabelecer
um grau de dependência obrigatório, como acontece
no mutualismo.
Exemplo: anêmona-do-mar e paguro (esse
crustáceo para se proteger contra predadores vive
dentro de concha vazia de gastrópodes, as anêmonas-
do-mar produzem substancias urticantes e necessitam
de um substrato para sua fixação. O paguro se
beneficia da proteção que o celenterado lhe dá, pois
afasta ou impede a aproximação dos predadores
naturais por causa das substancias urticantes que
produz e a anêmona-do-mar se beneficia da
locomoção, uma vez que passa a ser transportada
pelo paguro e, assim, amplia o seu território de
obtenção de alimento). Anu e gado (anu se alimenta
dos carrapatos, beneficiando o gado, que se livra dos
parasitas). Pássaro-palito e crocodilo (essa ave se
alimenta de “sanguessugas” que são encontradas
aderidas à mucosa bucal livrando o crocodilo dos
parasitas).
Paguro
Anêmona
Concha de gastrópode
Quando a planta é o alimento, costuma-se dar ao
predatismo o nome de herbivorismo. Exemplo: o
gado, que se alimenta de capim.
Existem ainda adaptações importantes para
predadores e presas, é o caso da camuflagem e o
mimetismo.
Figura 2 – Paguro e anêmona
COMENSALISMO
Associação entre indivíduos de espécies diferentes
na qual apenas uma das espécies é beneficiada, sem
haver prejuízos para a outra.
Exemplo: tubarão e os peixes-piloto que se
aproveitam dos restos dos alimentos capturados pelo
tubarão.
Figura 3 – Tubarão e peixe-piloto
INQUILINISMO
Relação na qual uma espécie procura abrigo
ou suporte no corpo de indivíduos de uma outra
espécie, sem prejudicá-la.
Exemplo: orquídeas que vivem sobre árvores,
falando-se nesse caso em epifitismo.
PREDATISMO
Relação em que indivíduos de uma espécie matam
outros de espécies diferentes para usá-los como
alimento. Os indivíduos beneficiados diretamente são
os predadores, enquanto as presas são aquelas que
são mortos e servem de alimento. Predador e presa
nunca são da mesma espécie.
Na camuflagem o organismo procura se confundir
com o meio físico do ambiente de modo a se tornar
menos visível. Exemplo: muitos animais possuem a cor
verde e, assim, camuflam em meio as folhagens onde
se escondem.
No mimetismo os indivíduos de uma espécie se
mostram acentuadamente semelhantes aos
indivíduos de outra espécie, levando vantagens com
essa semelhança. Exemplo: falsa-coral, cobra não
venenosa mas que se torna temida e respeitada por
outros animais por ser muito semelhante à coral
verdadeira.
PARASITISMO
O parasita vive no corpo de um individuo de outra
espécie, o hospedeiro, do qual retira alimento, via de
regra não matando a curto prazo seu hospedeiro. Os
parasitas podem ser classificados em ectoparasitas
(externos ao corpo do hospedeiro) e endoparasitas
(internos).
Exemplos: carrapatos e cravo da pele
(ectoparasitas animais); pulgões que sugam a seiva de
plantas, cipó-chumbo e erva-passarinho (ectoparasitas
de plantas); vírus, plasmódio e tripanossomo
(endoparasitas).
COMPETIÇÃO INTERESPECÍFICA
É uma disputa entre indivíduos de espécies
diferentes por algum fator (alimento, espaço, abrigo,
etc.).
Exemplos: corujas, cobras e gaviões que atacam
pequenos roedores, nesse caso, indivíduos de
espécies diferentes estão competindo pelo mesmo
alimento.
AMENSALISMO (ANTIBIOSE)
Relação em que indivíduos de uma espécie
eliminam substâncias no meio que prejudicam
(inibem) o crescimento ou a reprodução de outras
espécies com as quais convivam.
Exemplo: fenômeno da “maré vermelha”, resultante
da superpopulação de algas pirrófitas ou
dinoflageladas, essas algas liberam toxinas, que em
altas concentrações no meio, provocam a morte de
inúmeras outras espécies marinhas (peixes,
crustáceos, moluscos, etc.).
ESCLAVAGISMO (SINFILIA)
Relação em que uma espécie beneficia-se do
trabalho de outra, que é prejudicada.
Exemplo: pássaros que botam os ovos no ninho
de outra espécie, as vezes jogando fora os ovos do
“dono da casa”. A espécie “escrava” passa a chocar os
ovos até a eclosão.
ATIVIDADES DE FIXAÇÃO
RELAÇÕES ECOLÓGICAS
1- Diferencie Relações Intraespecíficas de Relações
Interespecíficas e Harmônicas de Desarmônicas. Cite 2
exemplos de cada caso.
2- Sob determinadas condições ambientais, certas
algas proliferam muito e produzem substâncias
tóxicas avermelhadas que provocam mortandade nos
animais aquáticos. Isso pode ser citado como exemplo
de:
a) Amensalismo
b) Comensalismo
c) Parasitismo
d) Predatismo
e) Protocooperação
3- Relacione os tipos de associação entre os
seguintes seres:
1- Epifitismo ( ) Rhizobium x Leguminosas
2- Predatismo ( ) Gambá x Galinha
3- Mutualismo ( ) Pulgões x Vegetais
4- Parasitismo ( ) Orquídeas x Seringueiras
4- Na natureza existe uma grande relação entre os
seres vivos para que possam sobreviver. Por exemplo:
Os gaviões alimentam-se de pequenos pássaros; algas
e fungos se associam para formar os liquens; alguns
animais vivem dependentes de outros, como a Taenia
do homem. Os 3 tipos de associações relacionadas
anteriormente são denominadas, respectivamente:
a) Comensalismo – parasitismo – mutualismo
b) Predatismo – comensalismo – mutualismo
c) Predatismo – mutualismo – parasitismo
d) Parasitismo – comensalismo – mutualismo
e) Parasitismo – predatismo – mutualismo
5- Um grupo de estudantes, em visita à zona rural,
observou bois e gafanhotos alimentando-se de capim;
orquídeas, liquens e erva-passarinho em troncos de
árvores; lagartos caçando insetos; e, no pasto, ao
lado de vários cupinzeiros, anus retirando carrapatos
do dorso dos bois.
a) Identifique, entre as diferentes relações descritas
no texto, dois exemplos de parasitismo.
b) Entre as relações observadas pelos estudantes,
cite uma relação interespecífica e uma intraespecífica
de benefício mútuo.
CAPÍTULO 2 – CADEIA ALIMENTAR E
PIRÂMIDES ECOLÓGICAS
1. INTRODUÇÃO
Ao conjunto de populações de espécies
diferentes que vivem numa mesma área e num
determinado intervalo de tempo dá-se o nome de
comunidade ou biocenose. Numa comunidade,
encontramos relações intraespecíficas e
interespecíficas. Ao fazer estudo de uma comunidade,
não levamos em consideração as condições físicas e
químicas do meio ambiente.
Quando relacionamos a comunidade com as
condições físico-químicas do ambiente, estamos
diante de um nível de organização mais complexo
chamado ecossistema. Assim, todo ecossistema é
constituído por um meio biótico (representado pelos
seres vivos de uma região) e por um meio abiótico
(representado pelas condições físico-químicas da
região).
O conjunto de todos os ecossistemas do planeta
recebe o nome de biosfera. A biosfera, portanto,
representa a parte do planeta que contém vida.
Podemos subdividir a biosfera em:
a) Epinociclo (biociclo terrestre): Compreende
todos os ecossistemas de terra firme. Ex.:
florestas, desertos e os campos.
b) Limnociclo (biociclo dulcícola): Compreende
todos os ecossistemas de água doce. Ex.: rios e
lagos.
c) Talassociclo (biociclo marinho): Compreende
todos os mares e oceanos, isto é, todos os
ecossistemas de água salgada.
Muitas vezes, encontramos na biosfera regiões
de transição entre diferentes ecossistemas. Tais
regiões são chamadas de ecótono (ecótone).
Exemplo: região de transição entre um campo e uma
floresta.
A área ou espaço físico onde normalmente vive
uma determinada espécie, dentro do ecossistema,
constitui o hábitat da espécie. Numa floresta, muitas
espécies estão adaptadas a viver apenas nas copas
mais altas das árvores, enquanto outras tem como
hábitat os troncos e galhos mais baixos. Assim, num
mesmo hábitat, pode haver diferentes espécies de
seres vivos.
Dentro do seu hábitat, cada espécie possui um
modo de vida que constitui o seu nicho ecológico,
compreende tudo que a espécie faz dentro do
ecossistema. Podemos dizer também que o nicho
ecológico é o conjunto de todas as atividades de uma
espécie no ecossistema. Quando dizemos, por
exemplo, que os preás são roedores de hábitos
noturnos, vivem durante o dia em tocas e saem a
noite, geralmente em bandos, a cata de capim, arroz,
trigo e outras plantas, procurando esquivar-se de
predadores, estamos, ao fazer essa descrição,
relatando parte do nicho ecológico desses animais.
Alguns autores comparam a relação hábitat e
nicho ecológico, considerando hábitat o “endereço”
da espécie (local onde ela vive), e o nicho, a sua
“profissão” (o que ela faz dentro do seu meio).
2. O MEIO BIÓTICO
Nos ecossistemas, o meio biótico, isto é, os seres
vivos estão distribuídos em três categorias:
produtores, consumidores e decompositores.
PRODUTORES
São os seres autótrofos do ecossistema.
Compreendem, portanto, todos os organismos
fotossintetizadores e quimiossintetizadores. Os
produtores retiram substâncias inorgânicas do meio
abiótico e, através da fotossíntese ou quimiossíntese,
as transformam em substância orgânica (glicose), que
é, então, utilizada como alimento. São os únicos seres
do ecossistema que conseguem produzir, no próprio
corpo, substâncias orgânicas a partir de substancias
inorgânicas obtidas no meio ambiente.
Nos ecossistemas aquáticos, os produtores estão
representados pelas algas fotossintetizantes. Já nos
ecossistemas terrestres, são representados
principalmente por briófitas, pteridófitas,
gimnospermas e angiospermas.
CONSUMIDORES
São seres heterótrofos que, na incapacidade de
produzir primariamente a matéria orgânica glicose em
seu próprio organismo. Pode ser subdivididos em
ordens. Assim, temos:
a) Consumidores primários ou de 1ª ordem –
aqueles que obtem alimentos diretamente dos
produtores.
b) Consumidores secundários ou de 2ª ordem –
obtem alimentos dos consumidores de 1ª ordem.
c) Consumidores terciários ou de 3ª ordem – obtem
alimentos dos consumidores de 2ª ordem e,
assim, sucessivamente.
De acordo com os seus hábitos alimentares, os
consumidores podem ser classificados em:
• Fitófagos ou Herbívoros – obtem alimento
apenas de plantas. São consumidores de 1ª
ordem.
• Zoófagos – obtem alimentos apenas de
animais. Podem ser carnívoros (nutrem-se de
carne), hematófagos (nutrem-se de sangue),
insetívoros (nutrem-se de insetos), etc. podem
ser consumidores de 2ª, 3ª, 4ª ou mais ordens.
• Onívoros – obtem alimentos tanto de plantas
quanto de animais. Assim sendo, podem ser
consumidores de quaisquer ordens.
DECOMPOSITORES
É o caso das bactérias e fungos, são seres
heterótrofos, que obtem alimento dos cadáveres e
restos orgânicos de plantas e animais, eles degradam
a matéria orgânica, transformando-a em compostos
inorgânicos.
3. CADEIA ALIMENTAR
Chama-se de cadeia alimentar ou cadeia trófica a
sequência linear de seres vivos em que um serve de
fonte de alimento para o outro. Para ser completa
precisa ter produtores, consumidores e
decompositores. Ao obter alimento, qualquer
organismo estará adquirindo energia, para o
desempenho de suas diversas atividades vitais. É
através da cadeia alimentar que os seres vivos obtem
o alimento de que tanto necessitam.
As figuras a seguir mostram exemplos de cadeias
alimentares.
NÍVEL TRÓFICO
Cada componente da cadeia constitui um nível
trófico (nível alimentar). Assim, os produtores
formam o 1º nível trófico; os consumidores primários
constituem o 2º nível trófico; os consumidores
secundários constituem o 3º nível trófico, e assim
sucessivamente. Os consumidores podem estar em
qualquer nível (exceto o 1º), dependendo da origem
dos restos orgânicos que degradam.
A maioria dos produtores é de organismos
fotossintetizadores e, assim sendo, a luz solar se
constitui numa fonte de energia indispensável para a
manutenção dos diversos ecossistemas. Entretanto,
por mais eficiente que seja, os produtores só
conseguem utilizar uma pequena parte da energia
luminosa do sol que chega a superfície da Terra, pois
parte dessa energia é refletida e parte é absorvida e
Cobra
Ratos
Capim
Carrapatos
Gado
Capim
Piolhos
Macacos
Árvore
A energia, portanto, apresenta um fluxo
unidirecional e decrescente ao longo da cadeia
alimentar.
transformada em calor que é utilizado na evaporação
da água e no aquecimento da superfície.
Os produtores atuam como conversores de
energia: transformam a energia luminosa que
absorvem em energia química. É através da cadeia
alimentar que parte dessa energia, fixada pelos
produtores, é transferida aos níveis tróficos seguintes.
A medida que é transferida de um nível trófico para
outro, a quantidade de energia disponível diminui,
uma vez que boa parte da energia obtida por um
organismo através da alimentação é gasta na
manutenção de suas atividades vitais.
O fluxo de energia entre os componentes de uma
cadeia alimentar num ecossistema pode ser
representado através de uma pirâmide de energia.
A PIRÂMIDE DE ENERGIA indica a quantidade de
energia acumulada em cada nível trófico da cadeia
alimentar e a disponibilidade de energia para o nível
seguinte. Nunca pode ser invertida e mostra a perda
de energia em cada nível trófico da cadeia.
Alem das pirâmides de energia, podemos
representar as cadeias alimentares através das
pirâmides de número e biomassa.
A PIRÂMIDE DE NÚMEROS indica a quantidade
de indivíduos presentes em cada nível trófico da
cadeia alimentar.
A pirâmide de números nem sempre é invertida.
Veja os exemplos a seguir:
A B C
Pirâmides de números
A. Pirâmide na qual o número de indivíduos decresce do
primeiro ao último nível trófico.
B. Pirâmide mostrando um número acentuado de
carrapatos em relação ao gado, como geralmente sucede
na interação parasita - hospedeiro.
C. Pirâmide com vértice voltado para baixo; caracteriza
os casos em que o produtor, apresentando grande porte,
ocorre em número relativamente pequeno no ecossistema.
A PIRÂMIDE DE BIOMASSA representa
graficamente a biomassa, ou seja, a massa de matéria
orgânica dos organismos em cada nível trófico.
Às vezes, no entanto, a pirâmide de biomassa
pode apresentar-se invertida. É o que acontece, por
exemplo, nos ecossistemas marinhos, em que a
biomassa dos produtores (fitoplâncton), se apresenta
menor que a dos consumidores primários
(zooplâncton). Isso acontece por não levarmos em
consideração o tempo, sendo que a taxa de
reprodução de fitoplâncton é maior que a do
zooplâncton, o que permite a sua rápida renovação.
4. TEIA ALIMENTAR
Nos diversos ecossistemas, diferentes cadeias alimentares acabam se entrelaçando umas as outras, resultando
numa teia ou rede alimentar. A teia alimentar, portanto, é um conjunto de diversas cadeias alimentares
entrelaçadas.
ATIVIDADES DE FIXAÇÃO
CADEIA ALIMENTAR E PIRÂMIDES ECOLÓGICAS
6- Conceitue:
a) Comunidade
b) Ecossistema
c) Ecótono
d) Habitat
e) Nicho Ecológico
7- Diferencie Seres Autótrofos de Seres
Heterótrofos e dê exemplos.
8- Leia atentamente as afirmativas a seguir:
I. O sol é a fonte primária de energia para a
biosfera.
II. O fluxo de energia em um ecossistema é
unidirecional.
III. Quanto maior o número de níveis tróficos em
uma cadeia ecológica, maior será a quantidade de
energia disponível no último nível trófico.
Assinale:
a) Se apenas as afirmativas I e II são verdadeiras.
b) Se apenas as afirmativas I e III são verdadeiras.
c) Se apenas as afirmativas II e III são verdadeiras.
d) Se apenas as afirmativas I, II e III são verdadeiras.
e) Se apenas a afirmativa II é verdadeira.
9- Considere o seguinte fluxo de energia nos seres
vivo:
Energia luminosa
C
A alternativa que indica o tipo de nutrição dos
indivíduos B, C e D, respectivamente, é:
a) Herbívoro, herbívoro, onívoro.
b) Onívoro, herbívoro, carnívoro.
c) Herbívoro, onívoro, carnívoro.
d) Herbívoro, onívoro, herbívoro.
e) Saprófita, carnívoro, herbívoro.
10- Analise a teia alimentar a seguir:
Plantas Insetos Aranha
Pássaros
Suponha que nessa comunidade a introdução de uma
espécie que se alimenta de pássaros.
a) A que nível trófico pertencerá essa nova espécie?
b) Com a introdução dessa nova espécie na
comunidade, o que poderá ocorrer com a população
de insetos e aranhas?
A B D
BIOQUÍMICA
CAPÍTULO 3 – ÁGUA E SAIS MINERAIS
1. INTRODUÇÃO
Dos mais de cem tipos diferentes de elementos
químicos existentes, pouco mais de 20 são
encontrados na formação da matéria viva, dentre os
quais há uma predominância de carbono, hidrogênio,
oxigênio e nitrogênio. Esses quatro elementos são os
mais abundantes no ser vivo, constituindo 95% ou
mais de sua massa. Outros elementos, como fósforo,
enxofre, cálcio, sódio, potássio, etc., completam o
restante da massa.
Os átomos dos diferentes elementos químicos
encontrados nos seres vivos podem associar-se uns
aos outros, formando estruturas mais complexas, as
moléculas, como também podem dissociar-se,
formando os íons.
Moléculas e íons são encontrados formando as
substâncias (compostos químicos), que podem ser
divididas em dois grupos: substâncias inorgânicas e
substâncias orgânicas.
Composição dos seres vivos
Nos seres vivos, os átomos, moléculas e íons das
diferentes substâncias, além de fazerem parte das
estruturas que compõem o organismo, também
participam de diversas reações químicas que ocorrem
no interior de suas células, tecidos e órgãos. Muitas
dessas reações químicas tem como objetivo formar
novos compostos e construir novas estruturas,
enquanto outras visam liberar energia para
possibilitar a realização de diversas atividades.
Ao conjunto de todas essas reações que se
passam numa estrutura viva dá-se o nome de
metabolismo (do grego metabolé, mudança,
transformação). O metabolismo é responsável pela
utilização da matéria no organismo e pode ser
subdividido em anabolismo e catabolismo.
• ANABOLISMO (do grego anabolé, erguer,
construir) – Compreende as reações metabólicas
“construtivas”, isto é, que fabricam novas estruturas
necessárias ao crescimento, ao desenvolvimento e a
reparação de partes lesadas. Exemplo: síntese de
proteína.
As reações do anabolismo são endergônicas, pois
a quantidade de energia contida nos produtos finais é
maior que a existente nos reagentes, ou seja, houve
absorção de energia do meio.
• CATABOLISMO (do grego katabolé, destruir,
eliminar) – Compreende as reações metabólicas
“destrutivas”, isto é, reações de analise que degradam
(“quebram”) moléculas, transformando-as em
unidades menores. Tem como finalidade principal
liberar energia para as atividades vitais. Exemplo:
reações de glicólise.
As reações do catabolismo são exergônicas, pois
a quantidade de energia contida nos produtos finais é
menor que a existente nos reagentes, ou seja, houve
liberação de energia para o meio.
As reações do anabolismo quase sempre
estão acopladas as do catabolismo, uma vez
que a energia utilizada pelo anabolismo
normalmente é proveniente doas reações do
catabolismo.
Substâncias inorgânicas Substâncias orgânicas
Aminoácidos
Proteínas
Carboidratos
Água
Lipídios Sais minerais
Nucleotídeos
Ácidos nucléicos
Vitaminas
2. ÁGUA
Dentre todas as substancias
que compõem a massa de uma
estrutura viva, a água é, com raras
exceções a mais abundante. Sua
taxa varia de acordo com a espécie,
atividade metabólica e a idade.
• A água é indispensável para
que ocorra metabolismo – a taxa de
água varia de maneira direta em
relação a atividade metabólica, ou
seja, quanto maior a atividade metabólica de uma
célula, um tecido ou um órgão, maior deverá ser a
taxa de água nessas estruturas.
• A taxa de água em um mesmo organismo
varia de maneira inversa em relação à idade – quanto
maior a idade menor a taxa de água. Exemplo: na
espécie humana um feto de 3 meses possui cerca de
94% de água, num individuo adulto corresponde cerca
de 65%.
• A água ajuda no transporte de substâncias –
esse transporte é feito no interior do organismo e no
transporte de catabólitos (produtos da excreção) do
meio interno para o externo, por exemplo, a uréia,
que é eliminada dissolvida na água existente em nossa
urina. Podemos dizer, então, que a água também atua
como Veículo de excreção.
• Atua como Lubrificante – ajuda a diminuir o
atrito entre diversas estruturas do organismo.
Exemplo: no cotovelo existe o liquido sinovial, que é
constituído basicamente de água, cuja função é
diminuir o atrito nessas regiões.
• Ajuda na Termorregulação – a água é a
principal substancia que atua na manutenção da nossa
temperatura corporal. Exemplo: quando suamos, a
água contida no suor evapora, roubando calor da
nossa pele e contribuindo para abaixar a nossa
temperatura corporal.
• Mantem o equilíbrio hídrico no meio interno
– os seres vivos precisam manter a taxa de água
estável no interior de suas células,
tecidos e órgãos. Para manter esse
equilíbrio, a água perdida ou
eliminada para o meio externo
(urina, fezes, transpiração,
respiração, etc.) precisa ser reposta
a fim de proteger o organismo de
uma desidratação excessiva.
3. SAIS MINERAIS
Representando em média de 3 a 5% da massa
dos seres vivos, os minerais podem ser encontrados
na matéria viva sob a forma insolúvel (estruturas
esqueléticas) e na forma solúvel (dissolvidos na água
e dissociados em íons). Os animais obtem por meio da
ingestão de alimentos e de água (que apresenta certa
taxa de minerais dissolvidos). Os vegetais obtem
absorvendo-os do meio juntamente com a água.
Dentre os diversos minerais encontrados nos
seres vivos, destacam-se:
CÁLCIO (Ca)
Sob a forma de carbonato de cálcio – CaCO3 é
encontrado dando rigidez as estruturas esqueléticas
(ossos, dentes, conchas de moluscos, casca de ovos,
etc.). No corpo humano, o cálcio é o mineral mais
abundante, sendo a maior parte dele encontrado nos
ossos. Sua carência provoca raquitismo na infância e
osteoporose nos adultos.
Sob a forma iônica – Ca++, o cálcio participa da
coagulação sanguínea e contração muscular. Taxas
reduzidas no organismo tem como consequência o
retardamento da coagulação sanguínea e mau
funcionamento dos músculos.
Principais alimentos: leite e derivados (queijos,
iogurtes, etc.), grãos de cereais, legumes, nozes e
sardinha.
A vida em nosso planeta
não pode existir sem
água. A vida depende
das reações
metabólicas, e tais
reações dependem da
água.
HIPOTIREOIDISMO
A falta de sais de iodo em nosso organismo
ocasiona o mau funcionamento da tireóide, que
passa a produzir menores taxas de
hormônios, conhecido como
hipotireoidismo; além de ocorrer redução
das atividades metabólicas do organismo,
pode ocorrer a formação de bócio (“papeira”,
“papo”), que consiste no aumento
exagerado do volume da tireóide. Para evitar
o bócio, em algumas regiões tornou-se
obrigatório, por lei, a adição de iodo no sal
de cozinha.
FÓSFORO (P)
Participa da formação de estruturas esqueléticas
e na formação das moléculas dos ácidos nucléicos
(DNA e RNA) e do ATP.
Principais alimentos: leite e derivados, carnes,
peixes e cereais.
FERRO (Fe)
Entra na constituição de moléculas protéicas,
como os citocromos e a hemoglobina. Os citocromos
atuam como transportadores de elétrons na cadeia
respiratória (respiração celular aeróbia) e nas reações
de fotofosforilações (fotossíntese). A hemoglobina,
existente no sangue, transportam oxigênio no
organismo. A carência de ferro acarreta diminuição da
taxa normal de hemoglobina, levando a anemia
ferropriva.
Principais alimentos: carnes, vísceras (fígado, rim,
coração, etc.), espinafre, couve, brócolis, feijão e
ervilha.
MAGNÉSIO (Mg)
Participa das reações de fosforilação que
sintetizam ATP e da formação de algumas enzimas.
Nas plantas, entra na constituição das moléculas de
clorofila.
Principais alimentos: carnes, cereais e vegetais
verdes em geral.
SÓDIO (Na)
É essencial para a condução dos impulsos
nervosos, manutenção do equilíbrio hídrico ou
osmótico das células.
Principal fonte de cálcio: cloreto de sódio (NaCl)
conhecido como sal de cozinha.
POTÁSSIO (K)
Importante papel na condução dos impulsos
nervosos e na manutenção do equilíbrio hídrico.
Principais alimentos: carnes, leite e muitos tipos
de frutas (banana, por exemplo).
CLORO (Cl)
Desempenha um importante papel no equilíbrio
hídrico e participa da formação do suco gástrico.
É encontrado no sal de cozinha.
IODO (I)
Entra na constituição de hormônios tireoidianos
(produzidos pela glândula tireóide).
Principais alimentos: peixes, crustáceos,
moluscos, algas, vegetais terrestres (plantados em
solo próximo de litoral).
COBRE (Cu)
Faz parte da molécula de hemocianina, pigmento
respiratório de cor azul, encontrado no sangue de
alguns animais (crustáceos e moluscos, por exemplo).
Função: fazer o transporte de oxigênio no organismo.
FLÚOR (F)
Importante para a formação dos ossos e do
esmalte dos dentes, atua reduzindo a incidência de
carie dental. O excesso de flúor acarreta a fluorose,
doença que provoca lesões ósseas e manchas nos
dentes.
Principal fonte: água e alguns alimentos (peixes,
chás).
ATIVIDADES DE FIXAÇÃO
ÁGUA E SAIS MINERAIS
11- Cite e explique 3 importâncias da água no
organismo humano.
12- Cite 5 sais minerais necessários para o bom
funcionamento de um ser vivo e explique como cada
um deles atua.
13- A taxa de água varia em função de 3 fatores
básicos: atividade no tecido ou órgão ( a quantidade
de água é diretamente proporcional à atividade
metabólica do órgão ou tecido em questão ) ; idade ( a
taxa de água decresce com a idade) e a espécie em
questão ( o homem 65%, fungos 83%, celenterados
96%, etc ). Baseando nesses dados, o item que
representa um conjunto de maior taxa hídrica é:
a) Coração, ancião, cogumelo
b) Estômago, criança, abacateiro
c) Músculo da perna, recém nascido, medusa
d) Ossos, adulto, “orelha-de-pau”
e) Pele, jovem adolescente, coral
14- A alternativa que apresenta a correspondência
adequada é:
SAIS
MINERAIS FUNÇÕES
PRINCIPAIS
ALIMENTOS
a) MAGNÉSIO Forma a
hemoglobina Leite e frutas
b) FERRO Forma a
clorofila
Cereais e
hortaliças
c)
CALCIO
Forma os
ossos e
dentes
Laticínios,
hortaliças e
folhas verdes
d) FLUOR Faz parte dos
hormônios
Fígado e
legumes
e)
IODO
Atua no
trabalho dos
nervos
Carne e ovos
CAPÍTULO 4 – AMINOÁCIDOS,
PROTEÍNAS E ENZIMAS
1. AMINOÁCIDOS
Aminoácidos são compostos orgânicos que
possuem em suas moléculas os grupamentos amina (-
NH2) e ácido carboxila (-COOH).
FIGURA
A diferença entre os diversos tipos de
aminoácidos é feita pelo radical. Veja os exemplos:
FIGURA
Plantas e animais necessitam de diferentes tipos
de aminoácidos para seu crescimento,
desenvolvimento e sobrevivência. As plantas são
capazes de fabricar em suas células todos os tipos de
aminoácidos de que necessitam. Os animais
conseguem fabricar no corpo apenas alguns tipos,
aqueles que não conseguem sintetizar precisam ser
obtidos por meio da alimentação. Alimentos ricos em
proteínas são os grandes fornecedores de
aminoácidos.
Os aminoácidos podem ser classificados em
naturais e essenciais.
• Aminoácidos naturais (não essenciais,
dispensáveis) – São aqueles que o organismo animal
consegue fabricar em seu próprio corpo.
• Aminoácidos essenciais (indispensáveis) – São
aqueles que o animal não consegue sintetizar em seu
próprio corpo e que, portanto, devem ser obtidos por
meio da alimentação.
A tabela abaixo relaciona os aminoácidos naturais
essenciais para um individuo adulto da espécie
humana.
São fontes de aminoácidos alimentos ricos em
proteínas. Exemplo: carnes, ovos, leite e derivados,
leguminosas, como a soja, o feijão, ervilha e outras.
No corpo humano, a digestão das proteínas
inicia-se no estomago e termina no intestino delgado.
Ao serem ingeridas, as proteínas são digeridas, isto é,
são “quebradas”, até serem convertidas em
aminoácidos, que serão, então, absorvidos e
distribuídos pela corrente sanguínea para as células
dos diversos tecidos do nosso corpo. Assim, as
proteínas digeridas são fontes de aminoácidos para o
nosso organismo.
Os aminoácidos podem ligar-se uns aos outros
formando compostos mais complexos (dipeptídeos,
tripeptideos, etc. ou ainda oligopeptídeos e
polipeptideos. Nesses compostos, os aminoácidos se
mantem unidos uns aos outros por meio de uma
ligação química covalente – ligação peptídica.
2. PROTEÍNAS
Espécie humana
Aminoácidos naturais Aminoácidos essenciais
Ácido aspártico (Asp) Fenilalanina (Phe)
Ácido glutâmico (Glu) Histidina (His)
Alanina (Ala) Isoleucina (Ile)
Arginina (Arg) Leucina (Leu)
Asparagina (Asn) Lisina (Lys)
Cisteína (Cys) Metionina (Met)
Glutamina (Gin) Treonina (Thr)
Glicina (Gly) Triptofano (Trp)
Prolina (Pro) Valina (Val)
Serina (Ser)
Tirosina (Tyr)
Conclui-se que: toda proteína é um polipeptídeo,
mas nem todo polipeptídeo é uma proteína.
São polipeptídeos resultantes da união de
dezenas ou centenas de aminoácidos. As proteínas
são formadas por apenas 20 tipos diferentes de
aminoácidos.
As proteínas são classificadas em 2 grupos:
• Proteínas simples – são constituídas apenas por
aminoácidos. Exemplo: queratina, proteína
encontrada na pele, cabelos, unhas, casco e chifres de
animais e exerce o papel de impermeabilização dessas
estruturas.
• Proteínas conjugadas (complexas) – são aquelas
que contem outras estruturas além de aminoácidos. A
porção constituída de aminoácidos é chamada de
apoproteína, a parte constituída pela substancia
diferente é chamada de grupo prostético. Exemplo:
hemoglobina, encontrada no sangue de muitos
animais, tem como grupo prostético o pigmento
heme, no qual há íons de ferro.
De acordo com o grupo prostético, podem ser
distribuídas em diversos grupos. Veja o quadro a
seguir com alguns exemplos:
Proteínas conjugadas Grupo prostético
Lipoproteínas Lipídeo
Glicoproteínas Polissacarídeo
Fosfoproteínas Ácido fosfórico
Nucleoproteínas Ácido nucléico
Flavoproteínas Riboflavina (Vitamina B2)
Melproteínas Metal
A molécula protéica pode ser formada por uma
ou mais cadeias polipeptídicas, podendo apresentar as
seguintes estruturas:
• Estrutura primária – é a sequência linear de seus
aminoácidos, sendo determinada geneticamente. São
mantidas por ligação peptídica.
• Estrutura secundária – é formada através da
interação química entre átomos de aminoácidos, são
constituídas por duas formas básicas: as alfa-hélices
(configuração helicoidal) e as folhas-beta (arranjam
paralelamente).
• Estrutura terciária – é resultante da atração de
aminoácidos, levando ao dobramento da estrutura
secundária (alfa-hélice e folhas-beta) sobre si mesma,
dando um aspecto mais globular.
• Estrutura quaternária – é a união de duas ou
mais cadeias polipeptídicas, iguais ou diferentes,
formando uma única molécula protéica. Ex.: molécula
de hemoglobina humana.
FIGURA
As estruturas secundárias, terciária e quaternária
determinam a forma (configuração espacial) de uma
proteína.
Altas temperaturas,
alterações bruscas do ph e
altas concentrações de
certos compostos químicos
(ex.: uréia) podem modificar
a configuração espacial das
proteínas, essa modificação
da configuração é
denominada desnaturação.
FIGURA
A alta temperatura
desnatura as proteínas
porque a agitação causada
pelo calor específico rompe
as ligações fracas, responsáveis pela manutenção da
forma das moléculas.
Alterações muito bruscas do ph, meio muito
ácido ou muito básico (alcalino) também pode causar
a desnaturação.
● ● ●
Desnaturação
das proteínas
– A desnaturação
altera
as
propriedades
da proteína, que
deixa de
desempenhar
sua
função
biológica
normal.
● ● ●
O processo de desnaturação é irreversível, mas se
as forças fracas forem rompidas, às vezes, entretanto,
a desnaturação pode ser reversível. Fala-se neste caso
de renaturação.
As proteínas sintetizadas no organismo
desempenham as seguintes funções:
✓ Estrutural – participam da formação de
estruturas no organismo. Ex.: membrana plasmática,
película que reveste a célula.
✓ Hormonal – muitos hormônios são de natureza
protéica. Ex.: insulina, produzido no pâncreas,
controla a taxa de glicose no sangue.
✓ Defesa – um dos mecanismos de defesa do
organismo é realizado por proteínas especiais,
denominadas imunoglobulinas ou anticorpos. Quando
um antígeno (proteína estranha) penetra em nosso
corpo, o nosso sistema imunológico produz um
anticorpo especifico para neutralizá-lo.
✓ Contração muscular – actina e miosina são
proteínas indispensáveis para a ocorrência de
contração muscular.
✓ Coagulação sanguínea – é resultado de uma série
de reações químicas que culminam na formação do
coágulo (endurecimento do sangue). Participam
dessas reações proteínas, por exemplo, a
tromboplastina, protrombina e fibrinogênio.
✓ Impermeabilização de superfícies – proteção de
nossa pele, unha e pelos, feita pela proteína
queratina.
✓ Transporte de gases respiratórios – essas
proteínas são conhecidas por pigmentos respiratórios
e transportam, por exemplo, o oxigênio (O2) dos
pulmões para as demais partes do corpo e o gás
carbônico (CO2) produzido nos tecidos até os pulmões.
A hemoglobina é um exemplo de pigmento
respiratório.
✓ Enzimática – são catalisadores orgânicos que
aceleram as reações do metabolismo, isto é, tornam
as reações mais rápidas. A maioria das enzimas são
proteínas.
3. ENZIMAS
Enzimas são biocatalisadores, ou seja,
substâncias orgânicas que atuam como catalisadores
nas reações do metabolismo.
Como qualquer catalisador, as enzimas agem
diminuindo a energia de ativação, isto é, quantidade
de energia necessária para dar início a uma reação.
Desde modo, os catalisadores aceleram as reações
químicas. A maioria das enzimas são proteínas.
As enzimas podem ser simples ou conjugadas:
Enzimas simples – são proteínas simples, isto é,
são constituídas apenas de aminoácidos.
Enzimas conjugadas – são proteínas conjugadas,
isto é, constituídas de aminoácidos mais um grupo
prostético.
As enzimas são produzidas no interior das células.
Muitas permanecem no meio intracelular onde
exercem sua ação catalisadora, sendo classificadas de
endoenzimas, outras são eliminadas para o meio
extracelular e são classificadas como exoenzimas.
3.1 PROPRIEDADES DAS ENZIMAS
Uma das especificidades das enzimas é a
especificidade, ou seja, as enzimas são específicas
para cada tipo de substrato (substâncias sobre as
quais as enzimas agem). Veja os exemplos a seguir:
1. Lactose + Água lactase Glicose + Galactose
2. Maltose + Água maltase Glicose + Glicose
Na reação 1, a enzima lactase age sobre o substrato
lactose, acelerando a reação que o converte em uma
molécula de glicose e outra de galactose. Na reação 2, a
enzima maltase, em presença de água, atua sobre o
substrato maltose, acelerando a reação que o converte em
duas moléculas de glicose. Como são específicas, nem a
maltase atua sobre a lactose nem a lactase atua sobre a
maltose.
3.2 NOMENCLATURA
A nomenclatura das enzimas, em geral, é feita
acrescentando-se o sufixo –ase ao radical do
substrato:
Substrato Enzima
Maltose Maltase
Lactose Lactase
Amido Amilase
Lipídios Lipases
Proteínas Proteases
Algumas enzimas também são conhecidas por
nomes consagrados pelo uso e que não obedecem as
regras vistas acima, por exemplo, amilase salivar
(presente na saliva e que atua sobre o amido) também
é conhecida por ptialina.
3.3 MECANISMO DE AÇÃO
O mecanismo de ação das enzimas sobre os seus
respectivos substratos frequentemente é comparado
ao modelo da “chave-fechadura”, ou seja, assim como
cada chave se encaixa numa fechadura específica,
cada enzima permite o “encaixe” de um substrato
específico.
Figura
.....................
3.4 INFLUÊNCIA DA TEMPERATURA, PH E
CONCENTRAÇÃO DO SUBSTRATO
Influência da temperatura na velocidade da reação
catalisada pela enzima
Figura
Cada enzima só funciona dentro de uma
determinada faixa de temperatura e, dentro dessa
faixa de atuação, existe uma temperatura “ótima” na
qual a atividade catalisadora da enzima é máxima. A
temperatura “ótima” das enzimas varia de acordo
com a espécie de seres vivos. Entretanto, para a
maioria das espécies de seres vivos fica na faixa de 37
a 40 °C. na espécie humana, por exemplo, é de
aproximadamente 37 °C.
Lembre-se: a maioria das enzimas tem
natureza protéica e que quando submetidas a
temperaturas muito elevadas, sofrem o processo
de desnaturação, perdendo sua capacidade de
atuar como catalisador, pois tem sua forma
alterada. Temperaturas muito baixas apenas
inativam ou paralisam as suas atividades, sem,
contudo destruí-las. Quando a temperatura volta
as condições normais, a enzima também retorna
as suas atividades catalisadoras normais.
Influência do pH sobre a velocidade da reação
catalisada por uma enzima.
Figura
As enzimas também sofrem influência do pH
do meio em que está ocorrendo a reação. Cada
enzima só funciona dentro de uma determinada
faixa de pH e, dentro dessa faixa de atuação,
existe um pH no qual a sua atividade é máxima: é
o chamado pH “ótimo” da enzima.
Influência da concentração do substrato na
velocidade da reação catalisada por enzima.
Figura
Desde que a quantidade de enzimas do meio
se mantenha constante, sua ação é proporcional
à concentração do substrato. Assim, quanto
maior a concentração do substrato, mais
rapidamente se dará a reação, até que se atinja
um ponto de saturação, a partir do qual, ainda
que aumente a concentração do substrato, a
velocidade da reação não mais aumentará. Nesse
ponto de saturação, a velocidade da reação
enzimática atinge um valor máximo.