Resumo de Biologia Inês Barreiros Distribuição da matéria: O transporte nas plantas: (páginas 88 a 103) Órgãos que constituem as plantas: Raiz – órgão através o qual a planta absorve do solo água e sais minerais, seiva bruta que circula em vasos condutores xilémicos. Contribui para a fixação da planta. Caule – órgão de suporte da planta com abundantes vasos condutores tanto xilémicos como floémicos. Folhas – órgãos fotossintéticos onde se produz a seiva elaborada muito rica em moléculas orgânicas, principalmente glícidos e que circula em vasos condutores floémicos. Flor – função reprodutora. Fruto – função reprodutora. Plantas não vasculares – são pouco diferentes entre si, não apresentam tecidos condutores (tecidos especializados no transporte de materiais). Vivem geralmente em zonas húmidas, o movimento da água efectua se por osmose e as substâncias dissolvidas movimentam se por difusão de célula a célula. Plantas não vasculares – apresentam complexos sistemas de condução de água e de solutos. Translocação de solutos – movimento de solutos no interior da planta através de tecidos condutores. Seiva elaborada ou floémica – substâncias orgânicas produzidas nas células fotossintéticas. Circula no floema e tem muita glicose. Nas folhas e no caule os feixes condutores são duplos e colaterais, cada feixe condutor possui xilema e floema colocados lado a lado. Na raiz, os feixes são simples e alternos. Folha: Epiderme – tecido formado por uma camada de células vivas que reveste a folha na superfície externa. Mesofilo (meio da folha) – tecido clorofilino constituído por células vivas com parede celular fina, vacúolos desenvolvidos e numerosos cloroplastos; Lacunas – espaços intercelulares no tecido clorifilino que se encontra junto à página inferior; Estomas – estrutura existente na epiderme das folhas e que permitem trocas gasosas entre o interior e o exterior da planta; - Células oclusivas ou células-guarda – células em forma de rim que delimitam uma abertura, o ostíolo, que comunica com um espaço interior, a câmara estomática. Cutina – substância impermeável que protege as folhas contra a dessecação. 1 Resumo de Biologia Inês Barreiros Xilema – tecido de transporte especializado na condução de água e sais minerais (seiva bruta). Floema – tecido complexo formado por células vivas especializado no transporte e seiva elaborada. Absorção da água e de solutos pelas plantas: As células das plantas têm uma elevada pressão osmótica, pois por serem hipertónicas (contêm muito soluto) conseguem “puxar” muita água. Ocorre transporte activo para dentro das células radiculares a fim de que permaneçam hipertónicas. A teoria da pressão radicular diz-nos que a água entra para dentro das células das raízes. Pêlos radiculares – extensões de células epidérmicas que aumentam a ara da superfície de contacto entre a raiz e a solução solo. Solução do solo – solução mais ou menos rica em iões presente entre as partículas do solo. 2 Resumo de Biologia Inês Barreiros Seiva bruta ou xilémica – cerca de 99% água e numerosos iões (nitratos, fosfatos, sulfato, potássio, sódio e cloro) dissolvidas que circulam no interior planta. Circula no xilema. Transporte no xilema: Hipótese da pressão radicular: Pressão de raiz ou pressão radicular – pressão que pode explicar a ascensão de água no xilema em algumas situações. É causada pela contínua e activa acumulação de iões nas células da raiz, que aumenta a concentração de soluto, o que tem como consequência o movimento de água por osmose do solo para o interior da planta. Exsudação – fenómeno que ocorre quando se procede a uma poda tardia de certas plantas, em que a água sai através do caule. Gutação – quando a pressão radicular é muito elevada pode fazer com que a água ascenda até às folhas onde é libertada nas margens sob a forma de gotas. Factores responsáveis pelo transporte da seiva bruta nos vasos condutores xilémicos: Hipótese da pressão radicular; Hipótese da tensão-adesão–coesão; Transpiração. As moléculas de água são dípolos eléctricos: as extremidades negativas atraem as positivas e vice-versa, o que faz com que a água tenha elevada coesão e adesão. No xilema água forma uma coluna contínua, a qual não pode ser quebrada. Tensão = força Transpiração – As folhas vão perdendo água continuadamente das folhas para o exterior. Quem controla a transpiração são os estomas através de mecanismos nas células-guarda. Nas células-guarda as paredes 3 Resumo de Biologia Inês Barreiros As paredes das células-guarda estão sempre húmidas, devido ao fluxo contínuo de água que alcança as folhas vindo da raiz. Quando a célula está túrgida, a água exerce pressão sobre a parede celular. Como a região delgada da parede da célula-guarda se deforma mais facilmente do que a região espessa da parede, esse movimento provoca a abertura do estoma. Se as células-guarda perdem água, a pressão de turgescência diminui e o estoma retoma a sua forma original, aproximando-se as células-guarda e, em consequência, o ostíolo fecha. Vários factores fazem variar a turgescência das células-guarda. Entre eles, podem citar-se: intensidade luminosa, concentração em CO2. pH, concentração de iões controlada por transporta activo. Transporte no floema: As substâncias orgânicas da seiva elaborada produzidas nos folhas (mesofilo foliar e parênquimas clorofilinos) são mobilizadas e distribuídas através dos elementos condutores dos tecidos floémicos. Quando a glicose se desloca de um meio hipertónico (floema) para um meio hipotónico (células) ocorre difusão facilitada. O transporte da seiva elaborada ou floémica é explicado pela hipótese do fluxo de massa ou hipótese de Münch. A sacarose produzida nas folhas das plantas passa para o floema por transporte activo. No que se refere à translocação da seiva floémica, pode referir-se que: A glicose elaborada nas folhas é convertida em sacarose que passa para o floema por transporte activo; À medida que aumenta a concentração de sacarose nos tubos crivosos, a pressão osmótica da solução aumenta, ficando superior à das células envolventes, incluindo o xilema; A água movimenta-se das células envolventes para os tubos crivosos, aumentando nestes a pressão de turgescência, o que faz com que o conteúdo dos tubos crivosos atravesse as placas crivosas, passando para 4 Resumo de Biologia Inês Barreiros os elementos seguintes dos tubos crivosos, havendo, pois, um movimento de regiões de elevada pressão osmótica para regiões de baixa pressão osmótica; a sacarose é retirada do floema para os locais recebedores de consumo ou de reserva (por exemplo: raízes, frutos, sementes) possivelmente também por transporte activo. À medida que o açúcar sai dos tubos crivosos, a pressão osmótica c diminui, a água sai por osmose para fora do tubo crivoso e volta ao xilema; nos órgãos de consumo ou de reserva, a sacarose é igualmente convertida em glicose, que pode ser utilizada na respiração, na construção de novos compostos, ou polimerizar-se em amido, que fica em reserva. As plantas perdem água através dos estomas por evapotranspiração. Distribuição de matéria orgânica nos animais: Sistema circulatório ou sistema cardiovascular ou sistema de transporte – constituído pelos vasos sanguíneos, o sangue e o coração. Na esponja, na hidra de água doce, e no coral não há sistema circulatório, pois neles todas as células estão relativamente próximas efectuando se uma difusão directa de substancias entre as células e o meio. Todos os insectos têm um sistema circulatório aberto. 5 Resumo de Biologia Inês Barreiros Sistema de transporte aberto – o sangue abandona os vasos e passa para os espaços, as lacunas, fluindo directamente entre as células. Neste tipo de sistemas não há diferenciação entre linfa intersticial e sangue. Sistema circulatório fechado – todo o percurso do sangue se faz dentro dos vasos, mantendo se o sangue distinto da linfa intersticial. Uma das desvantagens do sistema circulatório aberto é o elevado tempo que o sangue demora a voltar ao coração. Meio interno do corpo: Sangue; Linfa: Plasma sanguíneo - Glóbulos brancos Células. A linfa banha as células. Sangue arterial – rico em oxigénio Sangue venoso – rico em CO2 O sangue entra dentro do coração por veias. Mamíferos – têm circulação dupla completa. O coração é constituído por quatro cavidades. Vantagens: maior disponibilidade em oxigénio, o que permite uma maior capacidade energética. A aurícula direita só comunica com o ventrículo direito e a aurícula esquerda só comunica com o ventrículo esquerdo. O sangue entra ao mesmo tempo no coração nas aurículas e sai ao mesmo tempo dos ventrículos por artérias. O sangue do lado direito nunca se mistura com o sangue do lado esquerdo. Miocárdio – músculo que constitui o coração, é mais espesso no lado esquerdo. É irrigado por artérias coronárias, que são ramificações da artéria aorta na zona em que esta deixa o coração. Sístoles – movimentos rítmicos de contracção do coração. Diástoles – movimentos rítmicos de relaxamento do coração. Circulação completa dupla: 6 Resumo de Biologia Inês Barreiros Sistémica (ou grande circulação) – o sangue arterial sai do coração, dirige se para todos os órgãos e regressa venoso à aurícula direita. Pulmonar (ou pequena circulação) – o sangue venoso sai do coração, vai aos pulmões onde é oxigenado, e regressa à aurícula esquerda pelas veias pulmonares. Na metade esquerda do coração só circula sangue arterial, rico em O 2.enquanto que na metade direita do coração só circula sangue venoso, rico em CO 2. Artérias – têm paredes fortes e elásticas, o que permite dilatarem se e comprimirem se em cada batimento. Veias – Têm paredes mais finas e maior diâmetro que as artérias correspondentes. Capilares – têm paredes muito finas constituídas apenas por uma camada de células. Pressão sanguínea – pressão que o sangue exerce sobre os vasos. A artéria aorta ramifica-se em arteríolas e estas em capilares. O que contribui para que o sangue regresse ao coração: As veias estão muitas vezes rodeadas por músculos que, ao contraírem se durante os movimentos, as comprimem, exercendo uma pressão sobre o sangue que nelas circula. A existência de válvulas venosas que impedem que o sangue volte para trás. Os movimentos respiratórios, durante a inspiração a diminuição da pressão na caixa torácica provoca o deslocamento do sangue contido nas veias mais afastadas em direcção ao coração. A diminuição da pressão nas aurículas durante a diástole. Se todo o sangue saísse das artérias estas colapsavam. 7 Resumo de Biologia Inês Barreiros Peixes: Os peixes têm circulação simples. O seu coração tem duas cavidades: uma aurícula e um ventrículo. O sangue venoso, vindo dos diferentes órgãos entra na aurícula. A contracção auricular impele o sangue para o ventrículo. O sangue não oxigenado do ventrículo é bombeado para as brânquias, onde recebe oxigénio e de onde parte para todas as células do corpo. 8 Resumo de Biologia Inês Barreiros A circulação dupla é mais eficiente que a circulação sistémica pois assegura um fluxo vigoroso de sangue para os diferentes órgãos, uma vez que o sangue dos pulmões volta ao coração para ser impulsionado para os diferentes órgãos. Anfíbios: O coração tem três cavidades: duas aurículas e um ventrículo. É uma circulação incompleta dado que o sangue se mistura no ventrículo. Evolução dos sistemas circulatórios: Sem sistema circulatório sistema circulatório aberto sistema circulatório fechado com circulação simples sistema fechado com circulação dupla incompleta sistema fechado com circulação dupla completa Hematose – troca de gases Na troca de gases a nível dos capilares forma se linfa intersticial. Os répteis só têm pulmões. Os anfíbios têm pulmões e pele. Os peixes têm brânquias. Nos temos pulmões. 9 Resumo de Biologia Inês Barreiros Fluidos circulantes: O sangue é constituído por: Constituintes celulares: - Glóbulos vermelhos ou hemácias ou eritrócitos (células anucleadas) - Glóbulos brancos ou leucócitos (sistema imunitário) - Plaquetas sanguíneas Constituintes não celulares: - Plasma sanguíneo A hemoglobina é responsável por transportar O2. As plaquetas têm uma forma fusiforme, têm um importante papel na coagulação do sangue. Os glóbulos brancos têm diapedese – capacidade de se deslocarem através da emissão de pseudópodes. O plasma sanguíneo é um líquido constituído 95% de água e 5% de substâncias sólidas. Linfa intersticial – fluido incolor e transparente constituído por plasma sanguíneo e glóbulos brancos, que banha as células, fornecendo lhes nutrientes e oxigénio. Linfa circulante – linfa dentro dos vasos linfáticos. Sistema linfático humano – conjunto de vasos linfáticos onde circula a linfa. A linfa é lançada na corrente sanguínea em veias que abrem na veia cava superior. O intercâmbio de substâncias entre as células e o meio é possível graças ao movimento de sangue e de linfa. 10 Resumo de Biologia Inês Barreiros Linfa + sangue = hemoglobina A linfa e o sangue asseguram várias funções vitais como: Transporte de nutrientes provenientes do tubo digestivo ou da mobilização de reservas até as células; Transporte de oxigénio desde as superfícies respiratórias até às células; Remoção de produtos resultantes da actividade celular; Transporte de hormonas; Defesa do organismo através dos leucócitos. Transformação e utilização de energia pelos seres vivos: Utilização dos materiais que chegam às células: Metabolismo celular (conjunto de todas as reacções químicas celulares): Anabolismo – conjunto de reacções químicas endoenergéticas de condensação de moléculas simples em mais complexas, gastam energia. Catabolismo – conjunto das reacções químicas exoenergéticas de quebra de ligações químicas. Seres vivos anaeróbios facultativos – podem produzir energia na presença e na ausência de ar. Seres vivos anaeróbios obrigatórios – apenas podem produzir energia por fermentação. Processos de obtenção de energia (ATPs) pelos seres vivos: Respiração anaeróbia ou fermentação (ausência de oxigénio) - Lucro de 2 ATPs por cada molécula de glicose gasta Respiração aeróbia (com o oxigénio) - Lucro de 36 a 38 ATPs Respiração anaeróbia: Leveduras – seres vivos unicelulares eucarióticos heterotróficos. Usam C6H12O6 como substrato. Há dois tipos de fermentação: láctica e a alcoólica. A fermentação láctica é apenas realizada por bactérias. O pão, o vinho e a cerveja são produtos alimentares feitos pela fermentação alcoólica. 11 Resumo de Biologia Inês Barreiros Glicolíse – todas as reacções químicas desde a glicose até a formação de ácido pirúvico (dois ácidos com 3C cada um). - Acontece no citoplasma da célula. - Lucram se 2 ATPs. As bactérias lácticas actuam no leite e fazem alimentos seus derivados. Fermentação: 2 Etapas: - Glicolíse – Durante a glicolíse formam se 2 ATPs e 2NADHs e 2 ácidos pirúvicos. - Redução do ácido pirúvico Na fermentação alcoólica forma se etanol e CO2. Na fermentação láctica forma se ácido láctico e CO2. Respiração aeróbia (com O2): Total de lucro energético: 38 ATPs; produtos finais: água (12 moléculas de agua por cada uma de glicose) e CO2. Glicolíse (citoplasma): 2 Ácidos pirúvicos 2 ATPs - 2 NADH Formação do acetil Co A – ocorre na matriz mitocôndrial Ciclo de Krebs ou ciclo do ácido cítrico Cadeia respiratória ou cadeia transportadora de electrões (fosforilação oxidativa) No ciclo de Krebs forma se: 2 CO2 3NADH 1FADH2 1ATP Logo, em 2 ciclos de Krebs (porque há 2 acetil Co enzima A) há: - 4 CO2 - 6 NADH - 2 FADH - 2 ATP 12 Resumo de Biologia Inês Barreiros A fermentação é utilizada na produção e conservação de alimentos. Processos clássicos de conservação dos alimentos: Salga; Solução de açúcar; Vinagre; Secagem ao sol; Defumação. Processos de conservação modernos: Calor: - Esterilização; - Pasteurização - Ultrapasteurização Frio - Crioconservação ou congelação Irradiação Liofilização Aditivos alimentares R e n d i m e n t o : 13 Resumo de Biologia Inês Barreiros Trocas gasosas nos seres vivos: Nos seres unicelulares as trocas gasosas com o meio efectuam se através da membrana celular, e difundem se entre as células por difusão simples. Nos seres pluricelulares o modo como se efectuam as trocas gasosas com o meio depende da complexidade dos organismos e do respectivo habitat. Todos os tecidos que contactam com o ar chamam-se epitélios. Superfícies respiratórias – conjunto de estruturas que constituem o sistema respiratório e são especializadas nas trocas de gases entre o meio interno e o meio externo. O movimento dos gases ocorre sempre por difusão simples em meio aquoso. Superfícies respiratórias: Sempre húmidas, o que favorece a difusão do O2 e do CO2. Pequena espessura, normalmente apenas uma camada de células. A sua forma permite uma grande área de contacto entre o meio interno e o meio externo. Tegumento – pele que em animais como a minhoca e a rã actua como superfície respiratória. Nestes casos a hematose designa se de hematose cutânea. Este tipo de pele tem numerosas glândulas que produzem muco, o que faz com que se mantenha húmida; tem uma extensa vascularização que favorece a difusão dos gases. Brânquias – órgãos respiratórios da maior parte dos animais aquáticos. Nos peixes o sangue flui em sentido oposto ao sentido do movimento da água. Sistemas de traqueias – constituído por uma rede de canais, cheios de ar, as traqueias. 14 Resumo de Biologia Inês Barreiros Pulmões – existem em todos os vertebrados terrestres, no entanto apresentam diferenças consideráveis na sua estrutura. Em regra, o tamanho e a complexidade dos pulmões estão relacionados com a taxa metabólica dos animais. Nos seres humanos, como noutros mamíferos, os pulmões são localizados na caixa torácica e são muito eficientes nas trocas gasosas, devido a: Grande área da superfície alveolar, uma vez que existem milhões de alvéolos, Fina espessura da parede alveolar, Vasta rede de vasos capilares nas paredes dos alvéolos. Difusão directa – os gases difundem se através das forcas respiratórias para as células, sem intervenção de um fluido circulante. Difusão indirecta – os gases difundem se com intervenção de fluidos circulantes. 15