Obtenção de matéria pelos seres heterotróficos

Obtenção de matéria pelos seres
heterotróficos
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Os seres heterotróficos necessitam de obter
matéria orgânica e não orgânica (água, minerais,
vitaminas, glícidos, lípidos e proteínas) do meio
ambiente, alimentando-se de outros organismos
ou dos seus produtos.
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O processamento de alimentos pelos seres
heterotróficos inclui os processos de ingestão,
digestão e absorção.
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Todos os animais, todos os fungos e grande parte
dos protistas e das bactérias são heterotróficos.
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A nível celular, o processamento e a utilização dos
nutrientes são idênticos (fonte de energia e síntese
de biomoléculas) nos seres unicelulares e nos
pluricelulares e iniciam-se sempre com a sua
absorção.
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A absorção é a passagem de substâncias simples do
meio externo para o meio interno. Nos seres
unicelulares, a absorção ocorre directamente através
da membrana celular.
A ingestão de alimentos pelos seres pluricelulares,
obriga a uma digestão extracelular, com
transformação de moléculas complexas em
moléculas mais simples, capazes de serem
absorvidas pelas células.
Membrana plasmática
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É responsável pela integridade da
célula;
Delimita a fronteira entre o meio
intracelular e o meio extracelular,
constituindo uma barreira selectiva,
através da qual a célula processa
trocas de substâncias e energia com o
meio;
Funciona como sensor, permitindo à
célula modificar-se em resposta a
diversos estímulos externos.
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A membrana plasmática não é visível ao microscópio
óptico, o que evidencia que a sua espessura é inferior
ao poder de ampliação desse microscópio.
O isolamento de membranas por técnicas específicas
permitiu a identificação dos seus constituintes:

São complexos lipoproteicos podendo conter glícidos.
Qual a organização dos
componentes das membranas?
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Resolva o Doc. 1 da página 52 do seu manual
Sugestão de resposta ao Doc. 1
Ultra-estrutura da membrana
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O modelo de Singer e Nicholson (ou do mosaico
fluido), proposto em 1972, é o modelo
actualmente mais aceite.
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A membrana é constituída por uma bicamada
fosfolipídica, onde se encontram dispersos vários
tipos de proteínas, e por glícidos, ligados à
superfície membranar.
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Na bicamada lipídica as cadeias hidrofóbicas dos
fosfolípidos estão voltadas umas para as outras e
as cabeças polares para o meio extracelular e
intracelular, respectivamente.
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A bicamada lipídica tem um papel essencialmente
estrutural e é dotada de mobilidade, permitindo às
moléculas de fosfolípidos executarem movimentos
laterais e de flip-flop.
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As proteínas membranares podem ser
integradas ou intrínsecas, quando penetram
na bicamada lipídica, e periféricas ou
extrínsecas, quando se encontram ligadas à
superfície da membrana.
Podem ter uma função estrutural ou intervir
no transporte de substâncias através da
membrana.
Também funcionam como receptores de
estímulos químicos vindos do meio
extracelular ou como enzimas
enzimas, catalisando
reacções que ocorrem na superfície da
célula.
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Os glícidos membranares situamse na parte exterior da
membrana plasmática.
Podem ligar-se a proteínas
(glicoproteínas) ou a lípidos
(glicolípidos).
Têm um papel importante no
reconhecimento
de
certas
substâncias.
Transporte de materiais através da
membrana plasmática
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A membrana plasmática pode
facilitar, dificultar ou impedir a
passagem de substâncias, uma
propriedade
designada
por
permeabilidade selectiva
selectiva.
O movimento de substâncias através
da membrana pode ocorrer sem
intervenção
de
moléculas
transportadoras, transporte não
mediado, ou com intervenção dessas
mediado
moléculas, transporte mediado
mediado.
Transporte não mediado
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Muitas substâncias atravessam a membrana
plasmática, ocorrendo esse movimento a favor do
gradiente de concentração, ou seja, do meio em
que se encontram em maior concentração para o
meio onde se encontram em menor concentração.
Esse movimento é regulado pelas leis físicas de
transporte através de uma membrana permeável.
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Quando o equilíbrio de concentrações é atingido, o
movimento de partículas continua, mas a
quantidade de partículas que passam num sentido
é igual à quantidade de partículas que passam em
sentido contrário, tratando-se, portanto, de um
equilíbrio dinâmico.
É a agitação térmica das partículas que
desencadeia a sua movimentação, designando-se
esse movimento por difusão simples
simples.
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Um importante exemplo de difusão simples é a difusão
de gases respiratórios (moléculas sem carga).
Um caso particular de difusão simples é o movimento
da água.
Osmose
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É o movimento da água,
por difusão, dos meios
menos
concentrados
(hipotónicos
hipotónicos) para os
meios mais concentrados
(hipertónicos
hipertónicos).
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O modelo representado evidencia a pressão
necessária para contrabalançar a tendência da
água para se mover, através de uma membrana
selectivamente permeável, da região onde há
maior quantidade de moléculas de água para a
região onde há menor quantidade de moléculas de
água.
Essa pressão é chamada pressão osmótica de uma
solução.
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Assim, a água tende a mover-se de uma região
com menor pressão osmótica para uma região com
maior pressão osmótica.
No caso de o meio extracelular ser isotónico em
relação ao meio intracelular, as células recebem
água ao mesmo ritmo com que a perdem.
Qual a influência da concentração do meio
extracelular no comportamento de células?
Trabalho prático página 56 do
manual
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Num meio hipertónico, a água sai da célula por
osmose, diminuindo o volume celular – a célula
fica no estado de plasmólise.
Num meio hipotónico, a água entra por osmose,
levando a um aumento do volume celular – a
célula fica no estado de turgescência.
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Numa célula animal túrgida, quando a entrada de
água ultrapassa a capacidade elástica da
membrana, ocorre a lise (destruição) celular.
Isto não sucede nas células vegetais, devido à
existência da parede celular. Nestas, a parede
celular exerce uma pressão – pressão de parede –
que contrabalança a pressão causada pelo
conteúdo celular numa situação de turgescência –
pressão de turgescência
turgescência.
Difusão simples
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Na difusão simples as moléculas movimentam-se
do meio onde a sua concentração é mais elevada
para o meio onde a sua concentração é mais baixa,
isto é, a favor do gradiente de concentração.
A osmose e a difusão simples são processos de
transporte passivo
passivo, porque a sua ocorrência não
implica gasto de energia por parte da célula.
Trabalho mediado
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O movimento de algumas substâncias através da
membrana celular verifica-se devido à intervenção
de proteínas transportadoras específicas.
Estão neste caso os processos de difusão facilitada
e de transporte activo.
Em que diferem a difusão facilitada do
transporte activo?
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Resolva o Doc. 2 da página 59 do seu manual
Sugestão de resposta ao Doc. 2
Difusão facilitada
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Muitas moléculas polares de dimensões
consideráveis atravessam a membrana celular a
favor do gradiente de concentração, mediante a
intervenção de proteínas transportadoras,
denominadas permeases.
Este processo denomina-se difusão facilitada e não
exige gastos de energia pela célula (transporte
passivo).
Transporte activo
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O movimento de substâncias através da membrana
contra um gradiente de concentração, mediante a
intervenção
de
proteínas
transportadoras
específicas, designa-se transporte activo e requer
gasto de energia por parte da célula.
Endocitose
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O transporte, para o interior da célula, de
macromoléculas, de partículas com maiores
dimensões ou mesmo de pequenas células, por
invaginação da membrana plasmática, chama-se
endocitose.
Existem três tipos de endocitose:
A
pinocitose,
 A fagocitose,
 A endocitose mediada por receptor.
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Na fagocitose, a membrana plasmática
engloba partículas de grandes dimensões
ou mesmo células inteiras, através da
emissão
de
prolongamentos
da
membrana, denominados pseudópodes.
A pinocitose constitui um processo
semelhante à fagocitose, no qual as
substâncias que entram na célula são
dissolvidas ou fluidos, sendo as vesículas
de menores dimensões.
Na endocitose mediada por receptor, as
macromoléculas entram na célula ligadas à
membrana das vesículas de endocitose.
Exocitose
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É o processo inverso à endocitose, no qual as
células libertam para o meio extracelular
substâncias armazenadas em vesículas.
Ingestão, digestão e absorção
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Como os alimentos contêm, em regra, moléculas
complexas, nos seres heterotróficos, desde os seres
unicelulares até aos mais complexos, ocorre um
conjunto de processos de modo que os constituintes
dos alimentos sejam simplificados para poderem ser
aproveitados a nível celular.
Deste modo, após a ingestão, as moléculas
experimentam digestão a qual pode ocorrer no interior
das células – digestão intracelular – ou fora das células
– digestão extracelular.
As substâncias mais simples resultantes da digestão
podem então experimentar uma absorção.
Digestão intracelular
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As células englobam, muitas vezes, por endocitose,
partículas alimentares, constituídas por moléculas
complexas.
Nas células eucarióticas existe um conjunto de
organitos membranares, alguns dos quais elaboram
moléculas com uma intervenção importante na
digestão intracelular.
Neste conjunto de organitos, incluem-se o retículo
endoplasmático, o complexo de Golgi e os lisossomas,
que mantém entre si uma relação funcional.
Como se processa a digestão
intracelular?
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Resolva o Doc. 3 da página 63 do seu manual
Sugestão de resposta ao Doc. 3
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A digestão intracelular ocorre no interior da célula, em
cavidades resultantes da fusão de vesículas endocíticas
com lisossomas, designadas por vacúolos digestivos.
As macromoléculas existentes nos vacúolos são
decompostas em moléculas mais simples pelas
enzimas hidrolíticas dos lisossomas.
Estas podem, então, transpor as membranas dos
vacúolos digestivos para o hialoplasma por diferentes
processos de transporte.
Os resíduos alimentares são expulsos para o exterior
da célula por exocitose.
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A digestão intracelular é típica, mas não exclusiva,
de seres heterotróficos unicelulares.
Digestão extracelular
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Na maioria dos seres heterotróficos multicelulares,
a digestão realiza-se fora das células – digestão
extracelular – podendo ocorrer fora do corpo
(digestão extracorporal) ou dentro do corpo
(digestão intracorporal).
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Nos fungos a digestão é
extracorporal, com lançamento
de enzimas hidrolíticas para o
exterior do corpo, onde se
realiza a digestão, e posterior
absorção de nutrientes.
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Na maioria dos animais, a digestão extracelular
ocorre em cavidades digestivas onde, após a
ingestão, são lançados sucos digestivos contendo
enzimas, que actuam sobre os alimentos,
transformando-os em substâncias mais simples,
capazes de serem absorvidas.
É uma digestão intracorporal.
Qual a relação entre a complexidade dos
animais e a estrutura dos sistemas digestivos?
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Resolva o Doc. 4 da página 65 do seu manual
Sugestão de resposta ao Doc. 4
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A evolução dos sistemas digestivos deu-se no sentido
de um aproveitamento cada vez mais eficaz dos
alimentos, podendo apresentar uma simples cavidade
ou diferentes órgãos especializados.
A digestão em cavidades digestivas representa uma
vantagem para os animais visto que permite a ingestão
de quantidades significativas de alimentos num curto
período de tempo. Esses alimentos ficam armazenados
nas cavidades digestivas e vão sendo digeridos durante
um período de tempo mais ou menos longo.
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Organismos mais simples, como a hidra, possuem um tubo
digestivo incompleto, pois possuem uma só abertura.
Nestes animais, a digestão ocorre na cavidade
gastrovascular, onde são lançadas enzimas digestivas.
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Na planária, a cavidade digestiva apresenta uma maior
diferenciação.
À boca segue-se uma faringe musculosa que se pode
projectar para o exterior e captar os alimentos. Além disso,
a cavidade gastrovascular é ramificada, o que aumenta a
área de digestão e de absorção.
Tal como na hidra, a digestão é extra e intracelular e o tubo
digestivo é incompleto pelo facto destes animais só
apresentar uma abertura.
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Muitos animais possuem tubo digestivo completo, com
duas aberturas: a boca, para a entrada dos alimentos, e o
ânus, para a saída dos resíduos.
A digestão pode ocorrer em vários órgãos, por processos
mecânicos e acções enzimáticas distintas.
No Homem, a digestão extracelular inicia-se na boca, logo após
a ingestão do alimento, e termina no intestino, com a absorção
dos nutrientes e a expulsão das fezes através do ânus. Assim, o
tubo digestivo no Homem é completo porque possui duas
aberturas (boca e ânus).
• A digestão é mecânica (devido a contracções
involuntárias dos músculos das paredes dos
órgãos digestivos) e química (por acção das
enzimas presentes nos sucos digestivos).
• Existem três glândulas anexas ao tubo
digestivo – glândulas salivares, fígado e
pâncreas.
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A absorção dos nutrientes é eficiente devido à enorme
superfície da parede intestinal, que resulta do grande
comprimento do intestino e da existência de pregas
válvulas coniventes) recobertas por vilosidades.
Por sua vez, as células do epitélio intestinal possuem
microvilosidades que aumentam ainda mais a superfície
de absorção.
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Os nutrientes só poderão ser utilizados pelas
células, após serem levados até elas através de
variados sistemas de transporte (sangue e linfa).
Vantagens do tubo digestivo
completo
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Os alimentos deslocam-se num único sentido, o que
permite uma digestão e uma absorção sequenciais ao
longo do tubo, havendo por isso um aproveitamento
muito mais eficaz;
A digestão pode ocorrer em vários órgãos, devido a
diferente tratamento mecânico e à acção de diferentes
enzimas;
A absorção é mais eficiente, pois prossegue ao longo
do tubo;
Os resíduos não digeridos acumulam-se durante algum
tempo, sendo depois expulsos através do ânus.