Eutrofização

Eutrofização: tema pode aparecer na prova do Enem

Eutrofização

Nome dado ao aumento de nutrientes na água (principalmente fosfato e nitrato), ocasionando um aumento significativo na população de algas e de microorganismos decompositores na água, levando a uma brusca redução do teor de oxigênio dissolvido. Isso provoca a morte de organismos aeróbios maiores como, por exemplo, peixes.

Etapas da eutrofização:

- Aumento da quantidade de material biodegradável (esgoto orgânico) na água;

- Aumento da população de organismos decompositores (aeróbios e anaeróbios);

- Redução da concentração de oxigênio dissolvido na água;

- Mortalidade de organismos aeróbios maiores, como peixes e crustáceos;

- Os animais mortos sofrem decomposição e, então, mais matéria orgânica é disponibilizada no meio, o que favorece a proliferação de mais organismos decompositores, com maior redução de teor do oxigênio. Com a brusca redução do teor de oxigênio, a decomposição torna-se anaeróbia, com produção de gases tóxicos como, por exemplo, o gás sulfídrico.

Com a eutrofização há um predomínio de bactérias anaeróbias estritas e facultativas no fundo do lago ou represa, enquanto na superfície pode haver uma estreita camada de algas.

O processo ocorre com mais frequência em ambientes lênticos, isto é, de águas paradas, como lagos e represas, embora possa ocorrer em rios. Embora o fenômeno possa ocorrer naturalmente, o lançamento de esgotos domésticos e industriais, além de fertilizantes usados em áreas agrícolas potencializam a ocorrência do fenômeno.


Alguns impactos à qualidade da água devido à eutrofização:

 

- Perda da transparência (a transparência é medida através do mergulho de um disco na água, conhecido como disco de Secchi).

- Redução do teor de oxigênio dissolvido;

- Crescimento exagerado de algas;

- Redução de macrófitas, devido à redução do teor de oxigênio;

- Aumento na quantidade de cianobactérias (algas azuis), muitas delas não ingeridas pelo zooplâncton);

- Produção de gases de odor desagradável e, em certos casos, tóxicos;

- Produção de cloroforme, um composto carcinogênico, produto da reação da matéria orgânica com o cloro usado nas estações de tratamento.

Em fevereiro de 2010, 85,6 toneladas de peixes morreram na Lagoa Rodrigo de Freitas no Rio de Janeiro. A hipótese inicial era a de eutrofização devido ao lançamento de esgotos domésticos. Contudo, o laudo do Museu Nacional constatou a proliferação excessiva da alga Chrysochromulina cuja toxina afeta os peixes. A proliferação da alga seria devida ao excesso de chuvas, o que deixa a água mais doce.

Contaminação por Petróleo

Contaminação por Petróleo: tema pode aparecer na prova do Enem

Contaminação por Petróleo

O petróleo (“óleo de pedra”) é uma mistura formada basicamente de hidrocarbonetos, com densidade inferior à da água e que apresenta uma coloração variando desde o castanho claro até o preto. Trata-se de um material altamente inflamável e representa a principal forma de energia da atualidade e, por esse motivo, um dos responsáveis por divergências políticas entre vários países, inclusive pela ocorrência de guerras como, por exemplo, a Guerra Irã-Iraque.

Origem do petróleo

Provavelmente, o petróleo foi formado pela decomposição da matéria orgânica (restos de vegetais, de animais marinhos, componentes do plâncton) durante algumas centenas de milhões de anos, sob condições de baixa oxigenação. Os oceanos apresentam as melhores condições para a formação de petróleo, sendo a plataforma continental a região que mais produz matéria orgânica, pré-requisito para a formação do petróleo. Devido à sua fluidez, o petróleo pode migrar para além da sua fonte geradora e acumular-se em rochas sedimentares, localizadas em grandes profundidades.

Contaminação ambiental por petróleo

Os derramamentos de petróleo no ambiente podem ter causas variadas, tais como: explosões de poços; colisões de navios transportadores do material; ruptura dos tanques de armazenamento; avarias nas embarcações em decorrência das hostilidades oceânica; lavagem dos tanques dos petroleiros, dentre outras.

Recentemente o mundo vem assistindo a um dos maiores acidentes ambientais da história: o derramamento de petróleo no Golfo do México, devido a uma explosão e posterior afundamento de uma plataforma da empresa British Petroleum. Com o acidente, um dispositivo deveria fechar automaticamente uma válvula no fundo do mar, o que não ocorreu. A consequência, é que desde às 22h do dia 20 de abril de 2010, ocorre vazamento de quase 1 milhão de litros por dia. A imagem a seguir mostra a extensão do problema.

 

Quando há algum vazamento de petróleo, os técnicos especializados na limpeza devem agir imediatamente. O primeiro passo é o cercamento da mancha negra, para evitar a dispersão para outras regiões. Na sequência, é feita a separação do petróleo da água e da areia, deixando-o em condições de uso.

Conseqüências da poluição por petróleo

- Redução da atividade fotossintética das algas, uma vez que a película de óleo sobre a água dificulta a penetração de luz;

- Redução da difusão de oxigênio da atmosfera para a água;

- O petróleo adere-se às brânquias de diversos animais, levando-os à morte por asfixia;

- O petróleo adere-se às penas das aves aquáticas, reduzindo o colchão de ar retido entre as penas, podendo levar à morte por hipotermia. Além disso, dificulta a obtenção de alimento e, na tentativa de retirar o óleo das penas, acabam ingerindo-o, o que ocasiona a morte por intoxicação;

- Morte de outros organismos devido à transferência pela cadeia alimentar.

Biocombustíveis: vantagens e desvantagens

Os biocombustíveis são fontes de energia renováveis, o que significa dizer que permitem a ciclagem da matéria na natureza. São obtidos a partir da cana-de-açúcar, do milho, de oleaginosas, resíduos agropecuários, dentre outras fontes.

 

Os biocombustíveis, como o biodiesel e o etanol (álcool etílico), têm aparecido com frequência na mídia como alternativas para contenção do aquecimento global. Isso acontece porque os biocombustíveis permitem uma ciclagem do gás carbônico (CO₂), apontado como um dos vilões do aquecimento global.

Veja no quadro ao lado o que ocorre quando se usa um biocombustível.

Como se pode ver na figura ao lado, o CO₂ eliminado pelo veículo é reutilizado pelas plantas para a produção de mais biomassa, através da fotossíntese.

Parte dessa matéria orgânica produzida é usada para a produção de mais biocombustível, com devolução de CO₂ para a atmosfera. Dessa forma, o equilíbrio consumo-liberação de CO₂ pode ser estabelecido e a concentração do CO₂ pode estabilizar.

Com os combustíveis fósseis (gasolina, óleo diesel, carvão, gás natural) esse equilíbrio não acontece.

Entenda o porquê:

petróleo foi formado há milhões de anos (período Carbonífero), provavelmente de restos de vida aquática animal acumulados no fundo de oceanos primitivos e cobertos por sedimentos. Com ação da alta pressão e temperatura, o material depositado sofreu uma grande quantidade reações químicas, originando massas viscosas, de coloração negra – as jazidas de petróleo. Quando queimado ocorre, então, liberação de CO₂  que foi retirado da atmosfera do planeta há milhões de anos. Como não há nenhum mecanismo atual para capturar esse CO₂ para produção de mais petróleo (que é considerado um recurso não renovável), o uso desses combustíveis acaba promovendo um aumento na concentração de CO₂ na atmosfera. Como curiosidade, para cada 3,8 litros de gasolina queimados, 10 kg de CO₂ são liberados para a atmosfera.

1. Vantagens de uso dos biocombustíveis

- Possibilita o fechamento do ciclo do carbono (CO₂), contribuindo para a estabilização da concentração desse gás na atmosfera (isso contribui para frear o aquecimento global);

- No caso específico do Brasil, há grande área para cultivo de plantas que podem ser usadas para a produção de biocombustíveis;

- Geração de emprego e renda no campo (isso evita o inchaço das cidades);

- Menor investimento financeiro em pesquisas (as pesquisas de prospecção de petróleo são muito dispendiosas);

- O biodiesel substitui bem o óleo diesel sem necessidade de ajustes no motor;

- Redução do lixo no planeta (pode ser usado para produção de biocombustível);

- Manuseio e armazenamento mais seguros que os combustíveis fósseis.

2. Desvantagens do uso dos biocombustíveis

- Consome grande quantidade de energia para a produção;

- Aumento do consumo de água (para irrigação das culturas);

- Redução da biodiversidade;

- As culturas para produção de biocombustíveis consomem muitos fertilizantes nitrogenados, com liberação de óxidos de nitrogênio, que também são gases estufa;

- Devastação de áreas florestais (grandes consumidoras de CO₂) para plantio das culturas envolvidas na produção dos biocombustíveis;

- Possibilidade de redução da produção de alimentos em detrimento do aumento da produção de biocombustíveis, o que pode contribuir para aumento da fome no mundo e o encarecimento dos alimentos;

- Contaminação de lençóis freáticos por nitritos e nitratos, provenientes de fertilizantes. A ingestão desses produtos causa problemas respiratórios, devido à produção de meta-hemoglobina (hemoglobina oxidada);

- A queima da cana libera grandes quantidades de gases nitrogenados, que retornam ao ambiente na forma de “chuva seca” de fertilizantes, segundo pesquisa do químico ambiental Arnaldo Cardoso e publicada na revista “Unesp Ciência, edição de fevereiro de 2010.  Nos ambientes aquáticos, o efeito é muito rápido: proliferação de algas, com liberação de toxinas e consumo de quase todo oxigênio da água, o que provoca a morte de um grande número de espécies.

Crédito: Sandro Falsetti / 'Unesp Ciência' fevereiro de 2010, pág. 43.

Como se vê, os biocombustíveis não são a grande solução para o problema energético do mundo. É necessário repensar sobre o uso de outras formas alternativas de energia, como a eólica e a atômica (que vem ganhando força no mundo científico).

Influenza A H1N1: A nova Gripe (Gripe suina)

1. Introdução

Desde abril de 2009 os noticiários têm dado ênfase a uma nova gripe que, segundo a Organização Mundial de Saúde, foi considerada uma pandemia, isto é, uma doença que afeta um grande número de pessoas ocorrendo, praticamente, em todo o mundo. Trata-se da gripe “A”, outrora denominada de gripe suína, uma vez que seu causador, o vírus H1N1, fora isolado pela primeira vez num porco, em 1930. Com as seguidas modificações em seu material genético, as  chamadas mutações, o vírus tornou-se capaz de vencer a barreira interespecífica e, agora, infecta também seres humanos.  Veja o quadro a seguir.

O índice de mortalidade da doença oscila entre 0,2 e 0,4% dos casos, o que está muito próximo da gripe clássica. Uma característica forte da gripe A é rápida instalação do vírus nos pulmões, o que ocasiona complicações respiratórias que merecem atenção especial, devido à severa insuficiência respiratória. Também podem ocorrer lesões graves nos músculos, o que pode afetar os rins e o coração, com risco de morte. Como os sintomas da gripe A se confundem com as de uma gripe comum, a procura por atendimento médico deve ser imediata, assim que os sintomas gripais ocorrem e a pessoa tem (ou teve) contato com pessoas que foram infectadas com o vírus influenza A ou, ainda, que moram em locais com registro de casos da nova gripe.  Não é recomendado que a pessoa com sintomas passe 48 horas sem procurar atendimento médico. O alerta deve ser levado ainda mais a sério, caso a pessoa esteja inclusa em grupo de risco, que são:
* Idosos à Pessoas com mais de 65 anos apresentam maior vulnerabilidade de saúde em decorrência da idade.
* Crianças com menos de dois anos de idade;
* Gestantes;
* Obesos à as pessoas obesas, frequentemente, apresentam dificuldades respiratórias;
* Pessoas doentes do coração, dos pulmões, dos rins, com hipertensão ou diabetes;
* Pessoas com imunidade reduzida como, por exemplo, quem faz quimioterapia ou realizou algum transplante;
* Portadores de anemia falciforme.

2. Medidas Preventivas Básicas

E mais...

Sendo possível, disponibilizar álcool gel para alunos, professores e funcionários.

Evite tocar os olhos, nariz ou boca após contato com superfícies;

Evitar contato com outras pessoas (abraçar, beijar, etc.)

Manter superfícies limpas utilizando álcool gel ou solução clorada

É importante que o ambiente seja arejado e receba a luz solar, pois estas medidas ajudam a eliminar os possíveis agentes das infecções respiratórias

Manter portas e janelas sempre abertas para uma boa circulação de ar

Criar atividades lúdicas que ensinem as crianças a lavar corretamente as mãos

Mantenha hábitos saudáveis, como alimentação balanceada, ingestão de líquidos e atividade física

Durante o período de afastamento evitar frequentar locais com aglomerados de pessoas ou visitar parentes e amigos (principalmente crianças, idosos, gestantes e pessoas com outras doenças)

Em locais em que a doença esteja ocorrendo, usar máscaras cirúrgicas (comuns)

Pessoas que já contraíram a doença estão naturalmente imunizadas como o que ocorre com outras doenças como a rubéola e a catapora. Contudo, caso o vírus sofra alguma mutação, originando nova cepa (termo comum na microbiologia e que tem o significado de variedade), a doença pode reincidir,  como o que ocorre com a gripe comum, devido à grande variedade de cepas virais. Há vacina para a doença.

Método Científico

1. Definição

Trata-se de um processo de pesquisa que segue uma determinada sequência de etapas. São elas: observação, problematização, formulação da hipótese, experimentação e teoria.

2. Etapas do Método Científico

Observação: Como o próprio diz, é a visualização de um fato (ou fenômeno). Essa observação deve ser repetida várias vezes, buscando obter o maior número possível de detalhes sendo, realizada, portanto, com a maior precisão possível. Deve-se tomar o cuidado com os “vícios” para ocorra uma observação correta do fato; em muitos casos, a pessoa ver o que deseja ver, e não o que está ocorrendo de fato.

 

Problematização: Corresponde à execução de questionamentos sobre o fato observado. E para essas perguntas, o pesquisador vai à busca de respostas.  Um problema bem formulado é mais importante para a ciência do que a sua solução, pois, abrir caminho para diversas outras pesquisas.

Formulação da hipótese: A hipótese nada mais é do que uma possível explicação para o problema. No jargão científico, hipótese equivale, habitualmente, à suposição verossímel, depois comprovável ou denegável pelos fatos, os quais hão de decidir, em última instância, sobre a verdade ou falsidade dos fatos que se pretende explicar. "A hipótese é a suposição de uma causa ou de uma lei destinada a explicar provisoriamente um fenômeno até que os fatos a venham contradizer ou afirmar." (Cervo & Bervian,1974:29)

Experimentação: Etapa em que o pesquisador realiza experiências para provar (ou negar) a veracidade de sua(s) hipótese(s). Se, após a execução por repetidas vezes da experiência, os resultados obtidos forem os mesmos, a hipótese é considerada verdadeira.

Na antiguidade, as experiências não eram controladas – experiências empíricas – muito usadas pelos alquimistas. Nesse modelo, as experiências eram do tipo tentativa-erro; com isso, as descobertas acabam sendo puramente casual.

Na experiência controlada, usam-se dois grupos: o experimental e o grupo teste (grupo controle ou testemunho).
No grupo experimental é testada uma variável; as demais condições devem ser iguais às do grupo controle que, por sua vez, corresponde ao grupo em que a referida variável não aparece e, assim, serve de referência para análise dos resultados.

Veja um exemplo bem simplificado:

Se um pesquisador deseja saber a influência de determinado mineral “M” na floração de uma determinada espécie vegetal, deverá usar dois grupos de plantas nas mesmas condições, diferindo um do outro apenas no mineral M. O grupo portador do mineral é o grupo experimental e o que não possui o mineral é o grupo controle.

Se os resultados obtidos forem estatisticamente iguais, o mineral M não interfere na floração; caso os resultados obtidos nos dois grupos forem estatisticamente diferentes, o mineral M é o responsável pelas diferenças observadas.

Uma hipótese confirmada nas experimentações passa a ser denominada de lei científica.  A um conjunto de leis que explicam um determinado fenômeno (ou grupo deles) chamamos de teoria. As teorias científicas têm validade até que sejam incapazes de explicar determinados fatos ou fenômenos, ou até que algum descobrimento novo comprovado se oponha a elas. A partir de então, os cientistas começam a elaborar outra teoria que possa explicar esses novos descobrimentos. A Ciência é conhecimento evolutivo e não estacionário.

Questões Propostas:

01) (Unimontes – junho/2009) A tirinha abaixo apresenta um diálogo entres dois animais. Observe-a.

                                 
Estabelecendo uma relação entre o diálogo apresentado e o método científico, analise as alternativas abaixo e assinale a CORRESPONDENTE à etapa de uma pesquisa que melhor justifica a apreensão de um dos animais e o pedido de calma do outro.

a) Levantamento de hipótese.
b) Conclusões.
c) Análise de resultados.
d) Experimentação.

 

02) (Unimontes/2009) No nosso cotidiano, acontecem, geralmente, coisas que servem para ilustrar determinados estudos teóricos.

A contextualização é um meio muito utilizado para enriquecermos nosso conhecimento. As figuras a seguir mostram elementos que exemplificam essa idéia. Observe-as.

De acordo com as figuras e o assunto abordado, analise as alternativas a seguir e assinale a que REPRESENTA os passos correspondentes à experimentação (parte prática) evidenciada no desenvolvimento de uma pesquisa científica.

a) I, II e III.
b) I e III, apenas
c) I e II, apenas.
d) II e III, apenas.

Gabarito:

01 - D; 02 - D

Bioacumulação

Bioacumulação: tema vem aparecendo em provas de vestibular

Nome que se dá ao acúmulo de substâncias nos tecidos dos organismos. Os casos mais comuns de bioacumulação são decorrentes da ingestão da substância, presente nos alimentos.  Uma característica marcante desse processo, é o aumento da concentração à medida que afastamos da base de uma cadeia alimentar.

Vamos considerar a cadeia alimentar abaixo, que mostra a concentração de DDT (inseticida proibido no Brasil) nos diferentes níveis tróficos. A concentração está expresso em ppm (parte por milhão).

Algas		Peixes planctófago		Peixes carnívoros		ave aquática
0,04 ppm		0,21 ppm		2,12 ppm		8,4 ppm

Na cadeia representada, observamos claramente a bioacumulação. A ave, último nível trófico da cadeia supracitada, é a que aparece com maior concentração desse inseticida em seus tecidos.

Com a espécie humana, o fenômeno já foi verificado em várias populações ribeirinhas, no Pará e Amazonas, envolvendo o mercúrio, usado no garimpo do ouro.

O homem é o último integrante de uma cadeia alimentar da qual os peixes encontram-se presentes. O grande problema, nesse caso, é que o mercúrio causa graves problemas ao ser humano, podendo ocasionar graves lesões ao sistema nervoso, além de dentes moles, sangramento nas gengivas, fraqueza muscular, dificuldade de concentração, dentre outros.

Questão proposta:

(PASUSP/2009) O inseticida DDT, de uso proibido no Brasil, é acumulado ao longo das cadeias alimentares, sendo absorvido pelos produtores, passando para os consumidores primários, desses para os consumidores secundários e assim por diante. Após a utilização ilegal de DDT, em uma plantação, foi avaliada a porcentagem da substância acumulada na cadeia alimentar a seguir:

alfaces  --> insetos --> sapos

 Espera-se obter a menor e a maior concentração de DDT, respectivamente, em:

a) alfaces e insetos.
b) sapos e insetos
c) insetos e sapos.
d) insetos e alfaces.
e) alfaces e sapos.

Resposta: Alternativa E.

Estruturas das Proteínas

1. As estruturas das proteínas

As proteínas diferem entre si pelo número, tipo e seqüência dos aminoácidos em suas estruturas.

A seqüência linear de aminoácidos de uma proteína define sua estrutura primária.

O número de aminoácidos é muito variável de uma proteína para outra:

• Insulina bovina: 51 aminoácidos
• Hemoglobina humana: 574 aminoácidos
• Desidrogenase glutâmica: 8 300 aminoácidos

O filamento de aminoácidos se enrola ao redor de um eixo, formando uma escada helicoidal chamada alfa-hélice. É uma estrutura estável, cujas voltas são mantidas por pontes de hidrogênio. Tal estrutura helicoidal é a estrutura secundária da proteína.

As proteínas estabelecem outros tipos de ligações entre suas partes. Com isto, dobram sobre si mesmas, adquirindo uma configuração espacial tridimensional chamada estrutura terciária. Essa configuração pode ser filamentar como no colágeno, ou globular, como nas enzimas.

Tanto o estabelecimento de pontes de hidrogênio como o de outros tipos de ligações dependem da seqüência de aminoácidos que compõem a proteína. Uma alteração na seqüência de aminoácidos (estrutura primária) implica em alterações nas estruturas secundária e terciária da proteína. Como a função de uma proteína se relaciona com sua forma espacial, também será alterada. Um exemplo clássico é a anemia falciforme. Nessa doença hereditária, há uma troca na cadeia de aminoácidos da hemoglobina (substituição de um ácido glutâmico por uma valina). Isto acaba por determinar mudanças na hemácia, célula que contém a hemoglobina, que assume o formato de foice quando submetida a baixas concentrações de oxigênio.

Muitas proteínas são formadas pela associação de dois ou mais polipeptídeos (cadeias de aminoácidos). A maneira como estas cadeias se associam constitui a estrutura quaternária dessas proteínas. A hemoglobina, citada anteriormente, é formada pela união de duas cadeias "alfa" e duas cadeias "beta".

Embora o termo ponte de hidrogênio não seja adequado, ele é comumente empregado na bioquímica de proteínas. Quimicamente, este tipo de interação deveria ser chamado de ligação de hidrogênio, ao invés de ponte de hidrogênio.

2. Desnaturação das Proteínas

Quando as proteínas são submetidas à elevação de temperatura, a variações de pH ou a certos solutos como a uréia, sofrem alterações na sua configuração espacial, e sua atividade biológica é perdida. Este processo se chama desnaturação. Ao romper as ligações originais, a proteína sofre novas dobras ao acaso. Geralmente, as proteínas se tornam insolúveis quando se desnaturam. É o que ocorre com a albumina da clara do ovo que, ao ser cozida, se torna sólida.

 

Na desnaturação, a seqüência de aminoácidos não se altera e nenhuma ligação peptídica é rompida. Isto demonstra que a atividade biológica de uma proteína não depende apenas da sua estrutura primária, embora esta seja o determinante da sua configuração espacial.

Algumas proteínas desnaturadas, ao serem devolvidas ao seu meio original, podem recobrar sua configuração espacial natural. Todavia, na maioria dos casos, nos processos de desnaturação por altas temperaturas ou por variações extremas de pH, as modificações são irreversíveis. A clara do ovo se solidifica, ao ser cozida, mas não se liquefaz quando esfria.

Proteinas

As proteínas são macromoléculas, isto é, moléculas grandes, constituídas por unidades chamadas aminoácidos. Algumas propriedades importantes dos seres vivos estão associadas a elas: a facilitação para a ocorrência de reações químicas (enzimas), o transporte de oxigênio (hemoglobina), a transmissão de informações (hormônios), a composição estrutural das células (membranas, túbulos,etc.), a defesa orgânica (anticorpos), etc.

O que distingue uma proteína da outra é o número de aminoácidos, o tipo de aminoácidos e a seqüência na qual eles estão ligados.

Todos os aminoácidos possuem um átomo de carbono central, ao qual se ligam um grupo carboxila (COOH), que confere caráter ácido, um grupo amina (NH₂), que tem caráter básico, um átomo de hidrogênio e um radical R, variável de um aminoácido para outro.

 

O radical R pode ser um átomo de hidrogênio, um grupo ou grupos mais complexos, contendo carbono, hidrogênio, oxigênio, nitrogênio e enxofre.

Os aminoácidos podem ser obtidos na dieta ou produzidos, a partir de açúcares. Todavia, suas moléculas possuem nitrogênio. O nitrogênio constitui cerca de 80% do ar atmosférico, mas sua assimilação ocorre pela ação de microorganismos capazes de transformá-lo em compostos utilizáveis pelos vegetais (nitritos ou nitratos). Os vegetais empregam esses compostos para produzir aminoácidos, obtidos pelos animais através da alimentação.

Os animais podem sintetizar aminoácidos a partir de açúcar, graças à transferência do grupo NH₂ das proteínas da dieta. Podem, ainda, transformar alguns aminoácidos em outros. Todavia, existem alguns aminoácidos que não podem ser produzidos pelos animais, e precisam ser conseguidos na alimentação. São os aminoácidos essenciais. Aqueles que podem ser sintetizados nas células animais são chamados aminoácidos naturais.

São aminoácidos naturais a alanina, prolina, glicina, serina, tirosina, entre outros.

São aminoácidos essenciais a valina, leucina, triptófano, metionina, fenilalanina, entre outros.

Os alimentos ricos em proteínas, como o leite, a carne, os ovos, a gelatina, podem ser utilizados como fonte de aminoácidos para o organismo.

No leite existe a proteína caseína, que é utilizada pelo organismo como fonte de aminoácidos naturais.

2. As reações de síntese e hidrólise das proteínas

As proteínas, ou cadeias polipeptídicas, são formadas pela união entre aminoácidos. As ligações entre os aminoácidos são denominadas ligações peptídicas e ocorrem entre o grupo carboxila de um aminoácido e o grupo amina de outro aminoácido.

Para o organismo aproveitar as proteínas como fonte de aminoácidos, deve ocorrer ação enzimática das proteases na digestão das proteínas, que ocorre no estômago e no intestino.

Como cada ligação peptídica é formada entre dois aminoácidos, uma proteína com 100 (cem) aminoácidos apresentará 99 (noventa e nove) ligações peptídicas.

1) Reação de síntese
2) Reação de hidrólise (digestão) com ação de uma protease

3. Funções das proteínas

As proteínas desempenham quatro funções importantes para os seres vivos. Entre estas funções podemos citar a função estrutural ou plástica, hormonal, anticorpos (imunização) e enzimática.

As proteínas estruturais estão presentes em estruturas esqueléticas, como ossos, tendões e cartilagens, unhas, cascos, etc., além da membrana celular.

As proteínas hormonais atuam no metabolismo como mensageiros químicos, como a insulina e o glucagon que controlam a glicemia do sangue e o hormônio de crescimento denominado somatotrofina, secretado pela hipófise.

As proteínas de defesa imunológica são as imunoglobulinas (anticorpos).

As proteínas de ação enzimática (enzimas) são importantes como catalisadores biológicos favorecendo reações do metabolismo celular, como as proteases, a catalase, a desidrogenases, entre outras.

Célula Eucarionte

1. Célula Eucarionte

Estas células possuem um núcleo delimitado por um sistema de membranas (a membrana nuclear ou carioteca), nitidamente separado do citoplasma. Têm um rico sistema de membranas que formam numerosos compartimentos, separando entre si os diversos processos metabólicos que ocorrem na célula. Como modelo de células eucariontes, veremos uma célula animal e uma célula vegetal.

A. A Célula Animal

 

Como todas as células, possui uma membrana celular (membrana plasmática ou plasmalema). Sua espessura é de 7,5 nanômetros, o que a torna visível somente ao microscópio eletrônico, no qual aparece como um sistema de três camadas: duas escuras, eletrodensas, e entre elas uma camada clara. Esta estrutura trilaminar é chamada unidade de membrana.

Sua composição química é lipoproteica, sendo 75% de proteínas e 25% de gorduras. A membrana controla a entrada e saída de substâncias da célula, mantendo quase constante a composição do seu meio interno. Possui permeabilidade seletiva, permitindo a livre passagem de algumas substâncias e não de outras. Engloba partículas (endocitose) por fagocitose (partículas grandes) ou por pinocitose(partículas pequenas e gotículas).

O citoplasma é constituído por uma substância fundamental amorfa – o hialoplasma ou citosol – que contém água, proteínas, íons, aminoácidos e outras substâncias. A parte proteica pode sofrer modificações reversíveis em sua estrutura, aumentando ou diminuindo sua viscosidade, alternando de gel (mais denso) para sol (mais fluido) ou vice-versa.

Mergulhados no hialoplasma estão os organóides e os grânulos de depósito de substâncias diversas, como glicogênio ou gorduras. Os organóides possuem funções específicas, sendo alguns revestidos por membranas e outros, não.

As mitocôndrias são alongadas ou esféricas, revestidas por dupla membrana lipoproteica. Possuem DNA próprio e capacidade de autoduplicação. Liberam energia de moléculas orgânicas, como a glicose, transferindo-a para moléculas de ATP. A energia do ATP é empregada pelas células na realização de trabalho: síntese de substâncias, movimento, divisão celular, etc. Os processos de oxidação da glicose constituem a respiração celular aeróbica, dependente de oxigênio.

O retículo endoplasmático (RE) é formado por um extenso sistema de túbulos e vesículas revestidas por membrana lipoproteica. As cavidades deste sistema são chamadas cisternas do RE. Algumas partes têm ribossomos aderidos (RE rugoso ou granular, também chamado ergastoplasma) e outras partes não os possuem (RE liso). As funções dos dois tipos são diferentes, e a proporção de cada um depende dos papéis metabólicos da célula. O RE permite a distribuição de substâncias pelo interior da célula. O RE rugoso é sede de intensa síntese de proteínas. O RE liso produz lipídios, e algumas substâncias ligadas a ele podem metabolizar substâncias tóxicas, inativando-as.

Os ribossomos são pequenas partículas formadas por proteínas e por RNA ribossômico. São as organelas responsáveis pela síntese de proteínas.

O complexo de Golgi é constituído por vesículas achatadas ou esféricas, empilhadas e revestidas por membrana lipoproteica. Nas células animais, geralmente está próximo do núcleo. Relaciona-se com a concentração e o armazenamento de substâncias produzidas pelas células e com a transferência destas substâncias para grânulos nos quais serão eliminadas da célula. Participam, portanto, da secreção celular.

Revestidos por membrana lipoproteica, os lisossomos são pequenas vesículas esféricas cheias de enzimas digestivas. Sua função básica é a digestão celular, que envolve dois processos:

1) digestão de partículas alimentares englobadas pela célula (digestão heterofágica);

2) digestão de organóides inativos ou em degeneração (digestão autofágica).

Próximo ao núcleo, encontra-se um par de centríolos. Cada um é formado por um cilindro constituído por substância amorfa e microtúbulos. Tem capacidade de autodupli-cação. Participa da divisão celular.

Em algumas células, observam-se cílios e flagelos vibráteis. Os cílios são pequenos e numerosos, enquanto os flagelos são longos, havendo apenas um ou alguns por célula. Na base dos cílios e flagelos, está o corpúsculo basa, de estrutura idêntica à dos centríolos.

Os peroxissomos ou microcorpos são pequenas vesículas que contêm enzimas oxidativas. Possuem, também, quase toda a catalase da célula, enzima que degrada a água oxigenada.

 

Participam, ainda, da eliminação de outras substâncias tóxicas, como o etanol e o ácido úrico.

 

Os microtúbulos e os microfilamentos são estruturas filamentares constituídas por proteínas. Encontram-se no interior dos cílios e de flagelos ou dispersos pelo citoplasma. Participam dos movimentos celulares e da manutenção da arquitetura celular, formando o citoesqueleto.

Os depósitos ou inclusões citoplasmáticas diferem dos organóides por não possuírem organização nem sistemas enzimáticos específicos. São depósitos intracelulares de substâncias de reserva (glicogênio ou gordura), de pigmentos (melanina) ou de cristais.

O núcleo, controlador da atividade celular, é bem individualizado e delimitado por uma dupla membrana, a carioteca ou membrana nuclear. Seu interior é ocupado pela cariolinfa, na qual está mergulhado o material genético formado por DNA associado a proteínas, a cromatina. Observa-se, ainda, um corpúsculo denso, esférico, chamado nucléolo.

B. Célula Vegetal

A organização eucariótica da célula vegetal é muito parecida com a da célula animal, apresentando muitas organelas comuns, como mitocôndrias, retículo endoplasmático, complexo de Golgi, ribossomos, entre outras.

A célula vegetal apresenta estruturas típicas, como a membrana celulósica que reveste externamente a célula vegetal, sendo constituída basicamente de celulose.

Uma outra estrutura que caracteriza a célula vegetal é o cloroplasto, organela na qual ocorre a fotossíntese.

 

Na verdade, os cloroplastos são, entre outras, organelas que podem ser classificadas como cromoplastos, pois são organelas que possuem pigmentos (substâncias coloridas) que absorvem energia luminosa para a realização da fotossíntese.

Entre os cromoplastos, além do cloroplasto que contém clorofila (pigmento verde), existem os xantoplastos, que contém xantofila (pigmento amarelo), os eritroplastos, que contém a licopeno (pigmento vermelho), e assim por diante.

Quando os plastos não possuem pigmentos coloridos, são chamados de leucoplastos, como os amiloplastos que armazenam amido.

Observe, no esquema da célula vegetal, que o vacúolo é uma organela com dimensões maiores que na célula animal e ocupa grande parte do hialoplasma da célula.

Podemos diferenciar a célula vegetal da célula animal também pela ausência dos centríolos nos vegetais superiores.

 

2. Principais diferenças entre célula animal e vegetal

 

Nos tecidos vegetais, as comunicações entre as células são feitas por meio de estruturas denominadas plasmodesmos.

Os plasmodesmos permitem trocas de materiais entre células vegetais vizinhas por meio de pontes citoplasmáticas.dos.

Fotossíntese

 Fotossíntese Processo

1. Introdução

O Sol é a fonte de toda energia da biosfera. A fotossíntese é o processo pelo qual a energia luminosa é captada e convertida em energia química.

A capacidade de executar a fotossíntese está presente em eucariontes e em procariontes. Os eucariontes fotossintetizantes são os vegetais e as algas. As cianobactérias e algumas bactérias são procariontes que também realizam a fotossíntese. Mais da metade de toda a fotossíntese da biosfera ocorre nos seres unicelulares, particularmente nas algas, que formam o fitoplâncton.

Todos os seres fotossintetizantes, exceto algumas bactérias, utilizam a água como fonte de hidrogênio para. A equação geral para o processo é:

 

A equação geral do processo indica que o organismo fotossintetizante utiliza o CO₂ (gás carbônico) e a H₂O (água), absorve energia luminosa por meio da clorofila (pigmento fotossintetizante) e produz glicose (açúcar) e O₂ (gás oxigênio).

De acordo com o hábitat do organismo fotossintetizante (algas ou vegetais), o CO₂ pode ser retirado da água ou do solo, e a água pode ser retirada do ambiente aquático ou do solo.

O pesquisador inglês C.B. Van Niel demonstrou que a fotossíntese, dos vegetais, das algas e das bactérias são, fundamentalmente, semelhantes, mas apresentam substâncias doadoras de hidrogênios diferentes. Na fotossíntese dos vegetais e das algas, a água (H₂O) é a fonte de hidrogênios e do gás oxigênio; e na fotossíntese das bactérias, a fonte de hidrogênios é o H₂S (gás sulfídrico), mas neste caso não ocorre liberação de oxigênio, e sim de enxofre (S), por isso essas bactérias são chamadas de sulfobactérias.

Experimentos utilizando água (H₂O) e gás carbônico (CO₂) marcados com oxigênio isótopo 18 demonstram que a origem do gás oxigênio é a molécula de água e não o gás carbônico(CO₂). 

  

Com base no experimento acima, sabendo da origem do gás oxigênio a partir da molécula de água, podemos escrever a equação da fotossíntese assim:

 

Veja que nessa equação o número de átomos de oxigênio da água (H₂O) corresponde ao número de átomos de oxigênio presentes no gás oxigênio (O₂), que não é mostrado quando utilizamos a equação resumida da fotossíntese mostrada a seguir.

Fotossíntese: fatores limitantes

1. Introdução

A intensidade com a qual uma célula executa a fotossíntese pode ser avaliada, por exemplo, pela quantidade de CO₂ consumido, ou pela quantidade de O₂ liberado pela célula. Observa-se, então, que existem certos parâmetros que, variando, fazem variar a intensidade da fotossíntese. São os fatores limitantes da fotossíntese. O "princípio de Blackman" afirma que quando um processo metabólico é influenciado por vários fatores, que atuam isoladamente, a velocidade do processo é limitada pelo fator de menor intensidade.

Para os vegetais são fatores limitantes o gás carbônico, a água, a intensidade luminosa, as enzimas que atuam nas reações, o número de cloroplastos e o pigmento clorofila.

Os fatores limitantes da fotossíntese serão estudados em dois grupos: fatores internos e fatores externos.

A. Fatores Internos – Referem-se às características dos vegetais

1) Disponibilidade de pigmentos fotossintetizantes: como a clorofila é a responsável pela captação da energia luminosa, a sua falta restringe a intensidade da fotossíntese.

2) Disponibilidade de enzimas e de co-fatores: todas as reações fotossintéticas envolvem a participação de enzimas ou de co-fatores transportadores de elétrons, que devem existir em quantidade suficiente.

3) Os cloroplastos: são as organelas onde ocorrem as reações da fotossíntese. Quanto maior o número de cloroplastos, maior a eficiência do processo.

B. Fatores Externos

 

1) Concentração de CO₂ no ar: o dióxido de carbono é o substrato da etapa química da fotossíntese. Sem CO₂ no ar, a intensidade da fotossíntese é nula. Aumentando sua concentração, eleva-se a intensidade do processo. A elevação não é ilimitada, pois quando todo o sistema enzimático existente já tiver substrato (CO₂) suficiente para agir, a concentração de CO₂ deixa de ser fator limitante.

2) Temperatura: na etapa química, todas as reações são catalisadas por enzimas, e estas têm sua atividade influenciada pela temperatura. De modo geral, elevação de 10 °C na temperatura duplica a velocidade das reações enzimáticas. Todavia, em temperaturas elevadas, começa a ocorrer desnaturação enzimática, com alteração da sua configuração espacial e perda de atividade. Existe, portanto, uma temperatura ótima para o processo fotossintético, que não é a mesma para todos os vegetais.

 

3) Intensidade luminosa: uma planta colocada em completa obscuridade não realiza fotossíntese. Aumentando a intensidade luminosa, a intensidade da fotossíntese aumenta. Todavia, a partir de certa quantidade, o aumento na quantidade de luz não é acompanhado por elevação na intensidade da fotossíntese. A intensidade luminosa deixa de ser o fator limitante quando todo o sistema de pigmentos já estiver sendo excitado, e a planta não tem como captar quantidade maior de luz. Atingiu-se o ponto de saturação luminosa.

O x corresponde à intensidade luminosa a partir da qual a luz deixa de ser o fator limitante do processo.

Quando estudamos os fatores limitantes da fotossíntese, fazendo a análise individual de como cada um deles interfere no processo, deixamos os outros em condições ideais.

Quando estudamos a interferência da luz na fotossíntese, variamos a intensidade luminosa a que a planta fica submetida e os demais fatores, como CO₂, temperatura e H₂O ficam em condições ideais e fixas (sem variações) para o vegetal.

04) Comprimento de onda: já foi dito que os pigmentos fotossintetizantes captam a luz com diferentes intensidades nas várias faixas do espectro da luz visível. A assimilação de luz pelas clorofilas a e b principalmente, e pelos carotenóides, determina o espectro de ação da fotossíntese.

Nota-se excelente atividade fotossintética nas faixas do azul e do vermelho, e a pouca atividade na faixa do verde , como seria de se esperar. Afinal, as plantas são verdes porque refletem a luz verde, e não porque a assimilam.

Compare os gráficos da taxa de absorção de luz e da taxa de fotossíntese e veja que as taxas de fotossíntese são maiores nos comprimentos de onda correspondentes às maiores absorções de luz pelas clorofilas.

Veja também que na faixa do verde, apesar da absorção de luz ser muito reduzida, a taxa de fotossíntese não é nula, mostrando que outros pigmentos atuam no processo.

  Ponto de compensação fótico

As células vegetais, assim como a enorme maioria das células vivas, realizam a respiração aeróbica, processo que absorve O₂ e elimina CO₂. A intensidade desse processo não é influenciada pela luz, e a célula o realiza tanto no claro como no escuro.

Já a intensidade da fotossíntese é influenciada pela luz. Com respeito às trocas gasosas, a fotossíntese tem papel inverso ao da respiração, pois absorve CO₂ e elimina O₂.

O gráfico abaixo ilustra o que foi dito.

Identificam-se, no gráfico, situações distintas:

Situação A: sob baixa luminosidade, a intensidade da fotossíntese é pequena, de tal forma que a intensidade da respiração é superior a ela. Nessa situação, a planta absorve O₂ e elimina CO₂ para o meio ambiente.

Situação B: corresponde à intensidade luminosa na qual a intensidade da fotossíntese é exatamente igual à da respiração celular. Portanto, o oxigênio liberado pela fotossíntese é consumido na respiração celular, e CO₂ liberado na respiração celular é consumido na fotossíntese. Portanto, as trocas gasosas entre a planta e o ambiente são nulas. Esta intensidade luminosa é chamada Ponto de Compensação Luminoso ou Ponto de Compensação Fótico.

As plantas que vivem preferencialmente em locais pouco iluminados (plantas umbrófilas ou "de sombra") têm PCL baixo. Já as que vivem em locais bem iluminados (plantas heliófilas ou "de sol") têm PCL elevado.

Situação C: sob intensa luminosidade, a fotossíntese predomina sobre a respiração. Assim, a planta absorve CO₂ e elimina O₂ para o ambiente. Como a produção de compostos orgânicos é superior ao consumo, nesta situação a planta cresce e incorpora matéria orgânica.

Ao longo de suas vidas as plantas passam, a cada 24 horas, pelas 3 situações expostas anteriormente. Para que possam crescer e se desenvolver normalmente, devem passar a maior parte do tempo em intensidade luminosa superior ao seu ponto de compensação luminosa, sintetizando e incorporando matéria orgânica e liberando oxigênio.

É importante ressaltar que, em um ecossistema em equilíbrio, como uma floresta tropical, as trocas globais são pequenas, uma vez que as substâncias liberadas, como oxigênio, são consumidas no próprio ecossistema. Populações vegetais mais abertas e mais dinâmicas têm balanço positivo, isto é, sintetizam mais produtos do que consomem. As algas marinhas, por exemplo, constituem a maior massa fotossintetizante da biosfera, e seu maior fornecedor de oxigênio.

Composição Química da Célula - Água e Sais Minerais

1. Introdução

Uma das evidências da evolução biológica e da ancestralidade comum dos seres vivos é que todas as formas de vida possuem composição química semelhante.

Na composição química das células dos seres vivos, estudamos dois grandes grupos de substâncias: as substâncias inorgânicas e as substâncias orgânicas.

São classificadas como substâncias inorgânicas a água e os sais minerais. São substâncias orgânicas os carboidratos, lipídios, proteínas e ácidos nucleicos. As substâncias orgânicas são formadas por cadeias carbônicas com diferentes funções orgânicas.

Dos elementos químicos encontrados na natureza, quatro são encontrados com maior freqüência na composição química dos seres vivos. Esses elementos são o carbono (C), o oxigênio (O), o nitrogênio (N) e o hidrogênio (H). Além desses quatro elementos, outros são biologicamente importantes como o sódio (Na), potássio (K), cálcio (Ca), pósforo (P), enxofre (S), entre outros.

Apesar de existirem inúmeras maneiras desses elementos combinarem-se para a formação das substâncias inorgânicas e orgânicas, alguns tipos de substâncias existem em maior quantidade nos seres vivos.

As Substâncias Inorgânicas

 Água

A vida na Terra começou na água e, ainda hoje, a ela se associa. Só há vida onde há água. As propriedades da água que a tornam fundamental para os seres vivos se relacionam com sua estrutura molecular que é constituída por dois átomos de hidrogênio ligados a um átomo de oxigênio por ligações covalentes. Embora a molécula como um todo seja eletricamente neutra, a distribuição do par eletrônico em cada ligação covalente é assimétrica, deslocada para perto do átomo de oxigênio.

Assim, a molécula tem um lado com predomínio de cargas positivas e outro com predomínio de cargas negativas. Moléculas assim são chamadas polares. 

 

Quando os átomos de hidrogênio da molécula de água (com carga positiva) se colocam próximos ao átomo de oxigênio de outra molécula de água (com carga negativa), se estabelece uma ligação entre eles, denominada ligação de hidrogênio (ponte de hidrogênio).

Essa ligação garante a coesão entre as moléculas, o que mantém a água fluida e estável nas condições habituais de temperatura e pressão. Algumas das mais importantes propriedades da água se relacionam com suas ligações de hidrogênio:

1) Tensão superficial: coesão entre as moléculas da superfície, formando uma "rede".

 

Insetos sobre a superfície da água 

2) Capilaridade: capacidade de penetrar em espaços reduzidos, o que permite à água percorrer os microporos do solo, tornando-se acessível às raízes das plantas.

3) Calor específico elevado: as moléculas de água podem absorver grande quantidade de calor sem que sua temperatura fique elevada, pois parte desta energia é utilizada no enfraquecimento das ligações de hidrogênio. Isso explica o papel termorregulador da água por meio da transpiração que mantém a temperatura em valores compatíveis com a manutenção da vida das diferentes espécies.

4) Capacidade solvente: a polaridade da molécula de água explica a eficácia em separar partículas entre si, pois o caráter polar da água tende a diminuir as forças de atração dos íons encontrados em sais e em outros compostos iônicos, favorecendo a dissociação dos mesmos. Os dipolos da água envolvem os cátions e ânions (solvatação), impedindo a união entre essas partículas carregadas eletricamente.

Alguns dos principais papéis da água nos seres vivos são:

1) Solvente da maioria dos solutos, o que permite a ocorrência das reações químicas (chamada solvente universal).

2) As reações catalisadas por enzimas só ocorrem na água. Em algumas reações, a água participa também como substrato (reações de hidrólise).

3) As substâncias se distribuem pelo interior da célula graças ao contínuo fluxo de água no seu interior (ciclose).

4) Os sistemas de transporte dos animais (sistema circulatório) e dos vegetais (vasos condutores) usam a água como meio de distribuição de substâncias.

5) Devido ao seu elevado calor específico, a abundante presença de água nos seres vivos impede grandes variações de temperatura.

6) Age como lubrificante nas articulações, nos olhos e, misturada aos alimentos, como saliva, facilita a deglutição.

A água é a substância mais abundante em todos os seres vivos. No homem, representa cerca de 65% de sua massa. A proporção varia de uma espécie para outra (mais de 95% da massa dos celenterados), de acordo com a idade (diminui com o envelhecimento), com o sexo e de um tecido para outro. No homem, perdas maiores que 15% da massa de água (desidratação) podem ter conseqüências graves, pela diminuição do volume de líquido circulante.

Sais minerais

Como a célula é um meio aquoso, não se encontram sais minerais, mas íons inorgânicos. Alguns deles são encontrados em todos os seres vivos.

– Cátions: sódio, potássio, magnésio, cálcio, ferro, manganês, cobalto, cobre, zinco.
– Ânions: cloreto, bicarbonato, fosfato, sulfato, nitrato.

Algumas ações são exercidas especificamente por alguns íons:

• Cálcio: participa da estrutura das membranas, dos cromossomos, do esqueleto dos vertebrados, da contração muscular e da coagulação do sangue.

• Ferro: faz parte das moléculas dos citocromos, componentes da respiração celular, e da molécula da hemoglobina, pigmento transportador de O2 do sangue.

• Magnésio: encontrado na molécula da clorofila, pigmento fotossintetizante dos vegetais. O zinco, o cobre e o cobalto atuam como co-enzimas em alguns processos. O sódio e o potássio são os principais envolvidos na transmissão do impulso nervoso.

• Fosfato: importante componente da estrutura do ATP e dos nucleotídeos do DNA e do RNA.

• Iodo: faz parte da estrutura dos hormônios (tiroxinas) secretados pela tireóide dos vertebrados.

De um modo geral, os sais na forma iônica estão atuando no metabolismo como mencionado anteriormente e na forma molecular estão presentes em estruturas esqueléticas como carapaças, conchas, ossos, chifres, cascos, onde são comuns o carbonato de cálcio e o fosfato de cálcio.