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).

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.

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.

Composição Química da Célula - Carboidratos

1. Introdução

Os carboidratos são moléculas orgânicas formadas por átomos de carbono (C), hidrogênio (H) e oxigênio (O).

Os carboidratos também podem ser chamados de hidratos de carbono, glicídios, açúcares, entre outros nomes.

Nem sempre o açúcar (carboidrato) está relacionado com o paladar doce dos alimentos. Existem açúcares, como o amido da maisena e da farinha de trigo, que não são doces. São doces a glicose do mel e a frutose das frutas.

Os carboidratos apresentam muitas funções no metabolismo dos seres vivos; uma das mais importantes é a função energética dessas moléculas relacionadas com o metabolismo energético que envolve o funcionamento das organelas mitocôndrias e cloroplastos.

Os autótrofos são os organismos capazes de produzir açúcares, a partir da utilização de gás carbônico (CO₂) e água (H₂O), utilizando a luz como fonte de energia para o fenômeno da fotossíntese.

Equação Geral da Fotossíntese. 

1. Classificação dos Carboidratos

Os carboidratos são classificados de acordo com o número de moléculas em sua constituição como monossacarídeos, oligossacarídeos e polissacarídeos.

A. Monossacarídeos

Os monossacarídeos são moléculas orgânicas formadas por átomos de carbono (C), hidrogênio (H) e oxigênio (O) na proporção
1: 2: 1, respectivamente, apresentando a fórmula geral (CH₂O) n, em que “n” pode variar de 3 a 7.

O nome genérico do monossacarídeo está relacionado com o valor de n.

n = 3 trioses
n = 4 tetroses
n = 5 pentoses
n = 6 hexoses
n = 7 heptoses

Os monossacarídeos mais abundantes são as hexoses com fórmula geral (C₆H₁₂O₆). Nessa classe, se inclui a glicose, o mais importante combustível para a maioria dos seres vivos, componente dos polissacarídeos mais importantes, como o amido e a celulose. Outras hexoses importantes são a frutose e a galactose.

Uma outra classe importante dos monossacarídeos são as pentoses com fórmula geral (C₅H₁₀O₅). As pentoses desoxirribose e ribose são os componentes dos ácidos nucleicos DNA e RNA, respectivamente.

As trioses e as heptoses são compostos que participam das reações dos processos metabólicos da respiração e da fotossíntese.

Os monossacarídeos são sólidos brancos, cristalinos, solúveis em água, sendo a maioria de sabor doce.

Algumas fórmulas estruturais de monossacarídeos

    

Carboidratos do tipo hexoses – glicose e galactose – possuem a função orgânica aldeído (aldose) e a frutose a função orgânica cetona (cetose).

    

B. Oligossacarídeos

Os oligossacarídeos são moléculas orgânicas formadas pela união de 2 a 10 moléculas de monossacarídeos.

Os oligossacarídeos mais importantes biologicamente são os dissacarídeos.

Os dissacarídeos, como a sacarose, maltose e lactose são formados pela união de dois monossacarídeos

Reações de Síntese e Hidrólise de um Dissacarídeo

Os dissacarídeos presentes nos alimentos não são aproveitados diretamente pelo organismo. Estas moléculas precisam ser digeridas (hidrolisadas) pela ação de enzimas específicas em suas unidades formadoras (monossacarídeos) para serem absorvidas nas microvilosidades intestinais e aí então chegarem até as células, via corrente sangüínea.

1. Reação de síntese
2. Reação de hidrólise (ação enzimática)


C. Polissacarídeos

São moléculas orgânicas formadas pela união de mais 10 moléculas de monossacarídeos.
Os polissacarídeos são abundantes na natureza, podendo ter função biológica de reserva energética, como o amido e o glicogênio ou função estrutural, como a celulose e a quitina.

Polissacarídeos de reserva energética

O amido é o polissacarídeo de reserva energética dos vegetais, sendo armazenado nas células do parênquima amilífero de caules (batatinha) e raízes (mandioca).

O glicogênio é o polissacarídeo de reserva energética animal, sendo armazenado no fígado e músculos.

Amido e glicogênio são formados por milhares de moléculas de glicose e para serem aproveitados no metabolismo energético são transformados em moléculas de glicose, de acordo com os esquemas a seguir.

Polissacarídeos Estruturais

A celulose é o polissacarídeo presente na membrana celulósica das células vegetais (imagine sua abundância na natureza). Está relacionada com a estrutura e forma das células vegetais.

O aproveitamento da celulose na forma de moléculas de glicose só é possível na presença da enzima celulase, que é produzida por microorganismos como bactérias e protozoários, que vivem mutualisticamente no sistema digestivo de organismos como ruminantes, moluscos e cupins.

No ser humano, a presença de celulose na dieta (alimentação) garante o bom funcionamento do intestino, a retenção de água ao bolo fecal, facilitando sua eliminação.

Nos artrópodes, o polissacarídeo quitina é um material impermeabilizante do exoesqueleto, garantindo boa adaptação à vida terrestre.

Nos tecidos animais, a compactação entre as células é facilitada pela presença do polissacarídeo ácido hialurônico (cimento intercelular).

A heparina também é um importante polissacarídeo que atua na circulação como anticoagulante, principalmente em regiões de grande irrigação como pulmões e fígado.