Biologia 10ºano apontamentos do tema 3

1. Tema 3: Transformação e utilização de Energia pelos Seres
Vivos
1. Obtenção de Energia
A fotossíntese assegura o fluxo energético que se
inicia no sol e continua através dos seres vivos. Os
compostos orgânicos sintetizados durante a fotossíntese
são altamente energéticos, no entanto não podem ser
utilizados diretamente nos processos bioquímicos que
ocorrem no interior das células, pelo que têm forma de a
libertar formando ATP, qual já pode ser utilizada.
Nas células ocorrem muitas reações químicas
essenciais à vida. Ao conjunto de todas essas reações dá-se o nome de Metabolismo
Celular, podendo, no entanto, distinguir-se em dois tipos:
A libertação de energia dos compostos orgânicos faz-se por etapas, porque caso
contrário a libertação de calor seria tal que se tornaria incompatível com a vida. Assim, a
obtenção de energia dá-se através de uma sequência de reações em cadeia nas quais a
energia vai sendo libertada e acumulada em compostos energéticos intermédios como o
ATP. ATP (adenina trifosfato) é considerado o transportador universal de energia, a nível
celular.
Reações Catabólicas
Existem diversas vias catabólicas capazes de transferir a energia contida nos
compostos orgânicos para moléculas de ATP. Nestas intervêm compostos como o NAD
que transporta eletrões e protões do hidrogénio desde o substrato (composto orgânico
inicial) até a um acetor final.

2. Se o acetor final for uma molécula inorgânica, o conjunto destas reações denomina-
se de respiração:
• Se o acetor (aceitador) for o oxigénio dá-se o nome de respiração aeróbia;
• Se o acetor final for outro composto inorgânico como por exemplo o nitrato, sulfato
ou dióxido de carbono estamos perante a respiração anaeróbia.
Por outro lado, se não existir um acetor final externo, mas sim um derivado de um
substrato inicial, como por exemplo o piruvato, então estamos perante o caso da
fermentação.
1.1. Fermentação
No início do século XIX, Louis Pasteur realizou uma série de
experiências com leveduras, com vista a conhecer melhor o processo
de fermentação.
As leveduras são fungos (eucariontes) unicelulares com grande
capacidade de multiplicação perante as condições necessárias (meios ricos em açúcares
e temperaturas amenas). A velocidade de reprodução das leveduras varia, por exemplo,
com a quantidade de substrato.
Pasteur realizou uma experiência simples em que apenas variou a presença ou não
de oxigénio. A quantidade de glicose, leveduras e temperatura ambiental era igual.
Conclusões a retirar da experiência:
• O aumento do número de leveduras provém do facto de se terem reproduzido. A
reprodução só é possível devido à existência de energia proveniente da degradação de
glicólise.
• Alguma da energia produzida dissipa-se, sob a forma de calor, conduzindo a uma
elevação da temperatura.

3. • A degradação da glicose conduz à formação de produtos finais menos ricos em
energia, como o CO2, que turva a água de cal.
• No processo anaeróbio, da degradação da glicose resulta a formação de álcool
(etanol) daí chamar-se fermentação alcoólica.
• A multiplicação mais intensa das leveduras, em condições aeróbias, evidencia uma
maior capacidade de mobilização de energia.
Verificou-se que o processo aeróbio deverá ser mais rentável pois a quantidade de
leveduras final é muito maior do que no caso anaeróbio.
A fermentação levada a cabo pelas leveduras é responsável pela
produção/transformação de muitos dos produtos alimentares humanos. Ocorre no
hialoplasma das células e divide-se em duas fases:
• Glicólise: conjunto de reações que degradam a glicose até ácido pirúvico ou
piruvato;
• Redução do piruvato: conjunto de reações que conduzem à formação dos
produtos de fermentação.
Glicólise
A glicose é uma molécula quimicamente inerte, assim para que a sua degradação
se inicie é necessário ativá-la através de energia fornecida pelo ATP (fase de ativação).
De seguida, ocorre uma sequência de reações até à formação do ácido pirúvico com
formação de ATP e NADH (fase de Rendimento).
No final da glicólise, resultam:
• Duas moléculas de NADH;
• Duas moléculas de ácido pirúvico;
• Duas moléculas de ATP (formam-se
quatro mas duas são consumidas na
ativação da glicólise-fosfato).
O NADH formado na glicólise vai ter agora um papel importante na redução do
piruvato.

4. Redução do Piruvato
Quando a glicólise se une aos dois piruvatos formados na fase anterior, formam
diferentes tipos de fermentação:
As mais importantes e que ocorrem com mais
frequência são a fermentação alcoólica e láctica.
1.2. Respiração Aeróbia
Nas células eucarióticas formara-se organelos especializados na respiração celular
– as mitocôndrias – capazes de realizar a oxidação completa e originando CO2 e H20.
Este processo só ocorre com presença de oxigénio – Respiração aeróbia e divide-se em
quatro fases: glicólise, formação de acetil-coenzima A, Ciclo de Krebs, Cadeia
transportadora de eletrões e fosforilação oxidativa.

5. Fase 1: Glicólise
Esta fase é igual é fase da fermentação. Assim, formam-se na mesma:
• 2 moléculas de ácido pirúvico;
• 2 moléculas de ATP;
• 2 moléculas de NADH.
Fase 2: Formação de Acetil-Coenzima A
Cada uma das duas moléculas de ácido pirúvico, na presença de oxigénio, entra na
mitocôndria, onde é descarboxilada e oxidada, reduzindo o NAD+ e formando o Acetil-
CoA.
• Formam-se: 2 NADH e 2 acetil-CoA
• Libertam-se: 2 CO2
Fase 3: Ciclo de Krebs
• O ciclo inicia-se com a junção de uma molécula de Acetil-CoA (2C) com uma molécula de
ácido oxaloacético (4C), formando-se Ácido Cítrico (6C).
• De seguida, ocorrem duas
descarboxilações e duas oxidações, com a
formação de 2 CO2 e 2 NADH.
• Ocorre agora uma fosforilação de ADP em
ATP.
• Para terminar ocorrem duas oxidações com
a formação de um NADH e um FADH2.
• Depois deste processo torna-se a formar
um composto de quatro carbonos, o ácido
oxaloacético.

6. Formam-se:
• 6 moléculas de NADH
• 2 moléculas de FADH2
• 2 moléculas de ATP
• 4 moléculas de CO2.
Fase 4: Cadeia Transportadora de Eletrões e Fosforilação Oxidativa
Ocorre nas cristas mitocondriais. Os transportadores de hidrogénio anteriormente
reduzidos (NADH e FADH2) vão
agora ser oxidados.
Os eletrões resultantes vão
ser transferidos para cadeias
transportadoras de eletrões, cadeia respiratória (formada por proteínas da membrana
interna da mitocôndria).
A transferência de eletrões ao longo desta cadeia conduz à libertação de energia
que permite a síntese de ATP – fosforilação oxidativa (fosforilação do ADP em ATP devido
à oxidação dos transportadores).
O oxigénio, acetor final de eletrões, fica carregado negativamente e combina com
os protões (H+), originando água.
Balanço Energético da Fermentação e da Respiração
Glicólise:
• Oxidação dos compostos orgânicos
• Redução de transportadores (2)
• Síntese de ATP (2)
Formação de Acetil-CoA:
• Oxidação do ácido pirúvico
• Redução de transportadores (2)

7. • Descarboxilação (2 CO2)
Ciclo de Krebs:
• Oxidação dos compostos do ciclo
• Redução de transportadores (8)
• Síntese de ATP (2)
• Descarboxilação (4CO2)
Fosforilação oxidativa:
• Oxidação dos transportadores reduzidos anteriormente;
• Transferência dos eletrões para a cadeia respiratória;
• Síntese de ATP (34);
• Redução do oxigénio e formação de água.
Respiração Vs Fermentação
2. Trocas gasosas em seres multicelulares
2.1. Trocas gasosas nas plantas
Existem três tipos de trocas gasosas que ocorrem nas plantas. São eles: a
respiração celular, a fotossíntese e a transpiração.

8. Todas estas trocas gasosas ocorrem nas plantas ao nível dos estomas. Os estomas
têm uma estrutura característica e distinta das restantes células epidérmicas, apresentam
duas células-guarda (possuem cloroplastos) em forma de rim cuja parede interna, que
rodeia uma abertura (chamada ostíolo), é mais espessa.
Os estomas controlam as trocas gasosas entre a plante e o meio externo, graças à
capacidade que têm em abrir e fechar. A mudança das células estomáticas está
relacionada com o seu conteúdo em água.
O que condiciona a abertura e o fecho dos estomas?
Tudo depende da forma das células-guarda, se estão mais ou menos encurvadas.
As paredes celulares das células-guarda ou estomáticas apresentam espessuras
diferentes, a parede que rodeia o ostíolo é mais espessa (tem reforço de celulose) que a
parede que contacta com outras células. Estas vão apresentar maior “elasticidade” e vão
reagir de forma diferente, encurvando-se mais e isso ocorre quando a pressão osmótica
é alta, entra água para as células, aumentando assim a pressão de turgência.

9. O que faz variar a pressão de turgescência nas células estomáticas?
• Concentração de solutos: quanto maior concentração de solutos na planta, maior
quantidade de água (osmose) -> Maior pressão de turgescência -> Estomas
Abertos
 Concentração de iões K+: julga-se ainda que o principal mecanismo que
explica a variação da pressão de turgescência nas células guarda está
relacionado com o transporte ativo de iões K+ para o seu interior (processo
relacionado com a luz). Comprimentos de onda na zona do azul estimulam
a produção daqueles iões pelas
folhas. Estes entram por
transporte ativo para as células-
guarda. Tornam-nas
hipertónicas e a água entra logo
os estomas abrem e as células
ficam túrgidas.
• Luz: Maior luminosidade, maior taxa fotossintética. Aumento da concentração de
sacarose, que torna o meio hipertónico, facilita a entrada de água e assim a célula
fica túrgida -> Estomas abertos
• Humidade:
 do solo: maior quantidade de água no solo, maior absorção -> Estomas
abertos;
 atmosférica: maior humidade no ar -> Estomas fechados;
• Temperatura: Por norma, maior temperatura -> maior transpiração -> Estomas
fechados

10. • Vento: O próprio vento faz deslocar a humidade existente perto da folha e a
transpiração tende a aumentar, podendo ocorrer o fecho dos estomas.
2.2. Trocas gasosas nos animais
Nos organismos multicelulares, com respiração aeróbia, ocorre um fluxo constante
de oxigénio para as células e uma remoção de CO2 para o meio exterior.
Nas plantas as trocas gasosas com o exterior ocorrem especialmente ao nível dos
estomas.
Nos animais as trocas gasosas entre os organismos e o meio podem efetuar-se por
difusão direta ou por difusão indireta.
O intercâmbio de gases no caso de difusão indireta designa-se por hematose, veri-
ficando-se que o sangue perde CO2 e recebe O2 transformando-se o sangue venoso em
sangue arterial.
• Difusão Direta - as trocas gasosas podem estabelecer-se diretamente entre a
superfície respiratória e as células, sem intervenção de um fluido de transporte,
ocorrendo difusão direta.
Exemplos – hidra, planária e insetos
• Difusão Indireta - as trocas gasosas podem estabelecer-se indiretamente entre
a superfície respiratória e as células, com intervenção de um fluido circulante,
normalmente sangue ocorrendo difusão indireta.
Exemplos – minhoca e mamíferos

11. Características comuns das superfícies respiratórias
• Possuem paredes de espessura muito fina;
• Apresentam-se sempre húmidas (o movimento dos gases respiratórios ocorre
sempre por difusão simples em meio aquoso);
• São fortemente irrigadas por capilares sanguíneos (no caso da difusão indireta);
• A sua morfologia permite uma grande superfície de contacto entre o meio interno
e o meio externo.
Tipos de superfícies respiratórias
Traqueias
O gafanhoto e outros insetos possuem um sistema respiratório com difusão di-
reta constituído por um conjunto de traqueias ramificadas em traquíolas que se dis-
põem por todo o corpo do animal contactando diretamente com as células e efetuando
as trocas gasosas.
Nos insetos voadores existem, junto aos músculos, sacos de ar que funcionam
como reservas de ar e facilitam a ventilação, pois a taxa metabólica durante o voo
aumenta consideravelmente.
Tegumento
Em animais como a minhoca e os anfíbios (constituindo um complemento à he-
matose pulmonar), a superfície do corpo atua como superfície respiratória e os gases
difundem-se entre a superfície do corpo do animal e o sangue. Verifica-se uma difu-
são indireta, designada neste caso por hematose cutânea.

12. A ocorrência de hematose cutânea é possível graças à extensa vascularização
existente por debaixo da superfície da pele e à manutenção da humidade no tegu-
mento por parte das numerosas glândulas produtoras de muco e do habitat húmido
destes animais.
Brânquias
As brânquias são os órgãos respiratórios da maior parte dos animais aquáticos,
podendo considerar- se a existência de dois padrões básicos: as brânquias externas,
expansões vascularizadas do epitélio projetadas para o exterior (evaginações), e as
brânquias internas, constituídas por uma enorme quantidade de lamelas ricamente
vascularizadas, representando uma significativa área de contacto com a água.
Nos peixes, as brânquias são internas, localizando-se, nos peixes ósseos, em
duas câmaras branquiais, uma de cada lado da cabeça, cobertas por uma proteção,
o opérculo. Cada brânquia é constituída por filamentos branquiais duplos presos a
um arco branquial possuindo várias lamelas fortemente rodeadas por capilares
sanguíneos.
A água entra pela boca, passa pela faringe, da faringe passa para as câmaras
branquiais e depois sai pelas fendas operculares, garantindo a ventilação das estru-
turas. Nas lamelas, a água cruza-se em sentido contrário com o sangue que circula
nos capilares sanguíneos garantindo o contacto do sangue, progressivamente mais
rico em oxigénio, com a água, cuja pressão parcial de oxigénio é sempre superior
àquela que existe no sangue o que permite um coeficiente de difusão de oxigénio e
dióxido de carbono elevado. Este mecanismo, mecanismo de contracorrente, con-
tribui para a eficiência da hematose branquial.
Pulmões
Os anfíbios, os répteis, as aves e os mamíferos apresentam pulmões embora o
seu tamanho e a sua complexidade estejam relacionados com a taxa metabólica de

13. cada animal e consequentemente com a quantidade de oxigénio necessária nas cé-
lulas.
O ar entra pela cavidade nasal, passando pela faringe, pela laringe, pela traqueia
pelos brônquios que se ramificam em bronquíolos cujas extremidades possuem sacos
alveolares constituídos por inúmeros alvéolos pulmonares.
No processo de ventilação pulmonar (entrada e saída de ar) intervêm o dia-
fragma e os músculos intercostais cuja contração e relaxamento desencadeiam a ins-
piração e a expiração.
Na difusão dos gases respiratórios, quer ao nível dos alvéolos pulmonares, quer
ao nível das células, o fator que condiciona o sentido dessa difusão depende das
diferenças de pressão de parcial de cada um dos gases respiratórios ao nível dessas
superfícies.
Ao nível das células, a pressão parcial de
O2 é menor do que no sangue que circula nos
capilares e o O2 difunde-se do sangue para o
fluido intersticial e deste para as células. O
CO2 faz o percurso inverso, difunde-se das cé-
lulas para o fluido intersticial e deste para o
sangue uma vez que a pressão parcial de CO2
nas células é menor do que no sangue.
Nos alvéolos pulmonares, a pressão
parcial de O2 é maior do que no san-
gue que circula nos capilares e, por
isso, o O2 difunde-se dos alvéolos para
o sangue. Por outro lado, a pressão
parcial de CO2 é menos nos alvéolos
pulmonares do que no sangue e o CO2
difunde-se do sangue para os alvéolos.

14. TEMA 3: APONTAMENTOS DE BIOLOGIA 10º ANO | Sílvia Couto Ribeira 2019
Biologia 10ºAno
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Hematose pulmonar nas aves
As aves apresentam um sistema respiratório muito eficiente, adaptado
às necessidades metabólicas das mesmas.
• As trocas gasosas ocorrem só a nível dos pulmões.
• Os pulmões possuem parabrônquios, abertos nas duas extremi-
dades.
• Possuem sacos aéreos anteriores e posteriores.
• O ar flui nos parabrônquios num único sentido.
O ar percorre o sistema respiratório da ave em dois ciclos respirató-
rios (duas inspirações e duas expirações)
Vantagens dos sacos aéreos: diminuem a densidade da ave e ajudam
a dissipar o calor.