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1 - Biodiversidade (Tipos células e biomoléculas).pptx
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- 2. Biodiversidade Biodiversidade e organizaçãobiológica ― A biologia é a ciência que estuda a vida. ― Apesar de toda a biodiversidade que existe, todos os seres vivos são formados por células. Hierarquia biológica Organismo População Comunidade biótica / biocenose Ecossistema Biosfera Fig. 1A - Níveis de organização da matéria e de hierarquia biológica.
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- 5. Biodiversidade Biodiversidade e organizaçãobiológica ― A biologia é a ciência que estuda a vida. ― Apesar de toda a biodiversidade que existe, todos os seres vivos são formados por células. Hierarquia biológica Átomos Molécula Biomolécula Organelo Célula Tecido Órgão Fig. 1B - Níveis de organização da matéria e de hierarquia biológica. Sistema de órgãos
- 6. Biodiversidade Biodiversidade e organizaçãobiológica ― Todos os seres vivos precisam de obter matéria e energia, processo que se dá o nome de nutrição. ― Seres autotróficos – obtêm energia e matéria inorgânica a partir do meio abiótico (podem ser fotossintéticos ou quimiossintéticos). ― Seres heterotróficos – obtêm energia e matéria orgânica a partir de outros seres vivos, por ingestão ou absorção. Funcionamento dos ecossistemas Produtores Seres autotróficos capazes de produzir matéria orgânica a partir de matéria inorgânica e de uma fonte de energia como a luz solar. Macroconsumi dores Seres heterotróficos que utilizam como fonte de energia e de nutrientes a matéria orgânica sintetizada pelos produtores Microconsumid ores Seres heterotróficos que transformam a matéria orgânica em matéria inorgânica, permitindo a reciclagem da matéria.
- 7. Biodiversidade e organizaçãobiológica ― As transferências de matéria e de energia entre produtores e consumidores realizam-se de forma unidirecional, sob a forma de uma cadeia alimentar ou cadeia trófica. ― Ao longo das cadeias alimentares há perdas muito significativas de energia. Funcionamento dos ecossistemas Níveis tróficos 4.⁰ Texugo 3.⁰ Lagartixa 2.⁰ Borboleta 1.⁰ Plantas Consumidores 3.ª ordem 2.ª ordem 1.ª ordem Produtores Raposa Lagarto Gafanhoto Plantas Fig. 2 – Cadeia alimentar. Fig. 3 – Pirâmide trófica.
- 8. Biodiversidade Biodiversidade e organizaçãobiológica ― Nos ecossistemas a energia não é transferida de forma linear visto que muitos seres vivos alimentam-se de outros seres que ocupam diferentes níveis tróficos. ― Teia alimentar ou rede alimentar – conjunto de várias cadeias alimentares interligadas. Funcionamento dos ecossistemas Fig. 2 – Complexidade das teias alimentares Fig. 5 – Teia alimentar.
- 9. Biodiversidade Biodiversidade e organizaçãobiológica ― Biodiversidade inclui todas as formas de vida, os seres vivos, os seus habitats, os ecossistemas e os biomas. ― A biodiversidade inclui: a diversidade de genes (genética); a diversidade de espécies; a diversidade de ecossistemas; a diversidade de habitats, biomas e paisagens. Biodiversidade Fig. 7 – Tartaruga da espécie Caretta caretta, Pico, Açores Fig. 6 – Floresta Laurissilva, Madeira. Fig. 8 – Paisagem do montado, Alentejo Fig. 9 – Flamingo na Ria de Aveiro.
- 10. Biodiversidade Biodiversidade e organizaçãobiológica ― Serviços dos ecossistemas – conjunto de benefícios que os ecossistemas fornecem ao ser humano. Biodiversidade Fig. 10 - Serviços dos ecossistemas Alimento Energia Água Madeiras e fibras Medicamentos Habitat para muitas espécies Manutenção da diversidade genética Regulação do clima Purificação da água Polinização Controlo da erosão Controlo de pragas Turismo Lazer Fruição cultural, estética e espiritual Produção de compostos orgânicos e oxigénio Fixação do dióxido de carbono Formação de solo Reciclagem de água e nutrientes Provisionamento Regulação Cultural Suporte
- 11. Biodiversidade Biodiversidade e organizaçãobiológica ― Estão identificadas atualmente 1,8 milhões de espécies embora se estime que o número total possa ser de 8 milhões de espécies. ― Há registos de que possam ter existido cinco ou mais extinções em massa ao longo da história da vida na Terra. ― Há quem defenda que está em marcha uma nova extinção em massa, causada pelas intervenções antrópicas. Extinção e conservação das espécies Fig. 11 - Impacto dos cinco maiores eventos de extinção em massa sobre o número de famílias marinhas ao longo dos últimos 541 milhões de anos.
- 12. Biodiversidade Biodiversidade e organizaçãobiológica ― Existem 5 causas principais que colocam em risco a biodiversidade ― Destruição de habitats – incêndios florestais ― Introdução de espécies invasoras – espécies como a acácia em ambiente onde estas não existiam. ― Sobre-exploração dos recursos naturais – caça e pesca excessiva. ― Poluição – poluição com origem na agricultura e na pecuária. ― Alterações climáticas – podem levar ao desaparecimento de massas de água, como lagos. ― Existem espécies-chave cujo desaparecimento poderá levar o ecossistema a entrar em desequilíbrio. Extinção e conservação das espécies
- 13. Biodiversidade Biodiversidade e organizaçãobiológica ― As medidas para travar a perda de biodiversidade e recuperar populações de espécies ameaçadas podem ser tomadas a vários níveis, seja local, regional ou global. ― Algumas medidas de proteção e conservação da biodiversidade: ― Recolha de informações sobre a espécie ― Elaboração de legislação adequada. ― Criação e gestão de áreas protegidas ― Cooperação entre entidades nacionais e internacionais ― Sensibilização das populações para o envolvimento na conservação das espécies ameaçadas. Medidas para proteger a biodiversidade
- 14. Biodiversidade Células e Biomoléculas ―As primeiras formas de vida terão surgido na Terra há cerca de 3,8 mil milhões de anos. ― Todos os seres vivos são formados por uma ou mais células. ― A célula é a unidade mais simples comum a todos os seres vivos – unidade estrutural e funcional da vida. ― Os seres vivos podem ser formados apenas por uma célula – unicelulares – ou por muitas interdependentes – multicelulares. A descoberta das células e da sua importância Células vegetais Protozoários Fig. 1 - Seres vivos e diferentes tipos de células num ecossistema. Amoeba Paramecium Células animais
- 15. Biodiversidade Células e Biomoléculas ―A teoria celular assenta nos seguintes princípios: ― A célula é a unidade estrutural e funcional de todos os seres vivos ― Todas as células tem origem em células preexistentes ― A célula é a unidade de reprodução desenvolvimento e hereditariedade de todos os seres vivos ― Os primeiros estudos relativos à célula remontam ao seculo XVII e foram realizados por Robert Hooke que utilizou um microscópio ótico muito rudimentar. ― Contudo o microscópio ótico composto (MOC) tem um poder de resolução limitado. ― A evolução conduziu ao aparecimento de microscópios que utilizam feixes de eletrões – o MET e o MEV – com um maior poder de resolução que o MOC. Teoria Celular
- 16. Biodiversidade Células e Biomoléculas TeoriaCelular Fig. 2 - Escala aproximada das dimensões dos seres vivos, e dos seus constituintes, e de vírus.
- 17. Biodiversidade ― Células procarióticas ―Não possuem núcleo organizado e o material genético é constituído por uma molécula circular. ― As bactérias possuem esta organização celular. ― Células eucarióticas ― Resultam da evolução de células procarióticas. ― Têm núcleo organizado. ― Possuem estruturas endomembranares. ― Todas as células possuem membrana celular, citoplasma, ribossomas e material genético (DNA). ― Nas células eucarióticas o citoplasma é constituído pelo citosol, organelos e núcleo. Células e Biomoléculas Tipos de células Fig. 3 – Exemplos de seres vivos com diferentes tipos de células.
- 18. Biodiversidade Célula procariótica Células procarióticas– células que têm um nível de organização simples, não apresentando núcleo nem organelos de natureza membranar. Fímbrias Flagelo Cápsula Membrana plasmática Parede celular Nucleoide Ribossoma Citoplasma Inclusões Citosqueleto https://issuu.com/editoracubo/docs/biologia-molecular-sbg_issuu/19
- 19. Biodiversidade Células e Biomoléculas ―A ultraestrutura refere-se aos componentes celulares de dimensões reduzidas que só se podem visualizar ao microscópio eletrónico. ― Com exceção dos centríolos e dos ribossomas, todos os organelos celulares são delimitados por uma membrana semelhante à membrana plasmática – organelos membranares. ― Sistema endomembranar – continuidade funcional entre o retículo endoplasmático, complexo de Golgi e lisossomas. ― As diferenças essenciais entre as células animais e vegetais é que nas primeiras existem centríolos e lisossomas enquanto que nas vegetais estão exclusivamente presentes a parede célula e cloroplastos. Ultraestrutura das células eucarióticas vegetal e animal Célula eucariótica vegetal Célula eucariótica animal
- 20. Biodiversidade 1 – Membranacelular, membrana plasmática, membrana citoplasmática ou plasmalema 2 – Citoplasma 3 – Núcleo 4 – Mitocôndrias 5 – Retículo Endoplasmático 6 – Complexo (ou Aparelho) de Golgi 7 – Ribossomas 8 – Citoesqueleto 9 – Parede celular 10 – Cloroplastos 11 – Vacúolos 12 – Lisossomas 13 – Centríolos Célula eucariótica
- 21. Biodiversidade Células e Biomoléculas Funçõesdos organelos celulares Organelo Estrutura e funções Esquema Núcleo Contém o material genético; Limitado por uma membrana dupla; Controla a divisão celular, descodifica o DNA e determina a síntese proteica. Reticulo endoplasmático rugoso Sistema de sáculos, cisternas e vesículas que comunicam entre si; Apresentam ribossomas; Ocorre síntese e transporte de proteínas. Ribossoma Constituídos por duas subunidades; Estão livres no citoplasma; São não membranares; Intervêm na síntese de proteínas. Núcleo RER Subunidade maior Subunidade menor
- 22. Biodiversidade Células e Biomoléculas Funçõesdos organelos celulares Organelo Estrutura e funções Esquema Reticulo endoplasmático liso Sistema de sáculos, cisternas e vesículas que comunicam entre si; Não tem ribossomas; Síntese e transporte de lípidos. Complexo de Golgi Sistema de sáculos achatados, cisternas empilhadas e vesículas; Síntese de lisossomas; Local de ativação e secreção de proteínas. Lisossomas Apenas em células animais; Contêm enzimas hidrolíticas; Participam na digestão intracelular. REL Vesículas Lisossomas
- 23. Biodiversidade Células e Biomoléculas Funçõesdos organelos celulares Organelo Estrutura e funções Esquema Vacúolos Organelos muito comuns em plantas; Regulam o pH, controlam a entrada e saída de água, armazenam substâncias, fazem digestão intracelular e excretam e reciclam resíduos da célula. Peroxissoma Contém enzimas que intervém na síntese e degradação dos compostos com iões peróxido. Mitocôndria Possuem membrana dupla; Local onde ocorre a respiração celular; A membrana interna delimita a matriz e possui pregas, as cristas mitocondriais Vacúolos Peroxissomas Mitocôndrias
- 24. Biodiversidade Células e Biomoléculas Funçõesdos organelos celulares Organelo Estrutura e funções Esquema Cloroplastos Existem nas células eucarióticas vegetais fotossintéticas; Possuem membrana dupla; Contêm pigmentos fotossintéticos; Local onde ocorre a fotossíntese. Centríolos Existem nas células animais; Constituídos por microtúbulos; Intervêm na divisão celular; O par de centríolos constitui o centrossoma. Citoesqueleto Rede de microtúbulos e filamentos que se entrecruzam no hialoplasma; Mantem a forma da célula; Em algumas células, o citoesqueleto tem cílios e flagelos que conferem mobilidade. Cloroplastos Centríolos Citoesqueleto
- 25. Biodiversidade Células e Biomoléculas Funçõesdos organelos celulares Organelo Estrutura e funções Esquema Parede celular Presente nas células vegetais e é composta por celulose e poros designados por plasmodesmos; Na células procarióticas é constituída por peptidoglicano; Confere suporte e proteção. Membrana celular Delimita o citoplasma; Permite e controla a passagem de substâncias entre o meio externo e o meio interno. Membrana celular Parede celular
- 26. Biodiversidade Células e Biomoléculas ―Tal como tudo o que nos rodeia, os seres vivos são constituídos por diferentes elementos químicos. ― Dos 92 elementos químicos existentes na natureza, o ser humano apenas precisa de 25 e as plantas de 17. ― 96% de toda a matéria viva é formada apenas por 4 elementos químicos: oxigénio, carbono, hidrogénio e nitrogénio. A química da vida Principais elementos da vida 65% O Oxigénio 18% C Carbono 9,5% H Hidrogénio 3,2% N Nitrogénio Outros elementos da vida 4,5% K Potássio 1,5% Ca Cálcio 1,2 % P Fósforo 0,2% Na Sódio 0,2% S Enxofre > 1% Outros
- 27. Biodiversidade Células e Biomoléculas ―Os compostos podem ser de dois tipos: orgânicos ou inorgânicos. ― A água, dióxido de carbono ou os sais minerais são exemplos de compostos inorgânicos. ― Os compostos orgânicos são, em geral, sintetizados pelos seres vivos. ― Tem sempre na sua constituição, pelo menos um átomo de carbono ligado a um átomo de hidrogénio. ― Podem ter outros elementos químicos ligados aos átomos de carbono tais como o oxigénio, fosforo, potássio, cálcio, entre outros. A química da vida – compostos orgânicos e inorgânicos Fig. 1 - Percentagem de compostos orgânicos e inorgânicos em mamíferos (valores aproximados).
- 28. Biodiversidade Células e Biomoléculas ―Mais de metade da massa de qualquer ser vivo é agua. ― A importância da água resulta, em larga medida, de ser uma molécula polar. A química da vida – importância da água. + + Fig. 2 – Polaridade da molécula de água. Fig. 3 – Intervenção em reações químicas. Fig. 4 – Regulação temperatura. Fig. 5 – Poder solvente da água. Fig. 6 – Coesão da molécula de água.
- 29. Biodiversidade Células e Biomoléculas ―Os compostos orgânicos que existem na constituição dos seres vivos – biomoléculas – e, possuem organização e propriedades muito características. ― O “esqueleto” das biomoléculas é um conjunto de átomos de carbono ligados entre de si em cadeiras abertas ou fechadas em anel. Biomoléculas Fig. 7 – Exemplos de biomoléculas.
- 30. Biodiversidade Células e Biomoléculas ―Existem moléculas com um reduzido número de átomos – micromoléculas – enquanto outras são formadas por milhares ou milhões de átomos – macromoléculas. ― Essa macromoléculas são geralmente polímeros, pois são formadas pela ligação de pequenas moléculas que constituem a sua unidade básica – os monómeros. ― Os polímeros formam-se por reações de polimerização, reações que permitem a ligação entre dois monómeros com libertação de uma molécula de água. ― A reação inversa é a reação de despolimerização, em que há a separação dos monómeros que formam um polímero. Designa-se também por reação de hidrólise pois é necessária a presença de uma molécula de água. Biomoléculas Fig. 9 – Reação de despolimerização. Fig. 8 – Reação de polimerização.
- 31. Biodiversidade Células e Biomoléculas ―São compostos ternários, ou seja, são constituídos por três tipos de átomos de carbono, hidrogénio e oxigénio. ― Os monómeros são os monossacarídeos. Entre estes estabelecem-se ligações glicosídicas formando dissacarídeos formando posteriormente os polímeros - polissacarídeos. ― Principais funções dos glícidos são energética e estrutural. Biomoléculas - Glícidos Fig. 10 – Reação polimerização entre a glicose e a frutose.
- 32. Biodiversidade Células e Biomoléculas Biomoléculas- Glícidos Glicogénio Substância de reserva dos músculos. Celulose Principal constituinte da parede da célula vegetal. Amido Substância de reserva da batata. Quitina Constituinte do exoesqueleto de invertebrados. Fig. 11 – Diversos polissacarídeos de glicose: glicogénio, amido e celulose. A quitina é um polissacarídeo de um derivado da glicose.
- 33. Biodiversidade Células e Biomoléculas Biomoléculas- Glícidos Fig. 12 – Funções dos glícidos.
- 34. Biodiversidade Células e Biomoléculas ―São compostos essencialmente ternários, tal como os glícidos. ― Moléculas heterogéneas. Não formam polímeros e são insolúveis em água. ― Alguns exemplos de lípidos são as gorduras, óleos, ceras e algumas hormonas. ― Principais funções dos lípidos são reserva, energética, estrutural e hormonal. Biomoléculas - Lípidos Fig. 13 – O azeite e a manteiga são exemplo de alimentos constituídos por lípidos.
- 35. Biodiversidade Células e Biomoléculas ―São formados por três ácidos gordos ligados a uma molécula de glicerol por ligações éster. Biomoléculas – Lípidos - Triglicerídeos Fig. 14 – Estrutura dos triglicerídeos.
- 36. Biodiversidade Células e Biomoléculas ―São constituídos por glicerol e dois ácidos gordos. ― O glicerol também está ligado a um grupo fosfato com carga negativa que, por sua vez, pode estar ligado a um outro composto. ― Apresentam uma região apolar – hidrofóbica – e outra região polar – hidrofílica. Estas moléculas designam-se por anfipáticas. Por essa razão são os principais constituintes das biomoléculas. Biomoléculas – Lípidos - Fosfolípidos Fig. 15 – Estrutura dos fosfolípidos.
- 37. Biodiversidade Células e Biomoléculas ―As ceras são moléculas complexas. São compostos hidrofóbicos que geralmente constituem barreiras que impedem a perda de água. Biomoléculas – Lípidos – Ceras e esteroides Colesterol Testosterona Estrogénio ― Os esteroides são constituídos por 4 anéis de carbono ligados entre si. ― Como exemplos temos as hormonas sexuais (testosterona e estrogénios) ou o colesterol. Fig. 16 – Exemplo do dimorfismo sexual num casal de patos- reais. Representação das moléculas das hormonas sexuais.
- 38. Biodiversidade Células e Biomoléculas ―São compostos quaternários, com carbono, hidrogénio, oxigénio e nitrogénio. ― Os monómeros são os aminoácidos (a.a.) sendo constituintes de todos os prótidos. Biomoléculas – Prótidos Fig. 17 – Estrutura de um aminoácido. Grupo amina Grupo carboxilo
- 39. Biodiversidade Células e Biomoléculas ―As ligações entre vários aminoácidos faz-se através das ligações peptídicas. ― Os polímeros resultantes são sequências lineares de aminoácidos – peptídeos. Por possuírem muitos a.a., alguns desses peptídeos são designados polipeptídeos ou polipéptidos Biomoléculas – Prótidos Fig. 18 – Formação de polipéptidos.
- 40. Biodiversidade Células e Biomoléculas ―As proteínas são unidades funcionais constituídas por um ou vários polipéptidos com uma estrutura tridimensional que determina a função. ― Essa estrutura resulta de uma organização espacial que vai aumentando de complexidade. ― Esta estrutura tridimensional é estável dentro de certos limites de temperatura ou pH. ― Variações nesses valores podem levar à desnaturação das proteínas. Biomoléculas – Prótidos Fig. 19 – Níveis de organização estrutural de uma proteína.
- 41. Biodiversidade Células e Biomoléculas ―As principais funções dos prótidos são: Biomoléculas – Prótidos Hormonal Transporte Armazenamento Defesa Enzimática Recetora Estrutural Motora Pepsina Queratina Proteínas do leite Rodopsina Anticorpos Insulina Proteínas musculares Hemoglobina Fig. 20 – Principais funções das proteínas.
- 42. Biodiversidade Células e Biomoléculas ―As enzimas são proteínas produzidas por células vivas, que aceleram reações químicas sem se consumirem nelas – são biocatalisadores. Enzimas, um tipo especial de proteínas Fig. 21 – A – A reação de hidrólise da sacarose tem uma energia de ativação elevada, o que a torna lenta. B – A presença de sacarase baixa a energia de ativação (EA), facilitando a ocorrência da reação e aumentando a sua velocidade.
- 43. Biodiversidade Células e Biomoléculas ―As enzimas são altamente especificas. ― Cada uma atua sobre um substrato específico. ― O local onde o substrato se liga na enzima é o centro ativo. ― Quando se ligam forma-se o chamado complexo enzima-substrato. Atividade enzimática Fig. 22 – Ação das enzimas. O centro ativo está disponível para a ligação com os substratos. Os substratos ligam-se ao centro ativo e a enzima muda de forma para acomodar melhor os substratos e para que a catálise ocorra. Os substratos são convertidos no produto, com libertação de uma molécula de água. O produto é libertado e a enzima regressa à conformação inicial, ficando disponível para se ligar a mais moléculas de substratos.
- 44. Biodiversidade Células e Biomoléculas ―Os ácidos nucleicos – ácido desoxirribonucleico (DNA) e o ácido ribonucleico (RNA) – codificam a estrutura e funcionamento de qualquer organismo. ― O DNA armazena e transmite a informação genética. ― O RNA participa na conversão dessa informação em proteínas. ― Os monómeros são os nucleótidos, sendo o DNA e o RNA os polímeros. Biomoléculas – Ácidos nucleicos Fig. 23 – Nucleótido.
- 45. Biodiversidade Células e Biomoléculas Biomoléculas– Ácidos nucleicos Fig. 24 – Representação das moléculas de DNA e de RNA. Características DNA RNA Pentose Desoxirribose Ribose Bases nitrogenadas Adenina, Citosina, Guanina e Timina Adenina, Citosina, Guanina e Uracilo Estrutura Cadeia dupla Cadeia simples Localização Núcleo, mitocôndrias e cloroplastos Núcleo, citosol, mitocôndrias e cloroplastos Duração Longa Curta
Notas do Editor
- #19 Consideramos que as imagens surjam logo com o subtítulo