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- 1. 4.1 OBTENÇÃO DEMATÉRIA PELOS SERES VIVOS HETEROTRÓFICOS
- 2. Obtenção de matéria Obtençãode matéria ― 4.1 Obtenção de matéria pelos seres vivos heterotróficos ― 4.2 Obtenção de matéria pelos seres vivos autotróficos
- 3. Obtenção de matéria Obtençãode matériapelos seres vivos heterotróficos Membrana celular – Modelo do mosaico fluido: estrutura e composição ― A membranaplasmáticaou membranacelular separa o interior da célula – meiointracelular –do seu exterior – meioextracelular. ― A membrana desempenha várias funções vitais e em caso de rutura conduz, inevitavelmente, à morte celular. ― O conhecimento que se tem da sua estrutura e funcionalidade baseia-seno modelo do mosaicofluido. ― Segundo este modelo a membrana é dinâmica e fluida. Fig. 1 - Estrutura e composição química da membrana plasmática.
- 4. Obtenção de matéria Obtençãode matériapelos seres vivos heterotróficos Membrana celular – Modelo do mosaico fluido: estrutura e composição ― Os principais componentes da membranas são proteínas, lípidos e também glícidos. Lípidos São essencialmente fosfolípidos quepossuemduas caudas hidrofóbicas –região apolar – e uma cabeça hidrofílica–região polar. Existe também colesterolnas membranas das células animais As proteínas podem ser intrínsecas/integradas ou extrínsecas/periféricas. As integradas só podemser removidas sea membrana for destruída. As periféricas estão ligadas de forma fracaà membrana. Proteínas Glícidos Localizam-seno exterior da membrana e projetam-sea partir da mesma para o meio extracelular. Estão associados a lípidos, glicolípidos, ou a proteínas, glicoproteínas.
- 5. Obtenção de matéria Obtençãode matériapelos seres vivos heterotróficos Membrana celular – Modelo do mosaico fluido: estrutura e composição Fig. 2 - Localização dos diferentes tipos de proteínas presentes nas membranas celulares animais..
- 6. Obtenção de matéria Obtençãode matériapelos seres vivos heterotróficos Membrana celular – Modelo do mosaico fluido: fluidez e funções das membranas celulares ― A estrutura das membranas celulares resulta das interações que os seus constituintes mantêm com a água e não de ligações químicas fortes. ― Assim, os lípidos podem apresentar movimentolateral, ou seja, na mesma camada da membrana. ― É possível, embora raro, umoutro tipo de movimento, o flip-flop, emque uma molécula muda de uma camada da membrana para a outra. ― As proteínas também apresentammovimento lateral. Fig. 3 - Processos distintos de movimentos dos fosfolípidos: A – Movimento lateral e rotacional dos fosfolípidos. B – Movimento de flip-flop.
- 7. Obtenção de matéria Obtençãode matériapelos seres vivos heterotróficos Membrana celular – Modelo do mosaico fluido: fluidez e funções das membranas celulares ― O tipo de biomoléculas da membrana e a forma como se organizampermitemque esta realizediversas funções. ― A bicamada fosfolipídica constituia estrutura básica da membrana:servedebarreirae controla a passagemde certas substâncias.; ― O colesterol, nas células animais, controlaa fluidez da membrana; ― As proteínas podem: transportar substâncias; catalisar reações químicas; serem recetores de sinais químicos; manter a coesãodos tecidos; e contribuir para a manutenção da forma de célula; ― Os glícidos constituemo glicocálix quefuncionamde marcadores dereconhecimento celular.
- 8. Obtenção de matéria Obtençãode matériapelos seres vivos heterotróficos Membrana celular – Modelo do mosaico fluido: fluidez e funções das membranas celulares Fig. 4 - Algumas funções das proteínas membranares. Adesão celular Reconhecimento celular (glicoproteínas) Transporte seletivo de substâncias Atividade enzimática Receção de sinais químicos do exterior da célula Ligação ao citoesqueleto e à matriz
- 9. Obtenção de matéria Obtençãode matériapelos seres vivos heterotróficos Transportes transmembranares ― A sobrevivência das células depende das trocas que estas realizamcom o meio extracelular. ― Devido à bicamada e à constituição da membrana a permeabilidade é variável. ― A membrana celular tem pouca permeabilidade para iões e moléculas polares mas apresentamelevada permeabilidade para substâncias apolares e pequenas. ― Assimpodemos afirmar que a membrana possuiuma permeabilidade seletiva. Bicamada de fosfolípidos Fig. 5 - A bicamada fosfolipídica confere à membrana uma permeabilidade seletiva.
- 10. Obtenção de matéria Obtençãode matériapelos seres vivos heterotróficos Transportes transmembranares – transporte passivo: difusão simples ― Grandeparte do transportede solutos ocorreatravés da membrana por difusão de acordo como gradiente de concentração. ― Existe um gradiente quando a concentração deum determinado soluto difere em lados opostos da membrana. ― A difusão ocorresempredo meio com maior concentração para o meio com menor concentração, ou seja, a favor do gradiente de concentração. ― Este processo ocorreatéas concentrações seigualarem, atingindo-seum equilíbrio dinâmico. ― O oxigénio, dióxido de carbono ou moléculas apolares e lipossolúveis são transportadas dessa forma. ― Por não haver gasto de energia designa-sepor transporte passivo.
- 11. Obtenção de matéria Obtençãode matériapelos seres vivos heterotróficos Transportes transmembranares – transporte passivo: difusão simples Fig. 6 - A – Difusão simples de um soluto. B – Difusão simples de dois solutos. Solutos possíveis: etanol, CO2, O2, N2. A B
- 12. Obtenção de matéria Obtençãode matériapelos seres vivos heterotróficos Transportes transmembranares – transporte passivo: osmose ― O movimento da água através da membrana designa-sepor osmose. ― Se os dois meios tiverem a mesma concentração total de solutos são designados isotónicos. ― Quando a concentração é diferente, o meio mais concentrado designa-sede hipertónico eo menos concentrado de hipotónico. Fig. 7 – Meios isotónico, hipertónico e hipotónico.
- 13. Obtenção de matéria Obtençãode matériapelos seres vivos heterotróficos Transportes transmembranares – transporte passivo: osmose ― Para compreender a osmoseé possívelrealizar uma experiência em que dois meios são separados por uma membrana apenas permeável à água. ― No meio hipertónico, como existemmenos moléculas livres, o potencial hídrico é menor do que no meio hipotónico. Assim, as moléculas de água no meio hipotónico tendem a atravessar a membrana e deslocar-se para o meio hipertónico. ― A pressãoosmóticacorrespondeà forçaqueé necessário aplicar para impedir esse movimento da água. ― Deste modo, os meios hipertónicos apresentammaior pressãoosmóticaqueos meios hipotónicos. Fig. 8 – Movimentação da água através de uma membrana semipermeável.
- 14. Obtenção de matéria Obtençãode matériapelos seres vivos heterotróficos Transportes transmembranares – transporte passivo: osmose ― As moléculas de água, por serem polares, têm alguma dificuldade em atravessar a bicamada fosfolipídica. ― A osmoseocorre, preferencialmente, através decanais proteicos, as aquaporinas. Fig. 9 – Osmose através de aquaporinas da membrana plasmática.
- 15. Obtenção de matéria Obtençãode matériapelos seres vivos heterotróficos Transportes transmembranares – transporte passivo: osmose ― A diferença de concentração entre o meio intracelular e extracelular conduzemà entrada ou saída de água. Meio hipertónico Águasai da célula Meio hipotónico Águaentrana célula Célula plasmolisada Célulatúrgida ― As células animais em meio muito hipotónicos podem rebentar – lise celular. ― Nas células vegetais devido à existência da parede celular, esta assegura a integridade da célula. Contudo há um aumento da pressãode turgescência.
- 16. Obtenção de matéria Obtençãode matériapelos seres vivos heterotróficos Transportes transmembranares – transporte passivo: osmose Fig. 10 – Consequências da osmose em células animais (A) e em células vegetais (B).
- 17. Obtenção de matéria Obtençãode matériapelos seres vivos heterotróficos Transportes transmembranares – difusão facilitada ― Os iões e as moléculas polares como a glicose são transportadas através deproteínas intrínsecas sem gastos deenergia – difusãofacilitada. ― Essas proteínas intrínsecas podemser proteínas de canal, como as aquaporinas, mas para solutos, como por exemplo iões. ― Podemtambém ser permeases, quesão proteínas queprendem as moléculas a transportar e mudam de conformação para efetuar o transporte. ― A difusão facilitada é um tipo de transporte passivo,pois ocorrea favor do gradientede concentração. Fig. 11 – Difusão facilitada através de proteínas de canal (A) e de permeases (B). A B
- 18. Obtenção de matéria Obtençãode matériapelos seres vivos heterotróficos Transportes transmembranares – difusão simples/facilitada ― A velocidade do transporteaumenta com a difusão facilitada. ― A velocidade de transportedepende da diferençade concentração entreos meios. ― Na difusão simples, enquanto maior for a diferença, maior a velocidade de transporte. ― Na difusão facilitada, a partir de um determinado valor, a velocidade de transportepassa a ser constante, devido à saturação das proteínas transportadoras. Fig. 12 – Variação da velocidade de transporte de um soluto através de difusão simples e de difusão facilitada, em concentrações crescentes de soluto no meio extracelular.
- 19. Obtenção de matéria Transportestransmembranares – transporte ativo ― Para assegurar a sobrevivência das células por vezes é necessário transportar substâncias contra o gradiente de concentração. ― Este tipo de transportedesigna-sepor transporteativo e requer gastos energéticos. ― A bomba de sódio-potássio (Na⁺/K⁺) éum exemplo deste tipo de transporte. ― Esta bomba é uma ATPase, sendo que uma molécula ATP fornecea energia necessária para a mudança conformação da proteína, permitindo a saída de 3 iões sódio e a entradade 2 iões de potássio. Obtenção de matériapelos seres vivos heterotróficos Fig. 13 – Funcionamento da bomba de sódio-potássio.
- 20. Obtenção de matéria Obtençãode matériapelos seres vivos heterotróficos Transportes transmembranares – transporte passivo/ativo ― O transporte passivoassegura a difusão desubstancias através da membrana, diretamenteatravés da camada, por canais proteicos ou por permeases, semgasto de energia. ― O transporte ativoutiliza sempreproteínas transmembranares, contra o gradientede concentração, comgastos de energia. Difusão simples Difusão facilitada Transporte ativo Fig. 14 – Comparação entre os dois tipos de transporte passivo (difusão simples e difusão facilitada) e o transporte ativo.
- 21. Obtenção de matéria Obtençãode matériapelos seres vivos heterotróficos Transportes transmembranares – endocitose e exocitose ― O transportede grandes quantidade de macromoléculas para dentro ou para fora das células faz-sedentro de vesiculas, por endocitose ou exocitose. Fig. 15 – Comparação entre a endocitose e a exocitose.
- 22. Obtenção de matéria Obtençãode matériapelos seres vivos heterotróficos Transportes transmembranares – endocitose ― Na endocitose surgem invaginações quesão pequenas reentrâncias que sevão aprofundando atése desprenderemda membranaformando uma vesícula. ― Existem 3 tipos de endocitose: Fagocitose: formação deprolongamentos citoplasmáticos - pseudópodes- queenvolvemas partículas a endocitar. Pinocitose: vesículas queaglomeramgotículas de fluido extracelular. Endocitose mediadapor recetores: as macromoléculas a serem endocitadas ligam-sea proteínas específicas que vão desencadear a invaginação e formação da vesícula.
- 23. Obtenção de matéria Obtençãode matériapelos seres vivos heterotróficos Transportes transmembranares – endocitose Fagocitose Pinocitose Endocitose mediadapor recetores Fig. 16 – Três tipos de endocitose: fagocitose, pinocitose e endocitose mediada por recetores.
- 24. Obtenção de matéria Obtençãode matériapelos seres vivos heterotróficos Transportes transmembranares ― Na exocitose, as vesículas que transportamsubstânciasfundem-secoma membrana plasmática libertando o seu conteúdo no meio extracelular. Fig. 17 – Exocitose. Meio extracelular
- 25. Obtenção de matéria Obtençãode matériapelos seres vivos heterotróficos Sistema endomembranar: funções dos organelos ― A membrana plasmática faz partede um sistema endomembranar complexo que inclui o invólucronuclear, o retículoendoplasmático (RERe REL), o complexode Golgi, os lisossomas, diversostipos de vesículas eos vacúolos. ― Tem a função de síntese e transportede proteínas e lípidos. ― Estes sistema também participa em processos dedigestão intracelular e extracelular, devido à ligação estrutural e funcional entre o retículo endoplasmático, complexo de Golgi e lisossomas.
- 26. Obtenção de matéria Obtençãode matériapelos seres vivos heterotróficos Sistema endomembranar: funções dos organelos Fig. 18 – Representação esquemática e observação (com coloração artificial) ao microscópio eletrónico dos dois tipos de RE: RER e REL.
- 27. Obtenção de matéria Obtençãode matériapelos seres vivos heterotróficos Sistema endomembranar: retículo endoplasmático (RE) ― O retículo endoplasmático é formado por uma rede de túbulos e sacos membranosos –cisterna– que forma um continuo coma membrananuclear e interagem com o complexo de Golgi. ― Possuiduas zonas distintas: ― Retículoendoplasmáticorugoso(RER), quepossuiribossomas associados etem como função a síntese de proteínas. ― Retículoendoplasmáticoliso(REL), não possuiribossomas associados etem como função a síntese de lípidos.
- 28. Obtenção de matéria Obtençãode matériapelos seres vivos heterotróficos Sistema endomembranar: complexo de Golgi ― As vesículas provenientes do RE são transportadas atéao complexo de Golgi. ― O complexo de Golgi consistenum conjunto de sacos membranares achatados. ― A face mais próxima do RE, designa-sede face de formação (cis) e a face opostaé face de maturação (trans) onde se originam as vesículas. ― O complexo de Golgi tem como função a produção de macromoléculas. Algumas células, como as glandulares, possuemumcomplexo de Golgi muito desenvolvido devido à produção de várias substâncias emgrandequantidadepara serem exocitadas. Fig. 19 – Representação esquemática e fotografia, com coloração artificial, obtida ao microscópio eletrónico, do complexo de Golgi.
- 29. Obtenção de matéria Obtençãode matériapelos seres vivos heterotróficos Sistema endomembranar: lisossomas ― Algumas das vesículas, libertadas pelo complexo de Golgi- lisossomas- possuem enzimas hidrolíticas ou hidrolases, quepermitem a digestão intracelular de compostos orgânicos. ― Essas enzimas são sintetizadas no RER e ativadas no complexo de Golgi. ― A digestão ocorreno interior de vacúolos digestivosqueresultamda fusão entre lisossomas evesículas que contêm os produtos a ser digeridos.
- 30. Obtenção de matéria Obtençãode matériapelos seres vivos heterotróficos Sistema endomembranar: lisossomas ― A digestão intracelular divide-se em: ― Heterofagia, processo através do qualsubstâncias provenientes dos exterior são digeridas. ― Autofagia, processo dedigestão de produtos da própria célula. Tem como finalidade, por exemplo, a eliminação de organelos celulares danificados. Fig. 20 – Representação esquemática de heterofagia (A) e autofagia (B). A B
- 31. Obtenção de matéria Obtençãode matériapelos seres vivos heterotróficos Sistema endomembranar ― O reticulo endoplasmático, o complexo de Golgi e os lisossomas trabalhamem conjunto mantendo uma continuidade estruturale funcional que é fulcralpara a célula. Fig. 21 – Continuidade estrutural e funcional entre o retículo endoplásmico, o complexo de Golgi, os lisossomas e a membrana plasmática.