Colégio Delta Disciplina: Biologia Professora: Karla Rodrigues Mota Aluno (a): Tema 01: INTRODUÇÃO À BIOLOGIA

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1 1. O QUE A BIOLOGIA ESTUDA? Colégio Delta Disciplina: Biologia Professora: Karla Rodrigues Mota Aluno (a): Tema 01: INTRODUÇÃO À BIOLOGIA Biologia é a ciência que estuda os seres vivos e suas manifestações vitais, abarcando todos os aspectos ou características dos seres vivos como por exemplo: composição química, reprodução, evolução, metabolismo, organização celular, movimento e crescimento. Essas manifestações vitais são utilizadas para diferenciar os seres vivos dos seres brutos. Estudar Biologia não é apenas importante como conteúdo escolar, mas um meio de entender e manter vivo um mundo cada vez mais ameaçado pelos erros humanos, causados, às vezes, por descaso com a natureza e, por outras vezes, pela ignorância científica. 2. CARACTERÍSTICAS GERAIS DOS SERES VIVOS Para ser considerado um ser vivo, esse tem que apresentar certas características como: Ser constituído de célula; buscar energia para sobreviver; responder a estímulos do meio; reproduzir; evoluir, ter metabolismo próprio. Um ser vivo, para ser assim considerado, não precisa ter todas as características que vamos estudar aqui, mas certamente possuir parte delas. a) Composição Química Específica É o conjunto de átomos que compõem os seres. A análise química das células de qualquer ser vivo revela a presença constante de certas substâncias que, nos diversos organismos, desem-penham fundamentalmente o mesmo papel biológico. Basicamente, os principais elementos químicos que fazem parte da estrutura dos seres vivos são: Carbono (C), Hidrogênio (H), Oxigênio (O), Nitrogênio (N), Fósforo (P) e Enxofre (S). Os componentes químicos da célula podem ser divididos em dois grandes grupos Inorgânicos e Orgânicos: Inorgânicos: são moléculas simples, e estão representados pela água e sais minerais. Orgânicos: são moléculas que possuem carbono na sua constituição, e são representados pelos carboidratos, lipídios, proteínas, vitaminas e os ácidos nucleicos. b) Organização Celular Enquanto nos seres não vivos não há uma organização complexa, nos seres vivos há unidades extremamente organizadas denominadas células. As células são as unidades estruturais e funcionais dos organismos vivos. Podem ser comparadas aos tijolos de uma casa. Em geral, possuem tamanho tão pequeno que só podem ser vistas por meio de microscópio. Dentro delas ocorrem inúmeros processo que são fundamentais para manter a vida. Os seres humanos possuem aproximadamente 100 trilhões de células; um tamanho de célula típico é o de 10 μm (1μm = 0,000001m); uma massa típica da célula é 1 nanograma (1ng = 0, g). Deste modo, célula pode ser definida como a unidade morfológica (anatômica) e fisiológica dos seres vivos. Podendo ser dividida, basicamente, em três grandes partes: membrana celular, citoplasma e núcleo. c) Metabolismo É o conjunto de transformações que ocorrem nos seres vivos. As substâncias que formam o corpo dos seres vivos estão em contínua modificação. Reagem umas com as outras e se modificam. O metabolismo ocorre quando, por exemplo, uma molécula de açúcar libera energia para o ser vivo. O metabolismo pode ser dividido em: Catabolismo: reações que provocam a quebra de substâncias. Exemplos: respiração aeróbica, fermentação, digestão entre outros. Anabolismo: reações que provocam a síntese (produção) de substâncias. Exemplos: fotossíntese, quimiossíntese, entre outros. d) Excitabilidade É a capacidade de um ser vivo de responder a um estímulo, podendo ser dividida em: Sensibilidade: envolve a participação do sistema nervoso. É a capacidade de agir, ou seja, de selecionar qual a melhor ação a realizar frente aos estímulos ambientais. Nesse caso a ação é racional, consciente e pressupõe uma leitura completa da situação. Irritabilidade: é sua capacidade de reagir a algo, sem a participação do sistema nervoso. Deste modo sempre que se tem um determinado estímulo, instantaneamente se reage de uma determinada forma programada. Exemplo: o fechamento da folha da planta ao ser tocada. e) Reprodução É a capacidade que os seres vivos têm de dar origem a novos indivíduos da mesma espécie. A reprodução é uma característica vital para a espécie, mas não para o indivíduo.

2 Essa característica é necessária para manter uma espécie no decorrer dos tempos, curiosamente não é necessária para manter a vida de um indivíduo. f) Evolução É o processo através do qual ocorrem mudanças ou transformações nos seres vivos ao longo do tempo, dando origem a espécies novas. Este processo ocorre através das mutações genéticas em conjunto com a seleção natural. Com o passar de milhares de anos, por meio do processo de seleção natural, as mutações favoráveis vão se acumulando e como resultado surgem novas espécies diferentes das originais. 3. NÍVEIS DE ORGANIZAÇÃO DOS SERES VIVOS Podemos estudar a biologia em diversos níveis: Átomo partícula constituinte da matéria, formada por prótons, nêutrons e elétrons. Molécula estrutura constituída por átomos do mesmo elemento químico ou diferentes elementos. Organela e Célula As organelas são estruturas presentes no interior das células, que desempenham funções específicas. A célula é a unidade básica da vida, sendo imprescindível para a existência dela. Tecido conjunto de células que apresentam estrutura e funções semelhantes. Órgão conjunto de tecidos que interagem para execução de determinadas funções vitais. Sistema conjunto de órgãos interconectados em benefício ao equilíbrio do metabolismo. Organismo conjunto de todos os sistemas, formando um ser vivo. Tema 02: BIOQUÍMICA - COMPONENTES QUÍMICOS DAS CÉLULAS 1. ÁGUA Considerado o componente químico mais abundante da matéria viva, a água atua como solvente universal. Essa característica da água é de fundamental importância para os seres vivos, uma vez que as reações químicas de natureza biológica ocorrem em soluções. A maioria dos seres vivos conhecidos não sobrevivem na ausência de água. Cada molécula de água é formada por dois átomos de hidrogênio (H) e um átomo de oxigênio (O), e é representada pela fórmula H 2O. a) Propriedades da Água Polaridade: A disposição dos átomos na molécula faz com que as cargas elétricas não sejam distribuídas de maneira uniforme, criando um polo com cargas negativas próximo ao átomo de oxigênio e um polo com cargas positivas próximo aos átomos de hidrogênio. Ligações de Hidrogênio: 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), estabelece-se uma ligação entre eles, denominada Ligações de Hidrogênio (ou pontes de hidrogênio).

3 um fenômeno conhecido como capilaridade, o que possibilita a ascensão do líquido. Esse fenômeno é parte da explicação de como a água, absorvida pelas raízes das plantas, chega até suas folhas mais altas. As ligações de hidrogênio garantem 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 relacionamse com as ligações de hidrogênio: Tensão Superficial, Capilaridade, Calor Específico Elevado e Grande Capacidade de Dissolução. Tensão Superficial: A coesão entre as moléculas de água faz com que a superfície do líquido se comporte como uma película elástica. Essa propriedade, chamada de tensão superficial, permite, por exemplo, que pequenos insetos caminhem sobre a água sem afundar. Alto Calor Específico: As moléculas de água apresentam grande capacidade de absorver calor sem que sua temperatura fique elevada. Deste modo, a água demora a esquentar e a esfriar, mantendo a temperatura sem variações bruscas. Dissolução: Devido a sua polaridade a água pode dissolver diversas substâncias sendo considerada o Solvente Universal. Quando uma substância, como o açúcar ou sal, é dissolvida em água, significa que as moléculas que compõe essa substância se separam e são envoltas por moléculas de água. Nesses casos, a água é chamada de solvente e a substância dissolvida nela é o soluto. Capilaridade: As moléculas de água também atraem outras moléculas e, assim, podem aderir a determinadas superfícies, propriedade denominada adesão. A coesão e a adesão permitem que a água suba por tubos finos em b) Água nos seres vivos Por causa de suas propriedades químicas, a água desempenha diversas funções nos seres vivos. Algumas delas estão listadas a seguir: Participação em reações químicas: A água atua em diversas reações químicas dos organismos, como reagente ou como produto. Atuação como solvente: A água é capaz de dissolver gases, proteínas, aminoácidos e muitas outras substâncias, facilitando a ocorrência de reações químicas. Meio de transporte: O fluxo de água nas células e no organismo facilita o transporte de substâncias, como hormônios, nutrientes, gases, entre outras. Proteção térmica: A variação da temperatura da água é pequena, mesmo quando ela recebe grande quantidade de calor. Dessa forma, organismos que possuem grande quantidade de água em sua composição estão protegidos de variações de temperatura. Além disso, a evaporação da água presente no suor, por exemplo, contribui para o controle da temperatura corporal em alguns mamíferos. 2. SAIS MINERAIS Os sais minerais são substâncias inorgânicas, ou seja, não podem ser produzidos por seres vivos; assim, devem obtê-los por meio da nutrição. São encontrados principalmente nas células, dissolvidos na água na forma de íons, que são partículas dotadas de carga elétrica. Embora apareçam em pequenas quantidades, estas substâncias inorgânicas possuem funções muito importantes no corpo e a falta delas pode gerar desequilíbrios na saúde. Veja na tabela abaixo os alguns íons minerais, suas principais funções e fontes. Minerais Importantes na Alimentação Humana Mineral Funções Fontes Cálcio Sódio Componente fundamental dos ossos e dos dentes, atua na coagulação sanguínea, além de ser necessário para o funcionamento correto do sistema nervoso e imunológico. Necessário para a transmissão nervosa, equilíbrio hídrico e transporte de substâncias através da membrana celular. Laticínios, vegetais e peixes. Sal de Cozinha. Potássio Necessário para a transmissão nervosa e contração muscular. Carnes, laticínios e frutas. Iodo Integra moléculas de hormônios (tireoide) que atuam no metabolismo. Sal de Cozinha Iodado e frutos do mar. Ferro Faz parte da molécula de hemoglobina, necessária para o transporte de gases Carnes, ovos, cereais respiratórios no sangue. integrais e leguminosas. Flúor Necessário para a formação dos ossos e dos dentes. Água fluoretada. Note que o 3. CARBOIDRATOS Os carboidratos desempe-nham termo açúcar, dois papeis principais nos seres quando em São moléculas orgânicas, também conhecidos açúcares, vivos: energético e estrutural. textos e hidratos de carbono ou glicídios. Quimicamente, os Deste modo, os açúcares constituem linguagem não carboidratos são formados por carbono (C), hidrogênio (H) e a princi-pal fonte de energia para as científicos, oxigênio (O). células realizarem suas fun-ções, refere-se à sacarose, um carboidrato muito comum

4 como produzir e trans-portar substâncias, crescer e se dividir. Há três classes principais de carboidratos: os monossacarídeos, os dissacarídeos e os polissa-carídeos. Os monossacarídeos são carboidratos mais simples, que não sofrem hidrólise. Sua fórmula química geral (CH 2O)n, em que n corresponde ao número de carbonos variando de 3 a 7. Tais substâncias recebem os nomes de acordo com a quantidade de carbonos. A glicose, por exemplo, é uma hexose, pois contém seis átomos de carbono em sua estrutura, enquanto que a desoxirribose, que compõe o DNA, é uma pentose, pois tem cinco átomos de carbono. Os dissacarídeos são formados pela união de duas moléculas de monossacarídeos, como a sacarose (glicose + frutose), presente na cana-de-açúcar; a maltose (glicose + glicose), presente em vegetais e a lactose (glicose + galactose), presente no leite. Os polissacarídeos são carboidratos constituídos por centenas ou milhares de monossacarídeos, formando longas cadeias. São exemplos a celulose, o amido, o glicogênio e a quitina. Polissacarídeo Amido Celulose Glicogênio Papel Biológico É reserva energética natural das plantas, contendo mais de moléculas de glicose. É encon-trado na raiz, caule e folhas. É o mais abundante polissacarí-deo da natureza. Constitui o principal componente estrutural da parede celular das células vegetais. É o polissacarídeo de reserva energética dos animais em geral. Sua molécula pode conter cerca de moléculas de glicose. Armazenado principal-mente nas células do fígado e dos músculos. Fosfolipídios: constitu-em as membranas plasmáticas das células de todos os seres vivos. Cada molécula de fosfolipídios tem uma região hidrofílica (que tem afinidade com a água) e uma região hidrofóbica (sem afinidade com a água). Glicerídeos: são os óleos e gorduras, podendo ser produzidos por animais e plantas. Apresentam grande capacidade de armazenar energia. Aves e mamíferos, também utilizam essa gordura como isolante térmico, mantendo a temperatura do corpo constante, Esteroides: são lipídios que atuam, principalmente, na regulação de atividades biológicas. Participam da composição química da membrana das células animais (colesterol) e atuam como precursor de hormônios sexuais (progesterona e testosterona). Cerídeos: são lipídios simples produzidos por animais e plantas. Nas plantas, de forma geral, as ceras têm função impermeabilizante. São produzidas e depositadas na superfície das folhas ou dos frutos para diminuir a perda de água. Como exemplo de ceras animais temos a cera produzida pelas abelhas também bem como o cerume presente nas orelhas de alguns mamíferos. b) Principais funções dos lipídios Entre as principais funções dos lipídios, destacam-se as de reserva energética, isolante térmico, estrutural e reguladora. Reserva Energética: animais e plantas arma-zenam lipídios em seus corpos. Esses lipídios são utilizados como fonte de energia para as células quando há pouco carboidrato disponível. Nas plantas, os lipídios são armazenados em sementes e frutos; nos animais, no tecido adiposo. Isolante Térmico: nos animais, como os mamíferos, o tecido adiposo está localizado abaixo da pele e funciona como isolante térmico, ajudando a manter a temperatura corporal. Estrutural: os fosfolipídios e o colesterol compõem a membrana plasmática das células. Reguladora: alguns lipídios, como o colesterol, são precursores de substâncias reguladoras das funções do corpo, como certos hormônios. 5. PROTEÍNAS Quitina É um polissacarídeo que confere rigidez e resistência ao tecido onde ela se encontra. Ela constitui o exoesqueleto dos artrópodes (crustáceos, insetos, aracnídeos), sendo também encontrada na parede celular de certos fungos. As proteínas são compostos orgânicos complexos, formados por carbono, hidrogênio, oxigênio e nitrogênio. São as substâncias orgânicas mais abundantes nos seres vivos, sendo importantes tanto na estrutura quanto no funcionamento das células. São formadas por unidades menores denominadas aminoácidos. Para formar as proteínas, os aminoácidos combinam-se por meio de ligações químicas denominadas ligações peptídicas. Assim, uma proteína difere da outra quanto aos tipo, quantidade e à ordem dos aminoácidos que as compõem. 4. LIPÍDIOS Os lipídios são substâncias orgânicas de estrutura molecular variada e insolúveis em água. São também denominados de óleos ou gorduras e podem ser encontrados nos alimentos tanto de origem vegetal quanto animal. Atuam como substâncias estruturais e também como fonte energética. a) Classificação dos lipídios Dentre os tipos de lipídios, recebem destaque os fosfolipídios, os glicerídeos, os esteroides e os cerídeos.

5 componentes: uma pentose, uma base nitrogenada e grupo fosfato. As pentoses são diferentes no DNA e no RNA. No DNA a pentose é a desoxirribose, enquanto que no RNA é a ribose. As bases nitrogenadas podem ser de cinco tipos: Adenina (A), Timina (T), Guanina (G), Citosina (C), Uracila (U). Sendo que a uracila está presente apenas no RNA e a timina apenas no DNA. As proteínas são essenciais aos seres vivos, participando de diversas funções, como: estrutural, enzimática, transporte, defesa e regulação. Estrutural: quando as proteínas participam de estruturas das células e dos órgãos. O colágeno, por exemplo, é uma proteína presente na pele, nos tendões e nos ligamentos. A queratina, outro tipo de proteína, recobre as células da pele e forma pelos, unhas, penas, garras, bicos e placas córneas em diversos animais. Enzimática: as enzimas são proteínas que facilitam as reações químicas. Praticamente todas as reações químicas que ocorrem nos seres vivos dependem da ação das enzimas. Um exemplo é a amilase salivar, enzima presente na saliva e que auxilia no início da digestão dos carboidratos. Transporte: quando as proteínas atuam levando substâncias de um lugar para outro. No sangue dos mamíferos, a hemoglobina é uma proteína que transporta os gases respiratórios para todas as células do corpo. Defesa: Os anticorpos são proteínas responsáveis pela defesa do organismo contra agentes estranhos, como vírus e bactérias, que podem causar doenças. Regulação: há proteínas que são hormônios e como tal ajudam na regulação de funções do organismo. Um exemplo é a insulina que que participa da regulação de quantidade de glicose no sangue. Existem apenas 20 tipos de aminoácidos. Quando um aminoácido é produzido pelo próprio organismo, este é chamado de aminoácido natural, enquanto que aqueles aminoácidos obtidos exclusivamente por meio da alimentação são denominados aminoácidos essenciais. Os aminoácidos naturais para o homem são: alanina, arginina, asparagina, cisteína, ácido glutâmico, glutamina, glicina, prolina, ácido aspártico, histidina, serina e tirosina. Os aminoácidos essenciais para o homem são: isoleucina, lisina, metionina, fenilalanina, treonina, triptofano, valina e leucina. É válido ressaltar que durante os primeiros anos de vida do ser humano, a arginina e a histidina também são essenciais, visto que nesta fase ainda não são produzidas pelo organismo. 6. ÁCIDOS NUCLEICOS Os ácidos nucleicos são moléculas orgânicas relacionadas ao controle das atividades celulares, ao armazenamento e à transmissão das informações hereditárias ao longo das gerações. Há dois tipos de ácidos nucleicos, o DNA (ácido desoxirribo-nucleico) e o RNA (ácido ribonucleico). São grandes moléculas constituídas por unidades menores denominadas nucleotídeos. Como pode ser visto logo abaixo, cada nucleotídeo é constituído por três a) DNA No DNA estão codificadas as informações genéticas que controlam praticamente todos os processos celulares. Essas informações são transmitidas de uma geração para a próxima. A molécula de DNA é formada por duas cadeias de nucleotídeos ligadas entre si através da interação entre as bases nitrogenadas. A ligação entre as bases ocorre de maneira definida. Assim: - adenina emparelha-se com timina (AT); - guanina emparelha-se com a citosina (GC); Deste modo, em uma molécula de DNA a quantidade de adenina é igual a de timina, e a quantidade de citosina é igual a de guanina. As duas cadeias de nucleotídeos encontram-se torcidas uma sobre a outra, originando uma estrutura helicoidal, em dupla-hélice, semelhante a uma escada de corda retorcida, em que os degraus são as bases nitrogenadas e o corrimão é a pentose (açúcar) e o grupo fosfato. O DNA tem a capacidade de duplicar sua molécula em um processo chamado de replicação. b) RNA O aspecto mais fundamental para determinar que aparência e característica s um bicho ou uma planta vão ter são os tipos de proteína de que eles são compostos. O plano para a sua fabricação está no DNA, mas quem executa a ordem é o RNA. Ao contrário do DNA, o RNA é feito de uma única hélice (fita), sem a correspon-dência de bases. Deste modo, o RNA é formado por apenas uma cadeia de nucleotídeos. As bases nitrogenadas presentes no RNA são a adenina, a uracila, a guanina e a citosina. O RNA, de forma geral, é responsável pela expressão das informações contidas no DNA, atuando na produção de proteínas. Ou seja, a

6 mensagem genética que está nos códigos de DNA é transcrita para o RNA. O processo de produção de moléculas de RNA através das moléculas de DNA é denominado transcrição. c) Replicação O DNA tem a capacidade de se autoduplicar sua molécula em um processo chamado de replicação. Esta extraordinária capacidade é o principal atributo da vida e garante a hereditariedade. De modo simplificado, podemos dizer que este processo de inicia com a separação das duas cadeias de nucleotídeos, e cada cadeia funciona como molde sobre a qual será construída uma nova cadeia de nucleotídeos. Os nucleotídeos li-vres, formam as novas cadeias, ligando-se as ba-ses nitrogenadas complementares das cadeias origi-nais. Onde tem um nucleotídeo com adenina (A) jun-tase um núcleo-tídeo timina (T). Onde tem um nucleotídeo guanina (G) junta-se um nucleotídeo citosina (C). E o contrário também ocorre. Assim, onde tem timina (T) e citosina (C), encaixam-se, respectivamente, adenina (A) e guanina (G). Ao final do processo haverá duas moléculas de DNA idênticas, cada uma delas formada por uma cadeia da molécula antiga (original) e por uma cadeia nova. Por este motivo, chamamos o processo de duplicação semiconservativa, pois sempre conserva parte da cadeia antiga. Nem sempre a duplicação do DNA é perfeita; às vezes ocorrem pequenos defeitos, as mutações genéticas. Embora se trate de um erro no processo, são estas mutações que garante a variabilidade genética nos seres vivos. d) Transcrição As moléculas de RNA são produzidas a partir no DNA pelo processo de transcrição. De modo simplificado, podemos dizer que a transcrição inicia com a separação das duas cadeias do DNA, e os nucleotídeos de RNA livres vão se emparelhando gradualmente a uma das cadeias do DNA, denominada fita molde. O pareamento ocorre entre as bases de Adenina e Uracila (AU) e as de Guanina e Citosina (GU). Ao final do processo há a formação da molécula de RNA e as cadeias de DNA voltam-se a se unir. 7. VITAMINAS São substâncias orgânicas de natureza química diversa. De forma geral, elas atuam juntamente com as enzimas nas reações químicas. Ao contrário dos carboidratos, dos lipídios e das proteínas, as vitaminas não têm função estrutural nem função energética; além disso, são exigidas pelo organismo em doses mínimas. Embora sejam necessárias pequenas quantidades, são essenciais para o bom funcionamento do organismo, e sua falta pode causar diversos problemas. Cada vitamina tem um papel biológico especifico; portanto, nenhuma vitamina pode substituir outra vitamina diferente. A deficiência de vitaminas é conhecida por avitaminose; e o excesso, por hipervitaminose. As vitaminas podem ser classificadas em dois grandes grupos de acordo com a sua solubilidade: as hidrossolúveis e as lipossolúveis. As vitaminas hidrossolúveis são solúveis em água e devem ser ingeridas com frequência, pois são acumuladas em pequenas quantidades no organismo e, quando em excesso, são eliminadas pela urina. A vitamina C e as vitaminas do complexo B são hidrossolúveis. As vitaminas lipossolúveis são solúveis em lipídios e insolúveis em água. Estas não precisam ser ingeridas diariamente, pois são armazenadas no tecido adiposo. As vitaminas A, D, E e K são lipossolúveis. As plantas sintetizam diversas vitaminas; os animais devem obter a maioria delas por meio da dieta. Assim, uma alimentação rica em frutas, verduras, grãos e cereais variados fornece grande variedade de vitaminas ao corpo humano. Alimentos de origem animal, como carne, ovos e leite, também contém vitaminas, principalmente as lipossolúveis.

7 Hidrossolúveis Lipossolúveis Algumas Vitaminas Importantes na Alimentação Humana Vitamina Fonte Principais Funções Carência A D E K B C Fígado, gema de ovo, laticínios, vegetais alaranjados (cenoura) e folhas verde-escuras (espinafre). Sardinha, salmão, gema de ovo, leite e derivados. Óleos vegetais, cerais integrais e vegetais de folhas verde-escuras. Fígado, gema de ovo e folhas verdeescuras. Cerais integrais, frutas, legumes, feijão, fígado, carnes, ovos, leite e derivados. Frutas (laranja, pitanga, acerola e morango) e vegetais frescos. Protege a pele e os olhos e ajuda a prevenir resfriados e outras infecções. Auxilia na manutenção de ossos e dentes. Antioxidante e manutenção das membranas celulares. Atua no sistema de defesa do corpo e na coagulação do sangue. Atuam em vários sistemas do corpo humano, auxiliando no funcionamento de músculos, nervos e do sistema digestório. Manutenção da saúde de gengivas, ossos, cartilagens e vasos sanguíneos. Cegueira noturna, uma doença que causa a dificuldade de enxergar em ambientes com pouca luz. Raquitismo, doença na qual ossos e dentes se tornam frágeis. Degeneração e anormalidades da membrana plasmática e organelas celulares Hemorragias. Fraqueza muscular, anemia e alterações ósseas. Escorbuto, doença que promove o sangramento da gengiva e lesões nas articulações.