Experiência da batata (osmose)

De forma a vermos o fenómeno da osmose em frente aos nossos próprios olhos, executamos a experiência da batata. Nesta experiência, é possível confirmar que a água se desloca de facto de um meio hipotónico para um meio hipertónico, ao abrir um pequeno buraco no centro da metade da batata, secá-la levemente com um guardanapo e depois preencher o buraco com sal. Desta forma, observamos (umas horas depois) que a batata fica bastante molhada.

Material:

• Metades de batata
• Faca ou colher
• Guardanapos
• Sal

Procedimento:

1. "Escavar" um pequeno buraco no centro da metade da batata
2. Secar a batata com um guardanapo
3. Preencher o buraco previamente "escavado" com sal, enchendo-o bem
4. Deixar as batatas repousar por umas horas
5. Observar o resultado após o repouso da batata, observando que o sal derreteu e diluiu-se na água

Aqui está o nosso resultado (um dia depois)!

Explosão de cor!

Para estudarmos as reações que a bicamada fosfolipídica da membrana celular tem à água (visto que é composta por uma parte hidrofílica e outra hidrofóbica), executamos em aula a experiência da explosão de cor com leite.

Materiais:

• Recipiente
• Leite
• Detergente (se necessário, para maior efeito de explosão)
• Corantes alimentares

Procedimento:

1. Verter leite para dentro do recipiente
2. Deitar umas gotas de corante no leite e observar o efeito
3. Adicionar algumas gotas de detergente para um maior efeito de explosão

O resultado obtido será semelhante ao da imagem (não é nossa!).

 Clique aqui para ver o vídeo da nossa experiência!

Obtenção de energia

A energia é obtida através dos processos de ingestão, digestão e absorção.

Digestão intracelular
Ocorre somente no interior da célula. A partículaé englobada, por pinocitose ou fagocitose, sendo então digerida no interior de vacúolos através das enzimas lisossomáticas.

• Retículo endoplasmático: é constituído por muitas membranas que delimitam vesículas ou cisternas e túbulos. O interior deste chama-se Lúmen (líquido). Quando os túbulos estão revestidos por ribossomas, chama-se retículo endoplasmático rugoso (cuja função é a síntese de proteínas), quando não está revestido por ribossomas chama-se retículo endoplasmático liso (cujas funções são a síntese de fosfolípidos, modificação de moléculas que entram na célula, como drogas e pesticidas, e formação de novas membranas). 
• Complexo de Golgi: nome que se dá a todos os dictiossomas (corpos do Complexo) de uma célula. Os dictiossomas são as cisternas e túbulos achatados em forma de disco (normalmente 4 a 7) e rodeadas por vesículas. As proteínas vindas do retículo endoplasmático são concentradas e envolvidas em membranas e enviadas para o interior ou exterior da célula.
• Lisossomas: são vesículas delimitadas por uma membrana que contém enzimas. Formam-se na fase de maturação do complexo de Golgi. Podem unir-se a outras vesículas endocíticas (no citoplasma) e originam um vacúolo digestivo. Os lisossomas intervêm nas digestões das substâncias que foram endocitadas (fagocitose e pinocitose) - Heterofagia, e também participam na digestão de organelos que necessitam de ser renovados, formando um vacúolo autofágico - Autofagia.

Transporte mediado e não mediado

O transporte é mediado quando necessita do auxilio de proteínas, e é não mediado quando não necessita do auxilio de proteínas.

• Difusão simples: gases passam de zonas de maior concentração para zonas de menor concentração. É um transporte passivo - não há gasto de energia. A energia proveniente para realizar a difusão é a própria energia cinética normal das moléculas. As substâncias envolvidas são gases e substâncias lipossoluveis.
• Osmose: Transporte passivo. É um caso particular da difusão simples em que a substância que se desloca é a água. É um transporte a favor do gradiente de concentração: a água passa de zonas de menor concentração de soluto (Meio Hipotónico) para zonas de maior concentração de soluto (Meio Hipertónico). Se a concentração de um soluto é igual nos dois meios diz-se que é Isotónico. Para que a água se desloque gera-se uma pressão: a pressão osmótica. Se a célula está exposta num meio hipotónico em relação ao meio intracelular, a água entra para o vacúolo da célula e esta aumenta de volume, ficando Túrgida. Se a célula está exposta num meio hipertónico em relação ao meio intracelular, a água da célula desloca-se para o exterior e a célula diminui de volume, ficando Plasmolizada. A célula vegetal tem a parede celular e na turgência, esta exerce uma força contrária à água que entra na célula, fazendo que o aumento de volume não seja significativo. Na célula animal, com o aumento do volume pode acontecer a Lise da célula (esta rebenta). 
• Difusão facilitada: transporte passivo. As substâncias envolvidas são glicose e aminoácidos. As substâncias deslocam-se a favor do gradiente de concentração mas são auxiliadas por proteínas específicas chamadas de Permeases, que são protteínas transportadoras da membrana celular. A substância liga-se à permease, esta muda de configuração durante o transporte da substância para permitir a entrada da mesma.
• Transporte ativo: as substâncias envolvidas são iões potássio e sólidos. O transporte é contra o gradiente da concentração, ou seja, as substâncias passam de zonas de menor concentração para zonas de maior concentração.
• Endocitose: dá-se a integração da membrana, forma-se uma vesícula endocítica e as substâncias do meio extracelular ficam retidas. Fagocitose: a célula emite pseudópodes e envolve as substâncias, formando a vesícula. Pinocitose: as substâncias que entram são fluidas. 
• Exocitose: é o processo inverso da endocitose. As vesículas exocíticas movem-se até à membrana, dá-se a fusão da membrana da vesícula com a membrana celular e o da vesícula liberta-se para meio extracelular.

Obtenção de matéria pelos seres heterotróficos

Os seres unicelulares capturam a matéria ogânica através da absorção, já os seres mais complexos precisam de ingerir e fazer a digestão. Os seres consumidores transformam matéria orgânica em matéria orgânica novamente, os seres decompositores transformam matéria orgânica em matéria inorgânica e os produtores transformam matéria inorgânica em matéria orgânica.

Membrana celular

• Delimita a célula;
• Garante a manutenção do meio intracelular da célula;
• Separa o meio intracelular do meio extracelular;
• Controla a entrada e saída de substâncias;

A membrana é constituída por proteínas, lípidos e glúcidos, assim como todas as outras estruturas membranares na célula, tais como retículos, lisossomas, mitocôndrias... Ela apresenta certa elasticidade e permeabilidade seletiva, ou seja, para certos tipos de moléculas ela é permeável, para outros é impermeável. É permeável à água e a substâncias lipossolúveis, é impermeável a iões (K, Na...) e a glúcidos.

Estrutura e composição química:

• Os lípidos da membrana são essencialmente os fosfolípidos e o colesterol (só em células animais, dá estrutura). A membrana é constituída por uma bicamada de fosfolípidos colada a um grupo fósforo. 
• As proteínas da membrana encontram-se presas à bicamada fosfolipídica. Podem ser intrínsecas ou integradas quando se encontram intimamente ligadas à bicamada. Podem ser extrínsecas ou periféricas quando se encontram fracamente ligadas à parte mais externa de ambas as camadas dos fosfolípidos. Se a proteína atravessar toda a membrana chama-se transmembranar. As proteínas intrínsecas são moléculas Anfipáticas, ou seja, têm uma parte hidrofílica (parte externa da camada) e uma parte hidrofóbica (parte interna da camada). As proteínas têm como funções dar estrutura, inervir no transporte de substâncias, receber estímulos químicos e enzimas.
• Os glúcidos da membrana formam-se glicoproteínas quando se ligam às proteína, e quando se ligam aos lípidos formam glicolípidos. Não há glícidos simples na membrana, têm de estar associados a outras moléculas (proteínas ou lípidos). São recetores de informação de certas substâncias e localizam-se na parte externa da membrana. 

Evolução do estudo da membrana:

1. Langmoir, 1917: previu que seria constituída por uma camada de fosfolípidos;
2. Gorter e Grendel, 1925: descobriram a bicamada lípidica;
3. Davson e Danielli, 1935: propuseram que duas camadas fosfolípidica estariam envolvidas por uma camada de proteínas, em que as cadeias polipeptídicas se dispunham perpendicularmente às moléculas lípidicas.
4. Singer e Nicholson, 1972: Modelo do mosaico fluído (aceite atualmente). Bicamada fosfolipídica, com proteínas periféricas. 

Moléculas orgânicas e inorgânicas

Água

É o composto mais abundante, constitui cerca de 70% mas pode atingir nalgumas os 90% da composição das células.

A água desempenha um papel fundamental na célula: função estrutural, regula as reações bioquímicas, regula a temperatura, intervém em reações de hidrólise, é um excelente solvente e atua no meio de difusão de muitas substâncias.

As propriedades da água facilitam estas reações, ou seja, o fato desta molécula apresentar polaridade permite a ligação a outras moléculas polares, ligações  que se fazem por pontes de hidrogénio.

Embora a molécula de água seja uma molécula eletricamente neutra, ela apresenta polaridade.

Os dois eletrões dos dois átomos de hidrogénio são compartilhados pelo oxigénio. Junto aos átomos de hidrogénio a carga é ligeiramente negativa e junto ao oxigénio a carga é ligeiramente negativa.

Quando um dos átomos de hidrogénio se aproxima de um outro átomo de oxigénio de outra molécula de água, a força de atração destes dois átomos forma uma ligação a que se dá o nome de ponte de hidrogénio.

Macromoléculas orgânicas: 

Estas são os lípidos, prótidos, glúcidos e ácidos nucleicos. Estas moléculas grandes (Polímeros) são formadas por moléculas mais pequenas (Monómeros, como por exemplo a glicose, aminoácidos, ácidos gordos). 

Os monómeros ligam-se uns aos outros originando cadeias para formar os polímeros, este processo chama-se Polimerização. Um monómero liga-se a outro e liberta-se uma molécula de água.

Quando há a separação de um monómero de outro dá-se o processo inverso, chamado de Despolimerização.  

• Glúcidos: são constituídos por carbono, hidrogénio e oxigénio. A sua função é fornecer energia à célula e constitui a parede celular. A unidade estrutural básica dos glúcidos é o monossacarídeo. Dois a dez monossacarídeos chamam-se de oligossacarídeos e mais de dez monossacarídeos chamam-se plissacarídeos. A fórmula geral dos glúcidos é Cn(H2O)n em que n varia de 3 a 7. 
• Lípidos: a maioria dos lípidos é constituída por ácidos gordos ligadas a uma molécula de glicerol, esta ligação chama-se ligação éster. São insolúveis na água (formam emulsões) e solúveis noutros lípidos e noutros solventes como o éter e o clorofórmio. As suas funções são: fornecer energia, isoladores térmicos, reguladores e estruturais. Os ácidos gordos dizem-se saturados quando todos os carbonos estão ligados entre si por ligações simples. Dizem-se insaturados quando os carbonos estão ligados com ligações duplas e triplas. Dizem-se polinsaturados quando existe mais que uma dupla ou tripla ligação. Os fosfolípidos são lípidos estruturais que se destacam pela sua importância, constituem a maior parte da membrana celular. São constituidos por um grupo fosfato (ácido fosfórico) ligado a glicerol que por sua vez se encontra ligado a dois ácidos. 
• Prótidos: são compostos quaternários constituídos por azoto, oxigénio, hidrogénio e carbono. A sua função é estrutural (constituem a membrana celular), transportam substâncias, constituem as enzimas e os anticorpos que intervêm na nossa defesa específica e podem ser reguladores. A sua unidade básica é o aminoácido e no ser vivo existem 20 tipos de aminoácidos diferentes. Os aminoácidos ligam-se através de ligações peptídicas e dão origem a dipeptídeo (dois aminoácidos), polipeptídeo (mais de dois e menos de cem aminoácidos) e proteínas (mais de cem, são cadeias polipeptídicas). Uma proteína simples é apenas constituída por aminoácidos, uma proteína conjugada é constituída por moléculas mais aminoácidos. Quanto à sua estrutura podem ser primárias (sequencias simples de aminoácidos unidos por ligações peptídicas), secundárias (cadeias em hélice ou folha, unidos por pontes de hidrogénio), terciárias (estrutura globular) e quaternárias (várias cadeias associadas). 
• Ácidos Nucleicos: são o DNA e o RNA, são responsáveis pela transmissão das características de uma célula para outra e pelo controle em processos celulares. A unidade básica é um Nucleótido, constituída por ácido fosfórico, pentose (glúcido), base azotada (adenina, timina, citosina, guanina e uracilo). DNA: ácido desoxirribonucleico, é formado por duas cadeias polinucleotídicas que se enrolam em hélice. RNA: ácido ribonucleico, formado por uma estrutura linear. A cadeia polinucleotídica é formada por nucleótidos constituídos pelo ácido fosfórico ligado a ribose (glúcido) e este às bases (adenina, guanina, citosina e uracilo).

A célula

Teoria celular: todas as células são pré-existentes; a célula é a unidade básica de todos os seres vivos; a célula é a unidade de reprodução, desenvolvimento e hereditariedade.

A célula: constituição 

• Núcleo: onde está o DNA da célula e toda a sua informação;
• Nucleóide: só os seres procariontes têm; nucleo falso que está espalhado pelo citoplasma e não está delimitado por uma membrana nuclear;
• Cloroplasto: só as células vegetais têm; organelo onde decorre a fotossíntese, pela qual os seres vegetais obtêm energia;
• Parede celular: estrutura dura, que dá forma à célula e a protege; só o reino Monera e as células vegetais têm;
• Membrana celular: estrutura maleável que separa o meio intracelular do meio extracelular;
• Vacúolo: rodeados por uma membrana, são reservas de açucares, água, gases e outras subtâncias. Só os reinos Animal e Vegetal apresentam vacúolos, pequeno e grande (respetivamente);
• Centríolos: são microtúbulos que auxiliam a divisão celular. Só os Animais têm. Só se formam na altura exata da divisão celular e estão no núcleo;
• Retículo endoplasmático: sistema membranar constituído por sacúolos, vesículas e canículas que têm como função a síntese de proteínas, lípidos e hormonas. É uma extensão da membrana nuclear, e só existe nos reinos Animal e Vegetal.
• Complexo de Golgi: conjunto de cisternas e vesículas que têm como função a transformação de proteínas em lípidos e intervém em fenómenos de secreção. Está presente na célula Vegetal e Animal;
• Mitocôndrias: constituída por duas membranas (interna e externa), a mais interna integra-se para o interior. A sua função é a respiração aeróbica, processos que levam à obtenção de energia. Existe na célula Animal e Vegetal;
• Lisossomas: estruturas esféricas que contêm enzimas que intervêm na decomposição de moléculas e estruturas celulares. Existe na célula Animal. 

Os organitos celulares são constituídos por moléculas orgânicas (prótidos, lípidos, glúcidos e ácidos nucleicos) e moléculas inorgânicas (água e sais minerais). 

BIOLOGIA

A vida apareceu na Terra há cerca de 3500 milhões de anos, e desde então, os seres têm evoluído dos mais simples até aos mais complexos. Atualmente, existe uma grande variedade de seres vivos na Biosfera. A esta grande variedade chamamos de Biodiversidade. 

Todos os seres que habitam o planeta interagem , não só entre si, mas também com os fatores abióticos. A esta interação chamamos de Ecossistema: interação entre os fatores abióticos e bióticos de um determinado local. Comunidade de espécies vegetais, animais e microorganismos de um habitat que, em conjunto com os elementos abióticos (meio fisico-químico) do ambiente, interagem como um sistema estável.

Fatores abióticos: luz, tipo de solo, temperatura, humidade...

Os seres relacionam-se através da cadeia alimentar, pela alimentação. Numa cadeia alimentar há 3 papeis: consumidor, produtor e decompositor.

Espécie: seres com características semelhantes que se reproduzem e deixam descendência fértil;
População: conjunto de indivíduos da mesma espécie, que vivem num mesmo local e na mesma época;
Comunidade biótica ou biocenose: conjunto de todos os seres vivos num mesmo local e na mesma época;
Biomas: conjuntos de ecossistemas do mesmo tipo, caracterizados pelas condições de clima e de solo, que determinam um tipo particular de vegetação e os tipos de animais e de outros seres vivos que nele se desenvolvem;
Habitat: lugar específico onde cada espécie pode ser encontrada. O habitat está adaptado a cada ser vivo.
Biótopo: conjunto de fatores abióticos existentes num determinado ecossistema;
Nicho ecológico: função que cada ser tem dentro de um ecossistema;

O Homem dividiu os seres vivos em reinos. A classificação mais atual divide os seres vivos em 3 grupos que se subdividem em 6 reinos. A outra divisão, mais comum, é a de Whitaker, proposta em 1968, que divide os seres vivos em 5 reinos.

• O reino Monera tem células procariontes, seres unicelulares, autotróficos, e são produtores e decompositores.
• O reino Protista tem células eucariontes, seres uni e pluricelulares, auto e heterotróficos, e são produtores, consumidores e decompositores.
• O reino Fungi tem células eucariontes, seres uni e pluricelulares, heterotróficos, e são decompositores.
• O reino Plantae tem células eucariontes, seres pluricelulares, autotróficos,e são produtores.
• O reino Animalia tem células eucariontes, seres pluricelulares, heterotróficos, e são consumidores.

Procarionte: célula sem membrana nuclear;
Eucarionte: célula com membrana nuclear;

Hierarquia dos sistemas biológicos: célula > tecido > orgão > sistema > organismo > população > comunidade > ecossistema > biosfera

Reflexão

A Geologia acabou, agora começa a Biologia. Gostei bastante da matéria de Geologia, mas penso que vou gostar mais da de Biologia. Estou preparada e motivada para enfrentar todas as dificuldades que a Biologia possa trazer!

Estrutura Interna da Geosfera

Modelo clássico:
Este modelo divide a Terra em três grandes camadas: crosta, manto e núcleo. A crosta corresponde a 1% da massa do planeta, enquanto que o manto corresponde a 82% e o nucleo a 17%. As camadas são separadas por duas descontinuidades:

• Descontinuidade de Mohorovic: localiza-se a 30 quilómetros de profundidade e separa a crosta do manto superior.
• Descontinuidade de Gutenberg: localiza-se a 2900 quilómetros de profundidade e separa o manto do núcleo externo.

Existem ainda outra descontinuidade, chamada Descontinuidade de Lehman, que separa o núcleo externo do núcleo interno. Esta descontinuidade localiza-se a 5150 quilómetros de profundidade. 

Devido ao seu estado físico, o nucleo desvia a trajetória das ondas sísmicas diretas, originando ondas refletidas e ondas refratadas. As ondas refletidas são novas ondas que se propagam, a partir de uma superfície de descontinuidade, em sentido contrário e no mesmo meio em que a onda inicial se estava a propagar. As ondas refratadas são transmitidas, por uma superfície de decontinuidade, para o segundo meio.
Existe um local onde as ondas diretas não são registadas à superfície, onde só são registadas ondas refletidas e/ou refratadas - zona de sombra.
As ondas P têm uma zona de sombra: desaparecem a cerca de 1150 km a 14000 km de distância ao epicentro (correspondente a 103º e 143º de distância angular.
As ondas S desaparecem aos 103º e não voltam a aparecer, dado que não atravessam materiais líquidos.

 

Modelo segundo as propriedades físicas:

  

Para alguns autores, existe uma camada chamada de camada D, entre os 100 e os 200 km de profundidade (entre o manto inferior e o núcleo externo) que se diz ser responsável pelas plumas mantélicas (ou hot spots, formação dos vulcões do Hawai). 

Sismologia

Um sismo é a libertação de energia vinda do interior da Terra. Esta energia propaga-se através de ondas sísmicas que originam vibrações na atmosfera. Os sismos de origem tectónica são provenientes de falhas. As falhas são fraturas na rocha com movimento, enquanto que diáclases são fraturas na rocha sem movimento. Existem sismos tectónicos (choque de placas, falhas), sismos artificiais (causados pelo Homem) e sismos vulcânicos (na formação de um vulcão).

Teoria do Ressalto Elástico:
Esta teoria foi proposta por Henry Reid em 1911, e diz que quando um material rochoso fica sujeito a um nível de tensão que ultrapassa o seu limite elástico, dá-se a deformação desse material. As rochas são elásticas e plásticas:

• Elasticidade: esticam e voltam à posição normal;
• Plasticidade: são maleáveis.

As rochas mais resistentes são as rochas magmáticas plutónicas. Se a deformação da rocha for lenta, forma-se uma dobra (sujeita a pressões muito lentas, a profundidade), se o movimento for rápido, forma-se uma falha e a rocha parte.
Esta teoria explica a formação de um sismo. Os movimentos tectónicos geram tensões junto às rochas que envolvem e a falha e estas deformam-se e acumula-se energia potencial. Quando a tensão que atua no plano de falha vence o atrito entre os dois blocos de rocha divididos pela falha, estas deslocam-se e libertam energia sob a forma de calor e ondas sísmicas, originando o sismo.

Tipos de tensão:

• Tensões de compressão;
• Tensões de distenção;
• Tensões de cisalhamento;

O Hipocentro ou Foco sísmico é o local no interior onde o sistema tem origem. O Epicentro é o local à superficie onde o sismo é sentido com mais violência. 
Relativamente à profundidade os sismos podem ser: superficiais (70 km); intermédios (71 - 300 km); profundos ( mais de 300 km de profundidade).
Um Terramoto é um sismo cujo epicentro está na crosta continental;
Um Maremoto é um sismo cujo epicentro está na crosta continental;
Um Tsunami é uma onda gerada por um maremoto;

Ondas Sísmicas:

As ondas de origem, que se formam no hipocentro e se propagam no interior da Terra são as ondas P (primárias) e as ondas S (secundárias), sendo ambas chamadas de ondas de volume.
As ondas que se formam à superfície, pela junção de ondas P e S, são as ondas L (Lowe ou Love) e Rayleigh, sendo ambas chamadas de ondas superficiais.

Quanto às ondas de volume:

• As ondas P propagam-se na mesma direção de propagação da onda. São as ondas que se deslocam em maiores velocidades, sendo as primeiras a chegar à superfície. Atravessam todo o tipo de materiais, no entanto, a sua velocidade modifica consoante o material que está a atravessar. Estas ondas deslocam-se em movimentos de contração e dilatação. 
• As ondas S (Transversais ou Secundárias) propagam-se na perpendicular à propagação do sismo. Não se deslocam em materiais líquidos e têm menor velocidade de propagação, chegando depois das ondas P. 

Quanto às ondas superfíciais: 

São a união das ondas P e S, só se deslocam e formam à superfície.

• As ondas L deslocam-se na perpendicular à direção de propagacão e paralela à superfície. 
• As ondas Rayleigh deslocam-se de forma elíptica, no sentido contrário aos ponteiros do relógio. São ondas muito raras e destrutivas. 

Os sismógrafos são os aparelhos que registam os sismos, sendo o registo chamado de sismograma. Um sismo tem 3 fases: fase premonitória, sismo principal e réplicas.
A fase premonitória diz respeito à chegada das primeiras ondas P. O sismo principal diz respeito à chegada das ondas S e á consequente junção destas com as P, formando ondas L e/ou Rayleigh. As réplicas dizem respeito ao reajuste dos materiais fraturados no interior da Terra. Diz também respeito à saída das últimas ondas S. É a fase mais destrutiva.

A Magnitude é a quantidade de energia libertada por um sismo. É medida através da Escala de Richter ( 0 a 9).
A Intensidade é o grau de destruição causada por um sismo. É medida pela Escala de Mercalli, em numeração romana ( I a XII ).