Entende-se por biosfera o conjunto de todos os locais do planeta onde existe vida.

BIOLOGIA E GEOLOGIA A | 10º ANO

BIODIVERSIDADE

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APRENDIZAGENS ESSENCIAIS

BIOLOGIA

Biodiversidade

1. A Biosfera

Entende-se por Biosfera o conjunto de todas as zonas do planeta Terra, onde é possível encontrar formas de vida. Esta abrange parte da crusta (Geosfera), da atmosfera e da hidrosfera, o que se traduz numa localização desde os 11 000 m abaixo do nível do mar, até aos 9 000 m acima desse nível.

1.1 Diversidade

A vida na Terra pode assumir várias formas, desde as mais simples bactérias, passando pelos fungos, até aos mais complexos mamíferos ou plantas de grande porte, as diferenças são evidentes. Há, no entanto, algo comum a todas as formas biológicas: todas, sem exceção, são constituídas por células.

A Biodiversidade pode ser analisada sob três perspetivas diferentes:

• Diversidade genética – refere-se ao facto de cada indivíduo, ainda que da mesma espécie, ser geneticamente diferente dos outros, ou seja refere-se à variabilidade dentro da própria espécie;
• Diversidade de espécies – refere-se à riqueza de espécies de seres vivos que se podem encontram à escala local, regional ou global;
• Diversidade ecológica – refere-se à diversidade de comunidades nos diferentes ecossistemas.

1.2 Organização

Os seres vivos estabelecem relações indissociáveis entre si (componente biótica) e com o ambiente físico em que se encontram (componente abiótica – água, luz, temperatura, solo, etc.), interagindo mutuamente. Esta relação entre fatores bióticos e abióticos, que ocorre num determinado meio, constitui um Ecossistema. Num ecossistema há um perfeito equilíbrio entre os referidos fatores, com vista a um objetivo e com base numa troca de matéria e energia. Os ecossistemas podem ser mais ou menos complexos, como por exemplo, uma floresta tropical, ou uma simples gota de água com presença de microrganismos.

Ao local onde os organismos de um Ecossistema vivem dá-se o nome de Biótopo. O conjunto de seres vivos, de diferentes espécies, que existem num determinado ecossistema designa-se comunidade, por outro lado designa-se população ao conjunto de seres vivos da mesma espécie que vivem numa determinada comunidade. Define-se como espécie o conjunto de seres vivos com características semelhantes, que se possam reproduzir entre si e originar descendência fértil.

Das várias relações que se estabelecem entre os seres vivos, as mais evidentes são as relações tróficas ou alimentares. Estas podem ser representadas sob a forma de cadeias alimentares, que integram conjuntos mais amplos e complexos, constituindo as redes ou teias alimentares.

Os decompositores atuam ao longo de todos os níveis tróficos da cadeia alimentar transformando matéria orgânica (cadáveres, fezes, etc.), em matéria inorgânica, assegurando desta forma a devolução dos minerais ao meio ambiente. São exemplos de decompositores os fungos e um grande número de bactérias.

1.3 Extinção e conservação

O desequilíbrio causado a um Ecossistema, que coloque em causa a perfeita harmonia entre os fatores bióticos e abióticos e a as trocas de energia e de matéria que ocorrem entre estes, pode levar à extinção de espécies ou à destruição do próprio Ecossistema.

Ao longo da história da vida na Terra, um sem-número de espécies terão surgido, evoluído e ter-se-ão adaptado às alterações do meio, no entanto, outras tantas terão sido extintas. Atualmente, a interferência humana nesse ciclo natural, através da sobre exploração (pesca e caça intensivas), agricultura intensiva, excesso de urbanização, poluição e desflorestação, entre outros, acelera cada vez mais o processo de extinção.

No sentido de inverter essa tendência, nas últimas décadas, foram criadas áreas protegidas (Parques Nacionais, Parques e Reservas Naturais, Áreas de Paisagens Protegidas e Sítios Classificados) em alguns ecossistemas privilegiados. Desta forma evita-se a sobre-exploração de recursos naturais e a intervenção humana está condicionada e sujeita a regulamentos específicos.

2. A célula

2.1 Unidade estrutural e funcional

A célula é a unidade básica estrutural e funcional de todos os seres vivos. É a unidade mais simples em que existe vida (no caso dos seres unicelulares).

Vários foram os cientistas que ao longo dos séculos contribuíram para um aperfeiçoamento do conhecimento celular. Desde Zacharias Janssen que inventou o primeiro microscópio, ainda que muito rudimentar, passando por Robert Hook que foi o primeiro a utilizar o termo célula, para se referir às cavidades poliédricas de lâminas de cortiça que visualizou ao microscópio, a Vladimir Zworykin que dirigiu a equipa que produziu o 1º microscópio eletrónico e, mais recentemente, James Watson e Francis Crick que propuseram um modelo de estrutura tridimensional do DNA (dupla hélice).

A Teoria Celular defende que:

• A célula é a unidade básica estrutural e funcional dos seres vivos;
• Todas as células têm origem unicamente a partir de outras células pré-existentes;
• A célula é a unidade de reprodução, desenvolvimento e hereditariedade dos seres vivos.

2.2 Constituintes básicos

Do ponto de vista morfológico, existem dois grupos de células, com características distintas entre si:

• Células Procarióticas: são as células estruturalmente mais simples, desprovidas de núcleo ou com um número muito reduzido de organelos intracelulares (apenas ribossomas). O material genético encontra-se, portanto, disperso no citoplasma, constituindo o nucléolo. Estas células são típicas de bactérias e cianobactérias (algas azuis).
• Células Eucarióticas: são as células estruturalmente mais complexas, caracterizadas por possuírem um núcleo individualizado delimitado por um invólucro celular, assim como outros organelos intracelulares delimitados por membranas. Estas células constituem os animais, as plantas, os fungos, os protozoários e a maior parte das algas.

As células eucarióticas podem ainda dividir-se em:

• Células animais: distinguem-se das células eucarióticas vegetais por apresentarem vacúolos em grande número, mas de pequenas dimensões, não possuírem parede celular nem cloroplastos.
• Células vegetais: distinguem-se das células eucarióticas animais por apresentaram parede celular de natureza celulósica, vacúolos pouco numerosos mas de grandes dimensões e cloroplastos.

Constituintes celulares:

• Núcleo (local delimitado pela membrana nuclear, onde se encontra o material genético – DNA, sendo o centro de controlo da atividade celular)
• Membrana plasmática ou celular (membrana que delimita exteriormente a célula e que permite criar uma barreira seletiva separando dois meios distintos, o meio intracelular e o meio extracelular; é uma superfície de troca de substâncias, energia e informação entre esses dois meios)
• Citoplasma (é o fluido que se encontra entre a membrana nuclear e a membrana plasmática, no qual se encontram dispersos os restantes organelos)
• Mitocôndrias (estruturas envolvidas nos processos de obtenção de energia (ATP) – respiração celular)
• Retículo endoplasmático (envolvido na síntese de proteínas, lípidos e hormonas)
• Ribossomas (têm como função a síntese de proteínas)
• Complexo de Golgi (conjunto de sáculos achatados associado a vesículas esféricas; intervém em fenómenos de secreção e produção de lisossomas)
• Centríolos (formados por microtúbulos, intervêm na divisão celular)
• Lisossomas (pequenas vesículas esféricas que se destacam do complexo de Golgi e onde se acumulam enzimas digestivas, intervêm no processo de digestão intracelular)
• Vacúolos (cavidades delimitadas por uma membrana, que contêm água com substâncias dissolvidas, absorvidas ou elaboradas pela célula; locais onde ocorre digestão intracelular)
• Cílios e flagelos (são organelos locomotores; podem ser finos e numerosos – cílios, ou longos e em pequeno número – flagelos)
• Plastos (organelos que apenas se encontram nas células das algas e das plantas, onde ocorrem diversos tipos de metabolismo; destacam-se os cloroplastos: organelos que contêm pigmentos fotossintéticos – clorofila, que lhe confere a cor verde)
• Parede celular (constituinte presente células vegetais, exteriormente à membrana celular, de natureza celulósica)

Do ponto de vista químico, todos os seres vivos são constituídos pelo mesmo tipo de moléculas (formadas por um reduzido número de elementos químicos, nomeadamente Carbono, Oxigénio, Hidrogénio, Azoto e, em menor quantidade, fósforo, cálcio, entre outros):

• Moléculas inorgânicas:
  • Água: elemento mais abundante. A forma como as moléculas de água se ligam entre si, conferem a este líquido propriedades únicas tornando-a essencial à vida. É responsável pelo transporte/difusão de substâncias entre o meio intra e extracelular; intervém na termorregulação dos seres vivos; intervém em reações de hidrólise e é considerada o solvente universal, pois dissolve a maioria das substâncias celulares.
  • Sais minerais: como sódio, potássio, cálcio, ferro, magnésio, iodo, zinco, entre outros.

• Moléculas orgânicas: são macromoléculas, constituídas por vários monómeros que ao unirem-se entre si, por reações de condensação, originam polímeros. Por cada ligação de dois monómeros que se estabelece é removida uma molécula de água. Por outro lado, através de reações de hidrólise, os monómeros podem separar-se uns dos outros.
  • Prótidos: são compostos quaternários, constituídos por C, O, H e N, podendo conter outros elementos como S, P, Mg, Fe e Cu. De acordo com a sua complexidade, podem classificar-se em:
    • Aminoácidos: são as moléculas unitárias dos prótidos; constituídos por um grupo amina (NH2), um grupo carboxilo (COOH), um hidrogénio e um radical, que confere especificidade ao aminoácido, ligados ao mesmo carbono.
    • Péptidos: resultam da ligação de aminoácidos, pelo estabelecimento de ligações peptídicas (ligações entre o grupo carboxilo de um aminoácido e o grupo amina do outro, com libertação de uma molécula de água), através de reações de condensação.
    • Proteínas: macromoléculas de elevada massa molecular, constituídas por uma ou mais cadeias polipeptídicas. Importância biológica das proteínas: função estrutural (fazem parte da estrutura de todos os constituintes celulares), função enzimática (atuam como biocatalisadores de reações químicas que ocorrem nos seres vivos), função de transporte (por ex. a hemoglobina é uma proteína que transporta o oxigénio); função hormonal (muitas hormonas têm constituição proteica); função imunológica (ao anticorpos são glicoproteínas); função motora (são os componentes maioritários dos músculos); função de reserva alimentar. Podem apresentar vários níveis de organização:
      • Estrutura primária: constituída por uma única cadeia polipeptídica em que os aminoácidos estão unidos numa sequência linear.
      • Estrutura secundária: cadeia polipeptídica que apresenta uma estrutura em hélice devido à interação entre diversas zonas da molécula ou ligação paralela entre duas cadeias polipeptídicas formando uma estrutura em folha pregueada.
      • Estrutura terciária: ocorre quando a cadeia em hélice se enrola e dobra sobre si própria, tornando-se globular.
      • Estrutura quaternária: ocorre quando várias cadeias polipeptídicas globulares se organizam e estabelecem interligações entre si.
    • Ácidos nucleicos: são moléculas que armazenam a informação genética que caracteriza a identidade de cada organismo, constituídas por polímeros de nucleótidos, as suas subunidades estruturais. Estes são formados por três constituintes: uma pentose (desoxirribose no caso do DNA, ou ribose no caso do RNA), um grupo fosfato e uma base azotada (de anel simples: Timina, Citosina e Uracilo (este apenas no RNA) ou de anel duplo: Adenina e Guanina). Importância biológica dos ácidos nucleicos: o DNA é o suporte universal da informação hereditária (genética), controlando a atividade celular. Quer o DNA quer o RNA intervêm na síntese proteica.

• • Glícidos ou hidratos de carbono: são compostos ternários, constituídos por carbono (C), hidrogénio (H) e oxigénio (O), na proporção 1:2:1, podendo variar das formas mais simples, os monossacarídeos ou oses (glicose por ex.), às formas mais complexas como os oligossacarídeos (2 a 10 moléculas de monossacarídeos) e os polissacarídeos (mais de 10 moléculas de monossacarídeos, de que são exemplo o glicogénio (reserva energética nas células animais) e o amido (reserva energética das células vegetais)). Importância biológica dos glícidos: função estrutural e função energética (utilizados diretamente em transferências energéticas).

• • Lípidos: são moléculas com fraca solubilidade em água e solúveis em solventes orgânicos como o éter, o clorofórmio e o benzeno. Importância biológica dos lípidos: reserva energética; função estrutural (constituintes das membranas celulares); função protetora (Ex: ceras que tornam superfícies impermeáveis); função vitamínica e hormonal (há lípidos que entram na constituição de vitaminas e fazem parte das hormonas sexuais)
    • Gorduras: constituem um dos principais grupos de lípidos. Quimicamente, são designadas por glicerídeos e são constituídas por três ácidos gordos e um glicerol. Têm funções de reserva.
    • Fosfolípidos: os fosfolípidos apresentam uma estrutura química que resulta da ligação de uma molécula de glicerol com dois ácidos gordos a uma molécula de ácido fosfórico com um composto azotado. São moléculas polares, anfipáticas com uma zona hidrofílica (solúvel na água e constitui a zona carregada eletricamente) e uma zona hidrofóbica (insolúvel na água). Têm função estrutural, principalmente ao nível das membranas.

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APRENDIZAGENS ESSENCIAIS

AE – APRENDIZAGENS ESSENCIAIS:

• Relacionar a diversidade biológica com intervenções antrópicas que podem interferir na dinâmica dos ecossistemas (interações bióticas/ abióticas, extinção e conservação de espécies)
• Sistematizar conhecimentos de hierarquia biológica (comunidade, população, organismo, sistemas e órgãos) e estrutura dos ecossistemas (produtores, consumidores, decompositores) com base em dados recolhidos em suportes/ambientes diversificados (bibliografia, vídeos, jardins, parques naturais, museus)
• Distinguir tipos de células com base em aspetos de ultraestrutura e dimensão: células procarióticas/ eucarióticas (membrana plasmática, citoplasma, organelos membranares, núcleo); células animais/ vegetais (parede celulósica, vacúolo hídrico, cloroplasto)
• Caracterizar biomoléculas (prótidos, glícidos, lípidos, ácidos nucleicos) com base em aspetos químicos e funcionais (nomeadamente a função enzimática das proteínas), mobilizando conhecimentos de Química (grupos funcionais, nomenclatura).
• Observar células e/ou tecidos (animais e vegetais) ao microscópio, tendo em vista a sua caracterização e comparação.

O que tens de saber neste capítulo, segundo o programa de Biologia e Geologia – 10º ano:

BIOLOGIA

MÓDULO INICIAL: DIVERSIDADE NA BIOSFERA

• Recordar e/ou enfatizar:

• • O conceito de Biosfera.
  • A diversidade biológica num ecossistema.
  • Os níveis de organização biológica, de modo a permitir reconhecer que o mundo vivo se apresenta hierarquicamente estruturado.
  • A importância da conservação das espécies e as causas de extinção.
  • A célula como unidade estrutural e funcional de todos os seres vivos.
  • A noção de célula: membrana celular, citoplasma e núcleo.
  • A unidade biológica não se limita a características estruturais e funcionais, revela-se também a nível molecular.
  • A importância biológica da água como constituinte fundamental de qualquer ser vivo.
  • Os seres vivos são constituídos por macromoléculas formadas por um número reduzido de elementos químicos (C, O, H, N, P…).
  • As funções principais das macromoléculas (estruturais, energéticas, enzimáticas, armazenamento e transferência de informação).

• Conceitos:

• • Biosfera
  • Ecossistema
  • Comunidade
  • População
  • Espécie
  • Organismo
  • Sistema de órgãos
  • Órgão/Tecido
  • Seres unicelulares/multicelulares
  • Diversidade
  • Extinção
  • Conservação
  • Célula
  • Membrana celular
  • Citoplasma
  • Núcleo
  • Meio interno
  • Meio externo
  • Água
  • Sais minerais
  • Monómeros/polímeros
  • Macromoléculas
  • Proteínas
  • Hidratos de Carbono
  • Lípidos
  • Ácidos nucleicos

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