Obtenção de energia pelos seres vivos
As formas de
obtenção de energia pelos seres vivos. Segundo a primeira lei da termodinâmica
“a energia não pode ser criada, nem destruída: apenas transformada e
transferida de um organismo para outro”.
Para realizar
trabalho é essencial a obtenção de energia. Logo, para manter o metabolismo, os
seres vivos precisam realizar processos de transformações energéticas, entre os
quais estão os processos de respiração e de alimentação.
fonte: http://www.ciencias-natureza6.blogspot.com
As funções de nutrição são responsáveis pela
obtenção da energia essencial aos organismos vivos. Estes processos podem ser
heterótrofos, quando se obtém alimento a partir de outro ser vivo ou seus
derivados, ou autótrofos, quando são capazes de sintetizar ou produzir o seu
alimento a partir de uma fonte de energia não orgânica.
A energia é transportada de forma
unidirecional enquanto a matéria forma ciclos biogeoquímicos.
A energia é transportada ao longo da cadeia
alimentar, portanto podemos afirmar que os organismos produtores (autótrofos)
são a base das teias alimentares. Deste modo, como o principal processo
autotrófico é a fotossíntese, a partir da qual é utilizada a energia solar para
transformar gás carbônico e água em fonte de glicose, água, gás oxigênio,
podemos afirmar que nossa maior fonte de energia é o sol.
Fonte:
http://www.biomania.com.br/bio/conteudo.asp?cod=1261
Os organismos heterótrofos são chamados de
consumidores nas cadeias alimentares. A matéria que compõe os seres vivos e os
seus derivados retornará, em algum
momento, para o estado inorgânico e, posteriormente, ao orgânico completando as
etapas dos ciclos biogeoquímicos. Os organismos responsáveis por transformar
matéria orgânica em inorgânica são chamados decompositores, e seus
representantes são bactérias e fungos.
Estudamos os
processos biológicos que envolvem reações do metabolismo energético. Se
definirmos metabolismo como sendo o conjunto das atividades metabólicas
(reações químicas) da célula, relacionadas com a transformação de energia.
Então o metabolismo energético é o conjunto de reações que envolvem
transferência de energia entre Diferentes substâncias. Estas reações ocorrem no
interior das células, unidades mínimas fundamentais da vida.
Todas as reações de síntese, por meio das
quais os organismos vivos constroem as complexas moléculas orgânicas que formam
o seu corpo, são chamadas de anabolismo e as reações de degradação de moléculas
constituem o catabolismo. Dessa forma podemos concluir que é através de reações
anabólicas que o ser vivo constrói seu corpo e é através de reações catabólicas
que os seres vivos conseguem a matéria–prima e a energia necessárias à vida.
ANABOLISMO
SIMPLES COMPLEXO
CATABOLISMO
COMPLEXO SIMPLES
Exemplo:
(PUC-RJ) Quando nos referimos ao ecossistema de um lago, dois conceitos são
muito importantes: o ciclo dos nutrientes e o fluxo de energia. A energia
necessária aos processos vitais de todos os elementos desde lago é
reintroduzida neste ecossistema:
a) Pela respiração dos produtores.
b) Pela captura direta por parte dos consumidores.
c) Pelo processo fotossintético.
d) Pelo armazenamento da energia nas cadeias
tróficas.
e) Pela predação de níveis tróficos inferiores.
Todos sabem que o processo
fotossintético é o meio pelo qual os organismos autótrofos produzem seu
alimento. Sabemos também que esses organismos são chamados de produtores por
esse mesmo motivo. Diante disso, podemos concluir que os vegetais são os únicos
organismos que conseguem obter os nutrientes necessários ao seu metabolismo e
repassá-los aos demais níveis tróficos.
1. Observe o esquema e responda as questões abaixo:
A)
Há perda de energia ao longo da cadeia alimentar?
Justifique.
B) Qual a principal fonte de
energia neste sistema?
C) As transferências da matéria e da energia
ocorrem do mesmo modo? Cite os motivos para a sua resposta:
2. Abaixo, quais representam reações anabólicas (de
degradação) e reações catabólicas (de síntese), respectivamente:
a) Energia
solar + 12H2O + 6CO2 C6H12O6 + 6 H2O + 6 O2
b) C6H12O6 + 6H2O + 6O2 12H2O + 6CO2 + Energia
3. Após responder a questão anterior, descreva as
razões pelas quais você classificou em reações de anabólicas e /ou de
catabólicas cada uma das reações. Não se esqueça de reler o texto da página 6
(caderno do aluno).
4. (UFMG 2008). A fotossíntese e a respiração são
processos fundamentais para a manutenção da biodiversidade na Terra.
Considerando-se esses dois processos é correto afirmar que ambos:
a) ocorrem
em seres heterotróficos;
b) participam do ciclo do carbono;
c) produzem diferentes formas de energia;
d) se realizam alternadamente durante o dia;
e) nenhuma das respostas anteriores.
5. (PUC - RJ-2007) São processos biológicos
relacionados diretamente a transformações energéticas celulares:
a) respiração e fotossíntese.
b) digestão e excreção.
c) respiração e excreção.
d) fotossíntese e osmose.
e) digestão e osmose.
Fotossíntese
a importância da fotossíntese para todos os seres
vivos. A fotossíntese é o processo através do qual ocorre a produção de
compostos orgânicos (carboidratos) a partir de compostos inorgânicos, como a
água e o dióxido de carbono (CO2), utilizando a energia luminosa na presença de
clorofila.
Equação Geral da Fotossíntese:
12 H20 + 6 CO2 -----> C6H12O6
+ 6 H20 +6 O2
- a água é
absorvida do solo pelas raízes;
- o CO2 é retirado do ar
atmosférico pelas folhas através dos estômatos;
- a energia
luminosa é transformada em energia química, com auxílio da clorofila.
Fonte:
http://www.portaldoprofessor.mec.gov.br
Como
as plantas aproveitam a energia solar para se desenvolverem?
Pode-se dizer de uma maneira
simples que as plantas absorvem uma parte da luz solar e a utilizam na produção
de substâncias orgânicas necessárias ao seu crescimento e manutenção.
As plantas apresentam partes
verdes que possuem uma substância, a clorofila, capaz de absorver a radiação
luminosa. A energia absorvida é usada para transformar o gás carbônico do ar
(CO2) e a água (absorvida pelas raízes) em glicose (um açúcar), através de um
processo chamado fotossíntese. O açúcar produzido é utilizado de várias
maneiras.
Através do processo conhecido por "respiração" a glicose
sofre muitas transformações, nas quais ocorre liberação de energia, que o
vegetal utiliza para diversas funções. A energia solar fica
"armazenada" nas plantas. Quando necessitam de energia substâncias, como a glicose, se transformam,
fornecendo a energia que a planta necessita.
Os seres vivos que não são
capazes de "armazenar" a energia luminosa dependem exclusivamente do
uso de energia envolvida nas transformações químicas. De maneira geral, esses
seres utilizam os compostos orgânicos fabricados pelos organismos que fazem
fotossíntese, alimentando-se desses organismos.
A fotossíntese também desempenha
outro importante papel na natureza: a purificação do ar, pois retira o gás
carbônico liberado na nossa respiração ou na queima de combustíveis, como a
gasolina, e, ao final, libera oxigênio para a atmosfera.
Dessa forma, as plantas estão na base da
cadeia alimentar, pois delas dependem a sobrevivência dos animais herbívoros,
que, por sua vez, alimentam os animais carnívoros.
Fonte: http://www.brasilescola.com/quimica/reacao-quimica-envolvida-na-fotossintese.htm
São enormes as quantidades de energia que as
plantas "armazenam" através da fotossíntese. Florestas tropicais, por
exemplo, "armazenam" durante um ano cerca de 8 mil quilocalorias por
metro quadrado de floresta, ou seja, 8 trilhões de quilocalorias por quilômetro
quadrado (8.109kcal/km2). Comparando com a capacidade de produção de energia de
uma usina hidrelétrica como, por exemplo, a de Barra Bonita, no Rio Tietê, cuja
capacidade é de cerca de 140 MW (megawatt), verifica-se que quantidade
equivalente a essa seria armazenada por 1 km2 de floresta absorvendo energia
luminosa por duas horas e meia.
Fonte:
http://www.eciencia.usp.br/arquivoEC/exp_antigas/igepeq.html
Fonte: http://www.ajudaroplanetaanaoacabar.blogspot.com
Exemplo:
(UFMG 2008) A fotossíntese e a respiração são processos fundamentais para a
manutenção da biodiversidade na Terra. Considerando-se esses dois processos é
correto afirmar que ambos:
a) ocorrem
em seres heterotróficos;
b) participam do ciclo do carbono;
c) produzem diferentes formas de energia;
d) se realizam alternadamente durante o dia.
Os processos fotossintéticos
são realizados por organismos autotróficos que possuem clorofila, a forma de energia
produzida tanto na fotossíntese quanto na respiração é o ATP, proveniente da
quebra da glicose, e ambos os organismos autótrofos e heterótrofos independente
do dia ou da noite respiram. Já o CO2 é utilizado nos processos de
fotossíntese produzindo a glicose e liberados
durante a respiração a partir da quebra da molécula de glicose.
1. “... quando cultivadas por três meses num local
com 720 ppm (partes por milhão) de CO2 no ar, o dobro da
concentração atmosférica, as mudas de Hymenaea courbaril [jatobá] duplicam a
absorção de gás carbônico e a produção de açúcares (carboidratos) e aumentam em
até 50% sua biomassa ...”
(Marcos Pivetta. Pesquisa FAPESP n.º 80, outubro de
2002.)
O texto
permite concluir que, nos jatobás, a:
a) taxa de
respiração celular em condições naturais é cerca de 100% maior do que em um
ambiente com 720 ppm (partes por milhão) de CO2 no ar.
b) produção de açúcares só não é maior em condições
naturais porque a concentração de CO2 atmosférico atua como fator limitante da
fotossíntese.
c) produção
de açúcares só não é maior em condições naturais porque a concentração de CO2
atmosférico atua como fator limitante da respiração celular.
d) concentração de CO2 atmosférico atua
como fator estimulante da fotossíntese e como fator inibidor da respiração
celular.
e) concentração de CO2 atmosférico atua
como fator inibidor da fotossíntese e como fator estimulante da respiração
celular.
2. Em um
ambiente primitivo semelhante à Terra no seu processo evolutivo, antes da
presença do oxigênio livre na atmosfera, qual a sequência correta do
aparecimentos dos primeiros seres vivos:
a)Fotossintetizantes, quimiossintetizantes e
heterótrofos.
b)Quimiossintetizantes, Fotossintetizantes e
heterótrofos.
c) Heterótrofos, quimiossintetizantes e
Fotossintetizantes.
d) Fotossintetizantes, heterótrofos e
quimiossintetizantes.
e) Quimiossintetizantes, heterótrofos e
fotossintetizantes.
3. O gás carbônico e o oxigênio estão envolvidos no
metabolismo energético das plantas. Acerca desses gases pode-se dizer que:
A) o gás
carbônico é produzido apenas durante o dia.
b) o gás carbônico é produzido apenas à noite.
c) o oxigênio é produzido apenas à noite.
d) o oxigênio e o gás carbônico são produzidos dia
e noite.
e) o oxigênio é produzido apenas durante o dia.
4. A fotossíntese libera para a atmosfera:
a) o
oxigênio oriundo da água.
b) o gás carbônico e o oxigênio provenientes da
respiração.
c) o vapor d’água absorvido pela luz.
d) o oxigênio proveniente do gás carbônico.
e) o gás carbônico proveniente da respiração.
5. Você saberia responder quais são os fatores que
limitam a fotossíntese?
Quimiossíntese
A quimiossíntese, outro processo de grande
importância na produção de energia pelos seres vivos, veremos a seguir sua
funcionalidade. Imagine como seria o processo de produção autotrófico se não
houvesse energia solar, como no caso das fontes termais?
Bem, há algum tempo pesquisas
marítimas descobriram que em regiões inóspitas, onde não há energia solar, se
desenvolvem bactérias capazes de metabolizar compostos orgânicos a partir de
compostos inorgânicos utilizando a energia calorífica. Verdadeiros oásis surgem
no meio dos oceanos, onde há fontes hidrotermais estes oásis possibilitam a
existência de ecossistemas diferenciados de todos os demais conhecidos.
O mais interessante das
descobertas científicas acerca de novos organismos é que a pesquisa básica gera
interesse em outras áreas, tais quais as citadas na reportagem da revista
Ciência Hoje “Fontes hidrotermais: «oásis» que podem explicar origem da vida”,
publicada no dia 26 de julho de 2013, que afirma:
“A demanda por novas moléculas
e enzimas, com hipotéticas aplicações em questões industriais, farmacêuticas e
de biomedicina, também é outra área de interesse nestas zonas particulares da
crosta terrestre.”
“Um dos cernes da questão está
no fato de a utilização de bactérias das fontes hidrotermais de grande
profundidade diminuir o número de erros na replicação, porque "estão
habituadas a condições extremas de pressão, calor, acidez e a gradientes muito
elevados, pelo que conseguem adaptar-se facilmente a novos ambientes".
Podem surgir novidades em
tratamentos oncológicos por radioterapia, tendo como modelo os mexilhões
hidrotermais, por exemplo, que conseguem reparar muito rapidamente o DNA.
"Se eles conseguem recuperar e nós percebermos os mecanismos que usam,
podem-se conseguir avanços", sugeriu Ana Colaço, sublinhando que
"vai-se procurar moléculas em vários organismos que podem vir a defender
as nossas células das cancerígenas ou bloqueá-las".
As riftias, vermes túbicolas
que só existem em fontes hidrotermais do Pacífico, podem inspirar novos
soluções para pessoas com problemas respiratórios, graças ao estudo do seu sistema circulatório incomum,
mas que tem hemoglobina, tal como o humano, e não colapsa com a ligação a gases
tóxicos.
As bactérias das fontes
hidrotermais também podem ser a base de mecanismos capazes de degradar os
resíduos dos aviários.”
2011-03-16
Carla Sofia Flores, na cidade da Horta
Ciência hoje
Um pouco de
química
A quimiossíntese é um processo
realizado por bactérias autotróficas, isto é, capazes de produzir o seu próprio
alimento. Nesse processo, a energia liberada a partir de reações inorgânicas é
utilizada para a produção de glicose que, posteriormente, é degradada para
produzir a energia que mantém a célula funcionando. Essa energia liberada na
primeira etapa da quimiossíntese representaria, nesse processo, o mesmo papel
que a energia luminosa desempenha na fotossíntese, para a produção de glicose a
partir de substâncias inorgânicas. (Também no caso da fotossíntese, o alimento
produzido, isto é, a glicose, é posteriormente metabolizada para produzir a
energia necessária à manutenção do organismo).
- Primeira etapa:
Composto Inorgânico + O2 → Compostos
Inorgânicos oxidados + Energia Química
- Segunda
etapa:
CO2 + H2O + Energia
Química → Compostos Orgânicos + O2
A imagem abaixo mostra esquema da
fotossíntese .
12 H20 + 6 CO2
-----> C6H12O6 + 6 H20 +6 O2
Observe que no primeiro exemplo
há a reação da água (H2O) com o Gás carbônico CO2, utilizando a energia solar
proveniente dos raios solares, na aula anterior é mostrado como a energia solar
é transformada em energia química para ser utilizada nestas reações como
catalisador (acelerador) gerando a produção de diversos compostos, um açúcar,
água e gás oxigênio que é liberado no ambiente.
Já no esquema da quimiossíntese,
uma reação anterior que gera energia química que é utilizada como catalisador
na reação que produz os mesmos elementos da reação anteriormente descrita. Isto
é, há uma substituição no tipo de energia básica utilizada para transformar
matéria inorgânica em matéria orgânica.
Exemplo
de quimiossíntese
Um exemplo de
quimiossíntese é o seguinte: gás sulfídrico reage com gás oxigênio produzindo
ácido sulfúrico e liberando energia química. Essa energia é então utilizada
para transformar gás carbônico e água em glicose e gás oxigênio. Note que se
trata de um processo autotrófico como a fotossíntese, mas não utiliza a energia
luminosa e sim aquela liberada na reação do gás sulfídrico (reação exotérmica é
aquela que libera calor). Esse processo é realizado por bactérias chamadas
sulfurosas.
Exemplo de organismos que
utilizam a quimiossíntese como fonte de energia:
•SULFUROSAS: oxidam compostos de enxofre
(H2S);
•NITROBACTÉRIAS: oxidam compostos
nitrogenados (NH3 e NO2);
•METANOGÊNICAS: produzem metano
(CH4) em locais com escassez de compostos de nitrogênio e enxofre;
•FERROBACTÉRIAS: oxidam compostos
de ferro (Fe(OH)3).
Exemplo:
Admite-se que os primeiros seres vivos obtinham alimento no ambiente e energia
por meio da:
a) Respiração
b) Fotólise
c) Quimiossíntese
d) Fotossíntese
e) Fermentação
1. Por que é que a quimiossíntese é importante?
2. (Enem, 2011) Certas espécies de algas são
capazes de absorver rapidamente compostos inorgânicos presentes na água,
acumulando-os durante seu crescimento. Essa capacidade fez com que se pensasse
em usá-las como biofiltros para a limpeza de ambietnes aquáticos contaminados, removendo,
por exemplo, nitrogênio e fósforo de resíduos orgânicos e metais pesados
provenientes de rejeitos industriais lançados nas águas. Na técnica do cultivo
integrado, animais e algas crescem de forma associada, promovendo um maior
equilíbrio ecológico.
SORIANO, E. M. Filtros vivos para limpar a água.
Revista Ciência Hoje. V. 37, n° 219, 2005 (adaptado).
A utilização da técnica do cultivo integrado de
animais e algas representa uma proposta favorável a um ecossistema mais
equilibrado porque:
a) os animais eliminam metais pesados, que são
usados pelas algas para a síntese de biomassa.
b) os animais fornecem excretos orgânico
nitrogenado, que são transformados em gás carbônico pelas algas.
c) as algas usam os resíduos nitrogenados liberados
pelos animais e eliminam gás carbônico na fotossíntese, usado na respiração
aeróbica.
d) as algas usam os resíduos nitrogenados
provenientes do metabolismo dos animais e, durante a síntese de compostos
orgânicos, liberam oxigênio para o ambiente.
e) as algas aproveitam os resíduos do metabolismo
dos animais e, durante a quimiossíntese de compostos orgânicos, liberam
oxigênio para o ambiente.
3. (STA. CASA-SP) Considere o seguinte esquema:
Esse
esquema resume:
a. Uma etapa da fotossíntese.
b. Uma etapa comum à respiração aeróbica e à
fermentação alcoólica.
c. Uma etapa comum à fotossíntese e à
quimiossíntese.
d. O processo da quimiossíntese.
e. O processo da respiração aeróbica.
Funk da
fotossíntese
Na madrugada não rola nada
Precisa luz pra começar
Nos tilacóides a fase clara
Gera ATP, NADP2H
A luz que chega
Quebra a água
E O2 vai liberar
Libera elétrons e energia
Para a fase escura utilizar
Mas essa fase clara é só preparação
Porque é lá no estroma que rola a redução
O CO2 do ar ele pode fixar
Pra isso acontecer então agora eu vou cantar
Entra CO2 usa ATP, NADP – pra glicose fazer
Entra CO2 usa ATP, NADP – pra glicose fazer
Na madrugada não rola nada
Precisa luz pra começar
Nos tilacóides a fase clara
Gera ATP, NADP2H
A luz que chega
Quebra a água
E O2 vai liberar
Libera elétrons e energia
Para a fase escura utilizar
É mole pra caramba
Aprender com pancadão
O O2 vem lá da água não é do CO2 não
A água do elétron, energia vem da luz
E é lá dentro do estroma que o carbono se reduz
Entra CO2 usa ATP, NADP – pra glicose fazer
Entra CO2 usa ATP, NADP – pra glicose fazer
hifas formando um micélio
