FICHA 1 - AS CARACTERÍSTICAS DOS SERES VIVOS

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Elaborado por: Profa. Luci Freitas

A biologia é a ciência que estuda os seres vivos. A diversidade dos seres vivos é muito grande. Mas, apesar da enorme diversidade de seres que habitam o planeta, eles têm muito em comum. Os seres vivos são dotados de um conjunto de características que não existem na matéria bruta (sem vida).

Iremos estudar agora, as características que são comuns a todos os seres vivos:

1) COMPOSIÇÃO QUÍMICA - Substâncias que constituem o organismo dos seres vivos

Toda matéria existente no universo é feita de átomos. Os átomos podem se ligar uns aos outros, formando moléculas.

Na matéria bruta, os átomos estão agrupados em compostos relativamente simples, formando as substâncias inorgânicas (também chamadas substâncias minerais), como a água (H2O), vários sais (de ferro, de cálcio, de fósforo, de magnésio, de flúor, etc), os gases (N2, CO2 e O2) e os cristais de rocha.

Nos seres vivos, além de substâncias inorgânicas, encontramos também substâncias mais complexas, as substâncias orgânicas – proteínas, carboidratos, lipídios, ácidos nucléicos e vitaminas. As substâncias orgânicas são formadas por átomos de carbono que se unem, podendo formar longas cadeias contendo outros átomos, como os de hidrogênio, oxigênio e nitrogênio (CHON).

Portanto a matéria viva apresenta composição química mais complexa do que a matéria bruta: enquanto um grão de areia é formado apenas por um tipo de substância – a sílica (SiO2) – uma bactéria, apesar de ser bem menor do que um grão de areia, possui água, sais minerais e diversas substâncias orgânicas, como proteínas, açúcares ou carboidratos, gorduras ou lipídeos, ácidos nucléicos, entre outras.

2) CICLO VITAL - Ciclo de vida de um ser vivo do nascimento até a morte

Todos os seres vivos podem passar por diversas fases durante sua existência: nascem, crescem, amadurecem, se reproduzem, envelhecem e morrem. Essas diferentes fases da vida de um ser constituem o seu ciclo de vida. Esse ciclo tem duração variável, de um tipo de ser vivo para outro. Veja alguns exemplos que indicam a duração média aproximada de vida de alguns animais:   

arara: 60 anos	crocodilo: 80 anos
cabra: 17 anos	elefante: 100 anos
chimpanzé: 20 anos	leão: 20 anos
coelho: 7 anos	porco: 10 anos
coruja: 27 anos	rato: 4 anos

O ciclo de vida pode durar minutos ou centenas de anos, conforme o ser vivo considerado.  Algumas bactérias podem completar seu ciclo de vida em cerca de 30 minutos. Outros seres, como as sequóias e alguns tipos de pinheiro, podem viver 4 mil anos ou mais.

3) CRESCIMENTO - Processo através do qual um ser vivo aumenta de tamanho

Crescimento é o aumento do tamanho do indivíduo. Os organismos vivos retiram do ambiente os nutrientes necessários à sua sobrevivência. Suas células incorporam esses nutrientes, aumentam de volume e se multiplicam fazendo com que o tamanho do organismo aumente. Portanto esse crescimento se faz pela multiplicação de células no interior do corpo. Todo ser vivo cresce de dentro para fora, seja pelo aumento do volume celular (unicelulares), ou pela multiplicação das células (pluricelulares).

4) IRRITABILIDADE OU EXCITABILIDADE - Capacidade de reagir a estímulos do ambiente

Todos os seres vivos são capazes de reagir a estímulos ou modificações do ambiente, ou seja, todos possuem irritabilidade. Os estímulos podem ser físicos ou químicos, como por exemplo, a mudança de temperatura, de luminosidade, de pressão ou de composição química do ambiente em que vivem.

No caso dos seres mais simples, dizemos que estes possuem uma irritabilidade simplificada. Esta irritabilidade é a capacidade de reagir, de forma inata e mecânica, a um estímulo. Por exemplo, ao colocarmos uma gota de ácido na água onde estão algumas amebas (seres unicelulares), elas terão a reação de se afastar para o lado oposto.

Organismos complexos, como os mamíferos, dizemos que possuem uma irritabilidade complexa. Eles possuem órgãos sensoriais (olhos, ouvidos, pele etc.) altamente especializados em receber os estímulos ambientais. Esses órgãos estão acoplados ao sistema nervoso, que recebe e envia respostas rápidas e adequadas a cada tipo de estímulo, como, por exemplo, quando estamos num ambiente frio. Neste caso os pelos do corpo ficam arrepiados devido à contração de pequenos músculos eretores dos pelos, ou seja, o corpo reage por meio de uma resposta rápida elaborada pelo sistema nervoso.

Nos vegetais, as reações aos estímulos costumam ser mais lentas do que nos animais, como por exemplo, o crescimento do caule em direção à luz ou o crescimento das raízes em direção ao solo. Esse fenômeno vegetal de irritabilidade é chamado tropismo. Em algumas plantas, como a sensitiva ou dormideira, a reação pode ser mais rápida: um simples contato externo provoca o fechamento das folhas em segundos. Esse fechamento se deve à diminuição na pressão da água existente numa dilatação na base das folhas. Mecanismos semelhantes ocorrem com plantas carnívoras, que capturam pequenos animais.

5) MOVIMENTO - Capacidade de alterar a posição do corpo no espaço

O movimento mais fácil de ser observado é a locomoção dos animais. Eles se deslocam por conta própria de um lugar para outro, em busca de alimentos, abrigo, parceiros etc., porém existem animais que vivem presos a um substrato. São chamados de sésseis ou fixos. Apesar de sésseis o movimento está presente nesses organismos de diversas maneiras, como por exemplo, o movimento que ocorre naturalmente no citoplasma de suas células.

A locomoção não é exclusiva dos animais. Pode ser observada também em seres unicelulares, como por exemplo, os protozoários. Eles podem se locomover através de filamentos longos chamados flagelos, ou através de filamentos curtos chamados cílios. Muitos protozoários emitem prolongamentos de sua membrana, formando expansões chamadas pseudópodes (pseudo=falso; podos= pés).

As plantas também podem alterar sua posição realizando diversos tipos de movimentos em resposta a estímulos do ambiente. Um desses estímulos é a luz e o exemplo mais conhecido é o do girassol que se movimenta orientado pela direção da incidência de raios luminosos do Sol.

6) MATERIAL GENÉTICO - Conjunto de genes que contêm as informações para a construção do ser vivo

Cada característica dos seres vivos é determinada pelo seu material genético (DNA e RNA) encontrado nas células.

O material genético é o DNA (ácido desoxirribonucléico) e o RNA (ácido ribonucléico). Os filamentos de DNA formam os cromossomos encontrados no interior das células (mais freqüentemente no núcleo celular). O RNA é encontrado tanto no núcleo quanto no citoplasma.

A estrutura conhecida como gene corresponde a um segmento ou pedaço da molécula de DNA. Os genes contêm as informações responsáveis pelas características do indivíduo. O organismo dos seres vivos trabalha de acordo com as ordens do DNA. O RNA copia a informação contida no gene e a transforma em uma proteína, no citoplasma.

Outra propriedade do DNA, da qual a hereditariedade depende, é a sua capacidade de se duplicar, formando cópias exatamente iguais.

Os vírus apresentam o DNA ou o RNA; os demais seres vivos apresentam os dois.

7) REPRODUÇÃO - Capacidade de gerar seres semelhantes a si próprio

Reprodução é a capacidade que os seres vivos têm de gerar outros seres semelhantes a si mesmos. É por meio da reprodução que as espécies se mantêm através dos tempos. É ela que explica por que, em condições normais, um ser vivo morre, mas a espécie não desaparece. A reprodução pode ser considerada a característica essencial da vida. Entretanto, apesar de sua importância, não é uma função vital, pois o ser vivo pode viver sem que haja a necessidade de se reproduzir.

A reprodução pode ocorrer de duas formas: assexuada (ou agâmica) e sexuada (ou gâmica). 

A) REPRODUÇÃO ASSEXUADA - Nessa forma de reprodução não há a participação de células sexuais (gametas) para a formação de novos seres. É a reprodução pelo próprio indivíduo, que dá origem a outros seres geneticamente idênticos a ele. Os descendentes, por receberem cópias iguais do DNA do indivíduo original, possuem as mesmas características. São cópias fiéis daquele que lhes deu origem. Como exemplo, temos as amebas, certas bactérias, esponjas etc. Este tipo de reprodução é comum nos seres unicelulares, mas também ocorre em alguns seres pluricelulares. Existem muitos tipos de reprodução assexuada, entre eles a cissiparidade ou bipartição, a esporulação e o brotamento.

a) Cissiparidade ou bipartição: é mais freqüente entre os organismos unicelulares. Neste tipo de reprodução a célula simplesmente se divide em duas partes, que passarão a representar dois novos seres.

b) Esporulação: o indivíduo produz esporos, células que conseguem germinar originando novos indivíduos, sem que haja fecundação. A reprodução através de esporos pode ocorrer em organismos unicelulares e em organismos pluricelulares. Tomaremos como exemplo uma alga verde que vive fixa a um substrato. Essa alga produz esporos que são liberados e nadam livremente até se fixarem em um meio adequado; cada esporo, então, pode germinar e formar um novo indivíduo idêntico.

c) Brotamento: ocorre tanto em organismos unicelulares quanto em organismos pluricelulares. Tomaremos como exemplo a hidra, um animal invertebrado que vive em água doce. Em uma hidra adulta nasce naturalmente um broto, que pode crescer, se destacar e dar origem à outra hidra.

B) REPRODUÇÃO SEXUADA - Nesse tipo de reprodução há a participação de gametas e são produzidos seres geneticamente diferentes. Esse tipo de reprodução é muito mais vantajoso para o caráter evolutivo. É um tipo de reprodução comum nos seres pluricelulares.

Em geral os gametas são células produzidas por seres diferentes: um masculino e outro feminino. Nesse caso dizemos que esses seres têm sexos separados. Entre os animais, por exemplo, os machos formam espermatozóides e as fêmeas, óvulos. Nos vegetais os nomes dados aos gametas são diferentes. Nas samambaias, por exemplo, o gameta feminino é a oosfera e o masculino é o anterozóide.

Quando ocorre a fecundação – união do espermatozóide com o óvulo – forma-se o zigoto ou célula-ovo. O zigoto se divide várias vezes formando assim um novo indivíduo. Esse indivíduo possuirá genes da mãe e do pai; suas características serão o resultado de uma combinação das características paternas e maternas.

Alguns organismos unicelulares, como as bactérias, podem se reproduzir sexuadamente sem que haja formação de gametas. Nesse caso, dois indivíduos emparelham temporariamente e um deles (bactéria doadora) cede parte de seu material genético. A bactéria receptora, agora, se dividirá formando duas novas bactérias cujas características serão o resultado da combinação do DNA da doadora com o DNA da receptora.

Alguns seres vivos possuem a capacidade de, no mesmo organismo, formarem tanto gametas masculinos quanto femininos. Esses seres são chamados de hermafroditas. As minhocas e os caramujos são um exemplo. Mas uma minhoca não fecunda a si própria; aliás, animais hermafroditas geralmente não se auto fecundam. Para haver reprodução, é necessário que duas minhocas se aproximem e se acasalem. Durante o acasalamento, as duas minhocas trocam espermatozóides e uma fecunda a outra. Este tipo de fecundação é chamada de fecundação cruzada. Os óvulos fecundados são liberados no solo, no interior de um casulo e cada óvulo fecundado dará origem a uma nova minhoca.

Quando a fecundação ocorre no interior do organismo feminino, dizemos que a fecundação é interna. O macho lança os espermatozóides dentro do corpo da fêmea. É lá que ocorre o encontro dos gametas (fecundação). Quando ocorre no meio externo, dizemos que a fecundação é externa. Os machos lançam seus espermatozóides na água e ao mesmo tempo as fêmeas lançam os seus óvulos. O encontro desses gametas ocorre na água e, portanto, fora dos organismos produtores de gametas. Mamíferos, répteis e aves têm fecundação interna.  A maioria dos peixes e os anfíbios fazem fecundação externa.

8) HEREDITARIEDADE - Capacidade de transmitir as características genéticas aos descendentes

Todo ser vivo envelhece e morre, mas antes disso ele pode se reproduzir; os filhotes são semelhantes aos pais. Essa capacidade de transmissão das características hereditárias de pais para filhos é chamada hereditariedade. A hereditariedade depende do DNA (ácido desoxirribonucléico) que é transmitido dos pais para os filhos.

9) MUTAÇÃO - Corresponde a um erro na cópia do material genético                                                                 

O mecanismo de hereditariedade garante que os filhos sejam semelhantes aos pais. Mas se esse mecanismo fosse infalível, as espécies não se modificariam ao longo do tempo. As espécies hoje existentes são resultantes de espécies que existiram no passado e que sofreram transformações. Isso se deve, porque, às vezes, o DNA produz cópias com erro, que pode ser causado tanto por uma falha durante a duplicação, como pela exposição do organismo à radioatividade ou a certos produtos químicos. Surge assim, uma molécula-filha, diferente da original. Isto se chama Mutação;

Se essa alteração ocorrer nas células que vão formar os gametas, ela será transmitida aos descendentes.  As mutações explicam, em parte, o aparecimento, ao longo do tempo, de muitas espécies novas a partir de outras já existentes, no processo conhecido como evolução das espécies.

10) EVOLUÇÃO - Processo através do qual os seres vivos se transformam ao longo do tempo

Quando a mutação é vantajosa ela tende a se espalhar pela população. Mas quando é prejudicial ela fica rara e pode desaparecer. O processo pelo qual o ambiente determina quais os organismos que apresentam mutações favoráveis e, assim, possuem maior possibilidade de sobrevivência é chamado de seleção natural. A idéia de seleção natural foi desenvolvida pelo cientista Charles Darwin.

Para que a evolução ocorra dois processos são indispensáveis:

a) MUTAÇÃO: corresponde a um erro na cópia do material genético (DNA), produzindo uma característica diferente.

b) SELEÇÃO NATURAL: processo pelo qual o ambiente determina quais as características mais vantajosas, selecionando assim os organismos mais adaptados a sobreviver naquele ambiente.

11) METABOLISMO - Conjunto de reações químicas que ocorrem no organismo

A palavra metabolismo vem do termo (metabole = transformar). Dentro de todo o ser vivo ocorre uma série de transformações químicas nas quais algumas moléculas complexas são produzidas e outras são desmontadas. O conjunto de todas as transformações químicas que ocorrem no interior de um organismo é denominado metabolismo.

          

            Essas reações químicas podem ser divididas em:

a) Reações de Construção: Neste tipo de reação, moléculas simples são transformadas em moléculas complexas. O organismo pode construir grandes moléculas que irão formar as partes das células – esse processo é chamado anabolismo (ana = erguer). A fotossíntese é um exemplo de anabolismo.

b) Reações de Decomposição: Neste tipo de reação, moléculas complexas são rompidas, desmontadas, formando moléculas mais simples, como, por exemplo, a quebra moléculas de alimento, para obter energia – esse processo é denominado catabolismo (cata = para baixo). A respiração celular é um exemplo de reação de catabolismo.

12) NUTRIÇÃO - Processo através do qual um ser vivo obtém alimento

Um organismo vivo é instável e frágil. As proteínas e outras moléculas orgânicas presentes no ser vivo se desgastam com o tempo e precisam ser repostas. A estrutura do ser vivo só pode ser mantida à custa de uma substituição permanente de suas moléculas e de muitas de suas células.

Essa substituição celular só é possível se houver incorporação de matéria no organismo. Isso ocorre através da nutrição. A nutrição é necessária para o crescimento através da formação de novas células, reconstrução de partes desgastadas, além de ser a fonte de matéria para o metabolismo celular.

                 A nutrição pode ocorrer de duas maneiras:

A) NUTRIÇÃO AUTÓTROFA (auto = próprio; trofo = alimento)
Nesse tipo de nutrição, os seres vivos são capazes de produzir matéria orgânica que lhes servirá de alimento, através de processos como a fotossíntese, por exemplo. A fotossíntese é realizada pelas plantas, pelas algas e por certas bactérias, principalmente as cianobactérias.

Na fotossíntese o organismo é capaz de produzir moléculas orgânicas para seu corpo, a partir de substâncias inorgânicas que retira do ambiente, como o gás carbônico do ar atmosférico (que penetra na planta através das folhas) e a água e os sais minerais (que normalmente as raízes retiram do solo). O organismo vegetal usa a energia luminosa do Sol que é absorvida pela clorofila. Esse fenômeno produz substâncias orgânicas (glicídio de 3 carbonos) para o organismo e libera, como resíduo, o gás oxigênio, na atmosfera.

Com o glicídio de 3 carbonos a planta fabrica outras substâncias, como por exemplo, o amido e a sacarose. O amido é encontrado, por exemplo, na batata e no feijão. A sacarose é o açúcar que costumamos usar para adoçar, por exemplo, o café e os sucos; ela é encontrada, naturalmente, na cana-de-açúcar. Os autotróficos, dessa forma, se alimentam das substâncias orgânicas que eles próprios fabricam, a partir de energia luminosa, da água e do gás carbônico obtido do ambiente em que vivem.

Equação da fotossíntese: CO2 + H2O  + energia luminosa ------------------> Glicidio 3C + O2

Observação: Os sais minerais são indispensáveis para a ocorrência de inúmeros fenômenos que acontecem nos seres vivos. Os sais de magnésio, por exemplo, são necessários para a produção das clorofilas, uma vez que participam da formação das moléculas desses pigmentos. E, sem clorofila, a planta fica incapacitada para a realização da fotossíntese.

B) NUTRIÇÃO HETERÓTROFA (hetero = diferente)

Nesse tipo de nutrição, os seres vivos não são capazes de produzir seu próprio alimento, precisando obtê-lo do meio ambiente.  É realizada pelos animais, protozoários, fungos e a maioria das bactérias. Esses seres precisam ingerir moléculas orgânicas prontas. Os animais, por exemplo, obtêm moléculas orgânicas dos corpos de outros animais ou de vegetais que eles ingerem.

13) RESPIRAÇÃO CELULAR - Processo através do qual o ser vivo retira energia dos alimentos

Todo ser vivo precisa de energia para viver e realizar suas diversas funções. Boa parte dos alimentos ingeridos e digeridos serve como fonte de energia para o organismo. Várias moléculas orgânicas de alimento podem ser utilizadas como fonte de energia, mas é mais vantajoso para o ser vivo usar um açúcar, a glicose.

A glicose (C6H12O6) é uma molécula orgânica que reage com o gás oxigênio (O2), sendo desmontada e transformando-se em gás carbônico (CO2) e água (H2O). Nessa transformação, a molécula de glicose é quebrada, liberando a energia que nela está contida. Esta energia, por sua vez, é utilizada nas atividades do organismo, como o movimento, a produção de calor, a transmissão de impulso nervoso ou a construção de grandes moléculas orgânicas durante o processo de reconstrução ou crescimento do corpo. Esse processo de quebra da glicose chama-se respiração celular.

                        A respiração celular pode ocorrer de duas maneiras:

A) RESPIRAÇÃO AERÓBIA – ocorre com a participação da molécula de gás oxigênio. A glicose é quebrada completamente liberando muita energia.

Equação da respiração celular: C6H12O6 + O2 --------------------> CO2 + H2O + energia liberada

B) RESPIRAÇÃO ANAERÓBIA – ocorre sem a participação do gás oxigênio.

Observação: A fermentação é um tipo de respiração anaeróbia. Na fermentação a glicose é quebrada parcialmente, liberando pouca energia.

14) CONSTITUIÇÃO CELULAR - Todos os seres vivos são constituídos por células

Nos seres vivos, uma enorme quantidade de moléculas inorgânicas e orgânicas se reúne formando a célula. Todo ser vivo é constituído por essas unidades. A célula é a unidade fundamental dos seres vivos, sendo capaz de se nutrir, crescer e se reproduzir.

Quanto ao número de células o ser vivo pode ser classificado como:

a) Unicelular = formado por uma única célula. As bactérias, os protozoários são exemplos de seres vivos unicelulares;

b) Pluricelular ou Multicelular = formado por várias células. O corpo humano, por exemplo, contém mais ou menos 60 trilhões de células. Nem todas as células que compõem o corpo de um ser multicelular são iguais. Durante o desenvolvimento elas passam por um processo de diferenciação, em que vão se especializando na execução de determinada atividade. 

As células semelhantes em forma e função, nos seres pluricelulares, se reúnem formando um tecido. Tecidos se reúnem formando um órgão. Órgãos se organizam em sistemas ou aparelhos. O conjunto de sistemas e aparelhos forma um organismo.

No corpo humano, por exemplo, o conjunto de células nervosas forma o tecido nervoso. O encéfalo, a medula espinhal e os nervos são órgãos formados por tecido nervoso. Estes órgãos constituem o sistema nervoso responsável pela coordenação entre diferentes partes do corpo e pela integração do organismo com o ambiente.

CÉLULAS ->TECIDOS->ÓRGÃOS->SISTEMAS OU APARELHOS->ORGANISMO

A célula é constituída por diversas partes que funcionam em conjunto e a mantém viva. Suas três principais partes são:

a) Membrana plasmática: controla o que entra e sai da célula, facilitando a entrada de substâncias úteis como a glicose e eliminando substâncias que podem estar em excesso.

b) Citoplasma: material gelatinoso composto de água e várias substâncias inorgânicas e orgânicas que preenchem a célula. Contém diversas organelas que realizam funções específicas dentro da célula.

c) Núcleo: Corpúsculo situado geralmente no centro da célula e envolvido por uma membrana nuclear (carioteca). Nele encontramos filamentos chamados cromossomos. Os cromossomos são constituídos por DNA (ácido desorribonucléico) e contêm os genes. O DNA possui a informação genética para comandar as atividades celulares e determinar todas as características dos seres vivos.

Quanto ao tipo de célula os seres vivos podem ser classificados como:

A) PROCARIONTES: São formados pelas células mais simples, que não apresentam um núcleo individualizado, envolvido por uma membrana. Além disso, não possuem organelas membranosas como mitocôndrias e cloroplastos. Nessas células o material genético fica disperso no citoplasma. São procariontes as bactérias (incluindo as cianobactérias) e as arqueobactérias (arqueo=antigo).

B) EUCARIONTES: São formados por células mais complexas, que apresentam o material genético envolto por uma membrana nuclear, denominada carioteca, formando um corpúsculo chamado núcleo. Além disso, estas células apresentam organelas membranosas derivadas da membrana plasmática, como por exemplo: Retículo Endoplasmático, Complexo Golgiense e Lisossomos. Também apresentam Cloroplastos e/ou Mitocôndrias que não são encontrados nas células procarióticas. São eucariontes os protozoários, os fungos, as plantas e os animais.

Como os animais e fungos são heterótrofos e as plantas são autótrofas, logicamente suas células possuem constituição diferente. A maioria das organelas é encontrada tanto nas células dos animais quanto nas células dos vegetais, porém a célula animal não possui cloroplastos, nem parede celular, nem grandes vacúolos. Vamos fazer a comparação dos dois tipos de células: animal e vegetal.