Resumos de Biologia e Geologia, Resumos de Biologia

Baixe Resumos de Biologia e Geologia e outras Resumos em PDF para Biologia, somente na Docsity! Resumos de Biologia e Geologia (10º e 11º anos) V1.1 Nuno Fernandes 2005/2006 1 GEOLOGIA 10º As rochas, arquivos que relatam a história da Terra Ciclo das rochas Rochas sedimentares: formadas à superfície ou perto dela, a partir de deposições de sedimentos que, posteriormente, experimentam uma evolução, sendo compactados e ligados entre si. Rochas magmáticas: resultantes da solidificação de magma. Rochas metamórficas: originadas a partir de rochas preexistentes que experimentam transformações mineralógicas e estruturais, mantendo-‐se no estado sólido. Essas transformações são devidas a condições de pressão e de temperatura elevadas ou à acção de fluidos de circulação. Fig. 1 Ciclo das Rochas Resumos de Biologia e Geologia (10º e 11º anos) V1.1 Nuno Fernandes 2005/2006 2 Rochas sedimentares Ocorrem fundamentalmente duas fases na génese de rochas sedimentares: sedimentogénese e diagénese. Sedimentogénese: conjunto de processos físicos e químicos que compreendem a elaboração dos materiais que vão constituir as rochas sedimentares, o transporte e a deposição desses materiais. o Erosão: remoção dos materiais previamente alterados das rochas, por agentes erosivos. Os materiais (clastos ou detritos) são transportados. o Sedimentação: deposição desses materiais, que passam a denominar-‐se por sedimentos. Primeiro depositam-‐se os detritos mais densos e pesados e depois os menos densos e menos pesados. Se não houver perturbações, a sedimentação realiza-‐se de forma regular, sendo que os sedimentos formam camadas horizontais, não deformadas estratos. Diagénese: conjunto de processos físicos e químicos que intervêm após a sedimentação e pelos quais os sedimentos evoluem para rochas sedimentares coerentes. No decurso da diagénese os sedimentos são compactados, desidratados e cimentados, ficando ligados entre si. Rochas magmáticas e rochas metamórficas Rochas magmáticas: os magmas formam-‐se no interior da Terra e são misturas complexas de minerais fundidos, cristais em suspensão, e gases. O magma é menos denso que o ar e que as rochas envolventes, por isso pode, quando sujeito a pressões, movimentar-‐se, aproximando-‐se da crosta. Ao fazê-‐lo, consolida, formando rochas magmáticas. o Rochas magmáticas intrusivas ou plutonitos: rochas resultantes da consolidação do magma no interior da crosta. Apresentam, geralmente, minerais desenvolvidos, identificáveis à vista desarmada, devido ao arrefecimento lento e em profundidade que é propício ao crescimento e desenvolvimento dos cristais. Ex: granito. o Rochas magmáticas extrusivas, vulcânicas ou vulcanitos: rochas resultantes da consolidação do magma à superfície. Os minerais são de pequenas dimensões, podendo existir matéria não cristalizada. Esta textura indica um arrefecimento rápido do magma. Ex: basalto. Resumos de Biologia e Geologia (10º e 11º anos) V1.1 Nuno Fernandes 2005/2006 5 formasse um proto-‐ do centro e a menos densa mais afastada deste. Essa matéria, começou por chocar uma com a outra e agregar-‐se, formando planetesimais, aos quais se agregaria mais matéria (a este choque e agregação de matéria dá-‐se o nome de acreção). Os planetesimais continuaram a chocar entre si, dando origem a proto-‐planetas que, devido a mais acreção e diferenciação, deram origem a planetas. Planetas, asteróides e cometas Planetas principais: descrevem as suas órbitas directamente em torno do Sol. Planetas secundários ou satélites: descrevem translações em torno dos planetas principais. Asteróides: corpos rochosos de forma irregular que se deslocam geralmente entre as órbitas de Marte e Júpiter. Cometas: corpos muito primitivos dos sistema solar, rochosos, com órbitas muito excêntricas relativamente ao Sol. São constituídos por núcleo, cabeleira e cauda. Meteoróides: corpos de dimensões variáveis, provenientes do espaço, que se tornam incandescentes ao atravessar a atmosfera. O rasto luminoso deixado por eles ao atravessar a atmosfera chama-‐se meteoro. Quando uma parte dos meteoróides consegue atingir a superfície, tem o nome de meteorito. Meteoritos Composição Percentagem Sideritos (férreos) Ligas de Fe-‐Ni Troilite (SFe)-‐ não existe na Terra Cobalto 90 Fe 4 a 20 Ni 8 0,5 Aerólitos Olivina Piroxenas Ligas de Fe-‐Ni Plagióclases Troilite 40 30 10 a 20 10 6 Siderólitos (petroférreos) Ligas de Fe-‐Ni Silicatos, principalmente plagióclases (feldspatos) + minerais ferromagnesianos como piroxenas e olivina 50 50 Quadro 1 Tipos de meteoritos e sua composição Resumos de Biologia e Geologia (10º e 11º anos) V1.1 Nuno Fernandes 2005/2006 6 A Terra acreção e diferenciação A diferenciação da Terra foi provocada por energia de diferentes fontes: Calor resultante do impacto dos planetesimais; Calor resultante da compressão dos materiais constituintes; Calor resultante da desintegração radiactiva. A Terra passou de um corpo homogéneo para um corpo zonado, com núcleo denso, essencialmente constituído por ferro, uma crosta, composta de materiais pouco densos, e o manto, formado por materiais de densidade intermédia, compreendido entre o núcleo e a crosta. Em consequência da diferenciação formou-‐se ainda a atmosfera e a hidrosfera. Sistema Terra-Lua Génese da Lua Teoria da fissão: esta teoria sustenta que a rotação da Terra primitiva seria tão rápida que, devido à força centrífuga, uma porção dela se separou e foi arremessada para o espaço dando origem à Lua. Teoria da co-‐acreção ou concepção binária: teoria que afirma que a Terra e a Lua se formaram, simultaneamente, a partir da condensação da nébula solar primitiva. Teoria da captura: teoria que preconiza que a Lua se teria formado noutro local do sistema solar e que, devido à força gravitacional da Terra, foi capturada e começou a orbitar em torno desta. Teoria da colisão com injecção (teoria mais aceite actualmente, pois é apoiada por dados geoquímicos, geofísicos e gravitacionais): o impacto de um grande planetesimal provocou a volatilização e ejecção de parte do interior e superfície da Terra, ainda em formação. Posteriormente, este material sofreu acreção e diferenciou-‐se, formando, deste modo, a Lua. A Lua tem uma baixa força gravítica, daí que não tenha atmosfera nem hidrosfera. A supe Resumos de Biologia e Geologia (10º e 11º anos) V1.1 Nuno Fernandes 2005/2006 7 bastante a luz. A face da Terra continentes e fundos oceânicos Áreas continentais Escudos: rochas que afloram; formam os núcleos dos continentes. Plataformas estáveis: zonas de escudos que não afloram porque estão cobertos de sedimentos. Cinturas orogénicas recentes: cadeias resultantes de colisões entre continente-‐ continente ou placa oceânica-‐continente. Fundos oceânicos Fig. 2 Corte através de uma área continental Fig. 3 Estrutura dos fundos oceânicos Resumos de Biologia e Geologia (10º e 11º anos) V1.1 Nuno Fernandes 2005/2006 10 torno destes reservatórios existem rochas, sobre as quais o magma exerce grande pressão, denominadas por rochas encaixantes. Assim, surge uma abertura cratera por onde é ejectada rocha no estado líquido magma e material incandescente, originando uma erupção vulcânica, em que há libertação de material no estado de fusão ígnea (lava) e materiais sólidos (piroclastos). O magma formado em profundidade sobe através de fracturas na crosta terrestre. Quando o magma chega à superfície passa a designar-‐se por lava. A ascensão do magma não tem que se fazer necessariamente por uma só chaminé principal. Pode também subir por fissuras mais pequenas chaminés secundárias. Ao longo de sucessivas erupções, vão-‐se depositando, em redor da cratera, lava consolidada, cinzas e fragmentos rochosos, constituindo assim o cone vulcânico. Um vulcão é considerado activo no caso de ter entrado em erupção recentemente, ou pelo menos durante períodos históricos. Um vulcão do qual não há registo de existência de actividade, que se apresenta bastante erodido e do qual não há registos de erupção é considerado extinto. Vulcões que não estejam completamente erodidos e dos quais não existem registos de actividade são considerados vulcões adormecidos. Podem formar-‐se, na parte superior dos vulcões, grandes depressões chamadas caldeiras. As caldeiras têm forma circular e paredes íngremes e podem formar-‐se devido ao afundimento da parte central do vulcão, após fortes erupções, em que grande quantidade de materiais é rapidamente expelida, ficando um vazio na câmara magmática. A existência de fracturas circulares e o peso das camadas superiores provocam o abatimento do tecto da câmara. Podem também ocorrer erupções fissurais nas quais a lava é expulsa através de fendas alongadas. Tipos de erupções (ver P. 170 livro, Erupções Havaianas, Estrombolianas, Vulcanianas, Peleanas) Erupções explosivas: as lavas são muito viscosas, fluem com dificuldade e impedem a libertação de gases, o que provoca a ocorrência de explosões violentas. Por vezes a lava não chega a derramar, constituindo estruturas arredondadas chamadas domas ou Resumos de Biologia e Geologia (10º e 11º anos) V1.1 Nuno Fernandes 2005/2006 11 cúpulas, dentro da cratera. A lava pode chegar a solidificar dentro da chaminé formando agulhas vulcânicas. Erupções efusivas: a lava é fluida, a libertação de gases é fácil e a erupção é calma, com derramamento de lava abundante. Se os terrenos onde ocorre a erupção forem planos, a lava pode constituir mantos de lava. Se houver declive acentuado podem formar-‐se correntes de lava. Erupções mistas: assumem aspectos intermédios entre as erupções explosivas e as erupções efusivas. Observam-‐se fases explosivas, que alternam com fases efusivas. Vulcanismo residual Fumarolas: emissões de gases e vapores em regiões com manifestações de vulcanismo. o Sulfataras: quando abundam os compostos de enxofre. o Mofetas: quando abunda o dióxido de carbono. Géiseres: repuxos intermitentes de água e vapor. Nascentes termais: águas subterrâneas sobreaquecidas devido ao calor dissipado nas regiões vulcânicas. Se essas águas têm origem magmática, designam-‐se por águas juvenis. Vulcões e tectónica de placas Vulcanismo associado a fronteiras divergentes predominantemente do tipo efusivo. Vulcanismo associado a fronteiras convergentes predominantemente do tipo explosivo. Vulcanismo intraplacas do tipo efusivo, associado à existência de pontos quentes relacionados com a presença de plumas térmicas. Resumos de Biologia e Geologia (10º e 11º anos) V1.1 Nuno Fernandes 2005/2006 12 Sismologia Sismo É movimento vibratório e brusco da crosta terrestre, devido, muitas vezes, a uma libertação de energia (sob o efeito de tensões causadas, na maioria das vezes pela movimentação das placas litosféricas; a litosfera acumula energia que é libertada quando a pressão é suficientemente forte para provocar a ruptura do material) em zonas instáveis do interior da Terra, que ocorrem num período de tempo restrito, em determinado local e que se propaga em todas as direcções (ondas sísmicas). Depois da ruptura acima referida, dão-‐se várias outras rupturas secundárias réplicas. Também antes do abalo principal se podem sentir sismos de fraca intensidade, denominados por abalos premonitórios. O ponto em que a energia se liberta é denominado por hipocentro e o ponto que se encontra à superfície, verticalmente sobre este, chama-‐se epicentro. O estudo dos fenómenos relacionados com a ocorrência de sismos constitui a sismologia. Fig. 5 -‐ Formação de um manto de basalto e de uma cadeia vulcânica a partir de um ponto quente na extremidade de uma pluma térmica / Formação de uma cadeia de ilhas a partir de um ponto quente. Resumos de Biologia e Geologia (10º e 11º anos) V1.1 Nuno Fernandes 2005/2006 15 Ondas de Love: partículas vibram horizontalmente; Ondas de Rayleigh: partículas movimentam-‐se elipticamente. Sismograma Determinar a distância epicentral (para distâncias >100km) [(Diferença tempo chegada S e P)-‐1] x 1000 = DE km Sismos e tectónica de placas Fronteiras convergentes Fronteiras divergentes Fronteiras transformantes Sismos intraplacas Fig. 8 -‐ Sismograma Resumos de Biologia e Geologia (10º e 11º anos) V1.1 Nuno Fernandes 2005/2006 16 Descontinuidades internas da geosfera A constituição e as propriedades físicas dos materiais terrestres variam com a profundidade, condicionando assim a velocidade das ondas P e S. A velocidade das ondas sísmicas aumenta com a rigidez dos materiais e diminui proporcionalmente à sua densidade. A reflexão e refracção das ondas sísmicas permitem localizar três superfícies de descontinuidade: Descontinuidade de Mohorovicic profundidade média de 40km, separa a crosta do manto. Descontinuidade de Gutenberg profundidade de 2883km, separa o manto do núcleo externo. Descontinuidade de Wiechert/Lehmann profundidade de 5140km, separa o núcleo externo do núcleo interno. Para cada sismo existe uma zona de sombra sísmica, compreendida entre ângulos epicentrais de 103º e 143º, onde não são recebidas ondas P nem ondas S directas. Estrutura interna da geosfera Estrutura baseada na composição: Crosta constituída por rochas metamórficas, granitos, rochas sedimentares e basalto Manto formado por peridotitos Núcleo constituído por ferro e níquel Estrutura baseada nas propriedades físicas Litosfera sólida e rígida Astenosfera sólida, mas menos rígida e plástica Mesosfera -‐ rígida Núcleo externo líquido Núcleo interno sólido Resumos de Biologia e Geologia (10º e 11º anos) V1.1 Nuno Fernandes 2005/2006 17 BIOLOGIA 10º Biosfera Ser vivo: ser que utiliza energia e matéria do meio, necessárias à sua manutenção e crescimento, reage a alterações do meio, reproduz-‐se e tem constituição celular. Características que definem um ser vivo: nascem, reproduzem-‐se, morrem, reagem a estímulos, mantêm o seu meio interno relativamente constante, interagem com o meio e têm constituição celular (podendo ser unicelulares ou multicelulares). As relações tróficas estão na base da evolução dos ecossistemas. Existe um ciclo constante de matéria entre os componentes bióticos e abióticos dos ecossistemas. A energia é transferida segundo um fluxo unidireccional, não voltando a entrar nos componentes bióticos. Organização biológica 1. Átomo unidade fundamental de toda a matéria. 2. Molécula estrutura de átomos. 3. Célula unidade básica da vida. 4. Tecido conjunto de células semelhantes, interdependentes, que realizam uma ou mais funções no organismo. 5. Órgão conjunto de tecidos que interactuam, realizando uma ou mais funções no organismo. 6. Sistema de órgãos grupo de órgãos que, em conjunto, realizam determinadas funções no organismo. 7. Organismo grupo de vários sistemas de órgãos interdependentes, que funcionam como um todo. 8. População grupo de seres vivos da mesma espécie que vivem numa determinada área, num dado período de tempo. 9. Comunidade grupo de seres vivos de várias espécies que interactuam numa determinada área, num determinado período de tempo. 10. Ecossistema conjunto de seres vivos que vivem numa determinada área do meio e das interacções recíprocas que entre eles se estabelecem. Resumos de Biologia e Geologia (10º e 11º anos) V1.1 Nuno Fernandes 2005/2006 20 Plastos grupo de organelos dinâmicos, que só se encontram nas células das algas e das plantas, onde ocorrem diversos tipos de metabolismo. o Cloroplastos: são organelos geralmente ovóides, que contêm pigmentos fotossintéticos, nomeadamente clorofilas, daí a sua cor verde. Aparentemente os cloroplastos, quando observados ao microscópio, deslocam-‐se. Na verdade é o hialoplasma que, animado de movimentos de ciclose, arrasta passivamente os cloroplastos. Núcleo organelo celular que contém a informação que regula as actividades celulares. Está delimitado por um invólucro ou membrana nuclear. Parede celular -‐ constituinte presente em algumas células, colocado exteriormente à membrana celular. É de natureza celulósica, podendo ser posteriormente alterada a sua composição. Biomoléculas as moléculas da vida Funções dos nutrientes: - fornecer energia - renovar células - repor substâncias - regulação - multiplicação celular Compostos inorgânicos água e sais minerais. Compostos orgânicos glícidos, lípidos, prótidos e ácidos nucleicos. Água Intervém nas reacções químicas, sendo um metabolito essencial. Actua como meio de difusão de muitas substâncias. Regulador de temperatura. Intervém em reacções de hidrólise. principal função. Resumos de Biologia e Geologia (10º e 11º anos) V1.1 Nuno Fernandes 2005/2006 21 Compostos orgânicos Os compostos orgânicos são macromoléculas (moléculas grandes e complexas). São frequentemente polímeros, ou seja, são cadeias de unidades básicas (monómeros). Síntese e hidrólise de polímeros Através de reacções de condensação, os monómeros podem unir-‐se e formar cadeias cada vez maiores, originando polímeros. Por cada ligação de dois monómeros que se estabelece é removida uma molécula de água. Através de reacções de hidrólise, os monómeros podem separar-‐se uns dos outros. Hidratos de carbono ou glícidos Os glícidos são compostos ternários de carbono, oxigénio e hidrogénio. (COH) Existem três grupos de glícidos: Monossacarídeos são as unidades estruturais dos glícidos e classificam-‐se segundo o número de átomos de carbono que possuem (3C trioses; 4C tetroses; 5C Fig. 11 Reacções de condensação e hidrólise Resumos de Biologia e Geologia (10º e 11º anos) V1.1 Nuno Fernandes 2005/2006 22 pentoses; 6C hexoses). Os de maior importância são as pentoses e as hexoses. Ex: hexose glicose; pentoses desoxirribose, ribose. Oligossacarídeos (ligação de 2 a 10 monossacarídeos) as moléculas de monossacarídeos podem estabelecer ligações com outros tipos de moléculas. Se dois monossacarídeos reagem entre si, dão origem a um dissacarídeo; se três monossacarídeos reagem entre si formam um trissacarídeo e assim sucessivamente. Polissacarídeos são polímeros de monossacarídeos. Ex: celulose1, amido2 e glicogénio3. Importância biológica dos glícidos (ee) Função estrutural Função energética (utilizados directamente em transferências energéticas) 1 A celulose é um componente estrutural das paredes esqueléticas das células. Cerca de 50% do carbono das plantas faz parte da celulose. 2 O amido constitui um importante material de reserva nas plantas. É formado por dois polímeros de glicose. 3 O glicogénio é uma forma de reserva nos animais. Nos vertebrados acumula-‐se no fígado e nos músculos. Quadro 2 -‐ Glícidos Resumos de Biologia e Geologia (10º e 11º anos) V1.1 Nuno Fernandes 2005/2006 25 Importância biológica das proteínas (ethima) Função estrutural (fazem parte da estrutura de todos os constituintes celulares) Função enzimática (actuam como biocatalisadores de quase todas as reacções químicas que ocorrem nos seres vivos) Função de transporte Função hormonal (muitas hormonas têm constituição proteica) Função imunológica Função motora (são os componentes maioritários dos músculos) Função de reserva alimentar Ácidos nucleicos DNA ou ADN ácido desoxirribonucleico RNA ou ARN ácido ribonucleico Natureza química dos ácidos nucleicos Grupo fosfato Pentoses (desoxirribose e ribose) Bases azotadas DNA RNA Ácido fosfórico Ácido fosfórico Desoxirribose Ribose Adenina, timina, guanina, citosina Adenina, uracilo, guanina, citosina Quadro 3 Quadro comparativo entre o DNA e o RNA Os ácidos nucleicos são polímeros de nucleótidos. Importância biológica dos ácidos nucleicos O DNA é o suporte universal da informação hereditária (genética), controlando a actividade celular. O DNA e o RNA intervêm na síntese de proteínas. Resumos de Biologia e Geologia (10º e 11º anos) V1.1 Nuno Fernandes 2005/2006 26 Obtenção de matéria heterotrofia Seres autotróficos são capazes de elaborar matéria orgânica, exclusivamente a partir de substâncias minerais. Seres heterotróficos -‐ só podem sintetizar moléculas orgânicas a partir de outra matéria orgânica; recebem do meio a matéria que lhes serve de alimento. Um fluxo constante de materiais passa dos seres autotróficos (produtores) para os seres heterotróficos (consumidores) que aproveitam a matéria presente nos organismos de que se alimentam. Os decompositores transformam a matéria orgânica em matéria inorgânica que passa a fazer parte do meio abiótico. Essa matéria é utilizada pelos produtores e regressa, assim, ao meio vivo. Permuta de matéria entre as células e o meio ultra-‐estrutura da membrana celular A membrana celular assegura a integridade da célula e funciona como: Barreira de separação entre os meios intracelular e extracelular. Superfície de troca de substâncias, de energia e informação entre os meios referidos. As membranas são complexos lipoproteicos e um grande número delas contém, também, glícidos. Os lípidos que fazem parte da membrana são principalmente fosfolípidos. Tanto os glicolípidos como os fosfolípidos possuem uma extremidade polar, hidrofílica, e uma extremidade apolar, hidrofóbica. As proteínas membranares possuem também zonas hidrofóbicas e zonas hidrofílicas. Modelo de Sanduíche Modelo de mosaico fluido Nicholson (1972) modelo actualmente aceite. Fig. 15 Modelos explicativos da estrutura da membrana celular Resumos de Biologia e Geologia (10º e 11º anos) V1.1 Nuno Fernandes 2005/2006 27 Conhecendo o comportamento dos fosfolípidos na presença de água, admitiu-‐se que a membrana deveria ter uma estrutura complexa, na qual os fosfolípidos formariam uma bicamada. As cabeças polares estariam viradas para os meios intra e extracelular e as cadeias hidrofóbicas estariam voltadas umas para as outras. Segundo o modelo de Danielli e Davson, a bicamada fosfolipídica garantia que as cadeias hidrofóbicas ficassem estabilizadas, enquanto que as proteínas se ligavam às extremidades hidrofílicas dos lípidos. As interrupções na bicamada formariam passagens, através das quais poderiam circular os iões e as substâncias polares. As substâncias não polares entrariam directamente, atravessando a bicamada. O modelo de Singer o Nicholson considera a existência de moléculas proteicas, chamadas proteínas intrínsecas, inseridas na bicamada de fosfolípidos. Outras proteínas estariam à superfície da membrana, sendo denominadas por proteínas periféricas ou extrínsecas. Existem também hidratos de carbono ligados a proteínas na superfície da membrana constituindo glicoproteínas, ou ligados a lípidos, formando glicolípidos. Fig. 16 Bicamada fosfolipídica e poro Fig. 17 -‐ Modelo de mosaico fluido Resumos de Biologia e Geologia (10º e 11º anos) V1.1 Nuno Fernandes 2005/2006 30 As moléculas em solução tendem a deslocar-‐se de um meio hipertónico (local de maior concentração) para um meio hipotónico (local de menor de concentração), até que as concentrações se igualem, ou seja, até os meios se tornarem isotónicos (tendo em conta que nos estamos a referir a concentração de soluto). Por outras palavras, as moléculas de água deslocam-‐se de uma área onde as suas moléculas estão em maior quantidade para um zona onde estão em menor quantidade. Quando uma célula vegetal absorve água por osmose -‐ até atingir o estado de equilíbrio dizemos que se encontra túrgida, sendo que o conteúdo celular exerce pressão de turgescência que é contrabalançada pela resistência oferecida pela parede celular. Nesta situação o vacúolo aumenta e empurra o citoplasma contra a parede celular. No caso em que uma célula vegetal perde água ao ser mergulhada numa solução hipertónica, o citoplasma contrai-‐se parcialmente e fica preso à parede celular apenas por alguns filamentos, denominados por filamentos de Hetch, dizendo-‐se que a célula se encontra plasmolisada. Ingestão, digestão e absorção Ingestão consiste na introdução dos alimentos no organismo. Digestão processo de transformação das moléculas complexas dos alimentos em moléculas mais simples, por reacções de hidrólise catalisadas por enzimas (moléculas de natureza proteica). Absorção processo de passagem das substâncias resultantes da digestão para o meio interno. A digestão pode ser intracelular ou extracelular. Fig. 19 Comportamento celular em função da concentração do meio Resumos de Biologia e Geologia (10º e 11º anos) V1.1 Nuno Fernandes 2005/2006 31 Digestão intracelular As células englobam, por endocitose, partículas alimentares, constituídas por moléculas complexas que não transpõem a membrana das vesículas endocíticas. O conjunto de estruturas que desempenha uma importante função neste tipo de digestão é constituído pelo retículo endoplasmático, o complexo de Golgi e os lisossomas. As proteínas enzimáticas formadas no retículo endoplasmático são incorporadas em vesículas, como os lisossomas, que as transportam até ao complexo de Golgi, onde se fundem com vesículas endocíticas, formando um vacúolo digestivo, onde ocorre a digestão. Em seres unicelulares a digestão pode ocorrer através da formação de pseudópodes -‐ Digestão extracelular Pode ser extracorporal (como no caso dos fungos que expelem enzimas que digerem o alimento no exterior do corpo e que depois o absorvem) ou intracorporal. Quando o sistema digestivo tem duas aberturas (uma para entrada dos alimentos e outra para saída dos resíduos alimentares, ou seja, boca e ânus, respectivamente) dizemos que é um tubo digestivo completo. No caso de ter uma única abertura designa-‐se por tubo digestivo incompleto). Vantagens conferidas por um tubo digestivo completo aos organismos que o possuem: Os alimentos deslocam-‐se num único sentido, o que permite uma digestão e uma absorção sequenciais ao longo do tubo, havendo por isso um aproveitamento muito mais eficaz. A digestão pode ocorrer em vários órgãos, devido à acção de diferentes enzimas e a diferente tratamento mecânico. A absorção é mais eficiente, pois prossegue ao longo do tubo. Os resíduos não digeridos acumulam-‐se durante algum tempo, sendo depois expulsos através do ânus. Resumos de Biologia e Geologia (10º e 11º anos) V1.1 Nuno Fernandes 2005/2006 32 Obtenção de matéria autotrofia Fotossíntese necessita de fonte de energia luminosa e é realizada por seres fotoautotróficos. Quimiossíntese necessita de fonte de energia química e é realizada por seres quimioautotróficos. Em ambos os casos é transformada matéria inorgânica em matéria orgânica. ATP principal transportador de energia na célula Uma molécula de ATP (adenosina trifosfato) é formada por: Adenina base azotada Ribose açúcar com cinco carbonos Três grupos fosfato compostos inorgânicos Por hidrólise de uma molécula de ATP liberta-‐se um grupo fosfato, formando-‐se adenosina difosfato (ADP). Quando a adenosina difosfato se hidrolisa, liberta-‐se um grupo fosfato e forma-‐se a adenosina monofosfato (AMP). Quando se dá a hidrólise de ATP, a reacção é exoenergética pois a energia mobilizada para romper as ligações químicas é menor do que a energia transferida durante a formação de novas ligações. Há transferência de uma certa quantidade de energia que pode ser utilizada nas actividades celulares. Quando se forma ATP e água a partir de ADP e do ião fosfato, a reacção é endoenergética pois a energia mobilizada para romper as ligações é maior do que a energia que se transfere quando se formam novas ligações. As reacções exoenergéticas a nível celular permitem a formação de ATP, pois a energia é transferida para essa molécula. As reacções endoenergéticas utilizam a energia transferida durante a hidrólise de ATP. Resumos de Biologia e Geologia (10º e 11º anos) V1.1 Nuno Fernandes 2005/2006 35 Fotólise da água em presença da luz há dissociação das moléculas de água em oxigénio, que se liberta, e hidrogénio. A água é o dador primário de electrões. luz + -­ 2 2 1H O 2H +2e + O 2 Oxidação da clorofila a a clorofila a, excitada pela energia luminosa, emite electrões, ficando oxidada. Fluxo de electrões os electrões passam através de cadeias de transportadores, ao longo dos quais o seu nível energético vai baixando. As transferências de energia que ocorrem permitem a fosforilação da molécula de ADP, que a passa a ATP por um processo denominado por fotofosforilação. Redução do NADP+ -‐ os protões provenientes da fotólise da água, juntamente com electrões provenientes do fluxo electrónico da cadeia de transportadores, vão reduzir uma molécula transportadora de hidrogénio chamada NADP+ (nicotinamida adenina dinucleótico fosfato), transformando-‐se em NADPH. Fase química ciclo de Calvin Constitui o conjunto de reacções da fotossíntese não dependentes da luz. Analisa o percurso do CO2 desde a entrada no processo até à sua integração em compostos orgânicos. Fig. 22 Ciclo de Calvin Resumos de Biologia e Geologia (10º e 11º anos) V1.1 Nuno Fernandes 2005/2006 36 Quimiossíntese um processo de autotrofia Na quimiossíntese não é utilizada a energia solar, mas a energia resultante da oxidação de compostos minerais, sendo estes os dados primário de electrões, e não a água. Transporte nas plantas Dois grupos distintos de plantas: Plantas não vasculares, constituídas por organismos pouco diferenciados que não apresentam tecidos condutores para a circulação de água e outras substâncias. Plantas vasculares sem sementes que apresentam tecidos condutores e uma maior diferenciação. Posteriormente surgiram: Plantas vasculares com sementes Plantas vasculares com flor Localização dos sistemas de transporte Nas plantas vasculares existem um duplo sistema de condução de água e solutos que utiliza tecidos especializados que se organizam em feixes condutores, que estão localizados em todos os órgãos da planta e dele fazem parte o xilema e o floema. Fig. 23 Etapas do processo quimiossintético Substrato mineral oxidado Substrato mineral (compostos azotados) Aceptor Moléculas orgânicas Oxidação Redução NADP+ NADPH + H+ ADP + P ATP Resumos de Biologia e Geologia (10º e 11º anos) V1.1 Nuno Fernandes 2005/2006 37 Xilema (lenho, tecido traqueano) está especializado na condução de água e sais minerais que constituem a seiva xilémica ou seiva bruta. Floema (líber; tecido crivoso) está especializado no transporte de substâncias orgânicas em solução na água que constituem a seiva floémica ou seiva elaborada. No xilema, os elementos condutores mais importantes são os vasos xilémicos. Cada um deles é formado por uma série de células mortas colocadas topo a topo, cujas paredes transversais desapareceram total ou parcialmente. As paredes laterais apresentam espessamentos de uma substância impermeável lenhina. No floema, os elementos condutores são os tubos crivosos, formados por células crivosas. Estas são células vivas de paredes celulósicas, alongadas e colocadas topo a topo, em que as paredes transversais, providas de orifícios, constituem as placas crivosas. Existem também, no floema, células de companhia. Fig. 24 Xilema e Floema nos vários órgãos da planta. Raízes feixes condutores simples e alternos (constituídos apenas por xilema ou floema e colocados alternadamente). Caules feixes duplos e colaterais (constituídos por xilema e floema, colocados lado a lado). Folhas feixes duplos e colaterais, estando o xilema voltado para a página superior. Resumos de Biologia e Geologia (10º e 11º anos) V1.1 Nuno Fernandes 2005/2006 40 As paredes das células-‐guarda que contactam com o ostíolo são mais espessas que as que contactam com as células da epiderme, que são mais elásticas. Esta característica permite abrir ou fechar o estoma de acordo com o grau de turgescência das células-‐guarda. Quando a célula está túrgida, devido ao aumento do volume, a água exerce pressão de turgescência sobre a parede celular. A zona delgada da parede das células-‐guarda distende-‐se e este movimento provoca a abertura do estoma. Quando as células-‐guarda perdem água, o estoma recupera a sua forma original e o ostíolo fecha. Transporte no floema As substâncias produzidas nos órgãos fotossintéticos são transportadas através dos tecidos condutores do floema. A seiva elaborada é constituída por açúcar, que na maior parte dos casos é sacarose, e outras substâncias. Hipótese do fluxo de massa (Münch) O transporte floémico ocorre devido a um gradiente de concentração de sacarose que se estabelece entre uma fonte onde a sacarose é produzida e um local de consumo ou de reserva. Fig. 26 Hipótese do fluxo de massa A glicose elaborada nos órgãos fotossintéticos é convertida em sacarose; A sacarose passa, por transporte activo, para o floema; A concentração de soluto aumenta no floema, a pressão osmótica aumenta, ficando superior à das células envolventes; A água movimenta-‐se dessas células para os tubos crivosos, aumentando a pressão de turgescência; A pressão de turgescência faz a água movimentar-‐se para zonas de baixa pressão osmótica; A sacarose é retirada do floema para locais de consumo ou reserva por transporte activo; À medida que a sacarose abandona os tubos crivosos, o mesmo acontece à água, que sai por osmose para as células envolventes; Nos órgãos de consumo ou reserva a sacarose é convertida em glicose. Resumos de Biologia e Geologia (10º e 11º anos) V1.1 Nuno Fernandes 2005/2006 41 Transporte nos animais Em todos os animais as células estão rodeadas por um fluido intersticial, com o qual estabelecem trocas de materiais. Nos animais mais simples não existe um transporte especializado. Todas as células estão próximas do meio externo e as trocas efectuam-‐se por difusão simples. Para longas distâncias este processo é ineficaz. Por essa razão existem órgãos especializados no transporte de substâncias. Sistema de transporte fluido circulante (p.e. sangue) órgão propulsor do sangue (p.e. coração) sistema de vasos ou espaços por onde o fluido circula Sangue + fluido intersticial = meio interno Função circulatória transporte de nutrientes transporte de oxigénio desde as superfícies respiratórias até às células vivas remoção de excreções resultantes do metabolismo celular (para os órgãos onde são eliminadas) transporte de hormonas desde as glândulas endócrinas até às células-‐alvo defesa do organismo contra corpos estranhos distribuição do calor metabólico Sistemas de transporte Sistemas de transporte abertos Sistemas de transporte fechados Fig. 27 Sistemas de Transporte. No sistema de transporte aberto o sangue banha directamente as células, abandonando os vasos; no sistema fechado, todo o percurso do sangue é feito dentre de vasos. Resumos de Biologia e Geologia (10º e 11º anos) V1.1 Nuno Fernandes 2005/2006 42 Transporte nos vertebrados Sistema de transporte fechado; o coração tem posição ventral. Circulação simples Ex: peixes O coração tem apenas duas cavidades, uma aurícula e um ventrículo. É atravessado somente por sangue venoso e apenas uma vez no decurso de cada circulação. O sangue venoso entra na aurícula que, por contracção, o impele para o ventrículo cuja contracção o faz progredir até às brânquias, onde é arterializado, passando depois à aorta dorsal que se ramifica para todo o corpo. A pressão sanguínea diminui quando o sangue passa pelos capilares branquiais e, consequentemente, o sangue flui mais lentamente para os outros órgãos (sob baixa pressão). Circulação dupla incompleta Ex: anfíbios O coração tem três cavidades, duas aurículas e um ventrículo. Na aurícula direita entra sangue venoso vindo dos diferentes órgãos e na aurícula esquerda entra sangue arterial que regressa aos pulmões. Por contracção das aurículas o sangue passa para o ventrículo. O sangue percorre dois trajectos diferentes, passando duas vezes pelo coração. o Circulação pulmonar: o sangue que sai do ventrículo vais aos pulmões onde é oxigenado, regressando à aurícula esquerda pelas veias pulmonares. o Circulação sistémica: o sangue sai do ventrículo e dirige-‐se a todos os órgãos, regressando venoso à aurícula direita. Há possibilidade de ocorrer uma mistura parcial de sangue venoso e sangue arterial ao nível do ventrículo. Brânquias Coração Diferentes órgãos Fig. 28 Circulação simples Resumos de Biologia e Geologia (10º e 11º anos) V1.1 Nuno Fernandes 2005/2006 45 por processos endoenergéticos, que permitem a transferência de energia de compostos orgânicos e que fica, em parte, disponível em moléculas de ATP. Fermentação e respiração aeróbia Glicólise etapa comum à fermentação e à respiração aeróbia Consiste numa sequência de reacções químicas, em que uma molécula de glicose, com 6 carbonos, é quebrada e transformada em duas moléculas de ácido pirúvico, cada uma com 3 carbonos. Durante a glicólise é liberada energia suficiente para a síntese de duas moléculas de ATP a partir de dois ADP e dois fosfatos inorgânicos. Esse processo ocorre no citoplasma. Fermentação Processo químico que conduz à oxidação incompleta de substâncias orgânicas, como a glicose, sem a intervenção do oxigénio. A primeira fase é a glicólise, que conduz à formação de ácido pirúvico. O ácido pirúvico é reduzido, directa ou indirectamente, formando-‐se como produtos finais compostos orgânicos ainda ricos em energia. Na fermentação alcoólica forma-‐se etanol e CO2 e na fermentação láctica forma-‐se ácido láctico. O rendimento energético é de 2 moléculas de ATP por cada molécula de glicose, produzidas durante a glicólise. Respiração aeróbia Via catabólica em que intervém o oxigénio. A primeira fase é a glicólise, que ocorre no hialoplasma, formando-‐se ácido pirúvico. O ácido pirúvico entra nas mitocôndrias, onde se efectua uma sequência de oxirreduções, sendo o aceptor final dos electrões o oxigénio. Os produtos finais, CO2 e H2O, são pobres em energia. O rendimento energético é de 38 moléculas de ATP. É ao nível das mitocôndrias que ocorre maior produção de ATP. Fig. 30 Fermentação e respiração aeróbia Resumos de Biologia e Geologia (10º e 11º anos) V1.1 Nuno Fernandes 2005/2006 46 Mitocôndrias e respiração aeróbia que relação? As moléculas de ácido pirúvico que entram na mitocôndria ao nível da matriz são oxidadas e descarboxiladas, constituindo um composto intermédio que vai intervir no ciclo de Krebs. Efectua-‐se a síntese de duas moléculas de ATP por cada molécula de glicose degradada. AS moléculas que transportam hidrogénio transferem os electrões captados para cadeias de transportadores de electrões, as cadeias respiratórias, situadas na membrana interna das mitocôndrias. Do último transportador os electrões fluem para o oxigénio, o qual capta um par de protões H+ da matriz, formando-‐se água. Parte da energia transferida permite a síntese de moléculas de ATP. Pelo facto de a produção de ATP estar associada a oxirreduções, o processo é designado por fosforilação oxidativa. Trocas gasosas em seres multicelulares Nos organismos multicelulares com respiração aeróbia ocorre um fluxo constante de oxigénio para as células e uma remoção de CO2 para o meio exterior. Nas plantas as trocas gasosas com o exterior ocorrem especialmente ao nível dos estomas. Fig. 31 Respiração aeróbia nas mitocôndrias. Glicólise hialoplasma; Ciclo de Krebs Matriz; Fluxo de electrões na cadeia respiratória Cristas mitocondriais Resumos de Biologia e Geologia (10º e 11º anos) V1.1 Nuno Fernandes 2005/2006 47 Nos animais, as trocas de gases respiratórios com o meio exterior realizam-‐se por difusão directa ou indirecta, ao nível de superfícies respiratórias. Na difusão directa, os gases respiratórios passam directamente da superfície respiratória para as células. Na difusão indirecta os gases respiratórios passam da superfície respiratória para um fluido circulante e deste para as células. Tipos de superfícies respiratórias Tegumento A superfície do corpo é ricamente vascularizada, permitindo uma difusão indirecta dos gases respiratórios. Sistema traqueal Constituído por uma rede de traqueias (espiráculo traqueia traquíola) que se ramificam em tubos cada vez mais finos ao longo do corpo. O ar circula no sistema traqueal, ocorrendo uma difusão directa para as células. Brânquias São superfícies respiratórias de grande área e ricamente vascularizadas onde ocorre uma difusão indirecta dos gases respiratórios. Em muitos peixes as brânquias estão alojadas em câmaras branquiais de um e do outro lado da cabeça. Sistema pulmonar Nos pulmões existem numerosos alvéolos pulmonares, de parede muito fina e ricamente vascularizada, que constituem eficazes superfícies de trocas de gases respiratórios por difusão indirecta. Regulação nervosa e hormonal em animais Homeostasia manutenção das condições do meio interno dentro de limites compatíveis com a vida. Os mecanismos de homeostasia fazem com que ocorram apenas pequenas oscilações das condições internas mesmo que existam grandes oscilações externas. Coordenação nervosa rede de neurónios e circulação de informação Um organismo estabelece comunicação com o meio externo e reage às suas alterações através do sistema nervoso. Resumos de Biologia e Geologia (10º e 11º anos) V1.1 Nuno Fernandes 2005/2006 50 Coordenação hormonal Hormonas moléculas orgânicas produzidas por glândulas endócrinas, que são lançadas directamente no sangue e que actuam apenas em células-‐alvo, onde existem receptores específicos para uma dada hormona. A fixação de uma hormona aos receptores específicos da célula-‐alvo desencadeia a realização de respostas fisiológicas correspondentes. As hormonas contribuem para a manutenção da integridade do organismo. Integração neuro-‐hormonal A maioria dos processos fisiológicos, como os mecanismos homeostáticos, é regulada pelo sistema nervoso e pelo sistema hormonal, que interagem através do complexo hipotálamo-‐ hipófise, desencadeando respostas específicas. Mecanismos homeostáticos Termorregulação: conjunto de mecanismos que permitem a manutenção da temperatura do corpo, quando há variação considerável da temperatura do meio externo. A temperatura influencia as reacções químicas metabólicas. Animais homeotérmicos/endotérmicos: a temperatura do corpo, praticamente constante, depende da taxa metabólica. Animais poiquilotérmicos/exotérmicos/ectotérmicos: a temperatura do corpo depende de fontes externas de calor (varia em função da temperatura do meio exterior). Controlo dos mecanismos de termorregulação A termorregulação é controlada pelo sistema nervoso e também, por vezes, pelo sistema hormonal. Constituição de um sistema de termorregulação: Receptores térmicos superficiais de natureza nervosa Sistema de mensageiros da informação recolhida, constituído por nervos sensitivos ou aferentes Centro regulador, hipotálamo, recebe as informações e activa respostas Resumos de Biologia e Geologia (10º e 11º anos) V1.1 Nuno Fernandes 2005/2006 51 Sistema de mensageiros, nervos motores ou eferentes que conduzem as mensagens do hipotálamo até aos órgãos efectores Órgãos efectores que desencadeiam acções que permitem corrigir os desvios provocados pelas alterações detectadas. Osmorregulação: conjunto de mecanismos pelos quais são controladas as concentrações de água e de solutos, ou seja, a pressão osmótica do meio interno. Animais osmoconformantes: não têm a capacidade de regular a pressão osmótica do meio interno, a qual varia de acordo com a pressão osmótica do meio externo. Animais osmorreguladores: têm a capacidade de controlar a pressão osmótica interna face a variações da pressão osmótica externa. Esta função é desempenhada pelo sistema excretor. Osmorregulação nos vertebrados Ambiente de água doce O meio interno é hipertónico em relação ao externo. A água movimenta-‐se por osmose para o interior do corpo. Não bebem água. Possuem glomérulos bem desenvolvidos onde é filtrada uma grande quantidade de água urina muito diluída. Ambiente marinho O meio interno é hipotónico em relação ao externo, por isso há perda de água por osmose. Ingerem água salgada e excretam o excesso de sais, por transporte activo. Os glomérulos são reduzidos ou inexistentes, para reduzir a perda de água por filtração. Ambiente terrestre Perda de água por evaporação. Os mecanismos de osmorregulação centram-‐se na conservação de água do meio interno. Fig. 35 -‐ Osmorregulação Resumos de Biologia e Geologia (10º e 11º anos) V1.1 Nuno Fernandes 2005/2006 52 Aves: perdem muita água devido à sua taxa metabólica. Produzem uma urina hipertónica em relação ao meio interno para compensar essa perda. Órgãos osmorreguladores A eliminação de resíduos e a regulação da pressão osmótica, em qualquer sistema excretor é assegurada por: filtração, reabsorção e secreção. Sistema excretor da minhoca: constituído por um par de órgãos, chamados nefrídios, em cada segmento do corpo. Cada nefrídio é constituído por um túbulo aberto nas duas extremidades e bastante enrolado. A extremidade interna é o funil ciliado e a extremidade externa é um poro excretor, ao nível do segmento seguinte. À volta de cada nefrídio existe uma rede de capilares sanguíneos. O funil ciliado recolhe o fluido corporal O fluido desloca-‐se ao longo do túbulo e ocorre a reabsorção de substâncias necessárias, para os capilares; são segregadas, do sangue, excreções. Os nefrídios produzem urina abundante e diluída, compensando o excesso de água que entra pela pele por osmose, ocorrendo assim a osmorregulação. Rins humanos Três regiões na estrutura do rim: Zona cortical camada mais superficial, clara e granulosa. Zona medular região mais interna, com aspecto ligeiramente estriado, constituído por estruturas em forma de pirâmide. Bacinete zona central, para onde convergem as estruturas em forma de pirâmide, de onde parte o uréter. Fig. 36 Rim humano Bacinete Fig. 36 Rim humano Resumos de Biologia e Geologia (10º e 11º anos) V1.1 Nuno Fernandes 2005/2006 55 Hormonas Acções Auxinas Estimulam o alongamento celular, a formação de raízes e o início da floração e frutificação em certas plantas. Inibem a queda de folhas e de frutos. Giberelinas Estimulam o alongamento dos caules, a germinação de sementes, a floração de algumas plantas e o desenvolvimento de frutos. Etileno Estimula o amadurecimento dos frutos e a queda das folhas, flores e frutos. Inibe o crescimento de raízes e gomos laterais. Citocininas Estimulam a divisão celular e o desenvolvimento de gomos laterais. Prolongam a vida de folhas, flores e frutos. Inibem a formação de raízes e retardam a queda das folhas. Ácido abcísico Estimula a formação de raízes e o fecho de estomas. Inibe a germinação de sementes. Quadro 5 Acções de algumas hormonas nas plantas Processo de floração Fotoperíodo n.º de horas de iluminação diária. Plantas de noite curta, correspondentes a plantas de dia longo. Plantas de noite longa, correspondentes a plantas de dia curto. Plantas de noite curta: Floração ocorre quando a duração da noite é menor ou igual ao período crítico de obscuridade (período a partir do qual a planta floresce ou não). O período crítico de obscuridade marca um número máximo de horas de obscuridade contínua para as plantas florescerem. Resumos de Biologia e Geologia (10º e 11º anos) V1.1 Nuno Fernandes 2005/2006 56 Plantas de noite longa: Floração ocorre quando a duração da noite é maior ou igual ao período crítico de obscuridade. O período crítico de obscuridade marca um número mínimo de horas de obscuridade contínua para as plantas florescerem. Aplicação das fito-hormonas para fins económicos Hormonas Acções Auxinas Eliminam ervas daninhas em culturas de cereais (monda química). Promovem uma floração e frutificação uniformes nos pomares. Inibem a produção de gomos laterais Giberelinas Estimulam a germinação de sementes, por exemplo de cereais. Aumentam o tamanho e a separação das bagas nos cachos de uvas. Aumentam a floração de certas plantas ornamentais. Controlam o tamanho dos caules Etileno Estimula o início da floração em plantações, por exemplo, de ananás. Estimula, ao longo dos anos, a maturação dos frutos colhidos ainda verdes e que são mantidos assim para serem armazenados numa atmosfera com dióxido de carbono e a uma temperatura próxima da congelação. Quadro 6 -‐ Aplicação das fito-‐hormonas para fins económicos Resumos de Biologia e Geologia (10º e 11º anos) V1.1 Nuno Fernandes 2005/2006 57 BIOLOGIA 11º Crescimento e renovação celular Universalidade e variabilidade da molécula de DNA Existem diferenças relativas ao material genético dos procariontes e dos eucariontes ao nível da quantidade de DNA que constitui a informação genética, da organização e da localização do DNA na célula. Nos procariontes o DNA encontra-‐se no hialoplasma, como uma molécula circular, sem outros constituintes associados nucleóide. O núcleo das células eucarióticas é separado do citoplasma pelo invólucro nuclear (membrana dupla). Em determinados locais as duas membranas fundem-‐se e formam poros nucleares regulam o movimento de macromoléculas entre o núcleo e o citoplasma. O invólucro nuclear está em continuidade com o retículo endoplasmático rugoso. No núcleo, podem existir nucléolos regiões em cuja constituição entram ácidos nucleicos e proteónas. A substância fundamental do núcleo é o nucleoplasma. No núcleo existe cromatina, material fibroso e facilmente corável, constituído por filamentos de DNA associados a proteínas. As unidades de estrutura da cromatina são os cromossomas. DNA molécula pertencente à categoria dos ácidos nucleicos; na sua estrutura encontra-‐ se, em código, a informação que programa todas as actividades celulares e que é transmitida de geração em geração. Resumos de Biologia e Geologia (10º e 11º anos) V1.1 Nuno Fernandes 2005/2006 60 A síntese de proteínas ocorre nos ribossomas, organelos não membranares formados por RNA ribossomal e proteínas, que se encontram no citoplasma ou associados ao retículo endoplasmático rugoso. A sequência de nucleótidos do DNA contém a informação sob a forma do código genético (código de correspondência entre os nucleótidos e os aminoácidos). Cada tripleto (unidade mais pequena de mensagem genética é constituída por três nucleótidos) de DNA chama-‐se codogene. Transcrição: síntese de mRNA a partir de DNA. A molécula de DNA serve de molde para a síntese da molécula de mRNA (que é uma cópia das instruções do DNA). A RNA polimerase provoca a abertura da molécula de DNA e inicia a síntese de RNA a partir de nucleótidos livres. A molécula de mRNA transporta a mensagem para o citoplasma, onde ocorre síntese proteica. Cada tripleto de mRNA (complementar dos codogenes) é um codão que pode codificar um aminoácido ou ordenar o início ou o fim da síntese. Antes do mRNA forma-‐se o RNA pré-‐mensageiro ao qual são retirados os intrões (sequências que não codificam) e unem-‐se os exões (sequências que codificam). Tradução: Fig. 40 Tradução da mensagem genética Resumos de Biologia e Geologia (10º e 11º anos) V1.1 Nuno Fernandes 2005/2006 61 Ciclo celular O ciclo celular corresponde ao conjunto de transformações que ocorre desde que uma célula é formada até ao momento em que ela se divide, originando duas células-‐filhas. Este é um processo dinâmico e contínuo. Podem considerar-‐se, no ciclo celular, duas fases que, por sua vez, se dividem em etapas diferentes: a interfase e a fase mitótica. Interfase: A interfase corresponde ao período compreendido entre o fim de uma divisão celular e o início da divisão celular seguinte. É a fase mais longa do ciclo celular e corresponde a cerca de 90% da duração total do ciclo. Nesta fase do ciclo celular a actividade metabólica é intensa; a célula cresce e duplica o seu DNA. Os cromossomas encontram-‐se dispersos pelo núcleo e não são visíveis. As etapas da interfase são: Intervalo G1 ou pós-‐mitótico -‐ Crescimento celular e formação de organelos Decorre entre o fim da mitose e o início da replicação de DNA. A actividade biossintética é intensa, especialmente de proteínas, enzimas e RNA. Há, também, a formação de organelos celulares. Após esta etapa, as células podem prosseguir para a fase S do ciclo ou entrar na fase G0 (estádio no qual as células continuam metabolicamente activas, mas não se dividem). Fig. 41 Ciclo celular Resumos de Biologia e Geologia (10º e 11º anos) V1.1 Nuno Fernandes 2005/2006 62 Período S ou período de síntese de DNA Replicação do DNA com duplicação dos cromossomas Ocorre a replicação do DNA da célula. Às novas moléculas de DNA associam-‐se proteínas e cada cromossoma passa a ser constituído por dois cromatídeos. Intervalo G2 ou pré-‐mitótico Crescimento celular Decorre entre o fim da replicação do DNA e o início da mitose. Dá-‐se a síntese de moléculas necessárias à divisão celular e também de outros constituintes celulares. O volume da célula praticamente duplica. Fase mitótica (Fase M): O conteúdo celular, duplicado durante a interfase, é repartido pelas células-‐filhas. Esta fase inclui a divisão do núcleo e a divisão do citoplasma. Na fase mitótica consideram-‐se duas etapas: Mitose ou cariocinese Divisão do núcleo é o conjunto de transformações que levam à divisão do núcleo das células eucarióticas. Apesar de este processo ser contínuo, isto é, uma vez iniciado não sofre pausas, nele distinguem-‐se, convencionalmente, quatro subfases: profase, metafase, anafase e telofase. Profase: É, geralmente, a fase mais longa da mitose. Os cromossomas, constituídos por dois cromatídeos unidos por um centrómero, condensam gradualmente, tornando-‐se mais curtos e espessos. Os centrossomas da célula começam a deslocar-‐se para pólos opostos e Fig. 42 -‐ Mitose Resumos de Biologia e Geologia (10º e 11º anos) V1.1 Nuno Fernandes 2005/2006 65 Reprodução assexuada Um único progenitor produz descendência através de divisões celulares, em que o núcleo se divide por mitose. Os descendentes são idênticos geneticamente entre si e idênticos ao progenitor. A estabilidade dos caracteres de uma geração para outra é mantida. Os processos de reprodução assexuada podem ser considerados processos de clonagem, dado que os organismos são geneticamente idênticos. Processos Principais características Exemplos Bipartição Um indivíduo divide-‐se em dois com dimensões semelhantes. (Mitose) Seres vivos unicelulares e em invertebrados como as anémonas Gemulação Formação de expansões, chamadas gomos ou gemas, que crescem e se destacam. Cada gomo origina um novo indivíduo. Leveduras, corais, hidra de água doce Fragmentação Divisão do corpo do progenitor em fragmentos e cada um deles regenera as partes em falta, dando origem a um novo ser. Estrela-‐do-‐mar, alga Multiplicação vegetativa Semelhante à fragmentação; uma parte do organismo, como uma porção de caule, folha, ou raiz, pode dar origem à planta completa. Plantas Esporulação Formação de células reprodutoras esporos que, ao germinarem, originam novos indivíduos. Fungos Partenogénese Processo através do qual o óvulo se desenvolve, originando um novo organismo, sem ter havido fecundação. Os seres resultantes da partenogénese são haplóides e os ovos formam-‐ se sem meiose. Abelhas Quadro 8 Processos de reprodução assexuada Vantagens: Organismos isolados podem originar descendência. Descendência numerosa, num curto espaço de tempo, o que permite a rápida colonização de um habitat. Perpetua organismos bem adaptados a ambientes favoráveis e estáveis. Resumos de Biologia e Geologia (10º e 11º anos) V1.1 Nuno Fernandes 2005/2006 66 Reprodução sexuada Fig. 44 Meiose A reprodução sexuada mistura parte dos genomas de dois indivíduos e produz uma descendência que difere entre si e difere também dos progenitores. A mistura dos genomas deve-‐se à fecundação fusão de duas células, os gâmetas, um de cada progenitor. A célula resultante da fusão dos gâmetas é o ovo ou zigoto. Os gâmetas são células haplóides possuem metade do número de cromossomas característicos da espécie (n). A fecundação restabelece o número de cromossomas característicos da espécie. Assim, o zigoto é uma célula diplóide (2n). A formação de gâmetas dá-‐se através da meiose (divisão celular que reduz para metade o número de cromossomas das células, dando origem a 4 células haplóides). Resumos de Biologia e Geologia (10º e 11º anos) V1.1 Nuno Fernandes 2005/2006 67 Meiose: (antes da meiose dá-‐se a interfase) Divisão reducional o Profase I: Os cromossomas condensam-‐se e os homólogos emparelham (alinhando gene por gene), formando um conjunto constituído por quatro cromatídeos tétrada cromatídica ou bivalentes. Surgem pontos de cruzamento entre dois cromatídeos de cromossomas homólogos (pontos de quiasma) e há troca de segmentos equivalentes crossing over. O nucléolo e o invólucro nuclear desagregam-‐se. o Metafase I: Os bivalentes ligam-‐se a microtúbulos do fuso acromático pelos centrómeros. A orientação dos cromossomas de cada bivalente é aleatória. São os pontos de quiasma que se encontram no plano equatorial. o Anafase I: Os dois cromossomas homólogos de cada bivalente separam-‐se e cada cromossoma (constituído por dois cromatídeos) migra para um dos pólos da célula. o Telofase I: Em cada pólo da célula, constitui-‐se um conjunto haplóide de cromossomas, com dois cromossomas cada um; os cromossomas descondensam; o invólucro nuclear e os nucléolos reorganizam-‐se; desaparece o fuso acromático. (Pode ocorrer citocinese formando duas células haplóides.) Divisão equacional o Profase II: Os cromossomas condensam. Forma-‐se o fuso acromático. O invólucro nuclear e os nucléolos desorganizam-‐se. o Metafase II: Os cromossomas dispõem-‐se na placa equatorial. São os centrómeros que se localizam no plano equatorial. o Anafase II: Os dois cromatídeos de cada cromossoma separam-‐se pelo centrómero e migram para pólos opostos da célula. Cada um dos cromatídeos passa a constituir um cromossoma. o Telofase II: Os cromossomas descondensam. O invólucro nuclear reorganiza-‐se em volta de cada conjunto de cromossomas. Resumos de Biologia e Geologia (10º e 11º anos) V1.1 Nuno Fernandes 2005/2006 70 As gónadas femininas são os ovários e as gónadas masculinas são os testículos, sendo que os gâmetas femininos são os óvulos (relativamente grande e imóvel) e os gâmetas masculinos são os espermatozóides (mais pequenos e móveis). Os gâmetas dos animais são haplóides. O gametângio feminino é o arquegónio e o gametângio masculino é o anterídio, sendo que o gâmeta feminino é a oosfera (existe apenas uma no arquegónio) e os gâmetas masculinos são os anterozóides, que são libertado para o meio quando maduros. Estes deslocam-‐se em ambiente húmido até à oosfera, que é fecundada dentro do arquegónio. Existem seres hermafroditas (possuem simultaneamente sistema reprodutor feminino e masculino), que podem ser hermafroditas suficientes (ocorre autofecundação) ou hermafroditas insuficientes (ocorre fecundação cruzada cada organismo funciona como macho e fêmea, dando e recebendo gâmetas masculinos). Nos animais em que ocorre unissexualismo a fecundação pode ser: Fecundação externa: ocorre em meio líquido; os gâmetas são libertados para o meio onde se dá a fecundação. Fecundação interna: ocorre no interior do organismo da fêmea; o macho deposita os gâmetas no interior do sistema reprodutor da fêmea onde ocorre a fecundação. Resumos de Biologia e Geologia (10º e 11º anos) V1.1 Nuno Fernandes 2005/2006 71 Observação da constituição de uma flor -‐ Oxalis pes-‐caprae) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Legenda: 1 -‐ pétala 2 -‐ antera 3 -‐ filete 4 -‐ ovários 5 -‐ receptáculo 6 -‐ pedúnculo 7 -‐ sépala 8 -‐ estilete 9 -‐ estigma 5S+5P+10E+(5C) Fig. 46 Constituição de uma flor Resumos de Biologia e Geologia (10º e 11º anos) V1.1 Nuno Fernandes 2005/2006 72 Reprodução sexuada e assexuada: vantagens e desvantagens Tipo de reprodução Vantagens Desvantagens Assexuada Assegura a formação de clones, visto que a mitose é o processo de divisão que ocorre. Todos os indivíduos podem originar descendentes. Processo rápido e que implica pequeno dispêndio de energia. Rápida colonização de habitats com condições constantes. A diversidade de indivíduos da população é praticamente nula. Difícil adaptação a mudanças no meio. Não favorece a evolução de espécies Sexuada Proporciona uma grande variabilidade de características na descendência. A diversidade de características permite às espécies não só maior capacidade de sobrevivência , caso haja mudanças ambientais, mas também proporciona evolução. Processo lento. Enorme dispêndio de energia na produção de gâmetas e nos processos que desencadeiam a fecundação. Quadro 10 Reprodução sexuada vs reprodução assexuada Ciclos de vida: unidade e diversidade Fig. 47 Ciclos de vida Resumos de Biologia e Geologia (10º e 11º anos) V1.1 Nuno Fernandes 2005/2006 75 O Modelo Endossimbiótico é apoiado por vários argumentos que o fundamentam: Mitocôndrias e cloroplastos assemelham-‐se a bactérias, quer na forma, quer no tamanho quer nas estruturas membranares. Ambos produzem as suas próprias membranas internas. Dividem-‐se independentemente da célula e contêm DNA em moléculas circulares, não associadas a proteínas. Os ribossomas dos cloroplastos e das mitocôndrias são mais semelhantes aos dos procariontes em características bioquímicas e tamanho. Ainda hoje se encontram associações simbióticas entre eucariontes e bactérias. Da unicelularidade à multicelularidade (ver livro, relação área/volume) As membranas internas das células eucarióticas permitiram, até certo ponto, contornar o problema da falta de superfície em relação ao volume da célula. No entanto, o tamanho da célula não pode aumentar indefinidamente. O desenvolvimento de uma maior complexidade estrutural e metabólica foi conseguida através do desenvolvimento de organismos multicelulares. Para tal, o primeiro passo foi a associação de organismos unicelulares em colónias. A especialização e a cooperação permitem que as células se combinem, formando um organismo com mais capacidades do que cada uma das suas partes constituintes. Mecanismos de evolução: fixismo vs evolucionismo Fixismo: considera que as diferentes espécies de seres vivos são permanentes, perfeitas e imutáveis e que foram originadas independentemente umas das outras. Evolucionismo: defende que os seres vivos que existem, actualmente, na Terra são o resultado da modificação de seres vivos que existiram no passado. As espécies de seres vivos relacionam-‐se umas com as outras e alteram-‐se ao longo do tempo. Teorias fixistas: Resumos de Biologia e Geologia (10º e 11º anos) V1.1 Nuno Fernandes 2005/2006 76 Criacionismo: explicação fixista para a origem das espécies baseada, essencialmente, nas escrituras e que defende que os seres vivos foram criados por Deus, na sua forma definitiva, e não mais se modificaram. Geração espontânea: considera que todos os seres vivos se originam a partir de matéria inerte, em certas condições especiais, por acção de um princípio activo. Teorias evolucionistas: Lamarckismo o Lei do gradualismo: há uma sucessão no aparecimento de organismos; primeiro surgiram os mais simples e só depois os mais complexos. o Lei do uso e do desuso: as partes do corpo extensivamente usadas por um organismo desenvolvem-‐se e as que não são usadas atrofiam. o Lei da herança dos caracteres adquiridos: as características que um organismo adquire ao longo da vida são transmitidas à sua descendência. Críticas: - adaptação ao ambiente. - A lei do uso e do desuso não é verdadeira em todos os casos e os órgãos desenvolvidos pelo uso sofrem regressão, quando deixam de ser usados. - As características adquiridas não são herdadas pelos descendentes (verificação experimental). Argumentos a favor: - Desenvolvimento de órgãos pelo uso (musculatura, por exemplo). - Existência de estruturas vestigiais nos organismos (apêndice, por exemplo). Resumos de Biologia e Geologia (10º e 11º anos) V1.1 Nuno Fernandes 2005/2006 77 Darwinismo Aspectos principais: - As diversas formas de vida surgiram a partir de espécies ancestrais por modificações na descendência. - O mecanismo de modificação é a selecção natural, actuando ao longo de grandes períodos de tempo. Teoria de Darwin: o Os organismos de uma determinada população apresentam variabilidade. o As populações originam mais descendentes do que aqueles que os recursos existentes no ambientes podem suportar. Consequentemente, grande parte dos indivíduos não sobrevive. o Os organismos da população portadores de características que lhes permitam uma maior adaptação ao ambiente têm mais vantagens na luta pela sobrevivência e, por isso, deixam mais descendentes. o O aumento do número de indivíduos portadores de características favoráveis conduz à modificação da população, ao longo do tempo. A selecção natural favorece determinadas características em detrimento de outras. Indivíduos com características mais adequadas ao meio, sobrevivem melhor e reproduzem-‐se mais, o que faz com que essas características passem a existir num maior número de indivíduos na geração seguinte. O aumento da frequência dessas características conduz à evolução. Argumentos que apoiam o evolucionismo (ver p. 84 Neodarwinismo ou teoria sintética da evolução Segundo o Neodarwinismo, as fontes de variabilidade das populações são as mutações e a recombinação genética. Mutações: fonte primária de variabilidade pela sua capacidade de criar novos genes e, consequentemente, novas características. Resumos de Biologia e Geologia (10º e 11º anos) V1.1 Nuno Fernandes 2005/2006 80 Quando a espécie tem subespécies, a nomenclatura é trinominal. Os nomes de géneros, espécies ou subespécies são escritos em letra diferente do texto: itálico ou sublinhado. Sistema de classificação de Whittaker Sistema de classificação em 5 reinos: Reino Animalia, Reino Plantae, Reino Fungi, Reino Protista e Reino Monera. Fig. 48 Classificação em cinco reinos segundo Whittaker Resumos de Biologia e Geologia (10º e 11º anos) V1.1 Nuno Fernandes 2005/2006 81 GEOLOGIA 11º Ocupação antrópica e problemas de ordenamento Bacias hidrográficas Leito do rio (aparente) terreno ocupado, normalmente, pelas águas. Leito de cheia (inundação) espaço ocupado pelas águas em época de cheias, quando a pluviosidade é muito abundante. Leito de seca (estiagem) zona ocupada pelas águas quando a quantidade destas diminui, por exemplo, durante o verão. Margens faixas de terreno contíguas ao leito do rio. Os rios incluem-‐se em: Redes hidrográficas: conjunto de todos os cursos de água, confluentes, de uma determinada região. Bacias hidrográficas: área drenada por uma determinada rede hidrográfica. Actividade geológica dos rios Erosão -‐ remoção de materiais resultantes da alteração das rochas do leito do rio e das margens. A erosão é devida à pressão que a água exerce sobre as saliência do leito de das margens. Transporte -‐ deslocamento, pela corrente, dos detritos removidos por erosão. Carga sólida de um curso de água: Materiais dissolvidos Materiais em suspensão Materiais que sofrem tracção (materiais mais pesados e grosseiros): Arrastamento Rolamento Saltação Resumos de Biologia e Geologia (10º e 11º anos) V1.1 Nuno Fernandes 2005/2006 82 Sedimentação -‐ deposição dos materiais, ao longo do leito e das margens, quando diminui a capacidade de transporte do rio. A deposição dos materiais nas margens é principalmente importante quando ocorrem cheias. Na planície de inundação formam-‐se aluviões (depósitos de sedimentos) que tornam as margens mais férteis. A sedimentação é influenciada pelas dimensões e peso dos detritos e pela velocidade da corrente. Os materiais mais densos e pesados são os primeiros a depositar-‐se, depositando-‐se mais para montante (na direcção da nascente) e os detritos mais leves depositam-‐se mais a jusante (na direcção da foz). Prevenção de danos relacionados com cheias: Regulamentação da construção e ocupação de leitos de cheia. Construção de barragens e canalizações. Barragens: Vantagens: - Regularizam o caudal, evitando cheias - Provocam retenção de água formam albufeiras a montante da barragem, que regularizam o caudal a jusante da barragem - Água acumulada pode ter várias utilizações: Produção de energia hidroeléctrica Abastecimento de populações Actividades de recreio Irrigação de terrenos agrícolas Desvantagens: - Deposição de materiais no fundo da albufeira redução da capacidade de armazenamento de água; redução da quantidade de detritos debitada no mar. - Período de vida útil após o qual provocam problemas de segurança. - Impacto negativo nos ecossistemas terrestres e aquáticos. Canalizações: regularização, aprofundamento, alargamento e remoção de obstáculos em zonas do leito do rio. Resumos de Biologia e Geologia (10º e 11º anos) V1.1 Nuno Fernandes 2005/2006 85 Minerais Mineral sólido cristalino, natural, inorgânico, formado por processos geológicos, com uma composição química fixa ou variável dentro de limites definidos e uma estrutura interna específica. Estrutura cristalina dos minerais caracteriza-‐se por um arranjo regular, repetitivo e tridimensional dos átomos que o constituem. Podemos então afirmar que a matéria cristalina é constituída por partículas dispostas ordenadamente e que a matéria vítrea é constituída por partículas dispostas de forma desordenada. Rochas sedimentares Sedimentogénese formação de sedimentos Sedimentos detríticos ou clastos: fragmentos de dimensões variadas, provenientes da meteorização física de outras rochas. Sedimentos de origem química: resultantes da precipitação de substâncias dissolvidas na água. Sedimentos biogénicos: sedimentos compostos por restos de seres vivos, como conchas ou peças esqueléticas, fragmentos de plantas, pólen etc. Fig. 49 Formação de rochas sedimentares Resumos de Biologia e Geologia (10º e 11º anos) V1.1 Nuno Fernandes 2005/2006 86 A meteorização é o conjunto de processos físicos e químicos que alteram as características de uma rocha à superfície da Terra, ou perto dela. Pela erosão, as partículas são removidas do local. A meteorização física leva à fragmentação das rochas em pedaços cada vez mais pequenos, mas que mantêm as características do material original. Factores que causam a meteorização física das rochas: Expansão das rochas à superfície como consequência da diminuição da pressão Dilatações e contracções térmicas Congelamento de água em fendas, o que provoca o seu alargamento devido ao aumento de volume A meteorização química leva à decomposição química dos minerais constituintes das rochas, podendo verificar-‐se remoção ou introdução de elementos. Os seres vivos podem intervir nestes processos, daí que este tipo de meteorização possa também ser chamado meteorização bioquímica. Mecanismos de meteorização química: Carbonatação Hidrólise Oxidação Carbonatação -‐ as águas acidificadas (resultantes, por exemplo, da interacção da água com o dióxido de carbono atmosférico) podem reagir com minerais, formando produtos solúveis. No caso em que o ácido carbónico reage com o carbonato de cálcio, são removidos, em solução, iões cálcio e iões hidrogenocarbonato. Hidrólise -‐ verifica-‐se quando os iões H+ substituem outros na estrutura dos minerais, o que altera a sua composição química e rompe a sua estrutura atómica. Os iões H+ podem ter origem na água ou num ácido (normalmente o ácido carbónico H2CO3). Oxidação -‐ Muitos minerais contêm ferro na sua composição, que pode ser facilmente oxidado. O oxigénio combina-‐se com esses minerais, formando, por exemplo, a hematite. A meteorização dá origem a sedimentos que podem ser partículas sólidas soltas ou partículas dissolvidas na água, que vão ser transportadas e depositadas. Resumos de Biologia e Geologia (10º e 11º anos) V1.1 Nuno Fernandes 2005/2006 87 Transporte -‐ durante o qual os sedimentos sofrem arredondamento, devido aos choques entre si, e granotriagem, ou seja, são separados de acordo com o seu tamanho, forma e densidade. Sedimentação verifica-‐se quando o agente transportador perde energia e os sedimentos se depositam. Pode ocorrer em ambientes terrestres, mas é mais importante e frequente em ambientes aquáticos. A sedimentação dá-‐se, em regra, segundo camadas sobrepostas, horizontais e paralelas. Às camadas originadas dá-‐se o nome de estratos, que quando se formam, comprimem as camadas inferiores. Às superfícies de separação de estratos dá-‐se o nome de juntas de estratificação. Cada estrato fica entre dois outros, sendo o de cima denominado por tecto e o de baixo, muro. Existem também casos de estratificação entrecruzada, que revela uma variação na intensidade da força ou da direcção do agente transportador. Diagénese A diagénese é um conjunto de processos físico-‐químicos que ocorrem após a sedimentação e pelos quais os sedimentos se transformam em rochas sedimentares coesas. Compacção e desidratação novas camadas vão-‐se sobrepondo a outras, durante a sedimentação, o que vai aumentar a pressão a que as camadas inferiores ficam sujeitas. Devido ao peso dos sedimentos que se sobrepõem, a água incluída nos interstícios dos materiais é expulsa, e as partículas ficam mais próximas, diminuindo o volume da rocha, que se torna mais compacta e mais densa. Cimentação os espaços vazios entre os detritos são preenchidos por um cimento que precipita entre eles. Diversidade de rochas sedimentares Minerais herdados -‐ minerais provenientes de rochas preexistentes. Minerais de neoformação minerais novos, formados durante o processo de sedimentogénese ou de diagénese. Resumos de Biologia e Geologia (10º e 11º anos) V1.1 Nuno Fernandes 2005/2006 90 Calcários de precipitação Os calcários são rochas constituídas essencialmente por calcite (mineral de carbonato de cálcio), que resultam da precipitação desse mineral. As águas acidificadas provocam a meteorização química dos calcários. Em resultado desta reacção surgem sulcos e cavidades, constituindo, à superfície, um modelado característico conhecido por lapiás. Podem também formar-‐se grutas. O gotejar do tecto de uma gruta, provoca a acumulação sucessiva de carbonato de cálcio, dando origem às estalactites. Este gotejar contínuo, sobre o solo da gruta, provoca a formação de estalagmites. Na água que flui sobre o chão da gruta pode ainda haver precipitação, formando uma rocha calcárias chamada travertino. Rochas salinas evaporitos Gesso quimicamente é sulfato de cálcio di-‐hidratado (CaSO4.2H2O), formando cristais transparentes ou massas brancas, de aspecto sedoso, fibroso ou granular. Sal-‐gema É constituído, essencialmente por halite, cloreto de sódio (NaCl). O sal-‐ gema é pouco denso e muito plástico. Os depósitos profundos deste evaporito, quando sob pressão, podem ascender através de zonas frágeis da crosta, formando grandes massas de sal, chamadas domas salinos ou diapiros. Rochas biogénicas Os sedimentos que constituem as rochas biogénicas podem ser constituídos por detritos orgânicos ou por materiais resultantes de uma acção bioquímica. Alguns autores denominam estas rochas por rochas quimiobiogénicas. Calcários biogénicos Muitos organismos aquáticos fixam carbonatos. Após a morte, esses seres depositam-‐se no fundo do mar, formando um sedimento biogénico. A parte orgânica normalmente é decomposta e as conchas acabam por ser cimentadas, evoluindo para calcários consolidados. São calcários biogénicos: Calcários numulíticos com origem em fósseis marinhos que se assemelham a moedas de 5mm, ou mais, de diâmetro). Resumos de Biologia e Geologia (10º e 11º anos) V1.1 Nuno Fernandes 2005/2006 91 Fig. 50 Armadilha petrolífera Calcário conquífero formados pela acumulação de conchas de moluscos, posteriormente cimentadas. Calcário recifal formado a partir de recifes de coral. Carvões Forma-‐se em ambientes continentais pantanosos, ou zonas de difícil drenagem de água. Nestas zonas, a parte inferior dos musgos e outras plantas herbáceas transforma-‐se, devido à acção de microrganismos anaeróbios, num produto carbonoso, rico em matérias voláteis, chamado turfa. A evolução do carvão a partir da turfa designa-‐se por incarbonização e processa-‐se através dos estádios de lignito, carvão betuminoso e antracito. No processo de incarbonização, o material vegetal da turfa sofre transformações bioquímicas, por acção de microrganismos. O aprofundamento do material vegetal leva a alterações das condições de pressão e temperatura e dão inicío a transformações geoquímicas, em que se verifica a perda de água e substâncias voláteis, diminuição da porosidade e o aumento da concentração de carbono. Petróleo Forma-‐se a partir de matéria orgânica de origem aquática. A morte dos organismos leva à deposição de matéria orgânica no fundo de um ambiente sedimentar onde sofre decomposição parcial, pelo facto de o ambiente ser anaeróbio ou de o material ser rapidamente coberto por sedimentos. A continuação da sedimentação leva ao afundimento da matéria orgânica que é sujeita ao aumento da temperatura e da pressão. As propriedades físicas e químicas da magtéria orgânica vão sendo alteradas e esta é convertida em hidrocarbonetos líquidos, como o petróleo, alguns gasosos, como o gás natural e outros sólidos, como os betumes ou asfaltos. Resumos de Biologia e Geologia (10º e 11º anos) V1.1 Nuno Fernandes 2005/2006 92 Esta evolução ocorre na rocha-‐mãe, que é uma rocha de granulometria fina. A baixa densidade dos hidrocarbonetos faz com que migrem da rocha-‐mãe, acumulando-‐se numa rocha-‐armazém que é porosa e permeável. Sobre esta, existe outra rocha, pouco permeável, que impede a progressão do petróleo até à superfície, designando-‐se por rocha-‐cobertura. As armadilhas petrolíferas são estruturas geológicas favoráveis à acumulação de petróleo, que impedem a sua migração até à superfície. Rochas sedimentares, arquivos históricos da terra As rochas sedimentares são, normalmente, estratificadas e contêm a maioria dos fósseis. A estratificação reflecte as alterações que ocorreram na Terra e os fósseis contam a história da evolução da vida e dão informações acerca dos ambientes do passado (paleoambientes). Nas juntas de estratificação, ocorrem frequentemente marcas que testemunham a existência de pausas ou de interrupções na sedimentação: Marcas de ondulação (ripple marks) as marcas de ondulação que se observam em praias actuais aparecem preservadas em alguns arenitos antigos, dando-‐nos informação sobre o ambiente sedimentar em que a rocha se gerou, sobre a posição original das camadas e sobre a direcção das correntes que as produziram. Fendas de dessecação ou fendas de retracção estas fendas, que frequentemente se observam em terrenos argilosos actuais, aparecem muitas vezes conservadas em rochas antigas. Marcas das gotas da chuva muitas vezes patentes em rochas antigas, com aspecto idêntico ao que acontece na actualidade. Pegadas, pistas de reptação, fezes fossilizadas fornecem informações sobre ambientes sedimentares do passado e sobre hábitos dos animais, tipos de alimentação, etc. Todas estas características tornam as rochas sedimentares fundamentais na reconstituição da História da Terra, aplicando o princípio das causas actuais ou princípio do actualismo. Resumos de Biologia e Geologia (10º e 11º anos) V1.1 Nuno Fernandes 2005/2006 95 Magmas basálticos (pobres em sílica) dão origem, por consolidação, aos fundos oceânicos. São expelidos principalmente em riftes e pontos quentes, tendo-‐se originado a partir de rochas do manto peridotito. Se estes magmas solidificam em profundidade, dão origem a gabros. Magmas andesíticos (composição intermédia) formam-‐se nas zonas de subducção e relacionam-‐se com zonas altamente vulcânicas. A composição destes magmas depende da quantidade e tipo de material subductado. Quando solificam em profundidade, dão origem a dioritos; quando solidificam à superfície ou perto dela dão origem a andesitos. Magmas riolíticos (ricos em sílica) formam-‐se a partir da fusão parcial da crosta continental e tendem a ser muito ricos em gases, em zonas de convergência de placas. Em profundidade, dão origem a granitos; à superfície ou perto dela formam riólitos. Consolidação de magmas Processos de formação de minerais Os principais factores que influenciam a cristalização são: a temperatura, o tempo, a agitação do meio, o espaço disponível e a natureza do próprio material. A estrutura cristalina implica uma disposição ordenada dos átomos ou iões, que formam uma rede tridimensional que segue um modelo geométrico característico de cada espécie mineral. A rede é constituída por unidades de forma paralelepipédica que constituem a malha elementar ou motivo cristalino, que se repetem. Num cristal, os nós correspondem às partículas elementares, as fiadas são alinhamentos de partículas e os planos reticulares são planos definidos por duas fiadas não paralelas. Por vezes, as partículas não chegam a atingir o estado cristalino. A textura fica desordenada, designando-‐se a matéria, nestas condições, por textura amorfa ou vítrea. Silicatos principais constituintes das rochas A estrutura básica mais comum de todos os silicatos é o tetraedro (SiO4)4-‐. Os tetraedros não são electricamente neutros e os tetraedros vizinhos tendem a unir-‐se entre si por uma série de catiões, ou seja, têm tendência de se polimerizar. Resumos de Biologia e Geologia (10º e 11º anos) V1.1 Nuno Fernandes 2005/2006 96 Isomorfismo e polimorfismo Isomorfismo verifica-‐se quando ocorrem variações ao nível da composição química dos minerais sem, contudo, se verificarem alterações na estrutura cristalina. Substâncias com estas características designam-‐se por substâncias isomorfas. A um conjunto de minerais como estes chama-‐se série isomorfa ou solução sólida e os cristais constituídos designam-‐se por cristais de mistura, misturas sólidas ou misturas isomorfas. Um exemplo de minerais que constituem uma série isomorfa é o das plagióclases, que são silicatos em que o Na+ e o Ca2+ se podem intersubstituir. Polimorfismo verifica-‐se quando os minerais têm a mesma composição química , mas estruturas cristalinas diferentes. Diferenciação magmática Um só magma pode dar origem a diferentes tipos de rochas, visto ser constituído por uma mistura complexa que, ao solidificar, forma diferentes associações de minerais. Um dos processos envolvidos na diferenciação magmática é a cristalização fraccionada. Quando o magma arrefece, minerais diferentes cristalizam a temperaturas diferentes, numa sequência definida que depende da pressão e da composição do material fundido. A fracção cristalina separa-‐se do restante líquido, por diferenças de densidade ou efeito da pressão, deixando um magma residual diferente do magma original. Assim, um mesmo magma pode originar diferentes rochas. Série Reaccional de Bowen Série que traduz a sequência pela qual os minerais cristalizam num magma em arrefecimento. Segundo Bowen, existem duas séries de reacções que se designam, respectivamente, por série dos minerais ferromagnesianos (ramo descontínuo) e série das plagióclases (série contínua). No ramo descontínuo, à medida que se verifica o arrefecimento, o mineral anteriormente formado reage com o magma residual, dando origem a um mineral com uma composição química e uma estrutura diferente, e que é estável nas novas condições de temperatura. No ramo contínuo, verifica-‐se uma alteração nos iões da plagióclase, sem que ocorra alteração da estrutura interna dos minerais. Resumos de Biologia e Geologia (10º e 11º anos) V1.1 Nuno Fernandes 2005/2006 97 São várias as formas pelas quais os cristais originados podem ser separados do líquido residual. Se a pressão comprime o local onde se formam os cristais, o líquido residual tende a escapar por pequenas fendas, enquanto que os cristais ficam no local da sua génese. Se os cristais são mais densos ou menos densos do que o líquido residual, eles deslocam-‐se para o fundo ou para o cimo da câmara magmática, respectivamente. Acumulam-‐se por ordem da sua formação e das suas densidades diferenciação gravítica. As últimas fracções do magma, constituídas por água com voláteis e outras substâncias em solução constituem as soluções hidrotermais e podem preencher fendas das rochas, dando origem a filões. Diversidade de rochas magmáticas A classificação das rochas magmáticas tem como base a composição mineralógica e a textura. Composição mineralógica A classificação da rocha é feita com base na percentagem de cada um dos minerais presentes. Fig. 51 Série reaccional de Bowen