CICLOS BIOGEOQUÍMICOS

Os organismos retiram da natureza elementos químicos de que necessitam, mas esses elementos retornam ao ambiente, esse processo de retirada e devolução constitui os ciclos biogeoquímicos.

• Ciclo do Carbono:

As moléculas de carboidratos formadas por moléculas de carbono são produzidas por seres autótrofos, que durante a fotossíntese absorvem gás carbônico. Através da cadeia alimentar o carbono circula entre os seres vivos. A devolução do carbono ao ambiente se dá através da respiração, da decomposição dos organismos e combustão da matéria orgânica.

O gás carbônico forma uma barreira na atmosfera, que retém o calor irradiado, aquecendo o planeta, esse fenômeno é chamado Efeito estufa.

Aquecimento global é o aumento da emissão de gases do efeito estufa, aumentando a temperatura média do planeta.

O carbono circula no ecossistema através de três processos:

1. Reações de assimilativa (transformações que incorporam formas inorgânicas) e desassimilativa (transformação da forma orgânica de volta numa forma inorgânica acompanhada pela liberação de energia) é o que ocorre entre a fotossíntese e a respiração.
2. Troca de gás carbônico entre a atmosfera e os oceanos.
3. Sedimentação de carbonatos.

• Ciclo do Oxigênio:

O gás oxigênio é produzido durante a construção de moléculas orgânicas pela fotossíntese e consumido quando essas moléculas são oxidadas na respiração ou combustão.

O gás oxigênio é transformado em ozônio e este é transformado em gás oxigênio, permitindo um equilíbrio na camada de ozônio.

O gás oxigênio pode ser consumido na atmosfera pelas seguintes vias:

1. Respiração
2. Combustão
3. Degradação pela ação de raios ultravioleta, formando o ozônio (O3).
4. Combinado com metais do solo, formando óxidos metálicos.

O gás oxigênio é reposto na atmosfera principalmente pela fotossíntese.

A destruição da camada de Ozônio vem ocorrendo devido a liberação de gases que reagem com o ozônio transformando em oxigênio.

• Ciclo da Água:

Cerca de 71% da superfície da Terra é coberta por água em estado liquido; 97% desse total encontra-se nos oceanos, 2% em estado sólido e 1% corresponde a água doce. A energia solar atua no ciclo da água evaporando-a

A água apresenta dois ciclos básicos:

1. Ciclo curto ou pequeno: evaporação da água de rios, lagos, oceanos e retorna à superfície na forma de chuva e neve.
2. Ciclo longo ou grande: a água passa pelo corpo dos seres vivos antes de voltar ao ambiente. Seu retorno ao ambiente é por meio da transpiração, respiração. Para o solo a água volta através da urina, fezes e decomposição.

• Ciclo do Nitrogênio:

O nitrogênio participa da constituição de ácidos nucléicos, proteínas, certas vitaminas e clorofilas. Tem como reservatório natural a atmosfera, onde é encontrado na forma de gás (N2).

O nitrogênio não é fixado pela maioria dos seres vivos. Os organismos que assimilam o N2 são algumas cianobactérias e bactérias. Rhizobium que vivem associados às raízes de plantas leguminosas, transformam o N2 em sais nitrogenados.

A fixação do nitrogênio ocorre por algumas bactérias, formando amônia, que pode ser incorporada à substancias orgânicas com ajuda da enzima nitrogenase.

Bactérias que vivem associadas às raízes de plantas têm parte do nitrogênio fixado e o restante é liberado no solo na forma de amônia.

Na atmosfera uma pequena parte do nitrogênio transforma-se em óxido de nitrogênio pela ação de relâmpagos, combinados com a água das chuvas, esses óxidos produzem acido nítrico, que são levados para o solo e origina os nitratos.

1. Amonificação: formação de amônia por meio da decomposição de matéria orgânica por bactérias e fungos.
2. Nitrificação: transformação da amônia em nitrato ocorre em duas etapas: primeiro a nitrosação que é a oxidação da amônia em nitrito pelas bactérias nitrosas (Nitrosomonas, Nitrosococcus, Nitrosolobus) e nitratação, em que o nitrito é liberado no solo e oxidado a nitrato por bactérias nítricas (Nitrobacter); As bactérias usam a energia liberada na oxidação para produzir compostos orgânicos (quimiossintese). Os nitratos são absorvidos pelas plantas e passam para os animais através da cadeia alimentar.
3. Desnitrificação: bactérias anaeróbias (Pseudomonas denitrificans) usam o nitrato para oxidar compostos orgânicos e produzir energia, parte do nitrato do solo é transformado em gás nitrogênio e volta para a atmosfera.

MECANISMOS CELULARES DE TROCA DE MATERIAL COM O MEIO

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A membrana plasmática separa o meio intracelular do meio extracelular e controla a entrada e saída de substancias da célula. A membrana é constituída por uma bicamada lipídica, com grande número de moléculas de proteínas, muitas delas atravessando toda a espessura da bicamada, e carboidratos.

         Os lipídeos apresentam regiões anfipáticas, como a membrana plasmática apresenta uma dupla camada lipídica, compostos hidrofóbicos penetram com mais facilidade pela membrana enquanto compostos hidrofílicos penetram com mais dificuldade.

         As proteínas presentes na membrana tem papel enzimático, podendo alterar sua forma, abrindo ou fechando passagens, permitindo ou impedindo o fluxo de substancias.

 Com isso as substancias serão transportadas por intermédio de um dos mecanismos especiais da membrana, como transporte ativo ou passivo.

         ØTransporte passivo:

Ocorre sem consumo de energia, pode ser: difusão passiva, difusão facilitada, permeabilidade à água (osmose), transporte impulsionado por gradiente iônico e transporte mediado por vesículas.

ðPermeabilidade à água:

A entrada ou a saída de água é realizada por diferença de concentração de soluto. Assim, se colocada em uma solução hipotônica, ocorre entrada de água, quando colocada em uma solução hipertônica ocorre a saída de água. Se durante a entrada de água a membrana aumentar muito de tamanho a ponto de se romper, esse fenômeno é chamado de lise celular. Soluções isotônicas mantêm o volume e a forma da célula constantes.

         Nas células vegetais devido a presença da parede celular, a perda de água (solução hipertônica) faz com que a membrana se separe da parede celular; como a parede celular é rígida, esta não sofre alteração na forma. O fenômeno de diminuição de volume em células vegetais chama-se plasmólise.

         A entrada de água na célula (solução hipotônica) aumenta o volume celular, mas não ocorre o rompimento da membrana devido a parede celular que limita o aumento da célula, esse fenômeno é chamado desplasmólise.

ðDifusão passiva:

Ocorre a entrada ou saída do soluto devido a concentração deste dentro ou fora da célula a favor de um gradiente de concentração. A força que impulsiona o soluto é a agitação térmica das moléculas. A difusão passiva ocorre sem gasto de energia.

ðDifusão facilitada:

Processo sem gasto de energia e se processa a favor de um gradiente de concentração, mas a velocidade em que ocorre é maior que na difusão passiva.

         A concentração do soluto não interfere na velocidade do transporte. Na difusão facilitada o soluto é transportado com o auxilio de uma molécula transportadora ou permease com a qual ele combina.

ðTransporte impulsionado por gradientes iônicos:

Esse transporte acontece com o auxilio de um íon que facilita a entrada de uma substancia contra seu gradiente de concentração. Quando a entrada do íon auxilia a entrada da molécula, chamamos de simporte. Quando o co-transporte ocorre com o íon  e a molécula movendo-se em direções opostas é denominado antiporte.

         Os íons podem impulsionar a entrada ou saída de moléculas da célula quando a energia derivada do gradiente de concentração iônico é utilizado para movimentar uma molécula no sentido oposto.

ðTransporte mediado por vesículas:

É o processo de transferência de partículas, em blocos, alterando a forma da superfície celular, é também chamada de Endocitose. A endocitose ocorre em dois processos: fagocitose e pinocitose.

         Fagocitose: processo em que a célula engloba partículas sólidas; Protozoários e células de defesa fazem fagocitose.

        Pinocitose: processo em que a célula engloba partículas liquidas por invaginação de uma área na membrana onde ocorre o contato.

         A exocitose é o processo de eliminação de resíduos não digeridos pelos lisossomas, e também é através desse processo que os hormônios são liberados na corrente sanguínea.

        

ØTransporte ativo:

Esse transporte ocorre com gasto de energia e o soluto é transportado contra um gradiente de concentração, que pode ser apenas químico (solutos não-eletrólitos) e ou um gradiente químico e elétrico (soluto ionizado), além da alta concentração do soluto no meio (obstáculos químicos) o obstáculo elétrico corresponde à soma de todas as cargas dos solutos no meio que precisa ser vencida. Para a ocorrência deste transporte é utilizado ATP (adenosina tri-fosfato).

        

IMPORTÂNCIAS DOS FUNGOS

Os fungos são seres vivos eucariontes, multicelulares, alguns unicelulares (leveduras) que desempenham diversos papéis na natureza.
Importância ecológica
.Fungos decompositores:
Apresentam um papel importante no ecossistema, decompondo material orgânico, tornando muito dos nutrientes contidos nele disponível para outros organismos.
A decomposição libera dióxido de carbono na atmosfera e retorna compostos nitrogenados e outras substâncias ao solo, onde eles podem ser utilizados novamente.
Suas atividades são tão necessárias para a continuidadeda existência do mundo, quanto são aquelas dos produtores.
.Fungos mutualistas:

Associação entre fungos e algas, em que ambos tem beneficios, o fungo obtem alimento e a alga proteção, desta associação forma-se os líquens.
Os líquens são bons indicativos de poluição, e são cada vez mais usados no monitoramento de poluentes atmosféricos, devido a sua sensibilidade ao dióxido de enxofre e outras toxinas.
São seres pioneiros, ou seja, costumam ser os primeiros a se instalar em locais desabitados e criam condições para que outros seres vivos se instalem, permitindo o desenvolvimento de uma comunidade.
possuem autonomia nutritiva, rfesistem a temperaturas extremas e à falta de água.
.Fungos endofitícos:
Colonizam as folhas e caules de plantas, protegendo-as dos herbívoros através da produção de alcalóides.
Gramíneas infectadas por estes fungos causam problemas ao gado, que fica letárgico, febril, perde peso e pode até morrer.
.Micorrizas:

Associação entre fungos e raízes de plantas, são importantes para a obtenção de fósforo e outros nutrientes para as plantas e fornece carboidrato para o fungo.
Importância econômica:
.Farmacêutica:
A ciclosporina, composto derivado de um fungo (Tolypocladium inflatum)reprime reações imunológicas que causam rejeição de órgãos transplantados, com o isolamento desta droga houve um avanço nas cirurgias de transplantes.
O fungo Claviceps purpurea que infecta o centeio, pode causar espasmos nervosos, visões psicóticas e convulsões. alguns alcalóides deste fungo foram usados em tempos remotos para a contração uterina durante o parto, dilatação de vasos sanguíneos para abaixar a pressão sanguínea, tratamento de enxaqueca, com isso esforços estão sendo feitos para obtenção de linhagens C. purpurea e seu cultivo.
Fungos do gênero Penicilium são conhecidos por produzirem antibióticos que são usados para tratamento de infecção bacteriana.
.Alimentícia:
Alguns fungos são comestíveis, os fungos do gênero Penicilium proporcionam aroma e sabor distintos em diferentes tipos de queijos, P. roquefortii e P. camembertii
Alguns fungos acabam se tornando praga pois sua capacidade decompositora torna-se um transtorno para o homem, pois atacam tecidos, couros, petróleo, madeira, papel, alimentos.
Os fungos reduzem o valor nutricional de produtos alimentares.
.Indústria:
Certas leveduras produzem etanol e dióxido de carbono, que tem importância nba panificação, fermentação e indústria do vinho.
Saccharomyces cerevisae é o principal fungo usado na produção de pão, vinho e cerveja.
.Controle biológico:
Na agricultura alguns fungos são estudados para o uso de controles de pragas. Fungos entomopatogênicos também estão sendo estudados para controle de carrapatos, estes fungos são patógenos de larvas de vários insetos, sendo usado na agricultura para reduzir pragas, diminuindo assim o uso de produtos químicos.
Fungos predadores estão sendo estudados para o controle de helmintos gastrointestinais em ruminantes.

.Médica:
Os fungos são conhecidos do homem por causar doenças, as micoses. alguns fungos produzem toxinas (Aflatoxinas) que podem ser carcinogênicas.
Vários gêneros de fungos são inibidores da síntese protéica de eucariontes, podem causar câncer no fígado no homem; Esses fungos, com frequência crescem em alimentos estocados.

IMPORTÂNCIA DAS BACTÉRIAS PARA A HUMANIDADE

As bactérias são seres que não apresentam núcleo, sendo, portanto procariontes, fazem parte do Reino Monera.
Podem ser encontradas no ambiente como decompositores, algumas são patogênicas, outras são utilizadas na industria, existem bactérias que vivem associadas com outros seres vivos.
Apresentam importância na medicina, na ecologia, na industria, para os animais, para as plantas.
Importância médica
Existem bactérias que causam problemas para os seres vivos. Algumas bactérias podem causar no homem tuberculose, pneumonia, cólera, coqueluche, entre outras.
As bactérias patogênicas podem ser transmitidas por gotículas de saliva, água, objetos contaminados.
Importância ecológica
São de fundamental importância para a manutenção da vida, são as bactérias decompositoras ou saprófitas, atuando na decomposição da matéria orgânica morta transformando-a em matéria inorgânica simples, sendo reaproveitada por outros seres.
As bactérias dominaram os ecossistemas e modificaram a biosfera, possibilitando a existência de vida mais complexa.
As bactérias fotossintetizadoras produziram oxigênio como subproduto da assimilação de dióxido de carbono no ecossistema primordial, permitindo a evolução de formas complexas com alta demanda metabólica.
As bactérias são especialistas bioquímicas, capazes de executar transformações tais como assimilação biológica de nitrogênio e o uso de sulfeto de hidrogênio como uma fonte de energia, ambos componentes essenciais para o ecossistema.
Importância para as plantas
Algumas bactérias vivem associadas às raízes de leguminosas, local de onde a bactéria (Rhizobium) fixa o nitrogênio atmosférico transformando em sais nitrogenados, podendo assim ser usado pela planta.
Bactérias patogênicas para plantas causam manchas de varias formas nos caules, folhas, flores frutos.
Queimas- rápido desenvolvimento de necrose.
Podridão mole – ocorre nos órgãos de reserva
Importância na industria
Bactérias do gênero Acetobacter oxidam o álcool transformando em ácido acético, sendo usado para obter o vinagre.
Os lactobacilos são usados para produzir iogurtes e coalhadas. São fonte de um importante número de antibióticos (estreptomicina, aureomicina, neomocina e tetraciclina).
São usadas na produção de substâncias como enzimas e aminoácidos.
A produção de vários queijos ocorre pela fermentação bacteriana da lactose em ácido láctico.
As bactérias anaeróbicas estritas estão presentes nas estações de tratamento de esgoto, nos pântanos, nas profundezas do oceano e no trato digestório de bovinos e outros mamíferos ruminantes, onde elas possibilitam a digestão da celulose. Ocorrem na flora intestinal produzindo vitamina K.
Podem também ser usadas no controle biológico de pragas agrícolas.

VÍRUS E DOENÇAS HUMANAS

Os vírus são seres que apresentam em sua estrutura apenas uma capa protéica e o material genético no seu interior, podendo ser DNA ou RNA, os vírus não apresentam os dois.
Desde que os primeiros homens deixaram de ser nômades e começaram o processo de domesticação de animais, utilização da terra, ocorreu o contato com diversos patógenos, assim eles foram transmitidos e mantidos nas populações.
Com o aumento da densidade demográfica, vírus como o do sarampo e da varíola tornaram-se consistentes.
Registros de deformidades relacionadas às infecções virais foram registradas nas civilizações egípcias e greco-romanas.
Algumas doenças virais que eram comuns nos tempos ancestrais eram a caxumba, influenza e a febre amarela, bem como a varíola e a poliomielite.
Edward Jenner (1749-1823) estudando o método de variolação, muito usado pelos chineses como forma de combater a varíola, teve a idéia da vacinação através de casos de ordenhadeiras de vacas que eram imunes ao vírus. Em 1823, a vacinação estava aceita e amplamente praticada.
O estudo de vírus causadores de doenças em plantas, muito ajudou no entendimento deste patógeno.
Em 1915, Felix d’Herelle, estudando um surto de desinteria observou a lise bacteriana, denominou de bacteriófagos os agentes que mataram as bactérias, descreveu a lise e a liberação de partículas infecciosas, sendo considerado o pai da virologia moderna.
A partir de 1930 com o advento do microscópio eletrônico foi possível observar as estruturas e a composição química dos vírus.
Entre 1950 e 1960 houve uma explosão de descobertas de novos vírus.
Patogenia das infecções virais:
Patógeno- microrganismo que causa danos ao hospedeiro
Patogenicidade- danos causados
Virulência- gravidade da doença
Transmissão na natureza
A transmissão pode ser horizontal ou vertical
Transmissão horizontal:
Transmissão do vírus de um individuo a outro da mesma espécie ou não.
Pode ser por:
Contato direto
Contato indireto
•Veículo (água ou alimento)
•Vetores
Transmissão vertical
Transmissão da mãe para o embrião/feto
Rotas de entrada do vírus
Formas de penetração:
Trato respiratório - transmissão aérea, objetos contaminados
Trato alimentar - orofecal, água e alimento contaminados
Trato urogenital - ato sexual
Conjutiva
Pele – picada, mordedura, injeções, transfusões
Mecanismo de disseminação dos vírus pelo organismo:
Os vírus precisam ultrapassar as barreiras físicas e imunológicas do organismo.
Disseminação local pela superfície do epitélio:
Pode ocorrer uma infecção localizada na pele. A entrada pelo trato alimentar ou respiratório podem ser disseminadas rapidamente.
Disseminação linfática:
Os vírus que entram nos capilares são levados até os linfonodos e chegam aos macrófagos que destroem os vírus, mas alguns tipos de vírus replicam no interior dos macrófagos e são transportados passivamente pelo organismo.
Disseminação através dos nervos periféricos:
Infecção através de terminações nervosas
Disseminação através do sangue (viremia):
Escapando das defesas locais os vírus atingem a corrente sanguínea produzindo infecção disseminada.
Tipos de Infecção
Infecção aguda/inaparente – produção rápida de vírus e resposta e eliminação pelo hospedeiro da infecção. Estratégia eficiente para manutenção de alguns vírus. Estão normalmente associados a grandes epidemias.
Infecção persistente – continuam sendo produzidas partículas virais por longos períodos.
-infecção crônica
-infecção lenta
-infecção latente
Infecção abortiva – o vírus infecta um hospedeiro ou uma célula, mas a replicação não se completa.
Período de infecção
Incubação – inicio da infecção e o aparecimento dos sintomas, varia de dois a quinze dias.
Prodrômica – sintomas clínicos generalizados e inespecíficos da doença antecedem os sintomas da doença.
Infecciosidade – indivíduo infectado permanece transmitindo o vírus.
Excreção dos vírus do organismo:
Secreções respiratórias – vírus localizado no trato respiratório ou excretado por ele.
Fezes – vírus que infectam o intestino
Pele – abrasão da pele
Trato genitourinário – infecção transmitida por via sexual.
Leite materno
Sangue
Mecanismos de defesa do hospedeiro
Respostas inespecíficas:
- barreiras anatômicas e secreções da superfície
- idade
- resposta imunológica:
. infecção generalizada forma memória imunológica
. infecção localizada imunidade discreta
- constituição genética
- inflamação
- estado nutricional