Conceitos Fundamentais de Biologia

Capítulo 1: INTRODUÇÃO À BIOLOGIA

Bem-vinda(o) ao estudo da vida, mais conhecido como Biologia. Para começar, precisamos entender ideias e conceitos básicos que são amplamente utilizados nessa disciplina.

Para isso, vamos utilizar perguntas abrangentes e respostas gerais, uma vez que esse capítulo é apenas uma introdução. Como lembrar de tudo isso? Pense que você se enquadra nesse estudo (spoiler: você é um ser vivo!). Assim, imagine os conceitos estudados a seguir aplicados a você e procure entender em qual você se encaixa.

1.1) Seres vivos, do que são feitos e como funcionam?

Um ser vivo é basicamente construído com:

MATÉRIA + ENERGIA

A matéria, representada pelos átomos e estudada pela Química, é organizada e se mantém estruturada graças à energia, que pode ser de diferentes tipos e que é estudada pela Física. Assim, a vida, campo de estudo da Biologia, surge na intersecção Química e Física, ou seja, a vida é uma propriedade emergente.

Quais os blocos de construção de um ser vivo? (Composição química dos seres vivos)

Os organismos são compostos por substâncias inorgânicas e orgânicas. No próximo capítulo, este tema vai ser abordado com mais profundidade. Por ora, veja os exemplos de substâncias dentro dessa classificação.

• Compostos inorgânicos: água e sais minerais.
• Compostos orgânicos: carboidratos, lipídios, proteínas, ácidos nucleicos e vitaminas.

Como um ser se mantém vivo? (trocas de energia nos seres vivos)

As trocas de energia com o meio precisam ser feitas para que a vida se mantenha. A energia possui várias formas de apresentação que se convertem entre si (lembre daquela máxima de Lavoisier: “na natureza, nada se perde, nada se cria, tudo se transforma”). No caso dos seres vivos, a principal forma de energia utilizada é a energia química, aquela armazenada em ligações entre os átomos. O conjunto de reações químicas, bem como as trocas de energia que as mantêm, é chamado de metabolismo. O metabolismo pode ser subdivido em reações de síntese/produção ou em reações de quebra/degradação, detalhadas no esquema a seguir.

1.2 O que é um ser vivo? (Características básicas dos seres vivos)

A vida é um dos termos mais difíceis de se conceituar. Aqui, vamos considerar um ser vivo aquele que apresenta a lista de características abaixo.

Seres vivos e suas características:

• Composição e organização química

Em todos os seres vivos, encontramos carbono, hidrogênio, oxigênio, nitrogênio, fósforo e enxofre (dica para lembrar: CHONPS – primeira letra do símbolo na tabela periódica). Mas não basta a presença de tais elementos, é preciso que eles se organizem em moléculas que compõem a vida: água, carboidratos, lipídios, ácidos nucleicos, proteínas, etc.

• Organização celular

A célula é considerada a unidade funcional dos seres vivos, inclusive alguns organismos são compostos por somente uma célula e, ainda assim, são capazes de realizar todas as funções para manutenção da vida.

• Metabolismo próprio

Ser capaz de transformar moléculas por meio de reações químicas organizadas e, nesse processo, fazer trocas de energia, é o que mantém a vida “funcionando”.

• Reação e movimento

Pense na seguinte cena: você e uma cadeira foram colocados expostos à radiação solar. Os dois começam a aquecer e você, ao perceber que o calor estava lhe causando dano, resolve se levantar e procurar um local com sombra – isso é capacidade de resposta a estímulos e os organismos estão constantemente a realizando. Já a cadeira, continuou ali parada.

• Reprodução

Seres vivos geram outros seres vivos por meio da reprodução e isso mantém a vida ao longo do tempo.

• Variabilidade genética e evolução

Os organismos, graças a variações nos seus manuais de instrução (DNA), são diferentes entre si. Algumas dessas diferenças são grandes o suficiente para gerar novas espécies, outras são apenas pequenas variações entre organismos de uma mesma espécie. Independente do tipo, a variabilidade genética é uma característica importante para a evolução da vida: novas variantes surgem por mutação no DNA e podem ser selecionadas positiva ou negativamente pela seleção natural – assim os organismos se adaptam ou são extintos.

1.3 Termos fundamentais da Biologia

Ao longo do nosso estudo, você vai se deparar muitas vezes com os termos a seguir, então é importante saber o que cada um deles significa.

Os organismos podem ser classificados quanto:

1.3.1) Forma de obtenção de energia

A obtenção de energia é algo essencial a todo e qualquer ser vivo. Quanto a essa característica, os seres vivos podem ser classificados em:

• Autótrofos (auto: próprio; trofos: alimentação) ou produtores: seres vivos que produzem a própria energia, sob a forma de matéria orgânica, a partir de processos como a fotossíntese – produção de energia química a partir da luz solar –  ou quimiossíntese – produção de energia química a partir da quebra de compostos inorgânicos. Organismos desse grupo podem ser classificados em fotoautotróficos (plantas, algas e cianobactérias) e quimioautotróficos (arqueobactérias e alguns grupos de bactérias).
• Heterótrofos (hetero – diferente; trofos: alimentação) ou consumidores: seres vivos que não produzem sua energia a partir de uma fonte primária – como a luz, mas sim por meio da ingestão/consumo de outros seres vivos. Exemplos: animais, fungos, protozoários e bactérias decompositoras.

Testando o conhecimento

Os seres vivos desenvolveram sistemas de reações acopladas, onde há transferências de energia, para garantir a continuidade da vida. Observe as duas afirmações a seguir e responda:

I. Os seres autotróficos são aqueles capazes de fixar a energia do ambiente diretamente, acumulando-a em substâncias estáveis.

II. Os seres heterotróficos não são capazes de fixar a energia diretamente do meio e é necessário obtê-las através de alimentos, onde a energia já está previamente acumulada.

Referente as duas afirmações, responda a alternativa correta:

A. As duas afirmações estão corretas.

B. A primeira afirmação está correta e a segunda afirmação está incorreta.

C. A primeira afirmação está incorreta e a segunda afirmação está correta.

D. As duas afirmações estão incorretas.

1.3.2 Tipo de célula

As células podem ser classificadas quanto á complexidade estrutural, principalmente utilizando o critério presença/ausência de núcleo delimitado por membrana (imagem X).

• Procariótica (pro: anterior; cario: núcleo): célula sem núcleo delimitado por membrana, nesse caso, o DNA fica disperso no citoplasma, em uma região denominada nucleoide (oide: semelhante). Além da ausência de núcleo, é uma célula estruturalmente mais simples, sem organelas membranosas e de tamanho pequeno, quando comparada às células eucarióticas. Exemplo: células de bactérias e arqueobactérias.

• Eucariótica (eu: verdadeiro; cario: núcleo): célula com núcleo delimitado por membrana, conhecida como carioteca. Exemplo: célula animal e vegetal. Dica: com exceção de células de bactérias e arqueobactérias, todas as células são eucarióticas.

1.3.3 Quantidade de células:

Unicelular: organismos compostos por uma única célula. Ex: bactérias, arqueobactérias, protozoários e leveduras (fungos unicelulares).

Multicelular: organismos compostos por muitas células, porém, tais células não se organizam em tecidos (ver item “níveis de organização biológica).

Pluricelular: organismos compostos por muitas células que se organizam em tecidos (ver item “níveis de organização biológica).

1.4 Como os seres vivos estão organizados? (Níveis de organização biológica)

A vida é organizada em diferentes níveis. Na figura ao lado, do menor ao maior, estão demonstrados os níveis de organização de um ser vivo (átomo > molécula > organela > célula > tecido > órgão > sistema > organismo). Dica: somente organismos pluricelulares apresentam os níveis de tecido, órgão e sistema. No caso de seres unicelulares, o nível de célula é sinônimo de organismo.

1.5 Como a vida surgiu?

O registro fóssil indica que os primeiros organismos surgiram há cerca de 3.6 bilhões de anos. Atualmente, a ideia mais aceita para explicar a origem da vida diz que o primeiro ser vivo surgiu por meio da evolução química – a matéria foi se organizando de forma cada vez mais complexa até o surgimento das primeiras formas de vida. Quanto à forma de obtenção de energia dos primeiros seres vivos, tudo indica que eram organismos heterótrofos, ou seja, obtinham sua energia a partir da ingestão de partículas do meio e não eram capazes de sintetizar a própria energia – provavelmente, por meio do processo de fermentação. Quanto à manutenção da vida ao longo do tempo, hoje sabemos que os seres vivos são originados a partir de outros seres pré-existentes (biogênese). Para ver, de forma resumida, outras ideias sobre o tema, consulte o quaro abaixo.