Os organismos têm necessidade de obter matéria, para a incorporar ou a transformar em energia. Contudo, enquanto que os seres autotróficos são capazes de sintetizar os seus próprios compostos orgânicos, os seres heterotroficos não têm essa capacidade. Assim para satisfazer as suas necessidades nutritivas, os seres heterotróficos dependem, directa ou indirectamente, dos seres autotróficos.
A nivel celular, a água, os minerais, as vitaminas, os glicidos, os lipidos e as proteinas são utilizados na constituição de estruturas da célula, ou como fonte de energia, participando em numerosas reacções vitais, permitindo a renovação celular e a formação de novas células.
O processamento e a utilização destas substâncias são iguais, tanto em seres unicelulares como pluricelulares pois, estes processos só se iniciam após a sua absorção.
A absorção é a passagem de substâncias do meio externo para o meio interno.
Para compreender os mecanismos que garantem a obtenção de matéria a nível celular, é necessário conhecer as estruturas responsáveis por este fenómeno.
Ultraestrutura da membrana plasmática
Todas as células estão envolvidas por uma estrutura membranar, membrana plasmática. A membrana mantém a integridade da célula e delimita os meios intra e extracelular.
A membrana é selectiva, é através desta que se trocam determinadas substâncias e energia. Funciona como um sensor, dando capacidade de resposta à célula, em função dos estimulos do meio extracelular.
Constituição e estrutura da membrana plasmática
60% a 75% de proteínas
25% a 40% de lípidos
Podendo ainda conter 10% de glícidos, consoante o tipo de célula.
- As proteínas presentes na membrana possuem diversas funções, tanto de estrutura como de transporte de substâncias. Funcionam também como receptores de estímulos químicos, vindos do meio extracelular.
- Os lípidos são maioritariamente fosfolípidos, colestrol e glicolípidos.
- Os glícidos situam-se na parte exterior da membrana, têm como função o reconhecimento de substâncias.
https://www.youtube.com/watch?v=d3VWkN0IyVw
Osmose
https://www.youtube.com/watch?v=H6N1IiJTmnc
Movimento da água, por difusão simples e através de uma membrana semipermeável, de um meio com menor concentração (hipotónico) para um meio com maior concentração (hipertónico).
- Num meio hipertónico, a água sai da célula por osmose, diminuindo o volume celular – a célula fica no estado de plasmólise.
- Num meio hipotónico, a água entra por osmose, levando a um aumento do volume celular – a célula fica no estado de turgescência.
- Numa célula animal túrgida, quando a entrada de água ultrapassa a capacidade elástica da membrana, ocorre a lise (destruição) celular. Isto não sucede nas células vegetais, devido à existência da parede celular.
https://www.youtube.com/watch?v=IRQLRO3dIp8
https://www.youtube.com/watch?v=iZIIbBZQQx4
Difusão Simples
Fluxo de moléculas a favor do gradiente de concentração, isto é, de um meio onde a sua concentração é mais elevada para um meio onde a sua concentração é mais baixa.
É um transporte passivo sem gastos de energia.
Difusão Facilitada
Este processo, difusão facilitada, deve-se à existência de moléculas transportadoras na membrana, estas promovem a entrada/saida das substâncias, sempre com o objectivo de atingir um meio isotónico (meio de iguais concentrações). Este processo ocorre sem gastos de energia.
O processo de difusão facilitada efectua-se em três etapas:
- ligação da molécula a transportar à permease;
- alteração conformacional da permease que, permite a passagem da molécula através da membrana e a sua separação;
- regresso da permease à sua forma inicial.
Em sintese:
- transporte de moléculas de maiores dimensões
- intervenção de permeases
- não há gasto de energia por parte da célula.
Tranporte Activo
O transporte de substâncias ocorre contra o gradiente de concentração, com gastos de energia e intervenção de proteínas transportadoras específicas.
No transporte activo, as mudanças de formana proteína transportadora ocorrem devido à energia resultante da hidrolise de ATP. Nesta situação as proteínas comportam-se como enzimas, ATPases.
A bomba de sódio e potássio é um dos exemplos mais estudados de transporte activo.
Em sintese:
- as moléculas ou iões deslocam-se de um meio para outro de modo a manter o gradiente de concentração
- implica gasto de energia
Transporte de particulas
- Endocitose é o transporte para o interior da célula, de macromoléculas, agregados de partículas, ou mesmo células.
Estes materiais vão sendo envolvidos pela membrana plasmática, por invaginação, e acabam por ficar, confinados a uma vesícula endocítica.
Existem três tipos de endocitose:
- Fagocitose: a membrana envolve as particulas de maiores dimensões, com prolongamentos ou expansões do citoplasma, pseudópedes. Às vesículas finais chama-se vesículas fagociticas.
- Pinocitose: processo semelhante à fagocitose. As subtâncias são dissolvidas após a sua entrada na célula, as vesiculas resultantes denominam-se por vesículas pinocíticas.
- Endocitose medida por um receptor: as macromoléculas ligam-se a receptores antes de entrarem na célula.
- Exocitose é o processo inverso à endocitose, no qual as células libertam para o meio extracelular substâncias armazenadas em vesículas.
Digestão intracelular - importância do sistema endomembranar
O sistema endomembranar, constítuido pela membrana do invólucro nuclear, retículo endoplasmático e complexo de Golgi, está relacionado com os processos de digestão celular.
- Retículo endoplasmático é constítuido por uma extensa rede de membranas e constitui um conjunto de cisternas achatadas, túbulos e vesículas esféricas, formando um sistema contínuo entre a membrana plasmática e o invólucro nuclear. O retículo endoplasmático pode ser rugoso (RER) ou liso (REL).
- RER - possui ribossomas ligados à face externa das suas membranas, dando-lhe um aspecto rugoso. É a maior zona de sintese proteíca.
- REL - não possui ribossomas, dai uma apresentação lisa. Está envolvido na síntese de fosfolípidos e de novas membranas.
Estes dois tipos de retículo podem coexistir na mesma célula e comunicar entre si. As ligações entre as diferentes cavidades do retículos não são permanetes, estabelendo-se ou desaparecendo, conforme a actividade celular.
- Complexo de Golgi é o conjunto de todos os dictiossomas de uma célula. Cada dictiossoma é composto por conjuntos de cisternas achatadas e empilhadas de forma regular, na periferia das quais existe uma série de vesículas. Os dictiossomas têm uma face côncava onde ser formam vesículas, virada para a membrana plasmática e uma face convexa virada para o RE.
- Lisossomas são pequenas vesículas que contêm vários tipos de enzimas. Estes formam-se na face de maturação do complexo de Golgi e podem unir-se a uma vesícula endocítica, formando um corpo de maiores dimensões chamado vacúolo digestivo.
Obtenção de matéria pelos seres heterotróficos multicelulares
Nos organismos unicelulares, todo o processo obtenção, digestão e distribuição dos nutrientes, é feito pela célula. Contudo, na maioria dos organismos heterotróficos multicelulares, o processamento dos alimentos até que estes possam fornecer os seus constituintes para que sejam utilizados pelas células engloba a ingestão, a digestão e a absorção.
- Ingestão: entrada dos alimentos para o organismo.
- Digestão: conjunto de processos que permite a transformação de moléculas complexas dos alimentos em moléculas mais simples.
- Absorção: consiste na passagem dos nutrientes resultantes da digestão para o meio interno.
Estes processos só ocorrem nos organismos multicelulares, em sistemas digestivos mais evoluidos.
A digestão extracelular ocorre em cavidades digestivas que, apesar de se encontrarem dentro do organismo, fazem parte do meio externo, pois não são prolongamentos desse meio para o interior do corpo.
No Homem, a digestão extracelular inicia-se na boca, logo após a ingestão do alimento que, é triturado por acção da mastigação e sofre a acção da enzima amilase. O bolo assim que formado é deglutido e passa através do esófago para o estômago.
O estômago possui uma parede musculosa, provida de glândulas produtoras de ácido clorídico e de enzimas proteolíticas. A acção conjunta do ácido, das enzimas e dos movimentos das paredes do estômago continua a digestão dos alimentos, originando o quimo que, passa para o duodeno. Nas paredes do duodeno, também existem glândulas que produzem o suco intestinal, que possui várias enzimas digestivas. Ao duodeno chegam ainda a bílis, produzidano figado e o sucro pancreático, produzido pelo pâncreas. A bílis provoca a separação dos lípidos em pequenas porções, de modo a facilitar a sua digestão.
As moléculas mais simples da digestão, são então absorvidas com a ajuda das vilosidades intestinais. O epitélio intestinal possui microvilosidades que, aumentam ainda mais a superfície de absorção.
Uma vez absorvidos, os nutrientes terão de ser transportados para todas as células do organismo, através da corrente sanguínea e linfática.
Os resíduos dos alimentos não absorvidos continuam o seu trajecto até ao intestino grosso, onde ocorre a reabsorção da água.