Cylla trabalho 2

Prévia do material em texto

UNIVERSIDADE FEDERAL DE CAMPINA GRANDE - UFCG
CENTRO DE EDUCAÇÃO E SAÚDE - CES
UNIDADE ACADÊMICA DE BIOLOGIA E QUÍMICA – UABQ
OS ALIMENTOS E AS RESERVAS DE ENERGIA
CUITÉ-PB
2018
CYLLA NATHANA NASCIMENTO AZEVEDO
OS ALIMENTOS E AS RESERVAS DE ENERGIA
Trabalho científico apresentado à disciplina de Físico- Química I do Centro de Educação e Saúde ministrada pela professora Claúdia Patrícia como requisito parcial para aprovação na disciplina 
CUITÉ-PB
2018
INTRODUÇÃO
	Em qualquer organismo, a matéria viva pode sofrer um constante processo de desgaste natural. Sendo assim, para os componentes químicos dos seres vivos desempenharem seus papeis biológicos, mantendo o que chamamos de equilíbrio químico é preciso compensar o desgaste natural, através do continuo suprimento de íons e de diversas moléculas contida nos alimentos. Os seres vivos além de obter matéria prima dos alimentos, extraem a energia química acumulada em suas moléculas orgânicas. Os alimentos atuam como “combustíveis”, já que devidamente oxidados ou queimados, fornecem as células a energia necessária para que as diversas funções sejam executadas. A fotossíntese é o processo mais importante que ocorre na Terra. Durante a fotossíntese, as plantas, algas e bactérias fotossintetizantes são capazes de tirar proveito do sol, utilizando a energia radiante para converter moléculas simples – dióxido de carbono e água em moléculas orgânicas complexas que podem ser utilizadas igualmente por plantas e animais como fontes de energia e de moléculas estruturais.
O SOL COMO FONTE DE ENERGIA PRIMÁRIA
A distância entre a Terra e o Sol permite que as quantidades de luz e de calor recebidas pelo nosso planeta ajustem temperaturas e luminosidade adequadas para o desenvolvimento e manutenção da vida. O sol tem é uma importante fonte de energia, sendo ela primária. Pode-se imaginar a energia extraída dos alimentos sendo acumulada quimicamente através do processo de fotossíntese, no qual as plantas aproveitam a energia da luz solar para converter dióxido de carbono, água e minerais em compostos orgânicos e oxigênio gasoso, com isso garantindo a manutenção da vida. De toda energia do Sol que chega a terra, apenas 30% fica refletida nas camadas da atmosfera, 70% restantes são absorvidas pelo ar, água, solo, vegetação e animais. Sendo 0,07% desse último valor, utilizada pelas plantas terrestres e marinhas na fotossíntese.
2.1 DE ONDE VEM A ENERGIA DOS ALIMENTOS? 
Os alimentos fornecem substâncias diversas que constituem a “matéria-prima” para a construção das células. As células produzidas permitem o crescimento, o desenvolvimento e a manutenção do organismo pela reposição de células que morrem. Os alimentos atuam como combustíveis em nosso organismo, algumas moléculas presentes nos alimentos são queimadas durante a respiração celular e fornecem energia necessária para a atividade dos órgãos. Quando ingerimos são formados por uma mistura de substâncias. Entre elas, podemos destacar a água, sais minerais, proteínas, carboidratos, lipídios e as vitaminas, todas essas são de extrema importância para a manutenção da vida. A seguir mostraremos resumidamente a responsabilidade de cada substância.
Água: é a substância mais abundante na constituição dos seres vivos. O corpo humano adulto é composto aproximadamente de 65% de água. Essa substância entra na composição das células e consequentemente dos tecidos, órgãos e sistemas. Responsável pelas matérias intercelulares, como o plasma sanguíneo. 
Sais Minerais: são nutrientes que fornecem o sódio, potássio, cálcio e ferro.
Proteínas: é indispensável ao ser humano, sendo o principal componente de massa celular. A elas cabem a parte mais ativa a constituição do corpo, tendo papel fundamental na formação do crescimento, regeneração e substituição de diferentes tecidos, principalmente dos músculos.
Carboidratos: também conhecido como glicídios, são alimentos que em geral tem função energética no organismo, isto é, atuam como combustíveis, fornecendo à energia necessária as atividades das células.
Lipídios: são representados pelos óleos e pelas gorduras, tem função energética da mesma forma que os carboidratos. Têm função estrutural, participam da constituição das membranas celulares.
Vitaminas: são substâncias que o organismo não tem condições de produzir, por isso, precisam fazer parte da dieta alimentar.
As plantas absorvem sua energia através do sol, solo e do ar, já o ser humano retira através das plantas. Para resistirem os seres vivos precisam absorver energia, na qual será armazenada pelo metabolismo que é formado a partir de dois processos, sendo eles: 
Catabolismo: abrange todas as reações em que compostos orgânicos complexos são convertidos em moléculas mais simples. Resume-se em reações de degradação ou quebra.
Anabolismo: compreende as reações que formam moléculas complexas a partir de outras mais simples com gasto de energia. Resume-se sendo o conjunto de reações de síntese ou construção.
Os seres humanos fazem a retirada de energia por meio da alimentação. Os carboidratos, gorduras e proteínas consumidos diariamente fornecem a energia necessária para manter as funções corporais tanto em repouso quanto durante diversas modalidades de atividades físicas. Além de seu papel como combustível biológico esses nutrientes desempenham papel importante na manutenção da integridade estrutural e funcional do organismo.
2.2 FOTOSSÍNTESE: TRANSFORMAÇÃO DA ENERGIA SOLAR EM ENERGIA QUÍMICA
No passado vários filósofos gregos, como Aristóteles, aceitavam que as plantas adquiriam sua energia do solo. Na verdade, a energia das plantas vem através do sol. Usando a energia solar para transformar o gás carbônico, que vem do ar, água e solo em alimentos e combustíveis. Esse processo é conhecido como fotossíntese. 
A fotossíntese é o processo através do qual os vegetais produzem os alimentos, combustível indispensável para a vida da planta, do homem e de outros animais. É na fotossíntese realizada pelas plantas que ocorre o primeiro e principal processo de transformação de energia no ambiente terrestre. Os vegetais que têm clorofila concentram energia solar e gás carbônico do ar e ainda realizam reações químicas produzindo material orgânico como açúcares, gorduras e proteínas e liberam oxigênio.
Podemos esquematizar a reação química da fotossíntese como:
	Gás Carbônico + Água > Glicose + Oxigênio
A raiz da planta absorve água através dos vasos para levá-la até as folhas, onde penetra nos cloroplastos. Dentro dos mesmos as clorofilas possibilitam a quebra da molécula de água devido à radiação solar, para liberação de oxigênio. Sendo utilizado em parte pela planta e todos os outros seres no processo de respiração. Por outro lado, a molécula de gás carbônico entra nos cloroplastos, onde em presença de certas enzimas se ligam ao hidrogênio, produzindo moléculas complexas, como a celulose e açúcares. Essa celulose a planta irá usar para sustentação e os açúcares utilizará em suas próprias reações, repassando à cadeia alimentar. A clorofila tem ação catalisadora na reação, isto é não se desgasta e nem é consumida, apenas ativa a reação. 
Ocorre um processo no interior da célula vegetal, a partir do CO2 (dióxido de carbono) e H2O (água), como forma de produzir a glicose. Em resumo, podemos explicar o processo de fotossíntese da seguinte forma, a H2O e o CO2 são as substâncias necessárias para realização da fotossíntese. As moléculas de clorofila absorvem a luz solar e quebram a H2O, liberando O2 e hidrogênio. O hidrogênio une-se ao CO2 e forma a glicose.
Esse processo resulta na equação geral da fotossíntese, a qual representa uma reação de oxidação-redução. O H2O doa elétrons, como o hidrogênio, para reduzir o CO2 até formar os carboidratos na forma de glicose (C6H12O6), como mostra a seguir:
12 H2O + 6 CO2 LUZ 6 O2 + C6H12O6+ 6 H2O
Fonte: Googleimagens
A fotossíntese ocorre em cloroplastos sendo numa organela presente apenas nas células vegetais, onde é encontrado o pigmento clorofila esse responsável pela cor verde dos vegetais. Os pigmentos podem ser vistos como qualquer tipo de substância capaz de absorver luz. A clorofila acaba sendo o pigmento mais importante dos vegetais para a absorção da energia dos fótons durante o processo. 
A luz solar absorvida apresenta duas funções básicas durante a fotossíntese, são elas: a de impulsionar a transferência de elétrons através de compostos que doam e aceitam elétrons e gerar um gradiente de prótons necessário para síntese da ATP (Adenosina Trifosfato - energia). Ainda podendo ser realizada em duas etapas:
Fase Clara – Fotoquímica: processa-se em presença de luz. Nesta fase, as plantas utilizam a clorofila, principal pigmento para reter a energia luminosa que é armazenada. Acontecendo também a quebra das moléculas de água e a liberação de oxigênio.
Fase Escura – Química: a energia que foi obtida na fase anterior é usada para transformar as moléculas do gás carbônico em compostos complexos, como os Carboidratos, cujas principais funções residem na reserva de energia e na composição natural estrutural. Temos a glicose (C6H12O6) como um dos principais carboidratos produzidos na fotossíntese. 
2.3 FOTOSSÍNTESE E A VIDA ANIMAL 
Os animais e as pessoas necessitam de energia para suas atividades e sobrevivência. O homem não produz como as plantas verdes a energia interna que armazena. Os seres que não são capazes de captar energia luminosa dependem unicamente do uso de energia envolvida nas transformações químicas. Eles utilizam os compostos orgânicos fabricados pelos organismos que fazem a fotossíntese, alimentando-se deles.
Com isso as plantas passam a ficar na base da cadeia alimentar, no entanto, dependem da sobrevivência dos animais herbívoros, que se alimentam de animais carnívoros. Sendo assim, podemos concluir que a energia transferida para os seres vivos vem através da cadeia trófica. Podendo ser dividida em:
Produtores: organismos que fabricam seu próprio alimento, sendo os autótrofos.
Consumidores: organismos incapazes de sintetizar seu próprio alimento. Nutrem-se de animais produtores ou de outros consumidores. Sendo:
Consumidor Primário ou de 1ª Ordem: organismos que se nutrem de um produtor;
Consumidor Secundário ou de 2ª Ordem: nutrem-se de um consumidor primário;
Consumidor Terciário ou de 3ª Ordem: obtém seu alimento de um consumir secundário e assim por diante.
Decompositores: representados pelas bactérias e fungos, sendo os responsáveis pela decomposição de matéria morta, transformando-a em nutrientes minerais que se tornam novamente disponíveis ao meio ambiente.
2.4 A ENERGIA DOS ALIMENTOS 
Ao ingerirmos alimentos provenientes de plantas parte das substâncias entram na constituição celular e outra parte fornece a energia necessária às atividades como: o crescimento, reprodução, entre outras. O processo de liberação de energia é a respiração.
Os alimentos onde a energia é liberada (carboidratos, lipídeos e proteínas) são transformados no corpo em glicose, ácidos graxos e aminoácidos. A energia liberada pela desintegração dos alimentos não é utilizada prontamente para realizar trabalho, na verdade é usada para fabricar outro composto químico, o ATP (adenosina trifosfato). Sendo um nucletídeo composto de adenina, ribose e três radicais fosfato, podendo ser liberados rapidamente no trabalho mecânico e síntese de componentes químicos. É considerado como a energia corrente da célula, pois pode ser gasto e refeito diversas vezes. 
Nos seres vivos a energia química dos alimentos pode ser feita de duas formas, na presença ou não do oxigênio:
Respiração aeróbica: Acontece na presença de oxigênio dentro das mitocôndrias. Ainda podendo ser dividida em três fases:
Glicólise
Cadeia respiratória
Ciclo de Krebs
Respiração anaeróbica: Acontece na ausência de oxigênio, no entanto a produção de energia é bem inferior se comparada com a respiração aeróbica.
	A quantidade de energia contida em um alimento é medida através da energia obtida na sua queima. Podemos dizer, se 1 caloria é definida como a quantidade de calor necessária para elevar de 1°C a temperatura de 1 grama de água no estado líquido.
	Devido próprio metabolismo, absorvem-se quantidades variadas de energia ingerindo os mesmos alimentos que outras pessoas. A perda de energia ao realizar as mesmas atividades é uma característica pessoa, dependendo do tamanho corporal e da eficiência dos movimentos. Diariamente ingerimos alimentos cuja energia é usada na realização de nossas atividades.
2.5 CIRCULAÇÃO DE ELEMENTOS NA NATUREZA
Ao contrário do que acontecem com a energia que é recebida do Sol, os elementos estão sempre circulando na natureza. Temos que 93% do corpo humano é constituído de apenas três elementos: oxigênio, carbono e hidrogênio, os 7% é composto de cálcio, nitrogênio, fósforo, enxofre, ferro e vários outros elementos. Essas substâncias inorgânicas acabam se deslocando para seres vivos e voltam aos complexos inorgânicos, em forma de grandes ciclos naturais que são chamados de ciclos biogeoquímicos, podendo ser definido pelo processo que ocorre na natureza para garantir a reciclagem de elementos químicos no meio. São esses ciclos que possibilitam que os elementos interajam com o meio ambiente e com os seres vivos, isto é, garantem que o elemento flua pela atmosfera, hidrosfera, litosfera e biosfera. Tendo não só importância de formação desses ciclos para o sol, sendo essências para o homem também.
Principais Ciclos biogeoquímicos:
Ciclo Oxigênio: O oxigênio é o segundo componente mais abundante da atmosfera, podendo ser consumido através da respiração, combustão, degradação, combinação com metais do solo e é reposto na atmosfera principalmente através da ação da fotossíntese com destaque para a ação do fitoplâncton marinho.
Ciclo do Nitrogênio: O nitrogênio se mostra como um dos elementos de caráter fundamental na composição dos sistemas vivos. Ele está envolvido com a coordenação e controle das atividades metabólicas. No entanto, apenas de 78% da atmosfera ser constituída dele, a grande maioria dos organismos são incapazes de utilizá-lo, devido encontrar-se na forma gasosa (N2) sendo muito estável, possui pouca probabilidade de reagir com outros elementos. Os consumidores conseguem o nitrogênio de forma direta ou indireta através dos produtores. Aproveitam o nitrogênio que encontram na forma de aminoácidos. Produtores incluem o nitrogênio na cadeia alimentar, através do aproveitamento de formas inorgânicas encontradas no meio, principalmente os nitratos NO3) e amônia (NH3+). Esse ciclo pode ser dividido ainda em algumas etapas:
Fixação: consiste na transformação do nitrogênio gasoso em substancias aproveitáveis pelos seres vivos (amônia e nitrato). Os organismos responsáveis pela fixação são bactérias, retiram o nitrogênio do ar fazendo com que reaja com o hidrogênio para formar amônia.
Amonificação: parte da amônia presente no solo é originada pelo processo de fixação. A outra é proveniente de um processo de decomposição das proteínas e outros resíduos nitrogenados, contidos na matéria orgânica morta e nas excretas. Decomposição ou amonificação é realizada por fungos e bactérias.
Nitrificação: é o nome dado ao processo de conversão da amônia em nitratos.
Desnitrificação: as bactérias desnitrificantes são capazes de converter os nitratos em nitrogênios molecular, os mesmo voltam na atmosfera fechando o ciclo.
Ciclo do Carbono: As plantas realizam fotossíntese retirando o Carbono do CO2 do ambiente para formação de matéria orgânica. Os consumidores só adquirem carbono através da nutrição, mais perdem carbono pelo processo de respiração celular que resulta em liberação de CO2 para o ambiente, quando servem de alimento para outro consumidor, na excreção ou quando morrem, o Carbono é liberado através da ação de decomposição e queima de fosseis (petróleo e carvão) no ambiente. Com isso, oaumento no teor de CO2 atmosférico causa o agravamento do “efeito estufa” que acarreta o descongelamento de geleiras e de calotas polares com conseqüente aumento do nível do mar e inundação das cidades litorâneas. 
Ciclo da água: é o permanente processo de transformação da água na natureza, passando de um estado para outro (líquido, sólido ou gasoso). A essa transformação e circulação da água chamamos de ciclo da água ou ciclo hidrológico, que se desenvolve através dos processos de evaporação, condensação, precipitação, infiltração e transpiração. A água é indispensável pata a manutenção da vida, sendo encontrada na natureza e distribuída nos rios, lagos, mares, oceanos em camadas subterrâneas do solo ou em geleiras. Esse ciclo é fundamental para manutenção da vida no planeta Terra, pois, determina a variação climática e interfere no nível dos rios, lagos, mares e oceanos.
CONCLUSÃO
Portanto, o sol é uma fonte de energia fundamental para existência da vida do homem, plantas e outros animais. Passando a gerar a fotossíntese que produz alimentos, esse sendo o combustível indispensável para vida na Terra. A fotossíntese consiste, em suma, no processo de síntese de compostos orgânicos a partir de substâncias inorgânicas, utilizando-se a energia luminosa do sol, e com liberação de oxigênio, o qual pode ser realizado por plantas, algas e algumas bactérias. A partir da energia luminosa, compostos pobres em energia como o CO2 e H2O são transformados em compostos ricos em energia, como os carboidratos (açúcares). Sendo assim, os vegetais estão na base da cadeia alimentar fornecendo energia para os animais, sendo usada para suas atividades e sobrevivência. O processo de liberação de energia acontece a partir da respiração. Os alimentos cuja energia é liberada são refletidos no corpo como substâncias essências para nossa existência. 
REFERÊNCIAS
Alimentos. Disponível em: <http://conteudo.sobiologia.com.br/conteudos/Corpo/alimentos.php>. Acesso: 10 março de 2018.
Alimentos como fonte de energia. Disponível em:
<http://pagrupo3.pbworks.com/w/page/13647243/Os%20alimentos%20como%20fonte%20de%20energia>. Acesso em: 10 março de 2018.
A energia que vem dos alimentos. Disponível em: <http://www.passeiweb.com/estudos/sala_de_aula/quimica/energia_dos_alimentos>. Acesso em: 10 mar. 2018.
ARAGUAIA, Mariana. "Processo de produção de energia a partir da oxidação dos alimentos"; Brasil Escola. Disponível em <https://brasilescola.uol.com.br/biologia/processo-producao-energia-partir-oxidacao-dos-alimentos.htm>. Acesso em: 12 mar. 2018.
AIROLD, C. O uso da calorimetria em ecologia. Revista Química nova, Campinas, v. 21, 1998.
Como o organismo utiliza energia dos alimentos. Disponível em: <https://quimicanocemo.wordpress.com/2015/09/27/como-o-organismo-utiliza-energia-dos-alimentos/>. Acesso em: 10 mar. 2018.
Carboidratos. Disponível em: <http://www.portalsaofrancisco.com.br/biologia/carboidratos>. Acesso em: 10 mar. 2018.
Corpo transforma os alimentos em energia. Disponível em: <http://blog.nadarte.com/corpo-transforma-os-alimentos-em-energia/>. Acesso em: 10 mar. 2018.
Como o nosso corpo transforma os alimentos que comemos em energia. Disponível em: <https://www.dralmiroferreira.com/single-post/2017/03/14/Como-o-nosso-corpo-transforma-os-alimentos-que-comemos-em-energia>. Acesso: 10 mar. 2018.
Como é obtida a energia que faz nosso corpo funcionar. Disponível em: 
<https://mundoestranho.abril.com.br/ciencia/como-e-obtida-a-energia-que-faz-nosso-corpo-funcionar/>. Acesso em: 10 mar. 2018.
O Ciclo da Água em Só Biologia. Virtuous Tecnologia da Informação, 2008-2018. Disponível em: <http://sobiologia.com.br/conteudos/Agua/Agua5.php>. Acesso em: 10 mar. 2018.
Ciclo da água. Disponível em: <https://www.todamateria.com.br/ciclo-da-agua/>. Acesso em: 10 mar. 2018.
Ciclo do Nitrogênio em Só Biologia. Virtuous Tecnologia da Informação, 2008-2018. Disponível em: <http://sobiologia.com.br/conteudos/bio_ecologia/ecologia26_1.php>. Acesso em: 10 mar. 2018.
Ciclo do carbono em Só Biologia. Virtuous Tecnologia da Informação, 2008-2018. Disponível em: <http://sobiologia.com.br/conteudos/bio_ecologia/ecologia29.php>. Acesso em: 10 mar. 2018.
Energia dos alimentos em Só Biologia. Virtuous Tecnologia da Informação, 2008-2018. Disponível em: <http://sobiologia.com.br/conteudos/Corpo/alimentos7.php>. Acesso em: 10 mar. 2018.
Fonte de energia para o organismo. Disponível em: <https://professorrobertodecarvalho.webnode.com.br/news/fonte-de-energia-para-o-organismo/>. Acesso em: 10 mar. 2018.
SANTOS, Vanessa Sardinha dos. "Ciclos biogeoquímicos"; Brasil Escola. Disponível em: <https://brasilescola.uol.com.br/biologia/ciclos-biogeoquimicos.htm>. Acesso em: 10 mar. 2018.
Pirâmide ecológica. Disponível em: <http://educacao.globo.com/biologia/assunto/ecologia/piramide-ecologica.html>. Acesso em: 10 mar. 2018.
Química alimentar. Disponível em: <https://www.grupoescolar.com/pesquisa/quimica-alimentar--carboidratos--lipidios--proteinas.html>. Acesso em: 10 mar. 2018.
Respiração aeróbica. Disponível em: <https://www.infoescola.com/bioquimica/respiracao-aerobica/>. Acesso em: 10 mar. 2018.