Matéria e Energia:
a Biologia as demanda continuamente: os
organismos vivos não estão em equilíbrio
termodinâmica com o ecosistema, mas sim em
uma condição estacionária. A manutenção de
processos e da estru tura exige suprimento
contínuo de matéria e energia.
Matéria
• Definição
• Origem:
– Bing Bang; ~14 bilhões de Anos
– Reações nucleares no nucleo de estrelas e subsequente
explosão
– Agregação no Sistema Solar. 4,5 bilhões de anos.
• A água: desde a solidificação da crosta terrestre, trazida
por asteroides de cometas
• Quantidade finita de elementos químicos: Reciclagem
desde o começo da vidam há 3,8 bilhões de anos.
Tempo Geológico
Energia
• Definição Newtoniana.
• Modalidades:
– Cinética (Térmica)
– Química
– Eletromagnética.
• Indestrutível, mas as formas são interconversíveis. Em
velocidades da luz Matéria pode se converter a Energia.
Fonte de Energia quantitativamente mais importante
para os seres vivos contemporâneos - SOL
Transmissão por radicação
eletromagnética
Moléculas orgânicas
• Formadas por C O H
Fotosíntese
• CO2 + H2O + Ε
Compostos orgânicos + O2
•
Energia é armazenda nas ligações
• Produtores: Plantas, algas e bactérias
• Consumidores: Respiração Celular
• Decompositores: fungos e bactérias
• Nas conversões de Energia há perdas térmicas.
Ecosistema
Respiração Celular
Reações exergônicas e endergônicos
Moléculas orgânicas
Elementos Químicos nos organismos vivos
Elementos Químicos no organismo humano
I. Elementos químicos mais comuns
Elemento Químico
Símbolo
Porcentagem em peso
Oxigênio
O
65,0%
Carbono
C
18,5%
Hidrogênio
H
9,5%
Nitrogênio
N
3,35
Elemento Químico
Símbolo
Porcentagem em peso
Cálcio
Ca
1,5%
Fósforo
P
1,05
Potássio
K
0,4%
Enxofre
S
0,3%
Sódio
Na
0,25
Cloreto
Cl
0,2%
Magnésio
Mg
0,1%
Elemento Químico
Símbolo
Porcentagem em peso
Boro
B
Crômio
Cr
Cobalto
Co
Fluoreto
F
Iodeto
I
Cobre
Cu
Ferro
Fe
Manganês
Mg
Molibdênio
Mo
Selênio
Se
Silício
Si
Estrôncio
Sn
Vanádio
V
Zinco
Zn
96,35
II. Elementos químicos menos comuns
III. Elementos químicos dos quais há traços
Menos de 0,015
3,7%
Estrutura Atômica
• Dalton: Átomo indivisível
• Modelo de Rutherford-Bohr
Prótons e neutrons > 1,67x10-24g (1uam)
Elétrons – 9,1x10-28g -- 0,0005486 uam
• Número atômico: número de prótons
• Número de massa: prótons + neutrons
– Isótopos 12C, 13C, 14C
– Isótopos instáveis: 99Tc-43
• Massa atômica (composição isotópica) – C >>12,01 uma
Nuvem Eletrônica
Número
quântico
Principal
n
1
Camada Capacidade
(nível) de elétrons
(=2n2)
Orbital
K
2
2
L
8
3
M
18
s
p
d
f
4
N
32
5
O
50
6
P
72
O diâmetro da camada determina a energia
potencial do elétron
Número de
elétrons
2
6
10
14
Absorção de fóton - fluorescência
S0  ν exc  S1
S1  ν emis  E térmica  S0
Estrutura atômica – níveis e orbitais
Elemento
Químico
Particulas
subatômicas
He
2
4,0026
Prótons 2
Elétrons 2
Neutrons 2
C
6
12,011
Prótons 6
Elétrons 6
Neutrons 6
Prótons ~1 uma
Neutron ~1 uma
Elétron 0.0005486 uma
Diagrama de anéis
concêntricos
Diagrama de
Orbitais
Tabela Períodica – Elementos qúmicos mais abundantes
nos organismos vivos
Reatividade química – Elétrons de valência (camada)
Questões para atividade interativa
• Reveja a lista dos elementos químicos existente em maior
porcentual de peso nos humanos. Compare com a abundância
relativa dos elementos químicos na crosta sólida da Terra
• Considere o elemento químico Ca. Reveja, para o elemento
químico, o número atômico, número de massa e massa atômica.
Construa um diagrama de anéis concêntricos do átomo.
Investigue a reatividade do elemento químico. Considere o
elemento químico nos sistemas biológicos: ocorrência,
concentrações nos vários compartimentos e funções fisiológicas.
Repita as considerações para o K.
• Comente os efeitos da radiação eletromagnética – as várias
frequências e comprimentos de onda – nos sistemas biológicos.
• Analise os fenômenos de fotosíntese e respiração celular na
Biologia do planeta.