Classes Gerais de Compostos Orgânicos

Classes Gerais de Compostos Orgânicos Organismos obtêm energia química por degradação de compostos orgânicos. Este processo é chamado catabolismo. Parte de sua energia é usada para construir grandes biomoléculas, que fornecem suporte estrutural e estocagem de energia. O processo geral de síntese de matéria orgânica é chamado anabolismo. A maioria dos compostos orgânicos que ocorrem naturalmente no ambiente marinho pode ser classificado como hidrocarbonetos, carboidratos, lipidios, ácidos graxos, aminoácidos ou ácidos nuclêicos. 3 Hidrocarbonetos são compostos orgânicos formados somente por átomos de carbono e hidrogênio. Organismos marinhos sintetizam uma grande variedade destes compostos. Estas cadeias de átomos de carbono variam muito em número e algumas são ramificadas. Alguns têm ligações duplas, sendo chamados “insaturados”. Hidrocarbonetos também são produzidos por fragmentação de grandes biomoléculas, durante catagênese e podem formar grandes depósitos denominados petróleo. 4 Carboidratos e lipídios são os reservatórios celulares de energia química mais importantes. Os carboidratos simples são compostos de moléculas de açúcar simples (como a glicose). Carboidratos complexos são formados pela ligação de muitos açúcares simples. Os polímeros resultantes são chamados polissacarídeos, como: • Celulose é um componente estrutural e quimicamente inerte de plantas terrestres. • Ácido algínico é sintetizado por algas marinhas. • Os exoesqueletos de crustáceos são compostos de quitina. 5 Lipídios são um grupo diverso de compostos, que são solúveis em solventes não-polares e insolúveis em água. Lipídios são classificados em complexos (acilgliceróis, fosfoglicerídeos, esfingolipídios e ceras) e simples (terpenos, esteroides, prostagrandinas). Os lipídios complexos contêm vários ácidos graxos que estão ligados a uma molécula "estrutural". Lipídios são comumente usados em células como um meio de estocagem de energia. 6 Um lipídio complexo, que é sólido na temperatura ambiente é chamado gordura ou cera. Os lipídios líquidos são chamados óleos. Gorduras tende a ter pesos moleculares mais altos e são sintetizados primariamente por animais. Ceras e óleos são mais comuns em vegetais. 7 Ácidos graxos são hidrocarbonetos com um grupo carboxílico (R–COOH). Membros deste grupo variam em tamanho de cadeia, grau de insaturação e ramificação. Algumas dessas feições são únicas para certos organismos. Por exemplo, cadeias ramificadas são produzidas durante a degradação microbiana de detritos orgânicos. 8 Alguns fosfolipídios não contêm ácidos graxos. Pigmentos são exemplos de lipídios simples. Estes compostos orgânicos coloridos são sintetizados em quantidades pequenas por muitos organismos marinhos. Os mais abundantes são as clorofilas, que são usadas por vegetais marinhos e algumas bactérias para converter energia solar em energia química. 9 Caroteno, fucoxantina e xantofila são exemplos de terpenoides. Esta classe de compostos é construida de isopreno com múltiplos hidrocarbonetos de cinco carbonos. Terpenos podem ser lineares ou cíclicos, com algumas moléculas apresentando os dois tipos de estrutura. Esteróis são lipídios simples, que têm uma unidade básica de três anéis de seis carbonos e um anel de cinco carbonos. 10 Ácidos nuclêicos são compostos de uma base aromática, um açúcar de cinco carbonos e um grupo fosfato. São compostos relativamente ricos em nitrogênio. Quando ligados entre si, eles formam polímeros chamados polinucleotídeos. O RNA e o DNA, que armazenam e transmitem informações genéticas dentro das células, são exemplos de polinucleotídeos. Os ácidos nucleicos também fazem parte de moléculas transportadoras de energia, como ATP e NADP (fosfato de dinucleotídeo de nicotinamida adenina). 11 Aminoácidos são os blocos construtores de proteínas. Estes compostos contêm pelo menos um grupo amino (R–NH2 ) e um grupo ácido carboxílico (R –COOH). Aminoácidos tornam-se ligados pelas reações que ocorrem entre o grupo amino de um aminoácido e o ácido carboxílico de outro. Esta polimerização também produz uma molécula de água e é chamada condensação. Polipeptídeos ocorrendo naturalmente com altos pesos moleculares são chamados proteínas. Estas biomoléculas são onipresentes em organismos marinhos e não são específicas para espécies particulares. Proteínas são componentes importantes de enzimas, bem como partes estruturais e tecidos conectivos. 12 40 a 80% de DOM marinha é composta de macromoléculas, que são extremamente variáveis em estrutura e composição elementar. Estas substâncias húmicas são formadas abioticamente de fragmentos de biomoléculas geradas durante a degradação microbiana de matéria orgânica. Ácidos húmicos também são componentes de sólidos, como sedimento, solo e turfa. Além de apresentarem complexibilidade e variabilidade composicional, substâncias húmicas são relativamente inertes. Como um resultado, eles são difíceis de estudar, assim pouco é conhecido de sua estrutura ou biogeoquímica. 13 O transporte fluvial de POM terrestre é muito menor do que a taxa de produção primária marinha. O transporte eólico de POM também é muito pequeno. A maior parte da POM marinha é gerada in situ por produtores primários, como fitoplâncton, macroalgas e bactérias quimiolitotróficas. A maioria da produção primária é realizada por nanoplâncton (2,0 – 20 μm de diâmetro) e picoplâncton (0,2 – 2 μm de diâmetro). 14 A maioria das células vegetais são consumidas por microzooplâncton filtrador (20-200 μm), que são protozoários flagelados e ciliados, como foraminíferos, radiolários e tintinídeos. Quando o fitoplâncton não digerido morre, suas membranas celulares são rapidamente degradadas. A DOM resultante, como os exsudados das plantas, é rapidamente absorvido pelas bactérias. Esse processo é responsável pelo consumo de 10 a 50% do carbono fixado fotossinteticamente. Parte desse carbono é devolvido à água do mar como DOC e DIC, mas a maior parte parece ser incorporada à biomassa microbiana. 15 Uma quantidade substancial da matéria orgânica consumida por protozoários é liberada como DOM. Este processo também ressolubiliza o nitrogênio e o fósforo e, portanto, aumenta muito as taxas de reciclagem de nutrientes. Embora o zooplâncton excrete amônio de maior porte e o DOM de baixo peso molecular, essa liberação é significativa apenas em ecossistemas caracterizados por altas concentrações de nutrientes. 16 Apesar de tudo, zooplâncton maior é uma fonte muito importante de POM detrítica, incluindo itens como pelotas fecais, cascas de ovos, mudas, redes de alimentação de muco e fragmentos de alimentos. POM detrítica também inclui tecidos vegetais e animais mortos. Algumas dessas partículas agregam-se para formar flocos denominados neve marinha. Alguma neve marinha contêm um grande número de bactérias e protozoários, cujas atividades bioquímicas causam decomposição de POM detrítica, à medida que afunda. 17 Devido à remineralização de N e P, a água do mar ao redor da neve marinha é muitas vezes caracterizada pela elevação das concentrações de nutrientes e condições redutoras. Grandes agregados também são produzidos pela biofloculação de diatomáceas durante blooms. Da mesma maneira, POM também pode ser criada pela agregação e precipitação de DOM da água do mar. Este processo é acelerado por certos tipos de movimento de água, como borbulhamento. 18 Mudanças nas condições ambientais também podem causar precipitação. Por exemplo, DOM precipita da água do mar em estuários, devido à instabilidade coloidal causada por incremento de salinidade. DOM também tende a ser concentrado nas bordas, como interfaces sedimento-água e oceano-atmosfera. 19 A interface oceano-atmosfera também é caracterizada por enriquecimento em POM, como bactérias. Sob condições calmas, esta matéria orgânica forma uma superfície lisa visível ou microcamada. Em dias ventosos, a matéria orgânica pode ser batida em uma emulsão, que tem a aparência de uma espuma muito resistente.

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