Respostas bioquímicas e fisiológicas de organismos
Os organismos expostos aos agentes tóxicos, dependendo da concentração e tempo de exposição, podem apresentar respostas bioquímicas e fisiológicas.
O metabolismo celular ocorre seguindo alguns princípios: é altamente econômico; possui propriedades autorreguladoras; é ligado a estruturas subcelulares, supracelulares e estrutura molecular; é organizado dentro de uma hierarquia estrutural e funcional. Por que ele é importante? Ele disponibiliza estruturas altamente energéticas, como o ATP; disponibiliza estruturas redutoras, como o NADPH+, H+; disponibiliza elementos intermediários, como mononucleotídeos, aminoácidos, acetil-coenzima A e monossacarídeos, usados na síntese de ácidos nucleicos, proteínas, lipídeos e carboidratos; biossintetiza biomacromoléculas com funções específicas, como biocatalisadores, mensageiros, substâncias de reserva, elementos estruturais, etc.
É com a ajuda das reações de regulação e controle altamente sintonizadas, que o metabolismo possibilita que as necessidades dos organismos sejam satisfeitas, considerando que existe uma coerência entre os organismos e o ambiente onde eles vivem. Especialmente os ácidos nucleicos (mensageiros de informações genéticas) e as proteínas (como enzimas e elementos estruturais) são responsáveis pelas atividades metabólicas. Por isso, é essencial que estas macromoléculas trabalhem na velocidade e especificidade corretas. Fatores ambientais e/ou antropogênicos adversos podem interferir no funcionamento dessas macromoléculas.
O metabolismo é regulado por várias enzimas. Enzimas sensíveis podem funcionar como indicadores de sinais (indícios) de alterações no metabolismo. Além da quantidade da enzima produzida, os estressores podem influenciar a atividade enzimática.
Estressores antropogênicos podem agir nos níveis molecular e celular, interferindo na organização, estrutura e composição de biomembranas (alterações na permeabilidade); na concentração e atividade de macromóleculas (alterações na concentração e atividade de enzimas); na produção, incremento ou inibição de substâncias, que funcionam como reagentes de proteção ou antiestresse (prolina, por exemplo); na indução de novo sistema metabólico ou alterações de decurso (processo) de reações bioquímicas, provocando alterações na composição celular.
Para se usar sinais de bioindicadores na avaliação de alterações do estado normal do sistema, faz-se necessário que as oscilações dos parâmetros, a serem analisados, sejam conhecidas dentro de um espectro de situação de normalidade. Os bioindicadores devem mostrar reações proporcionais ou graduais, refletindo o grau de alteração sofrida pelo ambiente. A bioindicação em nível bioquímico e fisiológico funciona no reconhecimento precoce do efeito de impactos ambientais. Entretanto, é importante considerar que normalmente podem ocorrer várias reações bioquímicas e fisiológicas ao mesmo tempo. Abaixo, há alguns exemplos de reações que podem ser consideradas como parâmetros no monitoramento da qualidade ambiental. A maioria das metodologias foi desenvolvida em estudos sobre avaliação dos efeitos da poluição atmosférica na vegetação.