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D ez y/ S hu tt er st oc k Fatores do meio físico, visíveis ou não, essenciais para a existência da vida. A Terra é um planeta habitado por milhões de espécies de seres vivos e, para que essas espécies possam sobreviver, é necessário que o planeta apresente condições favoráveis à manutenção da vida. Para tanto, é importante que haja interação entre os organismos vivos (meio biótico) e os fatores não vivos (meio abiótico). Nesta unidade, você estudará o papel da Biologia no entendimento das interações entre os meios biótico e abiótico. Compreenderá o conceito de vida, quais os fatores necessários a ela, e as características que separam os seres vivos da matéria não viva. Introdução ao estudo da Biologia A Biologia é uma ciência que estuda os seres vivos e as relações que eles estabelecem, bem como os fatores que interferem na vida. Dentre os objetos de estudo da Biologia, podemos destacar a composição e as características dos seres vivos, os aspectos anatômicos e funcionais dos organismos, as particularidades genéticas, evolutivas e compor- tamentais das espécies. Portanto, conhecer a Biologia e os diversos temas a ela relacionados contribui para o desenvolvimento de atitudes de valorização da vida, da conscientização da cidadania nas sociedades contemporâneas e da solidariedade entre os povos. Inicie a jornada! Professor, o tema pode ser iniciado a partir do texto de abertura. Re� ita com os alunos quais seres vivos podem ser identi� cados na imagem e quais fatores, vi- síveis ou não, são respon- sáveis pela manutenção da vida. De acordo com a imagem, fatores do meio físico são essenciais para a existência da vida? Habilidades da BNCC (EM13CNT202) (EM13CNT301) (EM13CNT303) Nesta unidade você irá estudar: • As interações entre os fatores bióticos e abióticos. • O conceito de vida e quais os fatores necessários a ela. • As características que separam os seres vivos da matéria não viva. 1 Unidade Estudando a vida e as substâncias inorgânicas 2 Biologia MAXI_EM_CA_2022_BIO_C1.indb 2 28/06/2021 21:56 A Biologia e a investigação científi ca Na Antiguidade, os filósofos faziam perguntas e especulações sobre o mundo natural, mas sem a realização de experimentos para testar hipóteses. A partir do século XVI, com a publicação de Francis Bacon, passa a ser desenvolvi- do o método científico. A ciência busca formular questões sobre o mundo natural e obter explicações que podem ser relevantes para o momento histórico. Embora a ciência, no sentido moderno, tenha aparecido recentemente na história humana (na Europa do século XVI), a tradição de fazer perguntas sobre o mundo natural é uma prática ancestral. Mas, apesar do enorme impacto que a ciência tem sobre a vida das pessoas, muitas delas têm apenas um enten- dimento mínimo de sua real natureza. A Biologia, como toda ciência, busca analisar e compreender os fatos que ocorrem com os seres vivos em geral e seu ambiente. Etapas do método científico • Observação: análise crítica de um determinado fato ou fenômeno. Exemplo: a diversidade de espécies de cobras distribuídas pelos biomas brasileiros é imensa. Algumas dessas espécies apresentam exemplares bastante coloridos, vistosos, enquanto outras são marrons, o que nos leva a formular algumas questões a respeito. • Questionamento: elaboração de uma pergunta ou identifi cação de um problema a ser resolvido. Exemplo: por que existem espécies de cobras bastante vistosas e outras que se confundem com o ambiente? • Formulação de hipótese: possíveis respostas a uma pergunta ou solução potencial de um problema. Uma hipótese científi ca é formulada com base em conhecimentos disponíveis sobre o assunto. Exemplo: para responder a essa pergunta, o cientista poderia levantar a seguinte hipótese: o padrão de cores poderia dificultar a percepção de predadores? • Realização de dedução: previsão possível baseada na hipótese. Exemplo: o padrão de cores poderia conferir vantagens adaptativas às cobras, já que estas seriam camufladas no ambiente? • Experimentação: teste da dedução ou novas observações para testar a dedução. Ao realizar a experimentação, de- ve-se trabalhar com dois grupos, sendo eles: • Um grupo experimental: aquele em que se promove alteração de um fator a ser testado, deixando todos os de- mais inalterados; • Um grupo controle: que é submetido aos fatores sem nenhuma alteração. Assim, pode-se testar um fator por vez e comparar os resultados obtidos no grupo experimental com o obtido no grupo controle. Ocorrendo diferenças entre os resultados do grupo experimental e do grupo controle, elas são atribuídas ao fator que está sendo testa- do. Não ocorrendo diferenças, pode-se dizer que o fator analisado não interfere no processo em estudo. • Conclusão: etapa em que se aceita ou se rejeita uma hipótese. Exemplo: uma cobra tem menor eficiência de predação se trocada de ambiente. Isso poderia significar que o pa- drão de cores confere vantagem adaptativa. Após a análise cuidadosa de todos os dados, e se confirmada a hipótese, o cientista terá dados concretos da sua pesquisa e a resposta à hipótese anteriormente levantada; em caso negativo, poderá continuar levantando e testando novas hipóteses. Nesse momento, o experimento é concluído. • Divulgação: descrição de hipóteses, experimentos, dados e discussões, de modo que outros cientistas possam re- petir o que foi realizado, pensar sobre as conclusões a que se chegou e usar as informações como ponto de partida para novas hipóteses e testes. Os cientistas compartilham informações por meio de publicações (as revistas científi - cas), encontros, congressos e comunicações pessoais. Como é possível perceber, o método científico baseia-se na observação do mundo natural, na elaboração de ques- tionamentos, na construção de hipóteses, na verificação das hipóteses por meio de experimentação e testes e na rea- lização de conclusões. Um aspecto importante da ciência é que o conhecimento científico muda porque está adequado ao momento his- tórico, com o conhecimento e a tecnologia da ocasião, e que, com o passar do tempo e o avanço das pesquisas, a teoria anteriormente aceita pode não mais explicar os fatos e, por esse motivo, ser reformulada ou rejeitada. Anotações Faça em sala: 1 e 2 | Faça em casa: 1 e 2 3 Unidade 1 MAXI_EM_CA_2022_BIO_C1.indb 3 28/06/2021 21:56 Características dos seres vivos Os ecossistemas são compostos por elementos vivos, ou bióticos, e não vivos, ou abióticos. O meio abiótico é composto por água, gás oxigênio, solo, umidade, temperatura, entre outros elementos não vivos. Já o meio biótico compreende-se pela soma de todos os seres vivos. Entre as características dos seres vivos, podemos citar: Composição química dos seres vivos A composição química dos seres vivos é constituída por diferentes elementos químicos que se ligam para formar as substâncias do organismo. Existem mais de 100 elementos químicos na natureza, e cerca de 20% a 25% deles são essenciais para a existência e a manutenção da vida. Dessa porcentagem, os elementos oxigênio (O), carbono (C), ni- trogênio (N) e hidrogênio (H) compõem 96,3% da massa dos organismos, sendo os 3,7% restantes formados por cálcio (Ca), enxofre (S), fósforo (P) potássio (K), e alguns outros elementos essenciais, chamados elementos-traço, como o ferro (Fe), são necessários em quantidades diminutas. Elementos comuns no corpo humano Elemento Símbolo Porcentagem da massa corporal (incluindo a água) Oxigênio O 65,0% Carbono C 18,5% Hidrogênio H 9,5% Nitrogênio N 3,3% Cálcio Ca 1,5% Fósforo P 1,0% Potássio K 0,4% Enxofre S 0,3% Sódio Na 0,2% Cloro Cl 0,2% Magnésio Mg 0,1% Portanto, os seres vivos são constituídos pelo agrupamento de átomos desses elementos químicos formando di- ferentes substâncias, as quais podem ser classificadas em: • Substâncias inorgânicas: estruturas simples, caracterizadas por um pequeno número de átomos. São representa- das pela água e pelos minerais. • Substâncias orgânicas:moléculas complexas, que apresentam necessariamente átomos de carbono em sua com- posição. Compreendem carboidratos, lipídios, proteínas, vitaminas e ácidos nucleicos. Dependendo do ser vivo, a presença das substâncias inorgânicas e orgânicas varia em quantidade e qualidade. Organização celular Os seres vivos são formados por células (do latim cellula, diminutivo de cella: “pequeno compartimento”), que são unidades estruturais e funcionais dos organismos. As células são compostas por: • Membrana plasmática: envoltório que separa o meio extracelular do espaço intracelular, ou seja, os meios exter- no e interno não têm contato direto. • Citoplasma: espaço interno formado por um conjunto de substâncias químicas, responsáveis por manter funções celulares. Algumas células se destacam pela presença de uma segunda membrana no citoplasma, denominada carioteca. A carioteca delimita o núcleo celular, região que contém o material genético. Assim, as células podem ser classificadas 96,3% 3,7% Fonte: REECE, Jane B. et al. Biologia de Campbell. 10. ed. Porto Alegre: Artmed, 2015. p. 29. Diminuta: se refere às quantidades bem pequenas. Anotações 4 Biologia MAXI_EM_CA_2022_BIO_C1.indb 4 28/06/2021 21:56 em dois tipos: as nucleadas são chamadas de eucarióticas, e as anucle- adas são chamadas de procarióticas. Nesse caso, o material genético encontra-se disperso no citoplasma, como ocorre com as bactérias. De acordo com o número de células que possuem, os seres vi- vos podem ser classificados em unicelulares, ou seja, são constituí- dos por apenas uma célula, tais como as bactérias e protozoários, ou pluricelulares, ou seja, organismos constituídos por várias células, como as plantas e animais. No Reino Fungi há espécies unicelulares e outras pluricelulares. Níveis de organização biológica Os organismos vivos são constituídos por átomos, que se ligam quimi- camente formando as moléculas dos organismos. Esse agregado de mo- léculas origina diversos tipos de organoides celulares que se integram na composição das células. Nos organismos pluricelulares, as células podem se agrupar formando tecidos. Vários tecidos compõem um órgão, e um conjunto de órgãos forma um sistema. A interação entre os diferentes sistemas constitui um organismo. Organismos de uma mesma espécie que vivem em uma mesma região, em um mesmo período e interagem entre si formam uma população. Várias populações de uma mesma região, em um mesmo período, dão origem auma comunidade. O próximo nível é o ecossistema, e consiste na interação entre as diversas comunidades associadas ao meio físico, que inclui temperatura, umi- dade, luminosidade, entre outros. O conjunto de ecossistemas da Terra forma a biosfera. C ar lo s Jo rg e N un es C ar lo s Jo rg e N un es Níveis de organização biológica, do átomo à biosfera. O lobo-guará, no centro do esquema, é uma espécie de lobo dos Cerrados brasileiros. Esquema simplifi cado de célula eucariótica e procariótica. W .Y . S un sh in e/ S hu tt er st oc k Célula eucariótica Célula procariótica 5 Unidade 1 MAXI_EM_CA_2022_BIO_C1.indb 5 28/06/2021 21:56 Metabolismo O termo metabolismo se refere ao conjunto de reações químicas responsáveis pela transformação e pela utiliza- ção de matéria e energia pelos organismos. De acordo com a rota, o metabolismo pode ser dividido em: • Anabolismo: engloba reações que consomem energia e realizam a síntese de substâncias complexas a partir de substâncias mais simples, como, por exemplo, a produção de proteínas a partir da ligação entre aminoácidos. • Catabolismo: é um processo antagônico ao anabolismo e envolve reações em que há degradação de substâncias complexas, gerando substâncias mais simples com liberação de energia, tal como ocorre na respiração celular, em que há quebra de moléculas de glicose (C6H12O6) gerando gás carbônico (CO2), água (H2O) e ATP. CATABOLISMO Molécula simples + + Molécula simples + + Molécula complexa Molécula complexa ATP ATP Tipos de metabolismo energético. Homeostase Homeostase se refere à capacidade que os seres vivos têm de manter o meio interno em equilíbrio, apesar das variações. Por meio da homeostase os mamíferos, por exemplo, conseguem manter constante a temperatura do orga- nismo, a quantidade de água e a concentração de várias outras substâncias presentes no corpo humano. Nutrição A degradação metabólica dos compostos orgânicos fornece matéria-prima para a construção e o funcionamento do organismo. A maneira pela qual os seres vivos obtêm esses compostos orgânicos varia. Conforme o tipo de nutrição realizada, esses seres são classificados em: • o r fi cos: são organismos capazes de sintetizar alimento a partir de substâncias inorgânicas simples que re- tiram do ambiente, como gás carbônico e água. As plantas e certas bactérias são seres autótrofos que se nutrem, respectivamente, de produtos oriundos do processo de fotossíntese e da quimiossíntese. • e ero r fi cos: são organismos incapazes de produzir seu próprio alimento, nutrindo-se de outras espécies ou de ma- téria em decomposição. Animais, fungos, protozoários e grupos de bactérias são exemplos de organismos heterótrofos. Reação e movimento Os seres vivos podem perceber e reagir de acordo com estímulos ou modificações ambientais. Por conta dessa capacidade, dizemos que eles apresentam excitabilidade ou irritabilidade. Entre os exemplos de fatores ambientais estão: luz, calor e umidade, gerando reações que podem variar desde contração, deslocamento, até liberação de secre- ções, entre outros tipos de respostas. Tanto a percepção quanto a reação podem variar de acordo com a espécie de ser vivo. Crescimento e desenvolvimento Crescimento e desenvolvimento são características vistas tanto nos seres vivos como na matéria não viva, mas que ocorrem de formas distintas. Alguns cristais, por exemplo, podem aumentar de tamanho pela simples agregação de matéria. Já o crescimento de um ser vivo ocorre pela produção organizada de substâncias, acarretando o aumento do tamanho da célula, ou pelas sucessivas divisões celulares, promovendo um agregado celular que faz o indivíduo crescer em tamanho. O desenvolvimento descreve as mudanças características que um organismo experimenta desde a concepção (na espécie humana, pela fertilização do ovócito pelo espermatozoide) até a forma adulta. ANABOLISMO R ef er ên ci a: h tt ps :// su ap .if m a. ed u. br /m ed ia /e du / m at er ia l_ au la /c ap _0 2- _Q u% C 3% A D m ic a_ do s_ se - re s_ vi vo s- 0d 70 5b d4 9b f5 46 e5 b3 ac 9a c2 be d3 3b 1b . pd f. A ce ss o em : 0 9 ja n. 2 02 0. ATP: sigla para o termo trifosfato de adenosina, que se refere à molécula que armazena energia química para ser utilizada pelas células em seus processos metabólicos. Professor, indique aos alunos o vídeo que mostra a reação da planta Mimosa pudica, popularmente conhecida como dormideira ou sensitiva, frente a um estímulo mecânico, comprovando a irritabilidade nos vegetais. 6 Biologia MAXI_EM_CA_2022_BIO_C1.indb 6 28/06/2021 21:56 Anotações Reprodução A reprodução é a maneira pela qual os organismos geram descenden- tes, garantindo a perpetuação das espécies.Pode acontecer de duas formas, sendo elas: • Assexuada: em que não há troca ou combinação de material genético, portanto, os novos seres são geneticamente idênticos àqueles que lhes deram origem e por isso podem ser considerados clones, desde que não haja mutação no material genético. • Sexuada: o organismo se origina da combinação do material genético dos organismos parentais, a partir da união de duas células sexuais (gametas). Para ambos os tipos de reprodução existem vantagens e desvantagens, conforme verificado no quadro a seguir: Vantagens Desvantagens Reprodução assexuada Rápida geração de descendentes Baixo dispêndio de energia Colonização de novos ambientes por apenas 1 indivíduo Formação de clones (menorvariabilidade genética) Diversidade de indivíduos baixíssima ou nula Menor variabilidade genética das espécies Difícil adaptação às alterações ambientais Reprodução sexuada Grande variabilidade genética Favorece a evolução das espécies Maior capacidade de adaptação às alterações ambientais Processo lento Grande dispêndio de energia para formação de gametas, busca de parceiros, cópula, etc. A colonização de novos ambientes é realizada por um número maior de indivíduos Hereditariedade A hereditariedade é outra caracterís- tica essencial à vida e está intimamente ligada à reprodução. O termo hereditário (do latim hereditarius: “próprio do herdei- ro”) diz respeito ao caráter (morfológico e fisiológico) que passa por herança genéti- ca dos genitores para os descendentes. Evolução e adaptação Ocasionalmente, pode ocorrer de se- res vivos apresentarem características que não existiam entre os indivíduos de sua espécie. Se tais características resultam de alterações do material genético, são cha- madas de mutações. As mutações ocorrem de maneira aleatória e são favoráveis, indiferentes (ou neutras) ou desfavoráveis, em relação ao ambiente em que os organismos vivem. As mutações podem ser transmitidas e manifestar-se nos descendentes. Os portadores das variações favoráveis têm maior probabilidade de sobreviver e se reproduzir, enquanto os de- mais terão uma chance maior de perecer e não deixar descendentes. Assim, os indivíduos adaptados ao ambiente transmi- tem aos descendentes suas características, que passam a predominar, num processo denominado seleção natural. De acordo com as variações ambientais ao longo do tempo, as espécies podem sofrer alterações significativas, extinguir-se ou praticamente não se alterar. Faça em sala: 3 a 6 | Faça em casa: 3 a 6 Pa co to sc an o/ S hu tt er st oc k K Y Ta n/ S hu tt er st oc k Reprodução assexuada em planta e reprodução sexuada nos animais. A hereditariedade permite a perpetuação das características próprias das espécies. O lg ag or ov en ko /S hu tt er st oc k 7 Unidade 1 MAXI_EM_CA_2022_BIO_C1.indb 7 28/06/2021 21:56 Substâncias inorgânicas e suas características Conforme você já estudou, o que caracteriza uma substância como inorgânica é o fato de ser formada por molécu- las simples e com pequeno número de átomos. Como os seres vivos não são capazes de produzi-las, exceto por proces- sos indiretos, ou seja, degradando outros compostos, as substâncias inorgânicas devem ser ingeridas ou absorvidas, para manter o equilíbrio metabólico. A água e os minerais são exemplos de substâncias inorgânicas presentes nos seres vivos. Água A água é a substância mais abundante nos seres vivos, e varia de acordo com a espécie, a idade e a taxa metabó- lica de um determinado tecido. No corpo humano, por exemplo, representa cerca de 70% da massa corpórea, varian- do de 22% nos ossos a até 85% no cérebro. Osso Rim Músculo Coração Cérebro Porcentagem de água nos tecidos humanos. Essa porcentagem de água nos tecidos está diretamente relacionada às taxas metabólicas. Isso significa que, quanto maior a taxa metabólica tecidual, maior será a porcentagem de água encontrada no tecido, e, quanto mais jovem o indivíduo, maior a porcentagem de água no corpo. A água atua como solvente de íons minerais e de outras substâncias hidrossolúveis, como dispersante de partícu- las coloidais, ou regulando o equilíbrio osmótico e térmico, por exemplo. Ocorre também nos líquidos intercelulares, como plasma sanguíneo e linfa, e serve de veículo às excreções. A molécula de água Uma molécula de água (H2O) é formada por um átomo de oxigênio (O) unido por ligação covalente a dois átomos de hidrogênio (H). Por causa da atração entre cargas elétricas opostas, cada molécula de água tende a se associar a outras quatro moléculas de água, de modo que um átomo de hidrogênio de uma molécula sempre se ligue ao átomo de oxigênio de outra molécula, formando ligações de hidrogênio. Podemos dizer que a água é uma molécula polar, pois apresenta polos (positivo e negativo). Assim, as moléculas de água se associam por meio desses polos, sendo capazes também de se associarem a outras moléculas polares. Essa atração entre moléculas de água e outras moléculas polares é denominada adesão. Em contrapartida, não adere a moléculas apolares, como os lipídios, formando pequenas gotas em superfícies enceradas ou oleosas. As ligações de hidrogênio mantêm as moléculas de água unidas, e, por conta da intensa força de atração entre elas, a que chamamos de coesão, cria-se uma substância fluida e estável em condições normais de pressão e temperatura. Gotas de água formadas pela falta de aderência entre a água e a cera dos vegetais. Representação esquemática da ligação de hidrogênio que ocor- re pela atração da carga negativa do oxigênio de uma molécula com a carga positiva do hidrogê- nio de outra molécula. M ag ne tix /S hu tt er st oc k W B G P ho to gr ap he r/ S hu tt er st oc k G eo ai G /S hu tt er st oc k M al eo /S hu tt er st oc k A coesão entre as moléculas de água no estado líquido é responsável por sua tensão superfi cial, que sustenta, por exemplo, o peso de folhas, �lores e insetos. Anotações M ac ro ve ct or /S hu tt er st oc k 8 Biologia MAXI_EM_CA_2022_BIO_C1.indb 8 28/06/2021 21:56 As forças de coesão e adesão são respon- sáveis pela capilaridade dos fluidos, ou seja, pela tendência de deslocamento no interior do tubo contra a força de gravidade. As moléculas de água podem interagir com as moléculas de tubos feitos de vidro, por exemplo, promo- vendo este deslocamento para cima. Os tubos finos são chamados de capilares por lembra- rem a espessura de um fio de cabelo (do latim capillus: ‘cabelo’). A capilaridade ocorre com líquidos; nesse caso, temos como exemplo a água. Quando a força de adesão é maior que a coesão, a água adere à superfície interna dos capilares e tende a subir. Como as mo- léculas estão unidas por coesão, umas puxam as outras. Essas forças são maiores que a força da gravidade atuante sobre a superfície da água dentro dos capilares e, por isso, fazem com que a água suba. A água como solvente A água é um excelente solvente, pois dissolve uma variedade de substâncias, como sais, gases, açúcares, aminoá- cidos, proteínas e ácidos nucleicos. Dissolver significa separar, por meio de um solvente, os agregados ou cristais que formam determinada substân- cia. É importante ressaltar que, para que uma substância seja dissolvida, é preciso haver afinidade entre solvente e soluto. Dessa forma, temos as substâncias que têm afinidade com a água, chamadas de hidrofílicas, e as substâncias que não se dissolvem na água, chamadas de hidrofóbicas. O cloreto de sódio (NaC), sal de cozinha, por exemplo, misturado com a água forma uma solução, composta de água e do sal. O sal dessa mistura é chamado soluto e a água, solvente. � � � �� � Dissolução do cloreto de sódio (NaC) em água. Papel da água na regulação térmica O fluxo de água no organismo protege contra oscilações da tempera- tura corporal, possibilitando a perda do calor. Por exemplo, se a tempera- tura do ambiente é alta ou o corpo humano esquenta por causa de algum exercício físico, as glândulas sudoríparas produzem o suor. A água contida no suor evapora, eliminando energia térmica na forma de calor da superfí- cie da pele e dos vasos sanguíneos abaixo dela, o que impede uma grande elevação da temperatura corpórea. Em contrapartida, quando a temperatura corporal está mais baixa, o organismo humano arrepia. Esse mecanismo de eriçar os pelos é controla- do pelo sistema nervoso e promove a formação de uma espécie de camada de ar entre os pelos e a pele, atuando como isolante térmico. Átomos no cristal de sal Água salgada O eriçamento dos pelos promove a formação de um “colchão de ar” que ajuda na termorregulação. Fl ys to ck /S hu tt er st oc k Professor, indicar aos alu-nos a simulação que mostra a capacidade de dissolução de diferentes sais em água. Comparação entre as propriedades da água e do mercúrio. Adesão Menisco côncavo Menisco convexo Tubos capilares Ação capilar Coesão (ligação de hidrogênio) Água Mercúrio Sy st em of f/ S hu tt er st oc k Sal E re bo r M ou nt ai n/ S hu tt er st oc k 9 Unidade 1 MAXI_EM_CA_2022_BIO_C1.indb 9 28/06/2021 21:56 É importante ressaltar que nem todos os animais têm a capacidade de manter constante a temperatura do corpo, independentemente das variações externas. Diante disso, os animais podem ser classificados em: • Endotérmicos: animais cuja temperatura corporal é relativamente constante, independentemente da temperatura do ambiente, tal como acontece nas aves e mamíferos. • Ectotérmicos: animais cuja temperatura varia de acordo com o ambiente, como ocorre em peixes, anfíbios e répteis. Minerais Os minerais desempenham funções estruturais e reguladoras muito importantes, dentro e fora das células. Po- dem ser encontrados como constituintes de estruturas esqueléticas (ossos, dentes e exoesqueletos) ou na forma de íons dissolvidos na água. Os nutrientes minerais são obtidos pela ingestão de água, que os contém em solução, e por meio dos alimentos, como frutas, verduras, cereais, leite, peixe, entre outros. Funções gerais dos minerais • Regulação osmótica: trata-se da quantidade de água na célula. Quando o meio intracelular é mais concentrado (há muito soluto) que o meio externo, a água entra na célula. Quando o meio extracelular é mais concentrado (tem mais soluto) que o interior da célula, a célula perde água para o meio. • Equilíbrio elétrico: a distribuição de ânions e cátions dentro e fora da célula estabelece uma diferença de cargas elétricas nos dois lados da membrana plasmática. • Equilíbrio ácido-base: a presença de sais contribui para manter o meio intracelular com um pH neutro, semelhante ao da água. Funções específicas dos minerais No quadro a seguir, descrevem-se alguns minerais, suas principais fontes e funções no organismo humano. Mineral Principais fontes alimentares Principais funções no corpo humano M ac ro nu tr ie nt es Cálcio (Ca) Leite e derivados, hortaliças de cor verde- -escuras e legumes Formação de dentes e ossos. Participa da coagulação sanguínea e das funções nervosa e muscular Cloro (C) Sal de cozinha Função nervosa, ajuda no equilíbrio osmótico e na manutenção do pH, e também compõe o suco gástrico Fósforo (P) Leite e derivados, carnes e grãos Compõe dentes, ossos e ácidos nucleicos (DNA e RNA); participa do armazenamento e do transporte de energia (ATP) Magnésio (Mg) Hortaliças de cor verde e grãos integrais Cofator de enzimas Potássio (K) Carnes, leite e derivados e frutas Equilíbrio ácido-base e funções nervosas Sódio (Na) Sal de cozinha Condução dos impulsos nervosos, participa do balanço hídrico e do equilíbrio ácido-base M ic ro nu tr ie nt es Ferro (Fe) Carnes, ovos, legumes, grãos integrais e hortaliças de cor verde Cofator de enzimas; componente da hemoglobina; transporte Fluor (F) Frutos do mar e água potável fluorada Manutenção da estrutura dos dentes Manganês (Mn) Gema de ovo, vegetais de cor verde e cereais Atua como ativador enzimático Iodo (I) Peixes marinhos, frutos do mar e sal de cozinha Compõe os hormônios da tireoide Zinco (Zn) Frutos do mar, frutas e cererais Compõe enzimas Anotações Fonte: REECE, Jane B. et al. Biologia de Campbell. 10. ed. Porto Alegre: Artmed, 2015. p. 894. 10 Biologia MAXI_EM_CA_2022_BIO_C1.indb 10 28/06/2021 21:56 A importância do sal na origem da hipertensão A alta ingestão de sódio na dieta está associada ao desenvolvimento da hipertensão arterial. Alguns indivíduos são particularmente sensíveis ao sódio na dieta, sendo chamados de “sal sensíveis”. Estes obtêm maior grau de redução na pressão arterial (PA) com a restrição de sódio na dieta. Entretanto, a redução do sódio na dieta pode reduzir a PA tanto em hipertensos quanto em normotensos e melhorar a resposta à maioria das terapias anti-hipertensivas. Além da redução das cifras pressóricas, a redução do sódio na dieta pode reduzir o risco de doença cardiovascular. Portanto, recomenda-se reduzir a ingestão de sódio na dieta para todos os hipertensos. Metas razoáveis de redução diária na ingestão de sódio nas diretrizes atuais são <100 meq/dia (2,3 g de sódio ou 6 g de sal – cloreto de sódio [1 g de sódio = 44 meq; 1 g de cloreto de sódio contém 17 meq de sódio]). Na população geral, recomenda-se a redução do sódio na dieta com objetivo de prevenir a hipertensão e reduzir o risco de eventos cardiovasculares adversos. [...] No Brasil, a ingestão diária de sal está acima dos limites recomendados; a quantidade diária de sódio disponí- vel para consumo nos domicílios brasileiros foi de 4,5 g por pessoa (ou 4,7 g para uma ingestão diária de 2.000 kcal), excedendo, assim, em mais de 2 vezes, o limite recomendado. Embora a maior parte do sódio disponível para consumo em todas as classes de renda provenha do sal de cozinha e de condimentos à base desse sal (76,2%), a fração proveniente de alimentos processados com adição de sal aumenta linearmente com o poder aquisitivo domiciliar, representando 9,7% do total de sódio no quintil inferior da distribuição da renda per capita e 25,0% no quintil superior, mostrando que o consumo de sódio em nosso país excede largamente a recomen- dação máxima para esse nutriente em todas as macrorregiões brasileiras e em todas as classes sociais. BOMBIG, Maria Teresa Nogueira et al. A importância do sal na origem da hipertensão. Artigo de revisão. Revista Brasileira de Hipertensão. vol. 21(2):63-67, 2014. Disponível em: <https://docs.bvsalud.org/biblioref/2018/03/881408/rbh- v21n2_63-67.pdf>. Acesso em: 13 jan. 2021. Vá além Normotensos: pessoas que possuem a pressão arterial (PA) em valores normais. Xampus e condicionadores As glândulas sebáceas situadas no couro cabeludo, como mostrou a Figura 6, produzem um óleo, ou sebo, que envolve as cutículas. A maior parte da sujeira do cabelo se adere neste sebo, e portanto, a maneira mais eficaz de se lavar os cabelos é removendo a camada de gordura. Porém, sabemos que a gordura é apolar enquanto a água é polar, de forma que o enxágue com água não será suficiente para remover o sebo. É necessário o uso de uma molécula que possua uma parte apolar, que interaja com a gordura, e uma parte polar, que interaja com a água, para que então o enxágue possa arrastar o sebo junto à água. Estas moléculas características que possuem uma parte polar e uma parte apolar são chamadas de surfactantes. Elas são encontradas nos sabões, detergentes, xampus e condicionadores. O sebo apolar, que chamaremos de hidrofóbico por não possuir afinidade pela água, tentará minimizar o seu contato com esta. Assim, as moléculas de surfactante formam uma estrutura tridimensional que aglo- mera em seu interior a parte apolar e em seu exterior expõe-se as partes polares, como mostra a Figura. Com surgimento dessas estruturas, pode haver incorporação de ar e levar à formação de bolhas e espuma. Em soluções muito ácidas, as ligações de hidrogênio e interações eletrostáticas são desfeitas, pois proto- na-se os grupos carboxilas e carbonilas nas cadeias de proteínas, danificando o cabelo, tornando-o quebradi- ço. Em soluções levemente básicas, algumas ligações dissulfeto são rompidas e observa-se danos à cutícula, que se torna mais áspera, deixando o cabelo sem nivelamento, tornando-o opaco e gerando pontas duplas ou múltiplas. Se o meio estiver fortemente alcalino, todos os tipos de ligações podem ser quebrados, ocasionan- do eventuais quedas de cabelos. [...] Existem vários surfactantes de uso comercial e que são empregados nas formulações de cosméticos capilares. A maioria deles possuem cargas negativas na cabeça polar e são empregados em diferentes misturas e con- centrações para cada tipo de cabelo. Já os surfactantes carregadospositi- vamente aderem aos fios dos cabelos formando uma camada uniforme de forte atração pela água, deixando os fios mais úmidos, reduzindo a fricção entre os fios e, consequentemente, a eletrização estática. Desta maneira, cabelos ficam mais macios e fáceis de pentear e portanto esse tipo de sur- factante é empregado nos condicionadores e demais cremes. Há ainda de- tergentes sintéticos anfóteros (cargas positivas e negativas) ou sem carga, que possuem a propriedade de não irritar os olhos, além de formarem uma quantidade moderada de espuma. Por esta razão, são usados nos xampus para bebês, apesar de serem mais caros. Disponível em: http://www.gpquae.iqm.unicamp.br/PIBIDtextCabelos2013.pdf. Acesso em: 21 jan. 2021. Professor, promova uma interação interdisciplinar usando esta seção como referência. Explore, junto à disciplina de Química, os assuntos relacionados à polaridade das moléculas, conceito e escala de pH e ligações dissulfeto, por exemplo, e com a disciplina de Física, os processos de eletrização. Dentro da Bio- logia, aprofunde no tema das proteínas, abordando, por exemplo, as diferen- ças entre as proteínas, a estrutura das proteínas, os fatores que interferem nas proteínas, entre outros. Faça em sala: 7 e 8 | Faça em casa: 7 e 8 Representação esquemática de uma micela Molécula de água Cabeça hidrofílica Cauda hidrofóbica Gota de óleo C he m is tr yg od /S hu tt er st oc k Relacione 11 Unidade 1 MAXI_EM_CA_2022_BIO_C1.indb 11 28/06/2021 21:56 1. A história social da ciência testemunha a contribuição do de- senvolvimento científico para o progresso e bem-estar da hu- manidade. Inúmeras descobertas conduziram a importantes avanços tecnológicos. Paradoxalmente, em alguns momentos da história universal recente, o uso do conhecimento científico e tecnológico foi responsável por grandes desastres e tragédias para a humanidade, entre os quais se destaca o lançamento de bombas atômicas em Hiroshima e Nagasaki em 1945. Disponível em: http://www.iea.usp.br/noticias/catedra-unesco-discute-a- responsabilidade-social-dos-cientistas. Acesso em: 12 jan. 2021. a) Descreva uma função social da ciência. Resposta pessoal. Espera-se que os estudantes a� rmem que a ciência pode gerar avanços tecnológicos para a sociedade por meio de pesquisas, desenvolvimento de novos métodos terapêuticos, entre outros exemplos. b) Explique de que maneira a ciência contribui para o aumento da expectativa de vida dos seres humanos. A ciência contribui com a pesquisa e o desenvolvimento de novos medicamentos, tratamentos, vacinas, exames, entre outros, combatendo ou evitando que doenças se proliferem. Assim, a humanidade se torna mais longeva, e haverá um aumento da expectativa de vida. 2. (Enem) A lenda diz que, em um belo dia ensolarado, Newton esta- va relaxando sob uma macieira. Pássaros gorjeavam em suas orelhas. Havia uma brisa gentil. Ele cochilou por alguns mi- nutos. De repente, uma maçã caiu sobre a sua cabeça e ele acordou com um susto. Olhou para cima. “Com certeza um pássaro ou um esquilo derrubou a maçã da árvore”, supôs. Mas não havia pássaros ou esquilos na árvore por perto. Ele, então, pensou: “Apenas alguns minutos antes, a maçã esta- va pendurada na árvore. Nenhuma força externa fez ela cair. Deve haver alguma força subjacente que causa a queda das coisas para a terra”. SILVA, C. C.; MARTINS, R A. Estudos de história e � loso� a das ciências. São Paulo: Livraria da Física, 2006 (adaptado). Em contraponto a uma interpretação idealizada, o texto aponta para a seguinte dimensão fundamental da ciência moderna: Resposta: C a) Falsificação de teses. b) Negação da observação. c) Proposição de hipóteses. d) Contemplação da natureza. e) Universalização de conclusões. 3. (IFPE) Não é nada fácil sobreviver à deriva em alto mar. O Sol queima a pele impunemente, não é fácil conseguir comida e toda a água que rodeia o náufrago não serve para matar a sede. O que fazer em tal situação? Vamos por partes. Primeiro, entendendo por que não é recomendável beber a água do mar. O problema está na concentração de sal – muito mais alta que a do nosso organismo. Quando bebemos água muito salgada, por mais contraditório que pareça, nós, na verdade, acabamos desidratados. Isso se deve a um processo (1) no qual a água do mar “rouba” a água presente nas células do corpo, numa tentativa de equilibrar a concentração de sal dentro e fora das células. Tomar água salgada levaria à morte em um ou dois dias, dependendo da quantidade de água ingerida. CYMBALUK, Fernando. À deriva no oceano? Veja por que beber água do mar causa desidratação. Disponível em: https://noticias.uol.com.br/ ciencia/ultimasnoticias/redacao/2018/09/28/e-possivel-sobreviver-a- deriva-� ltrando-agua-do-mar-com-aroupa.htm?cmpid=copiaecola. Acesso em: 09 out. 2018 (adaptado). O processo (1), descrito no texto acima, refere-se à: Resposta: E. a) fagocitose. b) difusão. c) bomba de sódio e potássio. d) difusão facilitada. e) osmose. 4. (Uerj) As populações de um caramujo que pode se reproduzir tanto de modo assexuado quanto sexuado são frequentemente parasitadas por uma determinada espécie de verme. No início de um estudo de longo prazo, verificou-se que, entre os caramujos parasitados, foram selecionados aqueles que se reproduziam sexuadamente. Observou- -se que, ao longo do tempo, novas populações do caramujo, livres dos parasitas, podem voltar a se reproduzir de modo assexuado por algumas gerações. Explique por que a reprodução sexuada foi inicialmente selecionada nos caramujos e, ainda, por que a volta à reprodução assexuada pode ser vantajosa para esses moluscos. Os caramujos que se reproduzem sexuadamente possuem maior variabilidade genética quando comparados aos que se reproduzem de maneira assexuada. A variabilidade genética aumenta as chances de manifestarem características que podem conferir resistência aos caramujos parasitados. Essa resistência fez com que, ao longo do tempo, Faça em sala 12 Biologia MAXI_EM_CA_2022_BIO_C1.indb 12 28/06/2021 21:56 os caramujos conseguissem eliminar os parasitas, e assim podem voltar a se reproduzir assexuadamente, garantindo a perpetuação da nova característica, além de gerarem maior número de indivíduos em menor tempo. 5. (UCS) Hipócrates, “o pai da medicina”, na Grécia antiga, admitia que o organismo reagia de maneira compensatória quando surgisse alguma enfermidade e afirmava que o estado de saúde era o resultado da har- monia entre o organismo e o seu meio ambiente. Esse “Princípio” de equilíbrio, proposto por Hipócrates, pode ser tradu- zido como: Resposta: C a) regulação biológica. b) relatividade. c) homeostase. d) sistema tampão. e) metabolismo. 6. (Enem) Embora seja um conceito fundamental para a Biologia, o termo “evolução” pode adquirir significados diferentes no senso comum. A ideia de que a espécie humana é o ápice do processo evolutivo é ampla- mente difundida, mas não é compartilhada por muitos cientistas. Para esses cientistas, a compreensão do processo citado baseia-se na ideia de que os seres vivos, ao longo do tempo, passam por: Resposta: A a) modifi cação de características. b) incremento no tamanho corporal. c) complexifi cação dos seus sistemas. d) melhoria de processos e estruturas. e) especialização para uma determinada fi nalidade. 7. A água representa entre metade e dois terços do peso médio de uma pessoa. O tecido adiposo tem uma porcentagem infe- rior de água do que o tecido magro [...] A porcentagem de água corporal também é menor nos idosos e nas pessoas obesas. A porcentagem de peso corporal correspondente à água é maior (70%) no nascimento e no início da infância. Um homem de 70 quilogramas tem 42 litros de água no organismo: 28 litros dentro das células, 10,5 litros no espaço ao redor das células e 3,5 litros, ou aproximadamente 8% da quantidade total de água, no sangue. Disponível em: https://www.msdmanuals.com/pt/casa/dist%C3%BArbios-hormonais-e-metab%C3%B3licos/equil%C3%ADbrio-h%C3%ADdrico/a- %C3%A1gua-no-corpo. Acesso em: 12 jan. 2021. a) Explique por que a concentração de água é maior no coração que nos ossos. A quantidade de água nos tecidos varia de acordo com a atividade metabólica desempenhada por cada um deles. b) Relacione a quantidade de água com a idade nos seres humanos. A quantidade de água varia de acordo com a idade dos indivíduos, sendo que pessoas mais novas possuem maior quantidade de água corporal que pessoas mais velhas, por conta da de reações químicas que ocorrem nas células. 8. (Enem) Durante a aula, um professor apresentou uma pesquisa nacio- nal que mostrava que o consumo de sódio pelos adolescentes brasilei- ros é superior ao determinado pela Organização Mundial da Saúde. O professor, então, destacou que esse hábito deve ser evitado. A doença associada a esse hábito é a: Resposta: D a) obesidade. b) oesteoporose. c) diabetes tipo II. d) hipertensão arterial. e) hipercolesterolemia. Faça em casa 1. (Unimontes) Método, entre outras coisas, significa caminho para se chegar a um fim ou pelo qual se atinge um objetivo. Método científico poderia ser o caminho trilhado pelo cientista na busca de “verdades” científicas. Para se chegar a essas “verdades” científicas, tal caminho pode demorar anos para ser percorrido. Assinale a alternativa que re- presenta uma característica existente num método científico, mesmo que nenhum caminho tenha sido percorrido. Resposta: C a) Reprodutibilidade. b) Experimentação. c) Hipótese. d) ignifi cância. 2. Leia o texto a seguir, que descreve uma das etapas do método cientí- fico. Na tentativa de responder às questões levantadas na ob- servação, o cientista propõe hipóteses, isto é, afirmações pré- vias para explicar os fenômenos. Essas hipóteses podem ser comprovadas ou descartadas na próxima etapa. Disponível em: https://www.manualdaquimica.com/quimica-geral/ metodo-cienti� co.htm. Acesso em: 04 fev. 2021. A próxima etapa referida pelo texto é a(o): Resposta: E a) conclusão. b) divulgação. c) observação. d) questionamento. e) experimentação. 13 Unidade 1 MAXI_EM_CA_2022_BIO_C1.indb 13 28/06/2021 21:56 3. (Enem) Anabolismo e catabolismo são processos celulares antagô- nicos, que são controlados principalmente pela ação hormonal. Por exemplo, no fígado a insulina atua como um hormônio com ação ana- bólica, enquanto o glucagon tem ação catabólica e ambos são secre- tados em resposta ao nível de glicose sanguínea.Em caso de um indi- víduo com hipoglicemia, o hormônio citado que atua no catabolismo induzirá o organismo a: Resposta: E a) realizar a fermentação lática. b) metabolizar aerobicamente a glicose. c) produzir aminoácidos a partir de ácidos graxos. d) transformar ácidos graxos em glicogênio. e) estimular a utilização do glicogênio. 4. (IFRN) Em um experimento, um tipo de planta que se reproduz tanto de forma sexuada como assexuada é cultivada em dois ambientes ar- tificiais distintos (I e II). No ambiente I, as condições de temperatura e umidade são constantes e não há presença de insetos. No ambiente II, há presença de insetos e a temperatura e a umidade são instáveis. Considerando os dois ambientes, a reprodução que teria melhor resul- tado na produção vegetal é: Resposta :D a) Nos dois ambientes, reprodução sexuada, pois esta gera indivíduos idênticos que produzem um maior número de plantas. b) No ambiente II, reprodução assexuada, pois uma planta bem adaptada irá gerar um descendente também bem adaptado. c) Nos dois ambientes, reprodução assexuada, pois esta gera plantas já maduras e adaptadas, não apresentando fragilidades em presença de pragas. d) No ambiente II, reprodução sexuada, pois esta gera sempre uma variedade de indivíduos que irão se adaptar a qualquer ambiente. 5. Os níveis de organização dos seres vivos podem ser observados como o reflexo de um conjunto de elementos que são agrupados conforme a sua complexidade. Entre as alternativas apresentadas abaixo, qual das opções representa a sequência correta dos níveis de organização ecoló- gica dos seres vivos. Resposta: B a) População, ecossistema, bioma, comunidade, biosfera. b) População, comunidade, ecossistema, bioma, biosfera. c) Bioma, população, comunidade, ecossistema, biosfera. d) Ecossistema, comunidade, bioma, população, biosfera. 6. (Cefet-MG) (...) Apesar de erradicada das cidades brasileiras desde 1942, a febre amarela nunca sumiu do mapa. O vírus persiste nas matas do Norte e Centro-Oeste, alojando-se em macacos e sendo transmitido por mosquitos silvestres (...). Ao escapar da floresta, a doença pode ser transmitida pelo Aedes aegypti, um mosquito comum na cidade, transmissor também da dengue. Acesso em: 28 set. 2012. (Adaptado) Quanto à organização celular, os seres transmissores das doenças cita- dos no texto classificam-se como: Resposta: B a) autótrofos. b) eucariontes. c) unicelulares. d) procariontes. 7. Os minerais são nutrientes com função plástica e reguladora do organismo. Eles são tão importantes quanto as vitaminas, e, sem eles, o nosso organismo não realiza, de forma eficaz, as funções metabólicas. Disponível em: http://www.endocrinologia.com.br/nutricao/a- importancia-dos-sais-minerais.php. Acesso em: 13 jan. 2021. Para garantir a correta produção dos hormônios tireoidianos, é neces- sário que os seres humanos ingiram: Resposta: A a) sal de cozinha em pequenas porções. b) carne vermelha bem passada. c) leite desnatado no desjejum. d) frutas cítricas diariamente. e) gema de ovo cozida. 8. (PISM-UFJF) Você já deve ter observado um inseto caminhando pela superfície da água de uma lagoa. A propriedade da água que permite que a pata do inseto não rompa a camada de água é: Resposta: C a) adesão. b) calor específico. c) tensão superficial. d) calor de vaporização. e) capilaridade. 14 Biologia MAXI_EM_CA_2022_BIO_C1.indb 14 28/06/2021 21:56 Características dos seres vivos Biologia Reprodução Organização celular Hereditariedade Metabolismo Irritabilidade Composição química Método científico Autótrofa Heterótrofa Etapas Definição Exemplos Propriedades Presença de C Classificação quanto a necessidade diária Ausência de C Exemplos Variabilidade genética Indiv íduos cone s Definição Definição Bactérias Animais e plantas De qu ebr a De síntese Carboidratos Lipídios Vitaminas Proteínas Ácidos nucleicos Minerais Sexuada Assexuada Procariota Eucariota Características geneticamente transmissíveis de uma geração para outra Nutrição Observação Questionamento Formulação de hipóteses Experimentação Conclusão DivulgaçãoCiência que estuda a vida em seus mais variados aspectos Capacidade de perceber e reagir aos estímulos Micronu- trientes Inorgânicas Macronu- trientes Orgânicas Água Adesão Coesão Capilaridade Alto poder de dissolução Anabolismo Catabolismo 1. (UFU) Embora sejam sésseis, as plantas podem apresentar alguns mo- vimentos em resposta a estímulos externos, como o da planta carní- vora dioneia, que consegue fechar rapidamente os folíolos ao contato com um inseto. Outras plantas podem apresentar movimentos em re- lação à gravidade e à luz, chamados tropismos. Usando as etapas do método científico apresentadas no esquema, pro- ponha um experimento para saber se uma dada planta possui algum tipo de tropismo, apresentando sua hipótese e como faria para confirmá-la. Hipótese: As plantas se curvam em direção à luz. Método: Colocar dois vasos com a mesma planta: um deles, chamado “controle”, uniformemente iluminado; o outro, chamado “experimental”, deve receber iluminação unilateral. Observação: Após alguns dias, a planta que recebeu luz uniforme não sofre curvatura, e a planta experimental curvou-se em direção à luz incidente unilateralmente. Conclusão: A curvatura da planta experimental, comparada ao controle, mostra que o caule apresenta fototropismo positivo. 2. Vivemos em2020 um ano de intensa pandemia da Covma uid-19 e que se arrastou para 2021. A expectativa é que haja o controle da doença com a vacinação, seguida de redução do número de casos. E por que não pensar, no futuro, sobre a extinção do vírus causador Sars-CoV-2? Diante das características dos seres vivos esquematizadas ao longo desta Unidade, argumente a favor ou contra a classificação dos vírus como seres vivos. Os vírus são organismos acelulares e, por isso, não possuem metabolismo próprio. Portanto, necessitam de uma célula para se reproduzirem. São parasitas intracelulares obrigatórios. Para muitos pesquisadores, os vírus não são seres vivos porque não possuem as suas características típicas, tais como presença de célula, metabolismo e necessidade de nutrição, além de não conseguirem se reproduzir fora de uma célula infectada. Porém, para outros pesquisadores, os vírus, mesmo que no interior da célula, são capazes de deixar descendentes, ou seja, apresentam hereditariedade. Além disso, são formados por compostos químicos orgânicos, como material genético, lipídios e proteínas, além de sofrerem mutações e evoluírem. Junte os pontos 15 Unidade 1 MAXI_EM_CA_2022_BIO_C1.indb 15 28/06/2021 21:56 BIO01_U01
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