34981_Gabarito-AP1 biofisica 2009 1

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CURSO DE LICENCIATURA EM CIÊNCIAS BIOLÓGICAS - UFRJ 
Gabarito da 1a. Avaliação Presencial – 2009/1 
 
Disciplina: BIOFÍSICA 
 
1. Os mecanismos fisiológicos que mantém a nossa temperatura interna operam dentro de uma faixa 
relativamente pequena de variação da temperatura externa. Utilizamos as roupas para aumentar essa faixa nos 
dois extremos (frio e quente). No verão é mais apropriado o uso de roupas mais claras e soltas, e no inverno 
utilizamos roupas mais grossas. Explique como as roupas podem nos ajudar a manter a temperatura corporal. 
(2,0 pontos) 
 
Algumas pessoas estão confundindo um pouco a questão de troca de calor com o meio. Por exemplo, vários 
escreveram que “as roupas escuras e grossas absorvem mais energia do meio, aumentando a energia do corpo” 
ou frases semelhantes. Ou que “as roupas claras e soltas nos ajuda a manter a temperatura através da retenção da 
energia luminosa, evitando o aumento da absorção de calor”. Abaixo segue uma explicação de como as roupas 
nos ajudam a manter a temperatura corporal. 
 
A temperatura média de nosso corpo é de 36,50C. Nosso metabolismo produz calor continuamente e precisamos 
perder parte desse calor para o ambiente, para manter nossa temperatura corporal. Portanto, a temperatura 
corporal é controlada por um constante equilíbrio entre a intensidade da produção de calor pelo nosso corpo e a 
intensidade da perda do calor do nosso corpo para o ambiente. Quando a nossa temperatura é maior do que a do 
ambiente, ocorre um gradiente de temperatura, ou seja, em nossa volta forma-se uma fina camada de ar, com 
uma temperatura um pouco menor que a nossa. Em torno dessa camada de ar, forma-se outra camada, com uma 
temperatura um pouco menor que a da camada anterior, e assim por diante. Portanto, há um fluxo de calor do 
corpo mais quente (nós) para um corpo mais frio (ar circundante). Se a temperatura externa estiver por volta dos 
270C, nos sentimos confortáveis, pois o calor gerado pelo nosso metabolismo é perdido continuamente em uma 
taxa que nos dá uma sensação agradável. 
 
No entanto, quando a temperatura ambiente diminui, a diferença de temperatura entre nosso corpo e o ambiente 
fica maior e o fluxo de calor entre nós e o ambiente aumenta, ou seja, perdemos calor para o ambiente em uma 
taxa maior do que produzimos. Para diminuir essa perda de calor, podemos usar roupas feitas de materiais 
apropriados. Alguns materiais são bons condutores de calor, enquanto outros são maus condutores, e por isso são 
chamados de isolantes térmicos. De maneira geral, as roupas de frio são feitas com materiais isolantes, como a lã 
(animal ou sintética). Essas roupas dificultam a perda do calor que produzimos para o meio ambiente, criando 
um micro-ambiente entre ela e o nosso corpo e, dessa forma, atingimos um equilíbrio térmico com a micro-
região criada pela roupa isolante. 
 
Por outro lado, quando a temperatura fica mais alta, acontece uma sensação de desconforto, pois essa troca de 
calor fica prejudicada. A evaporação do suor é um mecanismo fundamental para a regulação da nossa 
temperatura corporal. Cerca de 22% do calor produzido no corpo são removidos pela evaporação. O uso de 
roupas feitas com matérias que sejam bons condutores térmicos e, de preferência, soltas, pode facilitar essa troca, 
pois as roupas mais leves e soltas favorecem a perda de calor por convecção, ajudando a ventilação do corpo. 
Matérias como o linho e o algodão, assim como tecidos sintéticos do tipo “dry-fit”, permitem uma boa 
evaporação do suor e são ideais para o uso no verão. 
 
 
Além disto, as roupas mais claras refletem a radiação solar (ao contrário das roupas escuras, que absorvem). 
Portanto, a cor das roupas também pode ajudar a nos manter confortáveis, tanto no frio quanto no calor. 
 
 
 
 
 
 
 
2. Discuta, justificando, os tipos de transporte (difusão, osmose, transporte ativo) que ocorrem nas seguintes 
situações: 
 
Nos três primeiros itens, a pergunta se referia às células, mas muitos responderam como ocorre a absorção de 
água em um vegetal, lembrando dos fenômenos de capilaridade e coesão das moléculas de água. Além disso, 
algumas pessoas responderam “transporte ativo” ou “difusão” sem discutir ou justificar, como foi pedido no 
enunciado. 
 
a) Células da raiz de um vegetal absorvendo água de um solo em condições normais. (0,5 ponto). 
 
A solução do solo está mais diluída do que a solução do liquido intracelular, gerando uma pressão osmótica. 
Portanto vai haver fluxo de água, por osmose, no sentido do solo para as células da raiz. À medida que a água 
flui para o interior da célula, a parede celular começa a exercer pressão, (pressão de turgor). Quando a célula 
estiver saturada de água, ou seja, quando a pressão de turgor se igualar à pressão osmótica, o fluxo de água para 
a célula cessará. 
 
b) Células da raiz de um vegetal em um solo salinizado (o processo de salinização pode ocorrer em solos 
intensamente irrigados, quando sais presentes na água de irrigação acumulam-se no solo quando a água 
evapora). (0,5 ponto) 
 
O solo salinizado é hipertônico em relação às células da raiz. Desta forma, as células da raiz perdem água por 
osmose. Por isso, os solos salinizados costumam ser inférteis, inapropriados para a agricultura. 
c) Células de uma folha de uma alface temperada com sal. (0,5 ponto) 
Quando temperamos a salada, a elevada concentração de sais da solução (Na+ e Cl-) faz com que as células das 
folhas de alface percam água para o meio, por diferença de pressão osmótica; portanto, as folhas, após um 
tempo, ficam murchas. 
d) Troca gasosa entre os capilares e as células nos tecidos de maneira geral (lembrar do sangue arterial e do 
sangue venoso). (0,5 ponto) 
Nos tecidos, o sangue arterial tem composição gasosa semelhante à do gás alveolar, ou seja, PO2 > PCO2. 
Portanto, a difusão de O2 ocorre do sangue para as células dos tecidos. Por outro lado, as células dos tecidos 
produzem CO2 em seu metabolismo, e esse CO2 se difunde para os capilares. Portanto, no sangue venoso, 
PCO2>PO2, pois boa parte do O2 já foi consumida, e o CO2 produzido pelas células dos tecidos se difundiu para 
os capilares. 
 
3. Moléculas anfipáticas podem se associar em uma variedade de estruturas quando em soluções aquosas. 
Explique por que algumas moléculas, como os detergentes, podem formar micelas e outras, como os lipídeos 
presentes na membrana plasmática, formam estruturas em bicamadas. (2,0 pontos) 
 
 
Muitas pessoas esquematizaram e praticamente repetiram o que está escrito na apostila, mas não responderam 
a questão, ou seja, não explicaram porque moléculas de detergente formam micela e fosfolipideos presentes na 
membrana plasmática formam bicamada. 
 
 
Os principais fatores que determinam a estrutura em micela ou bicamada são a geometria da molécula e a sua 
concentração. Se o volume ocupado pela cauda apolar for muito grande em relação à área ocupada pela cabeça 
polar, uma micela não representará a melhor forma de agregação dos lipídios. Forma-se, então, uma vesícula, na 
qual as moléculas ficam paralelas umas às outras, em contraste com as micelas, nas quais as moléculas se 
distribuem radialmente. De maneira geral, lipídeos com uma única cauda podem formar micelas a partir de uma 
concentração micelar crítica. Já os lipídeos com cauda dupla dificilmente formam micelas, encontrando nas 
vesículas (estruturas em bicamadas) uma estrutura mais estável. 
 
4. Em 1949, o Físico-Quimico Willard F. Libby publicou um artigo na revista Science mostrando a 
possibilidade de datar amostras biológicas utilizando um isótipo radioativo do carbono, o 14C. Este trabalho lhe 
rendeu o premio Nobel de Química em 1960. 
 
Uma questão muito semelhante a esta estava no EP-8. Ainda que não fizesse a letra b, por conter 
cálculo, a resposta da letra a estava na íntegra no EP-8. No entanto, pouquíssimas pessoas responderam 
corretamente a letra a, e muitas deixaram em branco. 
 
a) Porque podemos usar o 14C para datar amostras biológicas? (1,0ponto) 
 
Os átomos de 14C combinam-se com oxigênio para formar dióxido de carbono (CO2), que as plantas absorvem 
naturalmente e incorporam às suas fibras por meio da fotossíntese. Como os animais comem plantas, acabam 
ingerindo o 14C. A razão entre 12C e 14C no ar e em todos os seres vivos é semelhante e mantém-se 
aproximadamente constante durante toda a vida. Assim que um organismo morre, ele pára de absorver novos 
átomos de carbono. A partir do momento da morte, o 14C que decai não é mais reposto e a relação de 14C / 12C 
começa a diminuir. Em uma amostra biológica, a meia-vida do 14C é de 5.700 anos, enquanto a quantidade de 
carbono 12, por outro lado, permanece constante. Assim, ao olharmos a relação 14C / 12C na amostra e compará-
la com a relação em um ser vivo, é possível determinar a idade aproximada de algo que viveu em tempos 
passados de forma bastante precisa. 
 
 
b) A atividade (A) de uma amostra de qualquer material radioativo é definida como sendo o número de 
desintegrações dos núcleos de seus átomos constituintes por unidade de tempo, ou seja, a velocidade 
de desintegração dos átomos. A meia vida do isótopo radioativo do 14C é de 5.760 anos e a 
desintegração deste isótopo radioativo pode ser usada para determinar a idade de corpos e objetos. 
Pedaços de carvão, provavelmente usados em uma fogueira, foram recolhidos de um antigo 
acampamento indígena e apresentam uma atividade de 14 C de 3,83 desintegrações por minuto por 
grama de carbono da amostra. A atividade do 14C na madeira das árvores vivas independe da espécie 
vegetal e equivale a 15,3 desintegrações por minuto por grama de carbono da amostra. 
 
Lembrando que: 
 
 
Sendo: 
A0 = atividade inicial 
 
λ = constante de decaimento (para o 14C, λ = 1,203 10-4 anos-1) 
http://pt.shvoong.com/tags/constante/
http://pt.shvoong.com/tags/amostra/
 
t = tempo 
 
 
 
Qual a provável idade do acampamento indígena? (1,0 ponto) 
 
(dado que: ln (3,83/15,3) = -1,385) 
 
A = 3,83 desintegrações/(min g) 
A0 = 15,3 desintegrações/(min g) 
t = 5 760 anos 
λ = 1,203 10-4 anos-1 
 
A = A0 e -λτ 
logo: 
 
A/A0 = e -λτ 
 
Aplicando logaritmo nos dois lados: 
 
ln (A/A0) = - λτ 
 
-1,385 = -1,203 10-4 . t 
 
logo: t ≈ 1,4 / 1,2x104 ≈ 12.000 anos 
 
5. Quando se olha para uma radiografia, por exemplo, de um pé ou mão, observa-se que as posições 
correspondentes aos ossos são claras, em um fundo escuro. Discuta, considerando a interação das radiações com 
a matéria, porque é possível o uso das radiografias para a detecção de lesões nos ossos. (2,0 pontos) 
 
Percebi que muitas pessoas confundem radiações particuladas com radiações eletromagnéticas. Também vi 
que muitas pessoas acham que os raios X são elétrons. Outros, confundem o que ocorre na radiografia, 
sugerindo que o escuro significa maior absorção e o claro menor absorção da radiação. A essas pessoas, 
sugiro que estudem novamente os capítulos referentes às radiações e que olhem o link abaixo, da USP. 
http://axpfep1.if.usp.br/~rtosi/radion/index.html 
 
 
Ao fazer uma radiografia, o paciente fica localizado entre o tubo que produz o feixe e a parte onde está o 
filme radiológico. Quando o feixe de raios X atinge o paciente, ele interage com os tecidos podendo ser mais 
ou menos atenuado, de acordo com a densidade e espessura de cada tecido. Os ossos são bastante densos, 
por isso atenuam mais intensamente a radiação e aparecem opacos (brancos) na radiografia. A radiação que 
não é atenuada pelo tecido atinge o filme radiológico deixando-o escuro. Assim, a parte do tecido ósseo que 
estiver lesionada irá atenuar menos a radiação, de tal forma que irá aparecer com coloração mais escura na 
radiografia. Desta forma, tanto lesões no interior dos ossos, quanto fraturas podem ser detectadas por uma 
simples radiografia. 
 
 
http://axpfep1.if.usp.br/%7Ertosi/radion/index.html