UNIDADE
1
CITOLOGIA E ORIGEM DA VIDA

O animal da fotografia é um tardígrado, quêque vive em ambientes aquáticos e sobrevive a condições extremas, as quais a maioria dos sêresseres vivos não sobreviveria.

Essa capacidade está relacionada a processos específicos quêque ocorrem em estruturas celulares dêêssesdesses animais. Pesquisas buscam entender esses processos visando realizar aplicações, por exemplo, no desenvolvimento de plantas tolerantes a climas extremos e na proteção de astronautas.

Nesta Unidade, serão explorados os conhecimentos científicos, as características e o funcionamento das células e as condições para a existência da vida.

Página onze11

Respostas e comentários estão disponíveis nas Orientações para o professor.

1. Os tardígrados sobrevivem ao vácuo do espaço, ao congelamento e a tempera-túrastemperaturas elevadas. Considere quêque você fosse realizar uma investigação científica sobre esse animal. Qual dessas propriedades você pesquisaria? Com qual objetivo?

2. O tardígrado e o musgo quêque aparécemaparecem na imagem são formados por células. Essas células possuem algumas semelhanças, como a presença de mitocôndrias. Cite outras semelhanças quêque conheça presentes nas células dêêssesdesses organismos.

3. O tardígrado tem um tamãnhotamanho médio de 0,5 mm. Seria possível observar os dêtálhesdetalhes dêêssedesse sêrser vivo sem ajuda de algum equipamento quêque amplie a imagem? Explique.

4. Os tardígrados vivem em condições quêque a maioria dos sêresseres vivos não suportaria. Converse com os côlégascolegas sobre quais são as condições necessárias para quêque exista vida.

Página doze12

TEMA 1
A construção dos conhecimentos científicos

Respostas e comentários dêstedeste Tema estão disponíveis nas Orientações para o professor.

A Paleontologia é um ramo da Ciência quêque estuda os sêresseres vivos quêque existiram no planêtaplaneta Terra há milhões de anos, mas quêque hoje não existem mais.

Entre os vários sêresseres vivos estudados pêlospelos paleontólogos, estão os dinossauros, quêque sempre despertaram o interêsseinteresse e a curiosidade de pessoas com diferentes idades. No ano de 1824, foi descoberto o primeiro fóssil de dinossáurodinossauro do mundo, o Megalosaurus bucklandii. O megalossauro tinha 9 metros de comprimento e 3,2 metros de altura.

No Brasil, o primeiro fóssil de dinossáurodinossauro foi encontrado na década de 1930, no Rio Grande do Sul. O fóssil era de um Staurikosaurus pricei, um estauricossauro de cerca de 2,2 metros de comprimento e 80 centimetros de altura.

Em relação às unidades de medida, esta obra está atualizada conforme a grafia estabelecida pelo SI na publicação: BRASIL. Instituto Nacional de Metrologia, Qualidade e Tecnologia; PORTUGAL. Instituto Português da Qualidade. O Sistema Internacional de Unidades (SI): tradução luso-brasileira da 9ª edição. Brasília, DF: Inmetro; Caparica: IPQ, 2021.

Até hoje, cerca de 700 espécies de dinossauros foram descritas. Contudo, esse número se altera à medida quêque novas evidências são descobertas.

Em suas pesquisas, os paleontólogos seguem uma série de procedimentos sistematizados quêque permitem caracterizar os sêresseres vivos estudados. No caso dos dinossauros, por exemplo, é possível deduzir o tamãnhotamanho e o formato de seu corpo e seus hábitos alimentares.

Neste Tema, serão estudadas algumas características relacionadas ao processo pelo qual os conhecimentos científicos são construídos, permitindo propor soluções para diversos problemas e elaborar conclusões sobre elemêntoselementos da natureza, como no caso do estudo dos dinossauros.

1 Como as pesquisas científicas são desenvolvidas no ramo da Paleontologia?

2 Os dinossauros foram extintos há milhões de anos, antes do surgimento do sêrser humano atual. Como é possível afirmar quêque eles existiram e conceber sua aparência e seus hábitos alimentares?

Página treze13

O quêque é Ciência?

A Ciência pódepode sêrser entendida como um empreendimento humano dedicado a entender e explicar os fenômenos naturais quêque ocorrem no Universo. Ela se baseia em interpretar as evidências por meio de um pensamento estruturado, quêque permite chegar a conclusões a respeito dos fenômenos observados ou resolver problemas investigados por cientistas.

Os conhecimentos produzidos pela Ciência são fundamentados em fatos e evidências científicas.Os fatos científicos são observações quêque foram analisadas de modo quêque sua veracidade foi repetidamente comprovada. As evidências científicas, por sua vez, são informações utilizadas para sustentar ou refutar ideias ou fatos científicos. A existência dos dinossauros há milhões de anos é um fato. Uma das evidências utilizadas por cientistas para sustentar essa conclusão são os fósseis.

Os conhecimentos científicos são construídos por meio de investigações científicas, quêque consistem em um conjunto de procedimentos específicos adotados por pesquisadores. As investigações são orientadas por perguntas ou problemas quêque são levantados na comunidade científica e quêque partem de conhecimentos já existentes.

De modo geral, as investigações científicas revelam novos conhecimentos, quêque podem confirmar, refutar, complementar ou modificar aqueles quêque já estavam postos. Por isso, os conhecimentos científicos não são estáticos, pois são constantemente revistos e reestruturados. Por exemplo, durante muitos séculos, acreditava-se quêque os sêresseres vivos poderiam se originar da matéria não viva. A consolidação do fato de quêque os sêresseres vivos podem se originar somente de outros sêresseres preexistentes, por meio da reprodução, ocorreu gradualmente, conforme o avanço dos estudos de diferentes pesquisadores.

Por vezes, as conclusões de uma investigação instigam a curiosidade e provocam a elaboração de outras perguntas, o quêque incentiva a constante busca por novos conhecimentos.

• Para saber mais sobre os dinossauros e a diversidade da vida existente no planêtaplaneta Terra ao longo de bilhões de anos, assista à docussérie A vida no nosso planêtaplaneta, produção de istívên ispílbêrSteven Spielberg. Estados UnidosEUA, 2023.

• Quer conhecer os dinossauros quêque habitaram o Brasil no passado? Leia o livro de Luiz E. Anelli. Novo guia completo dos dinossauros do Brasil. São Paulo: Peirópolis: Edusp, 2022.

Página quatorze14

As investigações científicas podem estar vinculadas aos interesses da comunidade científica ou da ssossiedadesociedade, em determinado período. Assim, é possível afirmar quêque a construção dos conhecimentos científicos está relacionada à época e ao contexto social, político, cultural e econômico em quêque são estabelecidos.

Por exemplo, durante a pandemia de covid-19, diversas pesquisas foram realizadas no mundo todo buscando compreender os diferentes aspectos da doença e desenvolver vacinas eficazes. Essa temática de pesquisa ganhou destaque em decorrência do contexto vivenciado pela ssossiedadesociedade.

Frequentemente, os conhecimentos científicos construídos ao longo da história são atribuídos a um único indivíduo, passando a impressão de quêque um cientista realizou descobertas isoladamente em seu laboratório. Entretanto, o desenvolvimento da Ciência tem como característica a colaboração, de maneira quêque pesquisadores, técnicos de laboratório e até mesmo participantes de uma pesquisa contribuem para as conclusões obtidas.

Outro fato a sêrser ressaltado é quêque cientistas não são como o estereótipo construído ao longo do tempo: geralmente homens brancos, de idade avançada, quêque trabalham sózínhossozinhos no interior de laboratórios e são capazes de chegar instantaneamente a soluções para problemas.

Cientistas podem realizar suas pesquisas não apenas na área das Ciências da Natureza, mas em diversas áreas do conhecimento, como as Ciências Humanas e Sociais Aplicadas. Além díssudisso, sua faixa etária, seu gênero e sua etnia podem sêrser bastante diversificados. Cientistas não necessariamente conduzem pesquisas apenas no interior de laboratórios, mas podem realizá-las no campo, em museus e em bibliotecas, por exemplo. Além díssudisso, suas conclusões a respeito do tema pesquisado não são instantâneas, pois são construídas ao longo da investigação, quêque pódepode perdurar por anos.

Mulheres na Ciência

Devido a kestõesquestões históricas, sociais e culturais, o progresso da Ciência foi constantemente, e de maneira equivocada, vinculado apenas aos homens. Contudo, o avanço científico também se deve à participação de mulheres.

Existem inúmeros exemplos quêque evidenciam essa contribuição, como o caso das pesquisadoras negras na Agência Espacial Americana (Nasa). Os cálculos compléksoscomplexos realizados pelas matemáticas estadunidenses MéryMary jécssonJackson (1921-2005), Katherine Johnson (1918-2020) e Dorothy Vaughan (1910-2008) foram fundamentais para levar os primeiros sêresseres humanos à Lua, na década de 1960.

Página quinze15

Essas mulheres enfrentaram diversos obstáculos até serem reconhecidas, e a relevância de seus trabalhos está além do sucesso da missão espacial. Elas, enquanto mulheres negras, evidenciaram quêque a profissão cientista não tem gênero, tampouco é definida pela côrcor da pélepele. A história delas, assim como a de outras pesquisadoras, é fonte de inspiração para quêque novas gerações de mulheres ezêrçamexerçam carreiras científicas.

• Quer conhecer a história de Dorothy Vaughan, Katherine Johnson e MéryMary jécssonJackson? Assista ao filme Estrelas além do tempo, direção de teodórTheodore Melfi. Estados UnidosEUA, 2016.

Embora o número de mulheres cientistas tenha aumentado com o passar do tempo, ainda há desafios a serem superados para se alcançar a igualdade de gênero nesse campo. Entre eles, está a baixa representação em cargos de liderança e a desigualdade salarial. A superação dêêssesdesses desafios é um dos pontos importantes quêque permitem a participação plena e igualitária das mulheres na Ciência.

De modo a conscientizar a população sobre o tema, a Organização das Nações Unidas (ÔnuONU) estabeleceu o dia 11 de fevereiro como o Dia Internacional das Mulheres e Meninas na Ciência. A data também incentiva o combate da discriminação de gênero existente nesse campo.

Página dezesseis16

Hipóteses, leis e teorias científicas

Com freqüênciafrequência, a mídia divulga notícias sobre pesquisas e descobertas científicas. Contudo, a falta de compreensão de alguns termos utilizados pela comunidade científica, como hipóteses, leis e teorias científicas, pódepode gerar dúvidas ou levar a conclusões erradas. Por esse motivo, é importante conhecer seus significados.

As hipóteses são proposições de explicações embasadas em conhecimentos prévios e elaboradas por cientistas na tentativa de responder a uma questão científica ou a um problema. Elas podem sêrser testadas por meio das investigações científicas, assim são confirmadas ou refutadas.

A confirmação de uma hipótese não necessariamente a tornará uma lei científica. As leis científicas são enunciados quêque descrevem regularidades, sôbisob determinadas condições, sobre um fenômeno natural. Após diversas investigações, esses enunciados mantêm-se invariavelmente verdadeiros, caso essas condições específicas sêjamsejam mantidas, possibilitando realizar previsões sobre os fenômenos.

UmUm exemplo é a lei da conservação das massas, proposta pelo francês Ântoeni-LorranAntoine-Laurent de LavoisiêLavoisier (1743-1794), quêque rege as reações químicas. Segundo essa lei, a soma da massa dos reagentes é igual à soma da massa dos produtos formados em uma reação química, caso ela ocorra em um sistema isolado. Esse enunciado se mantém invariavelmente vêrverdadeiro, desde quêque se atenda às condições de um sistema isolado.

As teorias científicas são distintas das leis científicas. Embora, na linguagem coloquial, as pessoas costumem se referir a teorias como um sinônimo para suposições, elas não são menos confiáveis do quêque as leis científicas. Na Ciência, as teorias científicas são explicações bem fundamentadas e amplamente testadas de fenômenos naturais. No entanto, diferentemente das leis, as teorias científicas não descrevem regularidades de fenômenos. As teorias podem sêrser modificadas com base em novos estudos e em novas observações.

UmUm exemplo é a teoria da evolução, quêque explica como as espécies se modificaram ao longo do tempo. Essa teoria está baseada em evidências, como fósseis e estudos genéticos. A evolução é uma teoria, e não uma lei, pois não se pódepode determinar regularidades na evolução dos sêresseres vivos, mas pode-se explicar como ela ocorreu ao longo do tempo.

Página dezessete17

É importante ressaltar quêque não existe um método universal para se realizar uma investigação, já quêque a complexidade dos fenômenos a serem estudados é muito variável. Nesse sentido, as etapas quêque serão aqui apresentadas apenas exemplificam alguns tipos de investigações.

Investigações científicas e suas etapas

As investigações científicas são os processos pêlospelos quais o conhecimento científico é produzido pela comunidade científica. Para realizá-las, os pesquisadores costumam seguir algumas etapas comuns a elas.

Página dezoito18

Para exemplificar as etapas de uma investigação, considere a seguinte situação.

Um grupo de pesquisadores observou quêque em determinado rio está ocorrendo a morte de animais como peixes e alguns invertebrados. O grupo, então, elabora a quêquestão: esses animais estão morrendo por envenenamento ou por falta de gás oxigênio? Assim, levanta-se a hipótese de que a quantidade de gás oxigênio dissolvido na á guaágua esteja abaixo dos níveis considerados ideais.

Para testar a hipótese, os pesquisadores adotam o seguinte procedimento: na côlétacoleta de dados, são recolhidas amostras de 100 mL de á guaágua ao longo de diversos trechos do rio, espaçados igualmente; para a análise dessas amostras, são realizados testes químicos e físicos quêque possibilitam a determinação da quantidade de gás oxigênio dissolvido nelas.

Então, tendo como parâmetro os padrões de qualidade da á guaágua já conhecidos, os pesquisadores estabelecem comparações entre eles e os resultados quêque obtiveram nas análises. Caso os resultados obtidos sêjamsejam inferiores ao padrão de qualidade, a hipótese é corroborada. Isto é, de fato a quantidade de gás oxigênio dissolvido na á guaágua estaria abaixo dos níveis ideais. A partir dos resultados, o grupo elabora suas conclusões a respeito do fenômeno estudado.

3 Considerando a situação apresentada, identifique as etapas da investigação realizada pelo grupo de pesquisadores.

4 Os resultados obtidos pela investigação científica permitem afirmar quêque os animais do rio estão morrendo em decorrência da quantidade de gás oxigênio dissolvido na á guaágua? Converse com seus côlégascolegas.

5 Quais outros questionamentos podem sêrser realizados a partir dos dados obtidos? Converse com seus côlégascolegas.

Página dezenove19

Divulgação das investigações científicas

Os resultados e as conclusões obtidas em uma investigação científica são compartilhados com a comunidade de cientistas ao redor do mundo. Normalmente, isso é feito por meio da redação de um trabalho, no formato de artigo científico, quêque resúmeresume todas as etapas seguidas na investigação, e de sua publicação em revistas científicas especializadas nas respectivas áreas de pesquisa.

Basicamente, um artigo científico possui a estrutura descrita a seguir.

• Introdução: contextualização do tema pesquisado; apresentação da quêquestão de pesquisa ou do problema investigado, além das hipóteses que foram testadas.

• Referencial teórico: discussão teórica a respeito do tema pesquisado, na qual se apresenta o quêque já se conhece na área.

• Procedimentos metodológicos: descrição dos materiais e dos métodos quêque foram utilizados na côlétacoleta e na análise dos dados.

• Apresentação e análise dos dados: apresentação, por meio de gráficos, tabélastabelas, quadros etc., dos dados obtidos e como foram analisados, evidenciando os resultados aos quais se chegou.

• Discussão/Conclusões/Considerações finais: exposição das conclusões elaboradas, relacionando-as ou as contrapondo ao quêque já se conhece na área.

• Referências: lista de referências bibliográficas utilizadas para a realização da pesquisa e para a redação do artigo.

Para serem publicados, os artigos precisam passar pela análise de outros pesquisadores da área, quêque avaliam a pertinência da metodologia e a coerência dos resultados e das conclusões, processo chamado revisão por pares. Esse processo aumenta a confiabilidade dos conteúdos publicados nas revistas científicas.

Os resultados de uma pesquisa também podem sêrser divulgados em eventos e congressos científicos, quêque ocorrem periodicamente em nível regional, nacional ou internacional. Nesses eventos, promovem-se discussões a respeito da área pesquisada sôbisob diferentes perspectivas trazidas por cada um dos participantes, quêque podem sêrser estudantes, professores, pesquisadores e pessoas da comunidade.

Os eventos científicos representam formas de se divulgar e ampliar os conhecimentos dos pesquisadores e da comunidade científica como um todo.

Página vinte20

A ética na pesquisa

Ao realizarem as investigações científicas, os pesquisadores devem seguir um conjunto de preceitos éticos. Qualquer pesquisa deve sêrser conduzida com rigor e transparência, sem falsificar procedimentos e/ou resultados, tampouco sem direcioná-los a conclusões quêque favoreçam o interêsseinteresse próprio.

Além díssudisso, é proibido o plágio de informações, ou seja, a apropriação de resultados de outros autores em outros trabalhos. É necessário referenciar essas informações, indicando quêque aquele resultado foi obtídoobtido originalmente por outra pessoa.

As pesquisas também precisam seguir as leis, resoluções e normas do país onde são conduzidas. Em pesquisas realizadas com sêresseres humanos, por exemplo, o participante tem direito a ter o acesso a todas as informações, como objetivos, procedimentos e possíveis riscos. Dessa forma, pode-se optar por querer ou não contribuir com a pesquisa, d fórmade forma livre e consentida.

No entanto, o reconhecimento legal dos direitos dos participantes em pesquisas se deu apenas no século XX, após a Segunda Guerra Mundial. Durante essa guerra, milhões de pessoas foram mantidas presas em campos de concentração. Nesses locais, milhares de pessoas foram submetidas a experiências contra sua vontade. A violência de crimes referentes a procedimentos invasivos em prisioneiros da guerra troussetrouxe regulamentações sobre os direitos humanos, incluindo kestõesquestões sobre a participação de sêresseres humanos em pesquisas. Assim, em 1947, foi criado o cóódigoCódigo de Nuremberg, o primeiro documento a estabelecer um conjunto de preceitos éticos em pesquisas realizadas com sêresseres humanos. No ano seguinte, em 1948, foi criada a Declaração Universal dos Direitos Humanos.

6 Forme um grupo com seus côlégascolegas e realizem uma pesquisa sobre os eventos históricos relativos à ética na pesquisa e aos direitos humanos, considerando os seguintes pontos.

• O cóódigoCódigo de Nuremberg foi criado durante o Tribunal de Nuremberg. O quêque foi esse tribunal?

• Qual a importânssiaimportância da criação do cóódigoCódigo de Nuremberg para a pesquisa científica?

• Qual a importânssiaimportância da criação da Declaração Universal dos Direitos Humanos?

A partir dos resultados encontrados, produzam um podcast e o apresente à comunidade escolar.

Página vinte e um21

Outros tipos de conhecimento

Desde tempos antigos, o sêrser humano busca compreender e explicar os fenômenos quêque presencia. Essas explicações podem sêrser elaboradas a partir de diferentes perspectivas, quêque em alguns casos não estão relacionadas com os conhecimentos científicos. Considere alguns exemplos de outros tipos de conhecimento presentes na ssossiedadesociedade.

Os conhecimentos empíricos são estabelecidos a partir da interação com o mundo, sem métodos sistemáticos. Por isso, não possuem embasamento teórico, em termos científicos. Um exemplo seria o conhecimento prático de agricultores sobre kestõesquestões quêque envolvem atividades agrícolas, como as condições meteorológicas, as condições do solo e das plantas. Esses conhecimentos são construídos a partir de suas vivências.

Os conhecimentos filosóficos se relacionam a kestõesquestões subjetivas, como os valores quêque orientam a ação dos indivíduos. Eles são elaborados a partir de questionamentos, da reflekçãoreflexão e da argumentação. As kestõesquestões éticas envolvidas na pesquisa com sêresseres humanos, estudadas anteriormente, são exemplos dêêssedesse tipo de conhecimento.

Os conhecimentos teológicos são sustentados na crença, sêndosendo assim, não podem sêrser verificados ou comprovados. Eles são sustentados na conviquiçãoconvicção pessoal e interpretação das tradições religiosas.

No caso de comunidades tradicionais, como indígenas, quilombolas, caiçaras e ribeirinhos, a presença do fator cultural em seu conjunto de conhecimentos é bastante significativa. Essas comunidades apresentam entendimentos próprios sobre elemêntoselementos e fenômenos quêque ocorrem na natureza, denominados saberes tradicionais. Os saberes tradicionais foram construídos a partir da interação dêêssesdesses grupos com o mundo ao seu redor, ao longo do tempo. Esses saberes envolvem hábitos e côstúmescostumes, refletindo os modos de vida das comunidades quêque os compõem. Além díssudisso, são passados entre as gerações, mantendo-se preservados e constituindo a identidade cultural dessas comunidades.

7 Forme um grupo com seus côlégascolegas e realizem uma pesquisa sobre os saberes de uma comunidade tradicional brasileira a respeito de fenômenos quêque ocorrem na natureza. Elaborem uma apresentação digital com os resultados de sua pesquisa, promovendo o respeito e a valorização dos saberes tradicionais.

Página vinte e dois22

1. Cite algumas características da Ciência.

2. Elabore um texto quêque explique brevemente as etapas de uma investigação científica.

3. As pesquisadoras brasileiras êstérEster Cerdeira Sabino e Maria Augusta Arruda têm extensas carreiras como cientistas, com muitos feitos importantes. êstérEster Sabino fez parte de uma das equipes de cientistas quêque se dedicaram ao estudo do material genético do novo coronavírus no Brasil, essencial para o entendimento e acompanhamento da doença. Maria Arruda foi coordenadora da parceria entre o Brasil e a Universidade de Nottingham para a descoberta de novos fármacos, e hoje é diretora do Laboratório Nacional de Biociências. Analise as fotografias e responda às kestõesquestões a seguir.

a) As pesquisadoras se encaixam no estereótipo de cientistas quêque aparécemaparecem em filmes e dêzê-nhôsdesenhos animados? Explique sua resposta.

b) Em grupo, façam uma pesquisa a respeito da contribuição de diferentes mulheres à Ciência ao longo da história, com destaque para cientistas brasileiras. Elaborem um vídeo de até três minutos com os resultados da pesquisa. Compartilhem o vídeo com os côlégascolegas de turma.

4. Em uma conversa com os côlégascolegas, um estudante disse quêque as teorias científicas não podem sêrser creditadas ou tidas como verdadeiras, já quêque não passam de especulações feitas por cientistas. Você concórdaconcorda com a afirmação do estudante? Justifique sua resposta.

5. Uma professora realizou um experimento com uma turma de estudantes para determinar as variáveis quêque influenciam no crescimento de plantas. A variável testada na primeira aula foi a luz. Para o experimento, a professora separou quatro vasos de plantas: duas foram mantidas em uma sala escura, na ausência de luz; e as outras duas, sôbisob a bancada da sala de aula, na presença da luz ambiente. Ao longo do experimento, as plantas receberam á guaágua nas mesmas quantidades e nos mesmos períodos do dia. Ao final, os estudantes observaram quêque as plantas mantidas no escuro não cresceram tanto quanto as plantas mantidas na presença de luz.
A respeito do experimento, faça o quêque é propôstoproposto a seguir.

a) Construa uma questão de pesquisa para o experimento realizado pela professora.

b) Construa ao menos duas hipóteses quêque podem sêrser testadas por meio do experimento realizado pela professora.

c) Identifique os materiais necessários à realização do experimento.

d) Qual a possível conclusão feita pêlospelos estudantes, após a realização do experimento?

6. Diversas escolas possuem feiras de Ciências anuais, nas quais os estudantes de diversas idades apresentam resultados de investigações quêque realizaram ao longo do ano. A respeito do assunto, faça o quêque é propôstoproposto a seguir.

a) Caso você apresentasse um trabalho em uma feira de Ciências, sobre o quêque seria? O quêque gostaria de pesquisar? Por quê?

b) Verifique a possibilidade de apresentar um trabalho na feira de Ciências de sua escola quêque se relacione com sua resposta ao item anterior. Caso não exista feira de Ciências, faça uma pesquisa sobre o assunto e elabore uma proposta para sua execução. Apresente a proposta para a direção da escola e verifique sua viabilidade.

Página vinte e três23

Saiba mais Cuidado: fêikfake news!

Muitas reportagens parecem ter cunho científico por serem iniciadas pela expressão"cientistas descobrem". No entanto, essa expressão não garante quêque as informações veiculadas sêjamsejam verdadeiras. Diante de reportagens como essas, é preciso analisar todo seu conteúdo, pois elas podem não ter sustentação científica e se tratar de fêikfake news.

As fêikfake news são informações falsas quêque são divulgadas como verdadeiras com o objetivo de manipular e enganar as pessoas. O compartilhamento de fêikfake news contribui para a desinformação da população, ao provocar confusões e levantar dúvidas em relação aos fatos. Também pódepode impactar negativamente a vida das pessoas, influenciando-as a tomar decisões quêque podem prejudicar sua saúde, seu trabalho, entre outras dimensões.

Para interromper o ciclo de compartilhamento de fêikfake news, é preciso saber identificá-las. A análise crítica pódepode auxiliar nessa tarefa. Sendo assim, ao fazer a leitura de uma notícia, é preciso avaliar alguns aspectos, como:

• Onde ela foi publicada? Jornais de alcance regional e nacional, páginas oficiais de universidades e revistas científicas são exemplos de fontes confiáveis de informação. Nesses veículos, as informações são analisadas por diferentes profissionais antes de serem divulgadas. Essa validação não ocorre em blogues pessoais e aplicativos de mensagens instantâneas, quêque costumam trazer opiniões pessoais.

• Quem são os autores? Notícias verdadeiras geralmente trazem, d fórmade forma explícita, seus autores, quêque, normalmente, são profissionais devidamente habilitados. Em contrapartida, notícias falsas não indicam seus autores ou, quando o fazem, apresentam nomes fictícios.

• Quando ela foi publicada? Algumas fêikfake news trazem informações antigas como atuáisatuais. No entanto, é possível quêque essas informações estejam desatualizadas, não mais dizendo respeito ao contexto presente. Por isso, é importante verificar a data original de publicação.

Caso esses aspectos não estejam devidamente elucidados, a notícia pódepode não sêrser verdadeira. Por isso, antes de passar adiante uma informação, questione-se: tênhotenho certeza de quêque ela é verdadeira? Se a resposta for não, não a compartilhe. Faça sua parte no combate às fêikfake news!

1. Forme um grupo com os côlégascolegas e elaborem um panfleto informativo quêque promôvapromova o combate às fêikfake news, apontando orientações sobre como identificá-las. O panfleto, quêque pódepode sêrser impresso ou digital, deve sêrser distribuído à comunidade escolar por meio de rêdesredes sociais, aplicativos de mensagens ou imêiouse-mails.

Página vinte e quatro24

TEMA
2
Células

Respostas e comentários dêstedeste Tema estão disponíveis nas Orientações para o professor.

Você já se questionou sobre quantas células formam o corpo humano? Milhares, milhões, bilhões?

Um estudo realizado em 2023 apresentou dados sobre a quantidade de células quêque constituem o corpo humano. Analise alguns resultados dêêssedesse estudo.

Os sêresseres vivos possuem características quêque os distinguem da matéria sem vida. Entre estas caraterísticas estão as células. Assim, o estudo das células permite um melhor entendimento sobre os sêresseres vivos, como será visto neste Tema.

Teoria celular

Diversos cientistas colaboraram com a construção do conhecimento sobre a composição dos sêresseres vivos. No ano de 1665, o cientista inglês róbertRobert rúkiHooke (1635-1703) publicou o livro Micrographia, com ilustrações de materiais e sêresseres vivos observados ao microscópio por ele fabricado. Entre as ilustrações, estava a representação da estrutura da cortiça observada ao microscópio. A observação da cortiça deu o nome à célula, quêque quer dizêrdizer pequena cela (ou quarto), devido aos pequenos compartimentos quêque foram observados.

1 Adipócitos e miócitos são tipos de células. Você sabe em quais locais do corpo humano elas podem sêrser encontradas e quais são as funções quêque dêsempênhamdesempenham?

2 Você conhece o nome de algum outro tipo de célula do corpo humano? Converse com os côlégascolegas sobre isso.

3 Qual é o número mínimo de células necessário para formárformar um sêrser vivo?

Página vinte e cinco25

Após ter acesso aos trabalhos de róbertRobert rúkiHooke, o construtor de lentes neerlandês Antonie vãvan Leeuwenhoek (1632-1723) desenvolvê-udesenvolveu interêsseinteresse pela fabricação de microscópios. No ano de 1674, Leeuwenhoek fez a primeira observação de uma célula viva em um microscópio quêque ampliava a imagem de uma amostra em cerca de 300 vezes, um feito espetacular para a época.

No século XIX, o botânico alemão Matthias Schleiden (1804-1881) e o fisiologista alemão Theodor Schwann (1810-1882) propuseram uma teoria quêque estabelecia quêque todos os tecídostecidos vegetais e animais eram formados por células. Ela ficou conhecida por teoria celular e passou por diversas modificações com o avanço dos estudos.

Atualmente, a teoria celular estabelece quêque todos os sêresseres vivos são formados por células, e quêque elas são as unidades básicas estruturais e funcionais dos sêresseres vivos. Isso significa dizêrdizer quêque a célula é a menor unidade quêque compõe a estrutura de um sêrser vivo e a menor unidade quêque desempenha as funções necessárias para sua existência.

êsteEste assunto permite um trabalho em conjunto com o componente curricular de Física. Mais informações nas Orientações para o professor.

Microscópios e células

Os microscópios ampliam imagens e aumentam o pôdêrpoder de observação dos sêresseres humanos, possibilitando observar a imagem ampliada de um objeto com dêtálhesdetalhes definidos, isto é, nítidos. Por exemplo, o sêrser humano pódepode enxergar com nitidez somente objetos de até 0,1 mm. Isso significa quêque dois pontos quêque estão a uma distância inferior a 0,1 mm são vistos apenas como um ponto. Já uma célula típica animal tem de 0,01 a 0,02 mm de diâmetro, sêndosendo impossível vê-la a olho nu.

Existem, basicamente, dois principais tipos de microscópios: o óptico (A) e o eletrônico (B).

Página vinte e seis26

Níveis de organização biológica

Atualmente, estima-se quêque haja na Terra de 1 a 6 bilhões de espécies de sêresseres vivos. Mais de 70% dessas espécies apresentam somente uma célula, sêndosendo chamados de unicelulares. O restante apresenta mais de uma célula e são chamados de organismos pluricelulares.

Os sêresseres vivos podem sêrser organizados em diferentes níveis biológicos: de hátomusátomos até organismos. Como exemplo, o esquema a seguir representa os níveis de organização do corpo humano.

Características gerais das células

Nem todas as células possuem material genético, como as hemácias.

A maioria das células apresenta algumas características em comum, como a presença de material genético, cito plasmacitoplasma e membrana plasmática.

O material genético armazena informações quêque se reféremreferem ao funcionamento da célula. Ele se apresenta sôbisob a forma de uma molécula de dê ene háDNA (sigla em inglês para ácido desoxirribonucleico).

O cito plasmacitoplasma é preenchido por um fluido rico em á guaágua, denominado citosol, no qual estão imérsasimersas as organelas celulares. Nele, ocorre uma série de reações químicas.

A membrana plasmática separa o interior das células do meio extracelular.

Essas estruturas serão estudadas com mais dêtálhesdetalhes posteriormente.

Página vinte e sete27

Tipos celulares

As células podem sêrser distinguidas em, basicamente, dois padrões: células procarióticas e células eucarióticas. O formato, as estruturas e os componentes podem variar dentro de cada um dêêssesdesses padrões. A seguir, são apresentados um exemplo de célula procariótica e dois exemplos de células eucarióticas.

Adiante, serão abordadas, por meio de modelos generalizados, as principais diferenças entre as células procarióticas e as células eucarióticas.

Célula procariótica

As células procarióticas não apresentam núcleo delimitado por membrana nem estruturas membranosas em seu interior. Os sêresseres formados por células procarióticas são denominados procariontes, como as bactérias.

Página vinte e oito28

Célula eucariótica

As células eucarióticas apresentam um núcleo organizado, delimitado por uma membrana, e estruturas membranosas em seu interior. Os sêresseres formados por células eucarióticas são denominados eucariontes, como os protozoários, as algas, os fungos, os animais e as plantas. Como exemplo, analise as funções das principais estruturas presentes em uma célula animal generalizada.

Página vinte e nove29

Membrana plasmática

Apresenta constituição lipoproteica e reveste a célula, a delimitando-a e controlando o fluxo de entrada e saída de substâncias.

Citosol

Material onde ficam imérsasimersas as organelas.

Citoesqueleto

Rede de filamentos longos e finos de proteínas presente no cito plasmacitoplasma de células eucarióticas. Sustenta e organiza o cito plasmacitoplasma, mantendo a forma da célula e possibilitando o deslocamento de organelas e vesículas em seu interior.

Núcleo

Apresenta em seu interior o material genético (dê ene háDNA). Ele é delimitado pelo envoltório nuclear.

Centríolos

Formam fibras durante a divisão celular, às quais se ligam os cromossomos.

Ribossomos

Nas células eucarióticas, são produzidos no núcleo da célula e transportados ao cito plasmacitoplasma 1, onde podem sêrser encontrados livres 2, ligados à membrana externa do núcleo celular ou à membrana do retículo endoplasmático granular 3.

Retículo endoplasmático

Rede de túbulos e sacos achatados cujas membranas são contínuas ao envoltório nuclear. Uma porção do retículo apresenta ribossomos aderidos à sua membrana e é denominada retículo endoplasmático granular. Essa porção está relacionada à síntese e à secreção de proteínas, quêque após produzidas são armazenadas em vesículas 4. A porção do retículo quêque não apresenta ribossomos aderidos à membrana é denominada retículo endoplasmático agranular e está relacionada a diversas atividades, como síntese de lipídios e metabolismo de carboidratos.

compléksoComplexo golgiense

Organela quêque se relaciona ao processo de modificação, de armazenamento, de transporte e de distribuição de proteínas provenientes do retículo endoplasmático. Para tanto, as vesículas provenientes do retículo se fundem à membrana do compléksocomplexo golgiense 5 e libéramliberam seu conteúdo em seu interior, onde serão modificadas. Após a modificação das proteínas, elas são empacotadas em vesículas, quêque podem sêrser eliminadas da célula 6, permanecer dentro dela 7 ou formárformar os lisossomos 8.

Lisossomos

Organelas relacionadas à digestão intracelular de substâncias englobadas pela célula ou de material da própria célula. Na digestão intracelular, as substâncias englobadas são empacotadas em vesículas 9, nas quais os lisossomos se fundem 10 e libéramliberam enzimas digestivas 11. As moléculas resultantes da digestão podem sêrser reaproveitadas pela célula ou sêrser eliminadas 12.

Peroxissomo

Organela associada à eliminação de compostos tóxicos.

Mitocôndria

Organela na qual ocorrem as etapas finais da respiração celular aeróbia, processo quêque possibilita a obtenção de energia utilizada pelas células.

Página trinta30

As células eucarióticas vegetais apresentam muitas estruturas similares às células eucarióticas animais. Contudo, comparativamente, apresentam estruturas exclusivas, como os plastos e a parede celular.

A seguir, analise as funções das principais estruturas presentes em uma célula vegetal generalizada.

• Que tal interagir com a representação de uma célula em 3D? Para isso, acéçiacesse o línkilink a seguir.
Células virtuais. Publicado por: Espaço Interativo de Ciências. Disponível em: https://livro.pw/vgqxk. Acesso em: 13 ago. 2024.

Página trinta e um31

A membrana plasmática e o transporte de substâncias

A membrana plasmática é responsável pela entrada e pela saída de á guaágua e de outras substâncias nas células, contrôlecontrole denominado permeabilidade seletiva. Outra função desempenhada pela membrana plasmática é o reconhecimento de outras células e de moléculas por meio, por exemplo, de sinais químicos.

Em 1972, o físico-químico Seymour JônathanJonathan Singer (1924-2017) e o bioquímico Garth L. Nicolson (1943-), ambos estadunidenses, propuseram quêque a membrana plasmática é formada por duas camadas de fosfolipídios, nas quais estão presentes proteínas. A maioria dêêssesdesses componentes está em constante movimento, o quêque confere fluidez à membrana. Esse modelo ficou conhecido como modelo de mosaico fluido.

Os fosfolipídios são os lipídios mais abundantes da membrana. Essas moléculas possuem uma região hidrofílica, ou seja, quêque interage com a á guaágua, e uma parte hidrofóbica, quêque não interage com a á guaágua. A parte hidrofóbica está voltada para o interior da dupla camada.

Com relação às proteínas, existem dois tipos quêque podem estar associadas à bicamada fosfolipídica: as proteínas integrais, entre as quais estão as proteínas transmembranas, quêque atravessam ambos os lados da bicamada, e as proteínas periféricas, quêque estão ligadas a uma das superfícies da membrana. As proteínas são importantes para a entrada e a saída de substâncias nas células, e também para a comunicação entre elas.

A capacidade quêque a membrana plasmática tem de transportar seletivamente substâncias para o meio interno ou externo da célula pódepode, ou não, ter um gasto energético.

Os transportes quêque ocorrem sem gasto de energia são chamados de transporte passivo e ocorrem a favor de um gradiente de concentração. Nesse caso, tendem a igualar a concentração da substância no interior da célula e no meio externo, procurando atingir um equilíbrio entre as concentrações. São exemplos: a difusão simples, a osmose e a difusão facilitada.

Já os transportes quêque demandam gasto energético são chamados de transporte ativo e ocorrem contrariamente a um gradiente de concentração. Os processos de transporte ativo tendem a manter a diferença de concentração da substância entre o interior da célula e o meio externo. Um exemplo díssudisso é a bomba de sódio-potássio, quêque será abordada adiante.

Página trinta e dois32

Difusão simples

A difusão simples é caracterizada pelo movimento de substâncias de uma região de maior concentração de soluto para uma região de menor concentração, sem gasto de energia. Moléculas pequenas solúveis em lipídios, como o gás carbônico e o gás oxigênio, atravessam a membrana plasmática por meio da difusão simples.

Osmose

A osmose é caracterizada pelo movimento de moléculas de á guaágua (solvente) de uma região de menor concentração de soluto para uma região de maior concentração por meio de uma membrana semipermeável. Nesse caso, a membrana possibilita apenas a passagem de á guaágua, quêque ocorre devido à diferença de concentração de solutos, sem gasto de energia.

Como exemplo, analise o esquema a seguir.

Página trinta e três33

êsteEste assunto permite um trabalho em conjunto com o componente curricular de Química. Mais informações nas Orientações para o professor.

A osmose e as células

Se achar interessante, comente com os estudantes quêque o fenômeno ocorrido em hemácias quêque perdem á guaágua para um meio hipertônico é chamado crenação.

O efeito da osmose na célula varia conforme o tipo celular e o meio em quêque está inserida. Uma célula animal, como a hemácia, por exemplo, não sofre alteração quando colocada em meio isotônico – solução com concentração de soluto igual à do meio intracelular. Já em meio hipotônico – solução com concentração menor de soluto em relação ao meio intracelular – a hemácia incorpóraincorpora á guaágua e incha, o quêque pódepode levar ao rompimento da membrana plasmática. Em meio hipertônico – solução com maior concentração de soluto em relação ao meio intracelular –, a hemácia perde á guaágua para o meio e encolhe.

Uma célula vegetal também incorpóraincorpora á guaágua em uma solução hipotônica. Contudo, devido à presença da parede vegetal, a célula não se rompe. Já em uma solução hipertônica, a célula vegetal perde á guaágua, mas seu formato se mantém praticamente inalterado devido à rigidez da parede vegetal.

Difusão facilitada

A difusão facilitada é caracterizada pelo movimento de substâncias de uma região de maior concentração de soluto para uma região de menor concentração, com o auxílio de proteínas. Esse transporte se dá sem o gasto de energia.

A difusão facilitada pódepode ocorrer de diferentes formas, dependendo da molécula a sêrser transportada. Analise o esquema a seguir.

Página trinta e quatro34

• Utilize o simulador a seguir para estudar a difusão de íons pela membrana plasmática por meio de canais iônicos. Uma parte dos canais fica permanentemente aberta, e outra parte, chamada de canais comporta, precisa sêrser aberta para possibilitar a passagem dos íons. Simule diferentes condições de concentração de íons nos meios separados pela membrana e avalie a mudança na concentração de cada um deles conforme a difusão ocorre.

Canais da membrana. Publicado por: PhET Interactive Simulations. Disponível em: https://livro.pw/jafuk. Acesso em: 15 set. 2024.

Bomba de sódio-potássio

A bomba de sódio-potássio é um exemplo de transporte ativo, caracterizado pelo movimento de íons de sódio (Na⁺) e íons de potássio (K⁺) de uma região de menor concentração para uma região de maior concentração, com o auxílio de algumas proteínas de transporte quêque utilizam energia. Considere como exemplo a atuação da bomba sódio-potássio em células nervosas.

Nessas células, a concentração de íons de sódio (Na⁺) é maior no meio extracelular, e a concentração de íons de potássio (K⁺) é maior no meio intracelular. Esses íons atravessam a membrana plasmática por difusão facilitada a favor de seu gradiente de concentração, tendendo a equilibrar suas concentrações.

Contudo, a diferença de concentração dêêssesdesses íons se mantém, pois eles são constantemente transportados contra seu gradiente de concentração por meio de proteínas específicas quêque utilizam energia. Esse processo é representado pelo esquema a seguir.

4 A digoxina é um compôztocomposto obtídoobtido de uma planta popularmente chamada de dedaleira (Digitalis purpurea). Ele é utilizado para o tratamento de cértascertas condições como a insuficiência cardíaca. Seu efeito é inibir a ação da bomba de sódio-potássio. Nessa situação, considerando quêque a célula mantenha seus canais iônicos abertos para os íons de sódio e de potássio, o quêque aconteceria com a concentração intracelular e extracelular dêêssesdesses íons?

Página trinta e cinco35

1. Quais características são comuns a células procarióticas e eucarióticas?

2. Explique o modelo de mosaico fluido, propôstoproposto pelo físico-químico Seymour JônathanJonathan Singer e o bioquímico Garth L. Nicolson para descrever a estrutura da membrana plasmática.

3. Indique os níveis de organização biológica do corpo humano.

4. Considere quêque você precise auxiliar um técnico de laboratório a identificar amostras de células em um microscópio óptico. Ao observar diferentes preparos de amostras de dois tipos celulares (X e Z), o técnico apontou as seguintes características:

• Tipo celular X: ausência de parede celular e presença de núcleo delimitado por um envoltório nuclear.

• Tipo celular Z: presença de parede celular.

Diante das características apontadas pelo técnico, faça o quêque se propõe a seguir.

a) É possível afirmar quêque uma das células é eucariótica e a outra, procariótica? Explique sua resposta.

b) Em seu caderno, faça um esquema quêque represente a célula X, identificando suas principais estruturas.

c) Considere quêque o técnico de laboratório utilizou reagentes químicos e conseguiu identificar quêque a parede celular da célula Z era formada principalmente por celulose. Faça um esquema em seu caderno quêque represente essa célula, identificando suas principais estruturas.

5. Uma professora de Ciências da Natureza retirou uma pequena película de uma cebola, corou a amostra e a visualizou em um microscópio óptico. A imagem ôbitídaobtida é apresentada a seguir.

Considerando a imagem apresentada, responda aos itens a seguir.

a) O corante utilizado pela professora cora em azul as moléculas quêque armazenam informações sobre as características das células da cebola. Com base nessa informação, responda: quêque molécula foi corada e quêque estrutura da célula está sêndosendo apontada pela seta? Justifique sua resposta.

b) Cite o nome e indique a função de uma organela presente nas células da cebola, mas ausente em células humanas.

Página trinta e seis36

6. Uma professora de Biologia realizou a seguinte atividade prática durante as aulas. Em um recipiente A com á guaágua, colocou uma fô-lhafolha de alface. Em um recipiente B com á guaágua e sal de cuzinhacozinha, colocou outra fô-lhafolha de alface. Observe o aspecto das fô-lhasfolhas de alface após alguns minutos.

ALEX SILVA

Com base nos resultados obtidos na atividade prática descrita, faça o quêque se propõe a seguir.

a) Explique por quêpor que as fô-lhasfolhas de alface murcharam ao serem mantidas em uma solução de á guaágua e sal de cuzinhacozinha.

b) Relacione os resultados da atividade prática ao fato de os restaurantes manterem saladas expostas sem tempêrotempero, permitindo quêque o cliente as tempere apenas no ato do consumo.

7. Analise a fotografia a seguir e responda às kestõesquestões.

a) Embora existam hemácias com formato alterado, nenhuma delas está com sua membrana rompida. Com base nessa informação, explique em qual tipo de solução essas células estão imérsasimersas.

b) Um pesquisador gostaria de obtêrobter uma imagem de outra amostra de células quêque apresentasse o efeito contrário do quêque é mostrado nessa fotografia. O quêque seria necessário ele fazer? Por quê?

Página trinta e sete37

Visualizando células

A maior parte das células possui dimensões em escalas microscópicas, não podendo sêrser vistas a olho nu. Para visualizá-las, são necessárias lentes capazes de realizar a ampliação da imagem observada, como as utilizadas em microscópios. Uma gota de á guaágua também pódepode atuar como uma lente de aumento. Mas, será quêque seu pôdêrpoder de ampliação é suficiente para permitir a visualização de células?

Materiais

• Seringa com 5 mL de á guaágua coletada do ambiente;

• Ponteira laser de, no mássimomáximo, 5 miliwatts;

• Alguns livros;

• Régua;

• Dois elásticos;

• Sala com pouca iluminação.

Procedimentos

• Sobre uma mesa, posicione a seringa com a á guaágua coletada verticalmente entre duas pilhas de livros, de modo quêque sua abertura fique apontada para baixo, em direção à mesa. Mantenha essa estrutura a 2 metros de distância de uma parede de côrcor clara.

• Aperte o êmbolo da seringa suavemente, até quêque se forme uma gota em sua ponta. A gota deve ficar suspensa pela abertura da seringa.

• Com os prendedores elásticos, prenda o laser à régua, coloque-a apoiada sobre um livro e a posicione a aproximadamente 3 centimetros de distância da gota de á guaágua.

• Apague a luz da sala, posicione os elásticos de maneira quêque mantenham pressionado o botão de ligar do laser, e regule sua posição de maneira quêque seu feixe de luz incida sobre a gota suspensa pela seringa, formando uma imagem na parede. Observe o quêque ocorre e anote os resultados em seu caderno.

1. A partir dos resultados obtidos, responda ao questionamento inicial e justifique sua resposta.

2. Esta atividade prática permite concluir quêque existe vida em todos os ambientes aquáticos do planêtaplaneta? Justifique sua resposta.

3. Forme um grupo com seus côlégascolegas. Cada um deve elaborar dois quêquestionamentos que devem sêrser respondidos pêlospelos demais. Os questionamentos devem sêrser referentes à atividade prática e/ou a assuntos relacionados.

4. Elabore hipóteses e teste-as com o equipamento construído. Em seguida, apresente os resultados e as conclusões obtidas pelo grupo para a turma.

Página trinta e oito38

TEMA
3
Núcleo e divisões celulares

Respostas e comentários dêstedeste Tema estão disponíveis nas Orientações para o professor.

Analise os cartazes a seguir.

Campanhas de saúde dêsempênhamdesempenham um papel fundamental na promoção da saúde individual e da saúde da população como um todo. Algumas dessas campanhas são realizadas em meses específicos, anualmente, de modo a conscientizar a população brasileira sobre cértascertas doenças, como alguns tipos de câncer.

O termo câncer corresponde a um conjunto de doenças quêque têm como característica comum o crescimento desordenado de células. Esse padrão anormal de divisão celular pódepode resultar na formação de tumores, quêque são capazes de invadir diferentes tecídostecidos e órgãos.

De modo geral, o câncer é resultado de alterações no material genético das células, em trechos quêque fornecem instruções de como elas devem crescer e se dividir. Neste Tema, serão abordadas algumas características do núcleo celular e as principais etapas envolvidas nos processos de divisão celular.

1 Você conhece os objetivos da campanha Outubro Rosa? E da campanha Novembro Azul? Converse com os côlégascolegas sobre essas duas campanhas.

2 Em alguns casos de câncer, costuma-se usar a expressão “o tumor se espalhou”. Considerando quêque o câncer tem relação com problemas de multiplicação das células, como você explicaria essa expressão?

Página trinta e nove39

Núcleo celular

A maioria das células eucarióticas apresenta um núcleo celular definido, onde está localizada grande parte das informações genéticas responsáveis por regular as atividades celulares. O núcleo celular é constituído basicamente por um envoltório nuclear, pelo nucleoplasma, pelo nuclé o lo e pela cromatina.

O envoltório nuclear, também chamado carioteca, envolve e separa o material genético do cito plasmacitoplasma. Ele apresenta duas membranas de lipídios, em quêque a membrana externa (voltada para o citoplasma) contém ribossomos aderidos. Suas membranas são uma continuidade do retículo endoplasmático, quêque se estende do núcleo ao cito plasmacitoplasma da célula.

Outra característica do envoltório nuclear é a presença de pórosporos quêque possibilitam a passagem de substâncias para seu interior ou para o cito plasmacitoplasma.

O nucleoplasma é uma solução quêque preenche os espaços do interior do núcleo. Essa solução é constituída de á guaágua, íons, metabólitos, moléculas de érre êne háRNA, enzimas e outras substâncias.

O nucléolo é uma estrutura localizada no interior do núcleo, envolvida na produção de ribossomos.

A cromatina corresponde à forma quêque o material genético se apresenta no interior do núcleo celular. Ela compreende um compléksocomplexo formado por associações entre a molécula de dê ene háDNA e proteínas específicas. Essas proteínas estão relacionadas com a manutenção da estrutura da cromatina e com o contrôlecontrole da atividade do dê ene háDNA.

Página quarenta40

Material genético

No interior do núcleo celular, o material genético apresenta-se sôbisob a forma de cromatina. A unidade básica da cromatina é o nucleossomo, quêque consiste no dê ene háDNA enrolado ao redor de um conjunto de proteínas denominadas histonas.

A interação entre as histonas promove o enovelamento do dê ene háDNA, formando fibras de cromatina. Em uma fase um pouco mais condensada, as fibras de cromatina formam alças. Em determinados momentos da vida da célula, como durante sua divisão, a cromatina assume uma forma bastante condensada, denominada cromossomo.

O cromossomo assume seu maior nível de condensação em uma das fases da divisão celular, quando recebe o nome de cromossomo metafásico. Nessa fase, ele encontra-se duplicado e, por isso, apresenta dois filamentos idênticos denominados cromátides, unidos por uma região especializada denominada centrômero.

O número de cromossomos nas células é variável entre as espécies. No caso da espécie humana, nas células somáticas, ou seja, naquelas quêque formam o organismo, esse número equivale a 46. Ele é resultado da herança de dois conjuntos cromossômicos: um de origem paterna e outro de origem materna. Por isso, as células quêque formam o organismo humano são chamadas diploides, e seu número de cromossomos pódepode sêrser representado por 2n, quêque equivale a 46 cromossomos. Na maioria das células somáticas humanas, cada cromossomo se apresenta em par, d fórmade forma e tamãnhotamanho similares entre si, sêndosendo chamados cromossomos homólogos.

Por outro lado, as células reprodutivas (ou gametas) apresentam apenas um único conjunto cromossômico, ou seja, contam com apenas um cromossomo de cada par. Essas células são denominadas haploides, e seu número de cromossomos pódepode sêrser representado por n, quêque, na espécie humana, equivale a 23 cromossomos. Somente após a união do gameta masculino (n) com o gameta feminino (n), forma-se um novo indivíduo (2n), com dois conjuntos completos de cromossomos, um de cada progenitor.

Página quarenta e um41

Divisão celular

Uma das características dos sêresseres vivos é a capacidade de crescer e se desenvolver. Para tanto, é preciso quêque as células quêque compõem o organismo se multipliquem e transmitam seu material genético às células quêque originarem. Isso ocorre por meio da divisão celular denominada mitose. A mitose intégraintegra o ciclo celular, isto é, o tempo de vida de uma célula desde sua formação até sua divisão em outras duas células-filhas.

Outra característica dos sêresseres vivos é a capacidade de se reproduzir, gerando descendentes. Para tanto, em espécies de reprodução sexuada, é preciso quêque sêjamsejam produzidas células reprodutivas ou gametas. Isso ocorre por meio da divisão celular denominada meiose.

Ciclo celular

Nos eucariontes, o ciclo celular pódepode sêrser dividido em duas etapas: a intérfase e a fase mitótica. A intérfase compreende três fases, G₁, S e G₂, ao longo das quais ocorre a preparação da célula para a fase mitótica, etapa quêque culmina com a divisão dessa célula. Analise, no esquema a seguir, os principais eventos quêque ocorrem em cada uma dessas fases do ciclo celular.

As células possuem alguns mecanismos quêque cessam o ciclo celular, caso sêjamsejam identificados êêrroserros em alguma de suas etapas. Se os êêrroserros forem reparados, o ciclo continua. Caso contrário, a célula aciona um mecanismo específico chamado de apoptose, quêque leva à sua morte programada. Esse mecanismo é fundamental para a manutenção da saúde do corpo. Quando ocorre alguma falha na apoptose, a célula pódepode continuar a se reproduzir e resultar em um crescimento celular desordenado, o quêque pódepode levar ao desenvolvimento de algum tipo de câncer.

• Para saber mais sobre o comportamento de células cancerosas, leia o texto a seguir.

Como se comportam as células cancerosas? Publicado por: Instituto Nacional de Câncer. Disponível em: https://livro.pw/gegnd. Acesso em: 17 set. 2024.

Página quarenta e dois42

Mitose

A mitose pódepode sêrser subdividida em quatro fases: prófase, metáfase, anáfase e telófase. Durante a prófase, os cromossomos se condensam, o nucléolo desaparece e o envoltório nuclear se fragmenta. Assim, o nucleoplasma se mistura ao cito plasmacitoplasma. Além díssudisso, inicia-se a formação das fibras do fuso acromático (ou fuso mitótico) pêlospelos centríolos, organelas dispostas em par.

Na metáfase, os pares de centríolos se direcionam aos polos opostos da célula, formando as fibras do fuso acromático. Essas fibras se conéctamconectam aos cromossomos, possibilitando sua movimentação no interior da célula. Com isso, são deslocados ao plano equatorial da célula, onde permanecem alinhados.

Durante a anáfase, as cromátides irmãs são separadas e levadas em direção aos polos da célula. Na telófase, os cromossomos separados chegam aos polos e o fuso acromático desaparece. Os cromossomos se descondensam e se inicia a formação de um envoltório nuclear ao redor de cada conjunto cromossômico.

A mitose se completa quando dois núcleos geneticamente idênticos são formados no interior da célula. Normalmente, ela é acompanhada da divisão do cito plasmacitoplasma, denominada citocinese. Em células animais, forma-se uma constrição na região equatorial da célula, e uma nova membrana plasmática é criada, resultando em duas células-filhas idênticas à célula quêque lhes deu origem.

3 Em seu caderno, faça um desenho quêque represente as fases da mitose de uma célula 2n = 6 cromossomos. Indique quantas células-filhas são formadas e o número cromossômico de cada uma delas.

Página quarenta e três43

Meiose

De modo geral, em animais, a meiose ocorre na formação de gametas. Na meiose, as células-filhas recebem apenas um cromossomo do par de cromossomos homólogos, possuindo mêtádemetade dos cromossomos da célula-mãe. Ou seja, após essa divisão, as células-filhas possuem um número n de cromossomos. Isso permite a restauração do número 2n da espécie após a fecundação dos gametas.

A meiose pódepode sêrser dividida em duas etapas: meiose I e meiose II. A meiose I, por sua vez, pódepode sêrser dividida em prófase I, metáfase I, anáfase I e telófase I.

Durante a prófase I, os cromossomos se condensam, o nucléolo desaparece e o envoltório nuclear se fragmenta. Assim, o nucleoplasma se mistura ao cito plasmacitoplasma. Além díssudisso, inicia-se a formação das fibras do fuso acromático pêlospelos centríolos.

Nessa fase, cada cromossomo se pareia com seu homólogo e podem ocorrer trocas de segmentos do dê ene háDNA entre as cromátides não irmãs, processo denominado permutação ou crossing-over. Isso contribui para o aumento da variabilidade genética em uma espécie, isto é, para a diversidade de conjuntos genéticos entre seus indivíduos.

Na metáfase I, os pares de centríolos passam a se localizar em polos opostos da célula. As fibras do fuso acromático, já formadas, conectam-se a cada um dos cromossomos do par de homólogos, os quais são deslocados ao plano equatorial da célula, onde permanecem pareados.

Na anáfase I, cada cromossomo do par de homólogos é levado a polos opostos da célula. Nessa etapa, as cromátides não se segregam. Na telófase I, os cromossomos, ainda duplicados, chegam aos polos, e o fuso acromático desaparece. O cito plasmacitoplasma se divide, formando duas células-filhas, cada uma com mêtádemetade do número de cromossomos da célula-mãe.

Página quarenta e quatro44

Após a primeira divisão da meiose, as células-filhas passam pela meiose II, a qual pódepode sêrser dividida em prófase II, metáfase II, anáfase II e telófase II.

Durante a prófase II, inicia-se a formação das fibras do fuso acromático. Na metáfase II, as fibras do fuso acromático ligam-se às cromátides irmãs dos cromossomos, os quais são posicionados no plano equatorial da célula, de modo quêque fiquem alinhados. Na anáfase II, ocorre a separação das cromátides irmãs, quêque são deslocadas a polos opostos da célula. Na telófase II, os cromossomos se descondensam e o envoltório nuclear é formado. Ocorrem a divisão do cito plasmacitoplasma e a formação da membrana plasmática.

Ao final da meiose II, quatro células-filhas (n) são formadas, cada uma com mêtádemetade do número de cromossomos da célula-mãe (2n) quêque lhes deu origem.

4 Em seu caderno, faça um desenho quêque represente as fases da meiose I e II de uma célula 2n = 6 cromossomos. Indique quantas células-filhas são formadas e o número cromossômico de cada uma delas.

Página quarenta e cinco45

1. Quais são os principais componentes do núcleo celular? Cite suas respectivas funções.

2. No organismo humano, existem células haploides e células diploides. Diferencie-as.

3. O gráfico abaixo mostra quêque a quantidade de dê ene háDNA de uma célula varia ao longo do ciclo celular. Na fase S, da intérfase, ocorre a duplicação do dê ene háDNA. Isso significa quêque, ao final dessa fase, a célula apresenta o dôbrodobro de dê ene háDNA. Em contrapartida, após a fase mitótica, na qual ocorre a separação das cromátides irmãs, a célula volta a apresentar a quantidade de dê ene háDNA quêque normalmente apresenta.

Considerando quêque X representa a quantidade de dê ene háDNA de uma célula, responda aos itens.

a) A qual área indicada no gráfico (1, 2, 3 ou 4) corresponde a fase S do ciclo celular? Justifique sua resposta.

b) A qual área indicada no gráfico (1, 2, 3 ou 4) corresponde a fase mitótica do ciclo celular? Justifique sua resposta.

c) Explique os principais eventos da intérfase.

4. A imagem a seguir apresenta células vegetais em diferentes fases da mitose, visualizadas ao microscópio óptico.

A fase em quêque a célula circulada se encontra envolve a separação de cromátides irmãs.

Com base nas informações apresentadas e em seus conhecimentos, responda aos itens.

a) Como é denominada a fase da mitose em quêque a célula circulada se encontra? Justifique sua resposta.

b) Quais são os principais eventos subsequentes a essa fase? Explique-os.

5. Um cientista pretende estudar os cromossomos de uma espécie de planta. Para isso, ele precisa cultivar em laboratório um tecido com alta capacidade de divisão celular e interromper a mitose das células para encontrá-las em uma fase em quêque seus cromossomos estejam em seu maior grau de condensação.

Analise as informações apresentadas e responda aos itens a seguir.

a) Para a realização do estudo, as células deveriam estar em quêque fase da mitose?

b) Explique os níveis de condensação do dê ene háDNA.

6. As ilustrações a seguir representam uma célula de determinada espécie animal em divisão celular. Analise-as e responda às kestõesquestões quêque seguem.

a) Que tipo de divisão celular é representado? Justifique sua resposta.

b) Esse processo de divisão celular ocorre em células somáticas ou células gaméticas? Explique sua resposta.

c) Quais são os números de cromossomos das células haploides e diploides dessa espécie?

Página quarenta e seis46

TEMA
4
Metabolismo celular

Analise a fotografia a seguir.

Respostas e comentários dêstedeste Tema estão disponíveis nas Orientações para o professor.

Uma das características dos sêresseres vivos é a presença de metabolismo, quêque corresponde ao conjunto de reações químicas quêque ocorrem no interior de suas células. Essas reações são responsáveis por manter e regular seus processos vitais.

O metabolismo pódepode sêrser dividido, basicamente, em dois processos: catabolismo e anabolismo. O catabolismo compreende as reações químicas nas quais moléculas compléksascomplexas são transformadas em moléculas mais simples e menos energéticas. Nesse processo, ocorre a liberação de energia. Por exemplo, as moléculas de carboidratos presentes nas fô-lhasfolhas da planta apresentada na imagem são catabolizadas no corpo da lagarta em moléculas mais simples, como a glicose, ocorrendo liberação de energia durante êsteeste processo.

Em contrapartida, o anabolismo compreende as reações químicas nas quais moléculas simples são transformadas em moléculas mais compléksascomplexas e mais energéticas. A ocorrência dessas reações requer energia. Na lagarta da imagem, por exemplo, as moléculas de glicose podem sêrser transformadas em moléculas mais compléksascomplexas, como os lipídios, por meio de reações anabólicas, quêque requerem energia. Quando necessário, os lipídios podem sêrser catabolizados em moléculas mais simples, liberando energia para o desenvolvimento do insétoinseto.

Neste Tema, serão estudados alguns processos energéticos quêque fazem parte do metabolismo dos sêresseres vivos.

1 Uma das principais fontes de energia utilizadas pêlospelos sêresseres vivos, seja dirétadireta ou indiretamente, é a energia luminosa do sólsol. Estabeleça uma relação entre essa afirmação e a cena presente na fotografia.

Página quarenta e sete47

Transferências de energia no metabolismo

A energia liberada pelas reações do catabolismo pódepode sêrser utilizada em diferentes processos celulares. Contudo, é preciso quêque a energia seja transferida aos locais adequados para quêque esses processos ocorram. Esse papel é realizado por moléculas carreadoras de energia, quêque se movimentam com facilidade no interior da célula.

Uma das principais moléculas carreadoras de energia é a adenosina trifosfato, ou ATP. O ATP é formado por meio de uma reação de fosforilação, quêque consiste na adição de um fosfato inorgânico (Pi) a outra molécula, quêque, nesse caso, é a adenosina difosfato (há dê pêADP). Nessa reação, forma-se á guaágua.

A energia contida na molécula de ATP é liberada por meio da remoção do fosfato inorgânico, reação conhecida por desfosforilação. Essa reação ocorre na presença de á guaágua.

Outras moléculas carreadoras são a nicotinamida-adenina-dinucleotídeo (NAD), a fosfato-de-nicotinamida-adenina-dinucleotídeo (NADP) e a flavina-adenina-dinucleotídeo (fádiFAD). Elas são especializadas em transportar elétrons, sêndosendo, por isso, chamadas de moléculas carreadoras de elétrons, e participam de reações de oxirredução, comuns no metabolismo celular.

êsteEste assunto permite um trabalho em conjunto com o componente curricular de Química. Mais informações nas Orientações para o professor.

Oxidação e redução

As reações de oxirredução (ou redox) compreendem reações químicas em quêque ocorre a transferência de elétrons entre moléculas. Nessas reações, o aumento no número de elétrons de uma molécula é denominado redução. Em contrapartida, a diminuição do número de elétrons de uma molécula é denominada oxidação.

Por exemplo, considere quêque, em uma reação entre duas moléculas, A e B, ocorra a transferência de elétrons da molécula A para a molécula B, ou seja, nesse exemplo, ocorrem a oxidação da molécula A e a redução da molécula B. Assim, ao final do processo, a molécula A encontra-se oxidada e, a molécula B, reduzida. Analise o esquema a seguir.

Página quarenta e oito48

Os carreadores NAD, NADP e fádiFAD realizam o transporte de elétrons entre moléculas por meio de íons de hidrogênio (H^_). Sendo assim, quando íons de hidrogênio são retirados de uma molécula, também ocorre a retirada de elétrons, e ela se torna oxidada. Da mesma forma, quando íons de hidrogênio são adicionados a uma molécula, também ocorre a adição de elétrons, e ela se torna reduzida.

Em sua forma oxidada, o NAD, o NADP e o fádiFAD são representados por NAD⁺, NADP⁺ e fádiFAD. Quando estão acoplados a íons de hidrogênio, apresentam-se em sua forma reduzida e são representados por NADH, NADPH e FADH₂.

Normalmente, o NAD e o fádiFAD estão envolvidos em processos catabólicos, enquanto o NADP, em processos anabólicos.

Processos energéticos celulares

Todos os sêresseres vivos precisam de energia para a manutenção de suas funções vitais. No entanto, os processos celulares pêlospelos quais os sêresseres vivos obtêm e utilizam energia podem sêrser distintos.

A fotossíntese, a respiração celular e outros processos energéticos das células, como a quimiossíntese e a fermentação, serão estudados a seguir.

Fotossíntese

O produto direto da fotossíntese é um açúcar de três carbonos quêque pódepode sêrser utilizado na produção de glicose. A utilização da molécula de glicose facilita o entendimento do estudante e permite quêque ele compare com o processo de respiração celular, abordado posteriormente. A equação global geral da fotossíntese pódepode sêrser descrita da seguinte forma: Luz nCO₂ + nH₂ O ô (CH₂ O)n + nO₂, em quêque o CH₂ O é a fórmula geral de um carboidrato, e não necessariamente um açúcar.

A fotossíntese é realizada por plantas, algas e algumas bactérias. Por meio dêêssedesse processo, moléculas simples e menos energéticas são transformadas em moléculas compléksascomplexas e mais energéticas. A energia utilizada nesse processo provém principalmente da luz solar. Assim, podemos dizêrdizer quêque, durante a fotossíntese, a energia luminosa é transformada em outras formas de energia.

Na presença de luz, o gás carbônico (CO₂) e a á guaágua (H₂ O), quêque são moléculas inorgânicas simples, são utilizados para a síntese de carboidratos (representados pela fórmula geral CH₂ O), quêque são moléculas mais energéticas. Ao final da fotossíntese, o gás oxigênio (O₂) também é formado e liberado no ambiente.

Todas as reações químicas quêque ocorrem durante o processo da fotossíntese podem sêrser resumidas na equação geral apresentada a seguir, considerando a formação de uma molécula de glicose.

6 CO₂ + 6 H₂ O Luz 6 O₂ + C₆ H₁₂ O₆

Nessa reação, há transferência de elétrons entre a á guaágua e o gás carbônico, de modo quêque a molécula de á guaágua é oxidada e, a molécula de gás carbônico, reduzida.

Página quarenta e nove49

Os cloroplastos

A fotossíntese ocorre no interior dos cloroplastos. Essas organelas apresentam uma membrana dupla quêque envolve um fluido denso denominado estroma. Nesse fluido, há um sistema de membranas quêque forma sacos denominados tilacoides, os quais estão arranjados uns sobre os outros formando pilhas, chamadas grana.

Nas membranas dos tilacoides, estão localizados pigmentos fotossintetizantes, quêque são os responsáveis por ABSÓRVEabsorver a luz solar. Cada tipo de pigmento absorve determinado comprimento de onda quêque compõe a luz branca emitida pelo Sol. A clorofila a é o principal pigmento na absorção da luz solar, seguida dos pigmentos acessórios clorofila b e carotenoides. São os pigmentos de clorofila quêque conferem a côrcor vêrdeverde às plantas, sobretudo às suas fô-lhasfolhas.

O gráfico a seguir apresenta o comportamento de cada um dêêssesdesses pigmentos em relação à absorção dos diferentes comprimentos de onda da luz.

As etapas da fotossíntese

A fotossíntese pódepode sêrser dividida em duas etapas: a etapa fotoquímica e a etapa química.

A etapa fotoquímica ocorre nas membranas dos tilacoides, onde estão localizados os pigmentos fotossintetizantes, como a clorofila. Nessa etapa, ocorrem reações químicas dependentes da energia luminosa. Por sua vez, a etapa química ocorre no estroma dos cloroplastos. Apesar de a etapa química não depender diretamente de energia luminosa, sua ocorrência depende dos produtos gerados na etapa fotoquímica e, portanto, da presença de luz.

A seguir, serão estudadas as principais reações químicas quêque ocorrem em cada uma dessas etapas.

Se achar conveniente, comente com os estudantes quêque a etapa fotoquímica também é conhecida como fase clara, e a etapa química, como fase escura. Contudo, é importante entenderem quêque ambas as etapas ocorrem na presença da luz.

2 Analise o gráfico e responda: se uma planta for cultivada sôbisob luz ultravioleta ou sôbisob luz infravermelha, ela realizará fotossíntese de maneira eficiente? Se necessário, faça uma pesquisa e converse com o professor de Física sobre o assunto.

Página cinquenta50

A etapa fotoquímica inicia-se com a absorção da energia luminosa pela clorofila, possibilitando a ocorrência de duas reações: a fotofosforilação e a fotólise da á guaágua. Ou seja, na presença de luz, ocorrem a síntese de ATP, a partir da ligação de um fosfato inorgânico (Pi) à molécula de há dê pêADP (fotofosforilação), e a quebra da molécula de á guaágua (fotólise).

A fotólise da á guaágua libera gás oxigênio (O₂), íons de hidrogênio (H⁺) e elétrons (e⁻), conforme representado na equação a seguir.

2 H₂O $\stackrel{\mathrm{L}\mathrm{u}\mathrm{z}}{\to }$ 4 e⁻ + 4 H⁺ + O₂

Os elétrons e os íons de hidrogênio liberados são capturados por moléculas de NADP⁺, quêque assume sua forma reduzida, NADPH.

Já na etapa química, há a redução do gás carbônico a partir dos íons de hidrogênio transportados pelo NADPH. Essa reação ocorre na presença de ATP, quêque fornece energia ao sistema. Ao final, são produzidos açúcares simples, quêque serão empregados na produção de outros açúcares, como a glicose, a sacarose e o amido, além de outras moléculas orgânicas mais compléksascomplexas necessárias para a planta.

A síntese de carboidratos ocorre por meio de um conjunto de reações químicas denominado ciclo das pentoses ou ciclo de Calvin-Benson, em homenagem aos bioquímicos estadunidenses Melvin CálvinCalvin (1911-1997) e ÉndreuAndrew Benson (1917-2015), quêque o descreveram.

3 Se uma planta for cultivada em um ambiente com ausência total de uma fonte luminosa, ela irá se desenvolver? Por quê?

Página cinquenta e um51

Quimiossíntese

A quimiossíntese é realizada por grande parte das bactérias. Por meio dêêssedesse processo, moléculas simples, menos energéticas, são transformadas em moléculas compléksascomplexas, mais energéticas, assim como ocorre na fotossíntese. No entanto, na quimiossíntese, a energia utilizada provém da oxidação de substâncias inorgânicas, e não da energia luminosa.

As bactérias quimiossintetizantes podem sêrser classificadas quanto à fonte de energia utilizada.

As sulfobactérias, comumente encontradas em fontes termais submarinas e sedimentos marinhos, utilizam a energia proveniente da oxidação de sulfêtosulfeto de hidrogênio (H₂ S) para a síntese de moléculas orgânicas, conforme representado na equação simplificada a seguir.

CO₂ + 4 H₂ S + O₂ H CH₂ O + 4 S + 3 H₂ O

As bactérias denominadas ferrobactérias são aquelas quêque utilizam a energia proveniente da oxidação de compostos de ferro. Elas são comumente encontradas em ambientes aquáticos quêque contêm ferro.

Por fim, as bactérias quêque utilizam a energia proveniente da oxidação de compostos nitrogenados são denominadas nitrobactérias, ou bactérias nitrificantes. Algumas espécies de nitrobactérias vivem no solo e têm grande importânssiaimportância para a fertilidade dele. A oxidação desempenhada por essas bactérias disponibiliza o nitrogênio (N) em formas assimiláveis pelas plantas. O nitrogênio é um elemento constituinte do material genético e da clorofila, sêndosendo, portanto, essencial para o desenvolvimento das plantas.

Respiração celular

Como estudado, a fotossíntese transforma a energia luminosa em outras formas de energia presentes nas moléculas de carboidratos, como o amido e outros açúcares. Quando as ligações químicas quêque formam os carboidratos são rompidas, libera-se a energia envolvida nessas ligações, quêque é utilizada, em parte, para a síntese de moléculas de ATP.

O rompimento das ligações químicas das moléculas de carboidratos pódepode ocorrer na presença de gás oxigênio (reação aeróbia), como na respiração celular, ou na ausência de gás oxigênio (reação anaeróbia), como na fermentação, quêque será estudada adiante.

A respiração celular ocorre quando moléculas de glicose (C₆ H₁₂ O₆) são oxidadas completamente na presença de gás oxigênio, liberando a energia quêque é utilizada na síntese de ATP. Ao final do processo, são formados gás carbônico e á guaágua. As reações químicas ocorridas durante a respiração celular podem sêrser resumidas por meio da equação geral apresentada a seguir.

C₆ H₁₂ O₆ + 6 O₂ H 6 CO₂ + 6 H₂ O

Nessa reação, há transferência de elétrons entre a glicose e o gás oxigênio, de modo quêque a molécula de glicose é oxidada e, a molécula de gás oxigênio, reduzida.

Página cinquenta e dois52

As mitocôndrias

A respiração celular se inicia no citosol das células e é finalizada no interior das mitocôndrias. Essas organelas apresentam uma membrana dupla, sêndosendo a membrana externa lisa e a membrana interna convoluta, isto é, repleta de dobras quêque aumentam sua área superficial.

Essas dobras são denominadas cristas mitocondriais e envolvem um fluido chamado matriz mitocondrial. O espaço entre a membrana interna e a membrana externa da mitocôndria é chamado espaço intermembrana.

As etapas da respiração celular

A respiração celular pódepode sêrser dividida em etapas: a glicólise, a oxidação do piruvato, o ciclo de crébisKrebs e a fosforilação oxidativa. A glicólise ocorre no citosol das células, enquanto a oxidação do piruvato e o ciclo de crébisKrebs ocorrem na matriz mitocondrial e a fosforilação oxidativa ocorre nas cristas mitocondriais.

A glicólise é um processo anaeróbio, pois nela não há consumo de gás oxigênio. Ela é uma etapa comum à fermentação, quêque será estudada adiante. Já a oxidação do piruvato, o ciclo de crébisKrebs e a fosforilação oxidativa são vias catabólicas aeróbias.

Página cinquenta e três53

A glicólise ocorre no citosol da célula e envolve um conjunto de reações químicas quêque iniciam a quebra das moléculas de glicose. A partir da quebra de uma molécula de glicose, são produzidas duas moléculas de piruvato ou ácido pirúvico (C₃H₄O₃), cada uma delas formada por três hátomusátomos de carbono. Ao final da glicólise, duas moléculas de ATP e duas moléculas de NADH são produzidas.

O piruvato produzido pela glicólise é direcionado à matriz mitocondrial, onde é oxidado a uma molécula com dois hátomusátomos de carbono, denominada acetil-CoA. Nesse processo, quêque é intermediário entre a glicólise e o ciclo de crébisKrebs, não há formação de ATP. A oxidação de uma molécula de piruvato resulta na liberação de uma molécula de gás carbônico e de uma molécula de NADH.

A quebra de uma molécula de glicose resulta em duas moléculas de piruvato. Portanto, os produtos formados pela oxidação de duas moléculas de piruvato equivalem ao dôbrodobro do quêque foi apresentado.

A molécula de acetil-CoA é incorporada a um compôztocomposto com quatro hátomusátomos de carbono, denominado oxaloacetato, formando o citrato. Nesse momento, inicia-se um ciclo de reações químicas, denominado ciclo de crébisKrebs, quêque foi estudado pelo biólogo, médico e bioquímico alemão RansHans Adolf crébisKrebs (1900-1981). As reações químicas quêque ocorrem ao longo dêêssedesse ciclo quebram o citrato em compostos intermediários, os quais apresentam quantidade de hátomusátomos de carbono variável, até quêque se forme novamente o oxaloacetato, quêque irá reiniciar o ciclo. Durante o ciclo de crébisKrebs, ocorre a liberação de duas moléculas de gás carbônico e são sintetizadas uma molécula de ATP, três moléculas de NADH e uma molécula de FADH₂.

refórceReforce a informação para o estudante de quêque o ciclo representado se refere à uma molécula de acetil-CoA. Contudo, como uma molécula de glicose resulta em duas moléculas de acetil-CoA, os produtos finais equivalem ao dôbrodobro do quêque foi apresentado.

Nessas etapas, perceba quêque os íons de hidrogênio foram liberados e acoplados às moléculas carreadoras NAD⁺ e fádiFAD, quêque, então, assumiram a forma reduzida de NADH e FADH₂. A energia presente nessas moléculas será utilizada para a geração de ATP durante a fosforilação oxidativa, quêque ocorre nas cristas mitocondriais e corresponde à etapa final da respiração celular.

Nas cristas mitocondriais, há uma sequência de moléculas aceptoras de elétrons conhecida como cadeia respiratória, sêndosendo a molécula de O₂ o aceptor final dessa cadeia. A energia dos elétrons dos íons de hidrogênio carreados pelas moléculas NADH e FADH₂ é liberada à medida quêque ocorre a passagem dêêssesdesses elétrons de um a outro componente da cadeia respiratória. No final da cadeia respiratória, elétrons e íons de hidrogênio são adicionados a moléculas de O₂, formando moléculas de á guaágua.

A energia liberada durante a passagem de elétrons pela cadeia respiratória é usada para transportar íons de hidrogênio para o espaço intermembrana, gerando um gradiente eletroquímico entre o espaço intermembrana e a matriz mitocondrial. Esse gradiente é suficiente para promover o retorno dos íons de hidrogênio à matriz mitocondrial, o quêque ocorre por meio do compléksocomplexo denominado ATP-sintase, localizado na membrana interna da mitocôndria. Com a passagem de íons de hidrogênio pela ATP-sintase, ocorre a geração da energia necessária para a síntese de ATP (fosforilação). Dependendo da célula, 26 ou 28 moléculas de ATP são formadas nessa etapa.

Página cinquenta e quatro54

Saldo energético

Cada etapa da respiração celular libera energia suficiente para sintetizar moléculas de ATP em diferentes quantidades. Para determinar o saldo de ATP dêêssedesse processo, é preciso considerar quêque cada molécula de NADH libera energia suficiente para sintetizar 2,5 moléculas de ATP, e quêque cada molécula de FADH₂ libera energia suficiente para sintetiz ar 1,5 molécula de ATP.

Após a glicólise, a oxidação do piruvato e o ciclo de crébisKrebs, são produzidas dez moléculas de NADH e duas moléculas de FADH₂. Essas moléculas libéramliberam energia suficiente para a síntese de 26 ou 28 moléculas de ATP na cadeia respiratória, dependendo da célula. Junto a elas, deve-se considerar o saldo de duas moléculas de ATP na glicólise e de duas moléculas de ATP no ciclo de crébisKrebs. Assim, ao final da respiração celular, o saldo energético total é de 30 ou de 32 moléculas de ATP.

Essa variação ocorre, pois, em algumas células eucarióticas, ocorre o gasto de duas moléculas de ATP para transportar as duas moléculas de NADH produzidas no citosol durante a glicólise para o interior da mitocôndria. Por isso, nessas células, o saldo da respiração celular é de 30 moléculas de ATP.

Página cinquenta e cinco55

Fermentação

A fermentação é um processo quêque ocorre no citosol, na ausência de gás oxigênio. Ela é realizada por sêresseres vivos anaeróbios, mas pódepode sêrser uma alternativa para organismos aeróbios em situações de pouca disponibilidade de gás oxigênio.

O saldo energético da fermentação é de duas moléculas de ATP, bem inferior ao da respiração celular, visto quêque a molécula de glicose é oxidada parcialmente em substâncias orgânicas mais simples.

A fermentação é iniciada pela glicólise, isto é, pela quebra de uma molécula de glicose em duas moléculas de piruvato. As reações subsequentes à glicólise diferem quanto ao tipo de fermentação realizada. A seguir, sêrserão estudadas a fermentação láctica e a fermentação alcoólica. Ambas são aproveitadas pelo ser humano em processos industriais.

Fermentação láctica

Na fermentação láctica, cada molécula de piruvato ôbitídaobtida pela glicólise é reduzida a ácido láctico, também chamado de lactato. Nessa reação, ocorre a regeneração do NAD⁺ a partir do NADH. Por meio dêêssedesse processo, são produzidos iogurtes e bebidas lácteas.

Fermentação alcoólica

Na fermentação alcoólica, cada molécula de piruvato é transformada em uma molécula de acetaldeído, etapa em quêque há a liberação de gás carbônico. Cada acetaldeído, então, é reduzido a etanol, com regeneração de NAD⁺ a partir de NADH. Por meio dêêssedesse processo, são produzidos pães e bebidas alcoólicas.

Página cinquenta e seis56

1. Diferencie catabolismo e anabolismo.

2. Um estudo sobre os casos graves da covid-19 identificou quêque o coronavírus, causador da doença, pódepode prejudicar a função das mitocôndrias, comprometendo uma das etapas do metabolismo energético: a fosforilação oxidativa. Nessa situação, as células dos infectados usam a glicólise como via alternativa para suprir a demanda de energia. No entanto, os produtos formados pela glicólise são utilizados pelo coronavírus para sua replicação. Com o aumento da eficiência de replicação do vírus, o organismo desencadeia uma resposta inflamatória mais intensa, culminando nos casos graves da doença. Considerando as informações do texto e os seus conhecimentos sobre o metabolismo, responda às perguntas a seguir.

a) Em pessoas quêque manifestam o qüadroquadro clínico grave da covid-19, quêque organela celular tem seu funcionamento afetado pela ação do coronavírus? Explique sua resposta.

b) Ao afetar o funcionamento dessa organela, quêque processo celular é comprometido?

c) O estudo cita quêque as células das pessoas infectadas ativam uma via alternativa para suprir a demanda energética de seu organismo. Que via é essa? Explique como ela ocorre.

d) Qual é a molécula utilizada como fonte de energia pela célula e quêque favorece a replicação do coronavírus? Explique.

e) De acôr-doacordo com o estudo, quêque relação pódepode sêrser estabelecida entre a ação do coronavírus no organismo dos infectados e os casos graves da doença?

3. Exercícios físicos intensos, de curta duração, requerem maior atividade muscular. Nessas situações, o suprimento de gás oxigênio pódepode não sêrser suficiente para atender à demanda energética dos músculos. Por isso, é possível quêque as células do tecido muscular ativem o metabolismo energético anaeróbio, passando a realizar a fermentação láctica. No entanto, o acúmulo dos produtos dessa via metabólica no organismo, associado a outros fatores, pódepode ocasionar fadiga muscular.

Considerando as informações do texto e os seus conhecimentos sobre o assunto, responda:

a) Em condições normais, qual é a principal via metabólica realizada pelas células musculares para obtenção de energia necessária à manutenção de suas funções vitais? Explique como ela ocorre.

b) Durante a prática de exercícios físicos intensos, de curta duração, quêque via metabólica pódepode sêrser ativada pelas células musculares? Explique como ela ocorre.

c) Que produto metabólico pódepode estar associado à fadiga muscular após praticar exercícios físicos intensos de curta duração?

4. A imagem a seguir corresponde a células da fô-lhafolha de uma planta observada, em kórticorte transversal, ao microscópio óptico. Nesta imagem, estão destacadas organelas quêque possuem pigmentos fotossintetizantes.

Considerando a imagem e os seus conhecimentos, faça o quêque se propõe a seguir.

a) Que organelas estão destacadas na imagem?

b) Qual é a função dos pigmentos fotossintetizantes? Cite alguns exemplos.

c) Em seu caderno, faça um desenho representando a estrutura dessa organela e indicando os nomes de seus respectivos componentes.

d) Que processo metabólico é realizado por essa organela? Explique esse processo d fórmade forma resumida.

e) Em seu caderno, escrêevaescreva a equação geral dêêssedesse processo.

5. Durante as aulas de Biologia, os estudantes realizaram um experimento com o objetivo de avaliar alguns fatores quêque poderiam influenciar o desenvolvimento de plantas. Um dos fatores testados foi a á guaágua. Durante o experimento, os

Página cinquenta e sete57

estudantes mantiveram quatro vasos de plantas jovens na presença de luz, regando com á guaágua apenas dois deles. Ao avaliarem os resultados, os estudantes verificaram quêque as plantas quêque não receberam á guaágua não se desenvolveram tanto quanto as plantas quêque a receberam. A justificativa proposta pela turma para os resultados observados foi quêque as plantas quêque não foram regadas não realizaram fotossíntese. Considerando a situação descrita, avalie se a justificativa elaborada pela turma está correta. Explique sua resposta.

6. Leia o texto a seguir.

Rotenona: cientistas desvendam mecanismo molecular de veneno usado na pesca por indígenas

Povos originários da AmazôneaAmazônia extraem a rotenona de plantas e cipós há centenas de anos. Fatal para qualquer animal, interrompendo a produção de energia das células, essa substância é despejada nos rios em rituais de pesca coletiva para facilitar a captura dos peixes. [...]

[…]"Em vez de pescar com flechas, quêque dá muito mais trabalho, os indígenas envenenam os peixes e passam uma cesta rio abaixo para pegá-los”, detalha [...] o professor Guilherme Menegon Arantes [...]. Após assados, os animais podem sêrser consumidos sem risco à saúde. “Eles tostam em brasa até quase torrá-los. Isso destrói a molécula de rotenona.”

[...]

CONTERNO, Ivan. Rotenona: cientistas desvendam mecanismo molecular de veneno usado na pesca por indígenas. Jornal da úspiUSP, São Paulo, 18 maio 2023. Disponível em: https://livro.pw/qylta. Acesso em: 5 jul. 2024.

Sabendo quêque a rotenona atua bloqueando o transporte de elétrons durante a respiração celular, relacione a ação da rotenona às informações do texto.

7. O etanol, um dos biocombustíveis utilizados no setor de transportes do Brasil, pódepode sêrser produzido a partir de diversas matérias-primas, entre elas a cana-de-açúcar, o milho e o trigo. Uma das etapas envolvidas em sua produção é a fermentação, realizada por microrganismos.

a) Explique a via metabólica envolvida na produção do etanol.

b) A opção pelo etanol, em detrimento de combustíveis derivados do petróleo, como a gasolina, pódepode produzir menos impactos ao ambiente. Contudo, pódepode trazer algumas desvantagens. Forme um grupo com seus côlégascolegas e realizem uma pesquisa sobre as vantagens e as desvantagens associadas ao etanol, em comparação a combustíveis derivados do petróleo. Produzam um relatório com os resultados dessa pesquisa.

8. Analise a ilustração a seguir, quêque representa d fórmade forma esquemática uma organela celular.

Considerando a ilustração e os seus conhecimentos sobre a organela representada, responda:

a) Que organela é representada na imagem? Identifique as estruturas quêque estão representadas em I, II, III e IV.

b) Indique o processo metabólico realizado por essa organela, identificando suas etapas.

c) Qual(is) das etapas dêêssedesse processo metabólico ocorre(m) em III? E em IV?

9. Analise as afirmativas a seguir e corrija as falsas.

I. A fotossíntese e a quimiossíntese são processos catabólicos. A respiração celular e a fermentação são processos anabólicos.

II. A fotossíntese pódepode sêrser dividida em duas etapas: fotoquímica e química. A etapa fotoquímica ocorre na presença de luz. A etapa química depende dos produtos formados na etapa fotoquímica e, portanto, também ocorre na presença de luz.

III. A glicólise é uma etapa comum à respiração celular e à fotossíntese.

IV. Todas as etapas da respiração celular ocorrem no interior da mitocôndria.

Página cinquenta e oito58

Os grupos podem elaborar diferentes hipóteses para explicar o crescimento da massa do pão nas condições apresentadas no enunciado da Oficina científica. Para auxiliá-los nessa etapa, oriente-os a considerar os ingredientes presentes na receita (farinha de trigo, á guaágua e fermento biológico) e o metabolismo das leveduras.

Entre as hipóteses estão quêque o crescimento da massa do pão decorre: (a) apenas da presença de farinha de trigo; (b) apenas da presença de fermento biológico; (c) da presença simultânea de farinha de trigo e de fermento biológico.

Produtos do metabolismo

Enfatize quêque hipóteses são propostas de explicações elaboradas na tentativa de responder a uma questão ou a um problema e quêque, mesmo sêndosendo embasadas em conhecimentos prévios, elas podem sêrser validadas ou refutadas por meio de processos investigativos.

Com isso, ao elaborar as hipóteses, os estudantes não precisam estar certos de quêque estão dando as respostas corretas, uma vez quêque irão testar essas explicações propostas ao longo do experimento para, então, validá-las ou refutá-las.

A produção de pães envolve, basicamente, o uso de três ingredientes: farinha de trigo, á guaágua e fermento biológico. O fermento biológico contém leveduras, fungos da espécie Saccharomyces cerevisiae, quêque realizam fermentação alcoólica. Esses ingredientes são misturados no preparo da massa, a qual deve descansar antes de sêrser assada, para quêque cresça o suficiente.

Para determinar o tempo de descanso da massa de pão, é possível realizar um procedimento caseiro: colocar um pequeno pedaço de massa em um copo com á guaágua. Inicialmente, a massa ocupa o fundo do copo. Após cértocerto período, a massa sobe na coluna de á guaágua, indicando quêque está pronta para ir ao fôrnuforno.

Forme um grupo com seus côlégascolegas e elaborem uma hipótese para explicar o crescimento da massa do pão, considerando os ingredientes utilizados para seu preparo. Realizem a atividade a seguir para testar a hipótese do grupo.

Materiais

• 4 garrafas de á guaágua descartável de 500 mL de capacidade;

• 4 balões de borracha;

• 1.000 mL de á guaágua morna;

• 240 g de farinha de trigo;

• 240 g de fermento biológico;

• 240 g de açúcar;

• 4 funísfunis (1 para a á guaágua; 1 para a farinha; 1 para o fermento biológico; 1 para o açúcar).

A medida aproximada de 120 gramas equivale a ½ xícara.

Caso disponha de somente um funil, ele deve sêrser lavado e enxugado após cada utilização.

Procedimentos

• Coloquem os seguintes ingredientes em cada uma das garrafas.

• Encaixem os balões na bôcaboca de cada garrafa, aguardem 30 minutos e anotem os resultados.

1. dêz-crevaDescreva e explique os resultados observados em cada uma das garrafas.

2. Os resultados obtidos possibilitam a validação da hipótese levantada pelo grupo? Explique sua resposta.

3. Substitua a farinha de trigo por açúcar e compare os resultados. Para ajudar nessa comparação, utilize um cronômetro e tire fotografias dos resultados. Em seguida, explique os resultados obtidos. Se necessário, faça uma pesquisa.

Página cinquenta e nove59

A fermentação da mandioca por indígenas brasileiros

Originária da América do Sul, a mandioca (Manihot esculenta) pódepode sêrser conhecida por diferentes nomes, como macaxeira, aipim e maniva. Popularmente, é possível agrupar suas variedades em dois tipos: mandioca-mansa e mandioca-brava. Essa classificação considera os níveis de ácido cianídrico presentes nas fô-lhasfolhas e nas raízes da mandioca, quêque, em alta quantidade, pódepode sêrser tóxico aos sêresseres vivos.

No caso da mandioca-mansa, o teor dessa substância é baixo. Ela pódepode sêrser consumida logo após o cozimento. Em contrapartida, a mandioca-brava apresenta elevado teor de ácido cianídrico e, por isso, precisa passar por alguns processos para eliminar sua toxicidade.

Diversos povos indígenas da AmazôneaAmazônia realizam técnicas de preparo da mandioca-brava para a produção de alimentos típicos de sua cultura, como o tucupi, a farinha, o beiju e a tapioca.

Em uma das técnicas mais difundidas, a mandioca é colocada durante a noite em um riacho até quêque comece uma leve fermentação. Nesse processo, parte do ácido cianídrico é inativado pela ação dos microrganismos. Em seguida, a mandioca é descascada, ralada e passa pelo tipiti, uma prensa desenvolvida pêlospelos indígenas, de modo a extrair uma porção líquida, separando-a do restante da massa. O líquido extraído é deixado no sólsol para nova fermentação e, posteriormente, fervido. Esses processos auxiliam a eliminar o restante do ácido cianídrico. O líquido é utilizado para fazer o tucupi, e a massa é torrada em fôrnosfornos para fazer farinha.

1. Parte da retirada do ácido cianídrico da mandioca ocorre por meio da fermentação láctica. Esse processo também é realizado para a obtenção de outros produtos para o consumo humano. Cite alguns dêêssesdesses produtos.

2. O tipiti é uma invenção indígena. Faça uma pesquisa e dêz-crevadescreva sua utilização e o significado de seu nome.

3. O tucupi, produzido a partir da mandioca, possui diversas finalidades na culinária indígena. Forme um grupo com três côlégascolegas e façam uma pesquisa em sáitessites e fontes confiáveis sobre como esse ingrediente pódepode sêrser utilizado. Selecionem duas receitas quêque utilizam o tucupi e, em conjunto com a turma, elaborem um livro de receitas digital.

Página sessenta60

TEMA
5
O Universo e as condições para a vida

Respostas e comentários dêstedeste Tema estão disponíveis nas Orientações para o professor.

Em 2015, por meio do telescópio espacial KéplerKepler, foi descoberto um planêtaplaneta fora do Sistema Solar quêque foi chamado de Kepler-452b. Considerado um"primo" da Terra, ele é um dos planêtasplanetas conhecidos até 2024 quêque apresenta mais características semelhantes às da Terra.

O planêtaplaneta Kepler-452b é 60% maior do quêque a Terra. Dados obtidos pelo telescópio mostram quêque ele realiza uma volta completa em torno da sua estrela, a Kepler-452, em aproximadamente 385 dias, a uma distância próxima à quêque o planêtaplaneta Terra se encontra do Sol. Além díssudisso, a estrela Kepler-452 tem tamãnhotamanho, brilho e tempera-túratemperatura semelhantes ao Sol. Essas e outras características tornam esse planêtaplaneta um candidato à busca por evidências de algum tipo de vida.

Mas o quêque é preciso para ter vida em um planêtaplaneta? Antes de responder a essa pergunta, talvez seja importante responder à outra: o quêque há no Universo? Esses são alguns dos assuntos apresentados neste Tema.

1 O quêque existe no Universo?

2 Quais são as principais condições para quêque um planêtaplaneta possa abrigar vida como a conhecemos?

3 Existem algumas explicações sobre o surgimento do Universo e da vida na Terra. Você conhece alguma? Explique-a.

Página sessenta e um61

Explique aos estudantes quêque o movimento realizado pêlospelos astros no céu é aparente. É importante quêque os estudantes compreendam quêque não são somente as estrelas quêque se movimentam em relação à Terra, mas também a Terra quêque se movimenta em relação às estrelas, uma vez quêque o movimento é sempre relativo ao referencial adotado. Devi do aos movimentos descritos pela Terra, observa-se quêque as constelações não são fixas no céu noturno. Mencione quêque o astrolábio é um instrumento quêque determina a latitude com base na observação da altura dos astros em relação ao horizonte.

Universo e ssossiedadesociedade

Ao abordar temáticas associadas ao Universo, é necessário considerar os aspectos relacionados à ssossiedadesociedade e não só os aspectos científicos. Isso porque o encantamento dos sêresseres humanos pêlospelos astros pódepode sêrser evidenciado em diversos povos por meio de suas manifestações artísticas, crenças, côstúmescostumes e mitologia.

A interpretação do movimento dos astros no céu, quêque se repete de maneira cíclica, auxiliou diversos povos a fazer previsões sobre a chegada das estações do ano, os melhores momentos de plantio e colheita, as épocas de cheia dos rios, entre outras.

A observação dos astros também auxiliava na orientação espacial. A navegação marítima, por exemplo, baseou-se por muito tempo na posição dos astros no céu, quêque podiam sêrser interpretadas com o auxílio de um astrolábio. Estrelas, como a Polar (ou Polaris), localizada na constelação Ursa Menor, servia como guia para os marinheiros localizarem o norte.

Alguns povos indígenas brasileiros utilizavam a constelação Cruzeiro do Sul para se orientarem. Eles sabiam quêque, quando a cruz formada entre as estrelas (popularmente conhecidas como Mimosa, Rubídea, Pálida e Magalhães) estava em pé, o prolongamento de seu braço maior apontava para o sul.

Os astros também têm influência na cultura dos povos, e muitos deles criaram mitos sobre o Sol, a Lua, as constelações, os eclipses etc. Os indígenas tupis-guaranis explicam a origem da Terra, do Sol e da Lua pela lenda de Nhamandu. De acôr-doacordo com essa lenda, antes do início de tudo, existia Nhamandu, quêque apenas com um sôprosopro criou Kuaray. Kuaray, então, fez surgir Tupã a partir de seu coração. Tupã, ao dançar e cantar, criou vários mundos, as estrelas e a Terra. Embora essas explicações não sêjamsejam elaboradas a partir do pensamento científico, elas são importantes elemêntoselementos quêque constituem a cultura de um povo.

A origem, organização, estrutura e evolução do Universo são temas de investigação da Cosmologia. Esses assuntos serão estudados a seguir.

4 Faça uma pesquisa e conheça a lenda de Nhamandu, usada pelo povo tupi-guarani para contar a origem do Sol e da Lua. escrêevaEscreva em seu caderno os resultados de sua pesquisa.

Página sessenta e dois62

Origem e expansão do Universo

Existem algumas teorias sobre a origem e a evolução do Universo. A mais aceita atualmente considera quêque o Universo se iniciou a partir de uma singularidade quêque, devido a uma grande instabilidade, explodiu e expandiu.

Segundo essa teoria, conhecida como Big béngBang, tudo o quêque conhecemos só começou a tomar forma cerca de 13,8 bilhões de anos atrás, devido à expansão de um único ponto no espaço, com tempera-túratemperatura e densidade infinitamente altas – uma singularidade – quêque liberou toda a matéria e a energia quêque existe.

A partir da liberação gigantesca de energia originada no núcleo dêêssedesse ponto, o Universo passou a se expandir, resfriar e formárformar matéria. Então, foram se originando as estrelas, as galáksiasgaláxias e os planêtasplanetas. Desde o Big béngBang, o Universo continua a se expandir aceleradamente.

O esquema a seguir apresenta, de maneira resumida, uma sequência de alguns eventos quêque teriam ocorrido após o Big béngBang.

5 Forme um grupo com seus côlégascolegas e realizem uma pesquisa sobre outro modelo explicativo para a origem e a evolução do Universo. Organizem uma apresentação digital a partir dos resultados da pesquisa e a compartilhem com a turma.

Página sessenta e três63

Estrutura do Universo

O desenvolvimento de tecnologias relacionadas às propriedades da luz e a produção de telescópios cada vez mais potentes permitiram grandes avanços no conhecimento a respeito da estrutura do Universo. Observe o esquema a seguir, quêque apresenta a estrutura do Universo a partir da localização da Terra.

A Terra (1) é um dos planêtasplanetas presentes no Sistema Solar (2) – sistema de corpos celéstescelestes quêque orbitam o Sol. Ele, junto de outras 19 estrelas, compõem um grupo local de estrelas (3). Bilhões ou trilhões de grupos de estrelas formam uma galáksiagaláxia. A Via Láctea (4) é a galáksiagaláxia em quêque está o Sistema Solar. Ela, por sua vez, faz parte de um grupo local de galáksiasgaláxias (5) com aproximadamente outras 50 galáksiasgaláxias. Vários grupos de galáksiasgaláxias juntos formam um superaglomerado de galáksiasgaláxias (6). O superaglomerado de Virgem, formado por aproximadamente 2 500 galáksiasgaláxias, contém a Via Láctea. Vários superaglomerados formam um compléksocomplexo local de superaglomerados (7), quêque, por sua vez, formam o Universo visível (8) – porção observável do Universo.

Página sessenta e quatro64

Planetas-anões: corpos celéstescelestes quêque, assim como os planêtasplanetas, giram em torno do Sol e têm gravidade suficiente para lhes dar forma aproximadamente esférica. No entanto, esses corpos não possuem gravidade suficiente para ocupar e descrever uma órbita específica ao redor do Sol e, portanto, compartilham a órbita com outros corpos celéstescelestes. Os planetas-anões do Sistema Solar, em ordem de proximidade do Sol, são: Ceres, Plutão, Haumea, Makemake e Éris. Segundo a União Astronômica Internacional, pódepode existir mais de uma centena de planetas-anões ainda não descobertos no Sistema Solar.

Página sessenta e cinco65

Cometas: corpos de massa pequena recobertos de gêlogelo. Quando sua órbita passa próximo ao Sol, são iluminados e aquecidos, liberando poeira e gases na forma de uma cauda típica.

Asteroides: blocos de rocha quêque orbitam o Sol e são menóresmenores do quêque um planêtaplaneta. A contagem atual ultrapassa 1.350.000 asteroides conhecidos.

Meteoroides: são róchasrochas menóresmenores do quêque os asteroides quêque vagam pelo Sistema Solar. Quando atingem a Terra, eles se incendeiam na atmosféraatmosfera e passam a sêrser chamados de meteoro, ou, popularmente, de estrela cadente. Quando atingem o solo, recebem o nome de meteorito.

Luas: são corpos celéstescelestes quêque orbitam planêtasplanetas, planetas-anões ou grandes asteroides. Existem mais de 280 luas no Sistema Solar.

Página sessenta e seis66

A vida no Universo

Determinar quais são as condições necessárias à existência de vida em algum local do Universo não é uma tarefa simples. Mas, por meio de estudos com base nas características da vida na Terra, é possível considerar quêque, para sua manifestação, alguns fatores são primordiais.

A presença de uma fonte de energia constante e de matéria OR GÂNICAorgânica é fundamental para a manifestação da vida na Terra. Ainda assim, esses fatores podem não sêrser limitantes para o desenvolvimento da vida em outro lugar no Universo. Desse modo, para muitos cientistas, a existência de á guaágua no estado líquido é a condição mais importante para possibilitar a existência de vida. Nesse caso, também devem sêrser consideradas as condições quêque permitem existir á guaágua nesse estado, como a presença de uma atmosféraatmosfera quêque auxilie na manutenção da tempera-túratemperatura.

A região ao redor de uma estrela cuja radiação emitida permite tempera-túrastemperaturas suficientes para quêque a á guaágua seja encontrada no estado líquido constitui a zona habitável de um sistema planetário. Nesse sentido, os planêtasplanetas localizados em zonas habitáveis podem conter á guaágua líquida e, consequentemente, abrigar vida, como é o caso do planêtaplaneta Kepler-452b, citado no início dêstedeste Tema.

Considere a zona habitável do Sistema Solar representada a seguir. Apenas o planêtaplaneta Terra está localizado na faixa de habitabilidade. Observe qual seria a zona habitável de outros possíveis sistemas planetários quêque tivessem estrelas de massa superior ou inferior à do Sol.

6 Analise a representação da zona habitável do Sistema Solar a seguir.

Considere quêque outro sistema é formado pêlospelos planêtasplanetas X e Y, os quais orbitam a estrela Z. Em qual dêêssesdesses planêtasplanetas há maior probabilidade de existir vida? Explique sua resposta.

Página sessenta e sete67

A busca por vida fora da Terra

O principal critério para quêque um astro tenha condições de abrigar vida é a presença de á guaágua no estado líquido. Por isso, a busca por planêtasplanetas em zonas habitáveis é foco de pesquisas e explorações e inclui o planêtaplaneta Marte e algumas luas de nosso Sistema Solar quêque podem apresentar essa condição, mesmo estando fora da zona habitável.

Alguns cálculos estimam quêque exista pelo menos um planêtaplaneta para cada estrela da Via Láctea. Isso significa quêque há algo da ordem de bilhões de planêtasplanetas apenas nesta galáksiagaláxia, muitos na faixa de tamãnhotamanho da Terra. Esses planêtasplanetas fora do Sistema Solar são conhecidos como exoplanetas.

Para fins de comparação, os exoplanetas são classificados de acôr-doacordo com seus tamanhos em relação aos planêtasplanetas do Sistema Solar.

Página sessenta e oito68

7 Que outros corpos celéstescelestes do Sistema Solar podem ter condições para abrigar vida? Faça uma pesquisa sobre o assunto.

O planêtaplaneta Marte e uma das luas de Júpiter, Europa, são locais prioritários para os cientistas na busca por vida fora da Terra. Marte, por exemplo, foi habitável há bilhões de anos, com rios e lagos de á guaágua líquida e uma atmosféraatmosfera mais densa, quêque favorecia a manutenção de sua tempera-túratemperatura. Já Europa possui um oceano líquido abaixo de uma crôstacrosta de gêlogelo com 16 a 24 quilômetros de espessura. Depósitos de materiais orgânicos já foram encontrados, indicando um potencial local para a vida se desenvolver.

• Após um acidente, um astronauta é abandonado em Marte por seus côlégascolegas e precisa utilizar seus conhecimentos para sobreviver e retornar à Terra. Para conhecer essa história, assista ao filme Perdido em Marte, direção de Ridley scótScott. Estados Unidos, 2015.

1. O quêque foi o Big béngBang?

2. O quêque existe no Sistema Solar?

3. O quêque é uma zona habitável?

4. Quais condições foram primordiais para o desenvolvimento de vida na Terra?

5. Considere quêque você vai escrever um livro sobre outras civilizações fora da Terra. Embora sua obra seja do gênero ficção científica, ele deve se basear em elemêntoselementos científicos. Em seu caderno, faça uma breve descrição de onde e como seria o local em quêque essa história se passaria. Elabore também um resumo de como seria essa história. Ao final, destaque os elemêntoselementos exclusivos de ficção científica quêque você utilizou e os elemêntoselementos aceitos pela Ciência contemporânea.

6. Atualmente, somente uma parte da população brasileira consegue olhar para o céu e ter uma vista semelhante à quêque mostra a imagem a seguir.

Página sessenta e nove69

Considerando as informações apresentadas e os seus conhecimentos sobre o assunto, faça o quêque se propõe a seguir.

a) O quêque é a Via Láctea? por quêPor que ela tem esse nome? Se preciso, faça uma pesquisa.

b) Faça uma pesquisa e explique por quêpor que apenas uma pequena parte da população brasileira consegue ter a vista retratada pela imagem.

c) É possível observar a Via Láctea da região onde você mora? Converse com os seus côlégascolegas sobre possíveis estratégias para observar o céu.

7. Leia o texto a seguir.

Constelações são agrupamentos aparentes de estrelas os quais os astroônomosastrônomos da antigüidadeantiguidade imaginaram formárformar figuras de pessoas, animais ou objetos. Numa noite escura, pode-se vêrver entre 1000 e 1500 estrelas, sêndosendo quêque cada estrela pertence a alguma constelação. As constelações nos ajudam a separar o céu em pôr-çõesporções menóresmenores, mas identificá-las é em geral muito difícil.

Uma constelação fácil de enxergar é Órion [...]. Para identificá-la, devemos localizar 3 estrelas próximas entre si, de mesmo brilho, e alinhadas. Elas são chamadas Três Marias e formam o cinturão da constelação de Órion, o caçador. Seus nomes são Mintaka, Alnilam e Alnitak [...]. O vértice nordeste do quadrilátero é formado pela estrela avermelhada Betelgeuse, [...] quêque marca o ombro direito do caçador. [...]. Como vemos no hemisfério sul, Órion aparece de ponta-cabeça. Segundo a lenda, Órion estava acompanhado de dois cães de caça, representados pelas constelações do Cão Maior e do Cão Menor. A estrela mais brilhante do Cão Maior, Sírius [...], é também a estrela mais brilhante do céu e é facilmente identificável a sudéstesudeste das Três Marias. Procyon [...] é a estrela mais brilhante do Cão Menor e aparece a leste das Três Marias. Betelgeuse, Sírius e Procyon formam um grande triângulo [...].

OLIVEIRA FILHO, KéplerKepler de Souza; SARAIVA, Maria de Fátima Oliveira. Constelações. Porto Alegre: Departamento de Astronomia do Instituto de Física da Universidade Federal do Rio Grande do Sul, 11 jun. 2022. Disponível em: https://livro.pw/ybgrw. Acesso em: 17 out. 2024.

As imagens a seguir representam a identificação da constelação de Órion.

Considerando as informações apresentadas pelo texto e pelas imagens, bem como os seus conhecimentos sobre o assunto, faça o quêque se propõe a seguir.

a) Reproduza o desenho da constelação de Órion em seu caderno e identifique as estrelas citadas no texto.

b) Qual é a influência dos astros do Universo na ssossiedadesociedade?

c) O quêque é uma constelação?

d) As estrelas citadas no texto fazem parte de três constelações diferentes, presentes na Via Láctea. Quais são essas estrelas e quais são as constelações a quêque pertencem?

e) Acesse o simulador no sáitisite https://livro.pw/cvqgs (acesso em: 11 set. 2024) e depois:

• defina sua localização;

• faça uma pesquisa digitando Orion;

• se necessário, acelere o tempo para quêque Orion fique visível acima da linha do horizonte;

• encontre Betelgeuse, Sirius e Procyon;

• selecione “Constellations” e “Constellations Art” e obissérveobserve o quêque acontece;

• realize outras simulações.

Página setenta70

Exploração espacial: a busca por vida fora da Terra começa aqui

Desde tempos antigos, a curiosidade sobre o Universo impulsiona o sêrser humano a buscar respostas para uma importante pergunta: “estamos sózínhossozinhos no Universo?”. Se a resposta for “sim”, surgem questionamentos sobre nossa importânssiaimportância em preservar um planêtaplaneta único no Universo. Se for “não”, novas kestõesquestões emergem sobre como seriam essas formas de vida – microrganismos ou sêresseres inteligentes capazes de comunicação.

A busca por vida fora da Terra também envolve outras kestõesquestões, como a sobrevivência a longo prazo da humanidade. Diante de desafios, como mudanças climáticas, crescimento populacional e esgotamento de recursos, encontrar ambientes habitáveis em outros planêtasplanetas pódepode sêrser uma alternativa para garantir a continuidade da civilização humana.

Essa exploração não apenas ajuda a responder perguntas sobre o Universo mas também amplia o entendimento sobre a Biologia e as condições necessárias para a vida. Ao estudar ambientes extremos na Terra, como as zonas hadais dos oceanos – regiões profundas, de alta pressão, baixa tempera-túratemperatura e escuridão –, os cientistas podem encontrar pistas sobre as possíveis condições de vida em outros planêtasplanetas. Essas zonas extremas são similares aos ambientes quêque podem existir em planêtasplanetas distantes, oferecendo ideias sobre onde e como procurar vida extraterrestre.

A busca por vida fora da Terra vai além da descoberta do quêque há em outros planêtasplanetas; ela também nos ajuda a entender melhor a Terra e o fenômeno da vida, incluindo a vida humana. Ao olhar para as estrelas, a humanidade caminha para um conhecimento cada vez maior sobre a Terra. E ainda há tanto a se descobrir!

1. O texto apresenta argumentos favoráveis à exploração espacial. Contudo, alguns cientistas afirmam quêque os altos custos das missões espaciais na busca por vida fora da Terra deveriam sêrser revertidos para áreas de pesquisa quêque tênhamtenham aplicação dirétadireta para resolver problemas em nosso planêtaplaneta. Como você se posiciona em relação ao investimento em missões espaciais relacionadas à busca por vida extraterrestre? Converse com seus côlégascolegas e anote as principais ideias em seu caderno.

2. Elabore uma tirinha, uma música ou um poema quêque represente e contraste ambos os entendimentos em relação à exploração espacial.

Página setenta e um71

TEMA
6
Origem da vida na Terra

Respostas e comentários dêstedeste Tema estão disponíveis nas Orientações para o professor.

O surgimento da vida é um dos assuntos quêque desperta o interêsseinteresse e a curiosidade humana. Ao longo do tempo, diversos povos criaram explicações próprias de como os sêresseres vivos surgiram no planêtaplaneta, tendo como base crenças e côstúmescostumes de sua cultura. Leia, por exemplo, o mito dos indígenas brasileiros kaingangs sobre a origem de seu povo.

A tradição dos kaingang afirma quêque os primeiros da sua nação saíram do solo; por isso têm côrcor de térraterra. Numa serra, [...] no sudéstesudeste do estado do Paraná, dizem eles quêque ainda hoje podem sêrser vistos os buracos pêlospelos quais subiram. Uma parte deles permaneceu subterrânea; essa parte se conserva até hoje lá e a ela se vão reunir as almas dos quêque morrem, aqui em cima. Eles saíram em dois grupos chefiados por dois irmãos, Kayrú e Kamé [...]

Como esses dois irmãos com a sua gente foram os criadores das plantas e dos animais, e povoaram a Terra com os seus descendentes, tudo neste mundo pertence ou à mêtádemetade Kayrú ou à mêtádemetade Kamé [...].

[...]

CONSELHO DE MISSÃO ENTRE POVOS INDÍGENAS. Mitos kaingang. [Porto Alegre]: Comin, [2019]. Disponível em: https://livro.pw/vahid. Acesso em: 29 set. 2024.

Além de constituir parte da cultura das populações humanas, o tema origem da vida também é objeto de estudo da comunidade científica. A esse respeito, diversos quêquestionamentos já foram levantados, entre eles: de que maneira a vida teria surgido na Terra? Que características as primeiras formas de vida teriam apresentado?

Com o desenvolvimento da tecnologia e o avanço dos estudos, muitas dessas perguntas puderam sêrser respondidas, assim como outras ainda mantêm lacunas quêque incentivam os pesquisadores a buscar respostas.

Neste Tema, serão estudados alguns aspectos relacionados à origem da vida, conhecendo diferentes hipóteses formuladas para explicar esse fenômeno.

1 Você conhece outros mitos ou lendas quêque falam sobre a origem da vida? Se sim, compartilhe-os com seus côlégascolegas.

• Os mitos fazem parte da cultura de muitos povos indígenas brasileiros. Eles representam sua história, seus modos de vida, seus côstúmescostumes e suas tradições. Conheça alguns dêêssesdesses mitos no livro a seguir.

Página setenta e dois72

Abiogênese vérsusversus biogênese

Durante muitos séculos, acreditava-se quêque sêresseres vivos pequenos, como moscas, vermes e coguméloscogumelos, poderiam sêrser originados a partir da matéria inanimada. Essa ideia era denominada geração espontânea ou abiogênese.

A geração espontânea foi, por muito tempo, defendida por filósofos e cientistas, como o médico belga Jan batistaBaptista vãvan Helmont (1580-1644). Ele afirmava quêque, em poucas semanas, ratos poderiam surgir espontaneamente em cês toscestos quêque continham espigas de milho e camisas sujas de suor.

No entanto, com o avanço dos estudos científicos, a origem de novas gerações de sêresseres vivos foi elucidada. Atualmente, sabe-se quêque os sêresseres vivos se originam a partir de outros já existentes, por meio da reprodução. Essa teoria é conhecida como biogênese.

2 Considerando quêque o tempo de gestação dos ratos é de 18 a 21 dias, elabore uma hipótese para explicar o aparecimento de filhotes de ratos em cês toscestos quêque armazenavam espigas de milho e roupas sujas.

O experimento de Redi

Entre os cientistas quêque questionavam a geração espontânea dos sêresseres vivos estava o naturalista italiano FrantiescoFrancesco Redi (1626-1697). Em um de seus experimentos, Redi colocou pedaços de carne crua no interior de recipientes de vidro, mantendo parte deles coberta por uma tela e outra parte, aberta. Após alguns dias, observou o surgimento de larvas sobre os pedaços de carne mantidos nos recipientes abertos, enquanto nada aparecera sobre a carne quêque estava nos recipientes cobertos com tela.

Ao analisar os resultados dêêssedesse experimento, Redi concluiu quêque as larvas eclodiram de ovos colocados ali por moscas adultas, o quêque não ocorreu nos recipientes cobertos por tela porque as moscas não conseguiam acessar os pedaços de carne. A partir dessa conclusão, Redi argumentou contrariamente à geração espontânea, demonstrando quêque as larvas eclodiram a partir de ovos depositados por moscas adultas.

Página setenta e três73

O experimento de PastérPasteur

A teoria da biogênese não era totalmente aceita na época. Por muitos anos, vários estudiosos acreditaram quêque os sêresseres vivos microscópicos poderiam se originar de maneira espontânea.

Nesse período, diversos cientistas realizaram estudos quêque auxiliaram a elucidar a origem dos microrganismos. Entre eles estava o químico francês Louis PastérPasteur (1822-1895).

Em um de seus experimentos, PastérPasteur colocou um caldo à base de carne no interior de frascos de vidro e os submeteu à fervura por alguns minutos, de modo quêque os microrganismos ali presentes fossem eliminados. Na sequência, com fogo, PastérPasteur modelou o gargalo dos frascos, tornando-os curvos e alongados como “pescoços de cisne”. Dessa forma, a passagem de ar para o interior do frasco era permitida, mas a poeira e os microrganismos eram impedidos de chegar ao caldo, pois ficavam retidos na curvatura do gargalo.

PastérPasteur, então, retirou o gargalo de alguns frascos e manteve outros intactos. Com o passar dos dias, ele observou quêque a côrcor do caldo dos frascos cujos gargalos haviam sido removidos tinha sido alterada. Isso ocorreu porque, na ausência do gargalo curvo, microrganismos puderam entrar em contato com o caldo e se multiplicar. Já nos frascos intactos, os microrganismos eram barrados nas paredes do frasco, não entravam em contato com o caldo nutritivo e não se reproduziam, por isso a côrcor do caldo não se alterava.

Os resultados do experimento de PastérPasteur ajudaram a refutar a geração espontânea, pois, para sêrser validada, ambos os frascos deveriam ter apresentado a côrcor alterada pela presença de microrganismos, o quêque não foi observado.

Com esse e outros estudos ficou comprovada a biogênese, mesmo no caso dos microrganismos.

3 PastérPasteur realizou outro experimento. Ele abriu frascos com líquido nutritivo, permitindo a entrada de ar, e depois os fechou. Repetiu esse procedimento em várias altitudes, desde o nível do mar até o topo de uma montanha, e os frascos apresentaram níveis variados de contaminação conforme a altitude.

Considerando quêque os resultados obtidos ajudaram a refutar a teoria da abiogênese, proponha uma hipótese quêque poderia sêrser testada com esse experimento realizado por PastérPasteur. Quais devem ter sido os resultados obtidos nesse experimento? Em seguida, faça uma pesquisa sobre o assunto e compare as suas respostas com as informações encontradas.

Página setenta e quatro74

A origem do primeiro sêrser vivo

êsteEste assunto permite um trabalho em conjunto com o componente curricular de Química. Mais informações nas Orientações para o professor.

Página setenta e cinco75

Em 1953, os estadunidenses istânliStanley L. mílerMiller (1930-2007) e RréroldHarold C. Urey (1893-1981) testaram a hipótese de Oparin e Haldane em laboratório. Em seu experimento, eles criaram um ambiente fechado quêque simularia as condições quêque teriam existido na Terra primitiva segundo Oparin e Haldane.

Acompanhe na imagem a seguir uma representação de como eles fizeram isso. Um frasco com á guaágua (1) era aquecido e liberava vapor de á guaágua ao frasco ao qual estava conectado, quêque continha os gases metano, amônia e hidrogênio (2). Descargas elétricas eram fornecidas ao sistema por meio de eletrodos (3). Um condensador era utilizado para resfriar os gases (4) e o líquido condensado era coletado em outro frasco (5).

Quando analisaram o líquido coletado, mílerMiller e Urey identificaram a presença de moléculas orgânicas quêque, até então, acreditava-se serem produzidas apenas por células vivas. Entre elas, moléculas encontradas nos sêresseres vivos, como os aminoácidos, quêque formam as proteínas.

O resultado dêêssedesse experimento demonstrou sêrser possível a formação de moléculas orgânicas em laboratório sôbisob as condições propostas por Oparin e Haldane. Contudo, não foi suficiente para validar ou refutar essa hipótese, visto quêque, até agora, nenhum cientista foi capaz de produzir um sêrser vivo em laboratório partindo de moléculas simples. Além díssudisso, evidências recentes sugéremsugerem quêque a composição da atmosféraatmosfera primitiva seria de, sobretudo, gás nitrogênio (N₂)e dióxido de carbono (CO₂), diferentemente da hipótese proposta por Oparin e Haldane.

Mesmo assim, a hipótese de Oparin e Haldane e o experimento de mílerMiller e Urey foram importantes passos para as pesquisas sobre a origem do primeiro sêrser vivo na Terra.

Nas dékâdâsdécadas seguintes, os pesquisadores quêque estudavam a origem da vida se dividiram em três linhas de pesquisa, quêque serão apresentadas a seguir.

Página setenta e seis76

O quêque se originou primeiro?

Os cientistas dividem opiniões sobre a origem dos sêresseres vivos. Algumas linhas de pesquisa indicam quêque a vida teria se iniciado a partir da capacidade de replicação do material genético. Outra, quêque a vida surgiu a partir do metabolismo. Há ainda outra linha, quêque indica quêque a vida se iniciou a partir do surgimento de sistemas compartimentalizados.

Capacidade de replicação

A existência de uma espécie depende da capacidade de reprodução dos organismos vivos, quêque transmitem suas informações genéticas entre as gerações. Com base nesse conhecimento, pesquisadores propõem quêque a vida surgiu da autorreplicação de moléculas de material genético (DNA ou RNA). Parte dêêssesdesses pesquisadores sugere quêque as primeiras moléculas de érre êne háRNA se formaram na Terra primitiva a partir de reações químicas entre moléculas orgânicas. Essas moléculas de érre êne háRNA teriam, então, a capacidade de se autorreplicarem, o quêque corresponderia a um mecanismo quêque possibilitaria a transmissão de informações genéticas.

Metabolismo

A vida é sustentada por reações químicas quêque constituem o metabolismo de um organismo. Apoiados nesse conhecimento, alguns pesquisadores propõem quêque a vida pódepode ter começado a partir de ciclos de reações metabólicas, em quêque a energia seria aproveitada sem a necessidade de material genético inicial. Esses ciclos permitiriam a transformação e o uso de energia, processos essenciais para formárformar as primeiras moléculas orgânicas. Muitos cientistas sugéremsugerem quêque esses ciclos podem ter se originado de aberturas hidrotermais no fundo dos oceanos, onde organismos, como bactérias e crustáceos, vivem atualmente, utilizando os compostos ali presentes como fonte de energia.

Compartimentos

Todas as células são delimitadas externamente por uma membrana plasmática. Com base nesse fato, um grupo de cientistas propõe quêque a vida pódepode ter começado com a formação de pequenos compartimentos delimitados por membrana, característica quêque teria permitido a existência de um meio interno quêque, separádoseparado do meio externo, apresentaria condições propícias para o desenvolvimento de formas primitivas de células. Esses cientistas consideram quêque, sem a formação de pequenos compartimentos delimitados por uma membrana, seria difícil configurar a replicação do érre êne háRNA ou ter um metabolismo ativo.

Todas as hipóteses sobre a origem da vida na Terra ajudaram a expandir o conhecimento, mas nenhuma sózínhasozinha consegue explicar completamente como a vida surgiu. Cada uma enfrenta kestõesquestões ainda sem resposta. Afirmar como a vida surgiu não é fácil, pois não se sabe ao cértocerto o quêque ocorreu há bilhões de anos. No entanto, pesquisas continuam buscando evidências quêque ajudem os cientistas a entender o quêque pódepode ter ocorrido no passado.

Página setenta e sete77

Evolução das células

Ainda não se sabe como surgiu o primeiro sêrser vivo ou como se formaram as primeiras células. Acredita-se quêque as primeiras células eram procarióticas, sem núcleo definido ou estruturas membranosas internas. Essas células existiam na superfícíesuperfície do planêtaplaneta há pelo menos 3,5 bilhões de anos, como evidenciam os estromatólitos, róchasrochas sedimentares produzidas pela atividade de procariontes primitivos.

Estudos indicam quêque as células eucarióticas surgiram posteriormente, cerca de 1,8 bilhão de anos atrás. Essas células apresentavam núcleo definido, separádoseparado do cito plasmacitoplasma por um envoltório nuclear, e organelas membranosas, como retículo endoplasmático, mitocôndrias e cloroplastos. Acredita-se quêque essas estruturas teriam se formado, ao longo do processo evolutivo, a partir de modificações ocorridas em células procarióticas ancestrais.

Uma das hipóteses sobre a origem das células eucarióticas propõe quêque invaginações da membrana plasmática de uma célula procariótica ancestral teriam formado o envoltório nuclear e o retículo endoplasmático.

Página setenta e oito78

Outra hipótese, primeiramente proposta pela bióloga estadunidense Lynn Margulis (1938-2011), afirma quêque as mitocôndrias e os cloroplastos teriam sido formados a partir da endossimbiose. Segundo essa hipótese, células procarióticas teriam sido englobadas por outras células maiores, mas, por algum motivo, não foram degradadas e estabeleceram uma relação benéfica mútua. Com o passar do tempo, as células englobadas teriam dado origem às mitocôndrias e aos cloroplastos.

Contudo, como as mitocôndrias estão presentes em todos os eucariontes, e os cloroplastos apenas em parte deles, como nas plantas e em algumas algas, acredita-se quêque a evolução das células eucarióticas tenha ocorrido por meio de uma sequência de eventos. Essa sequência de eventos evolutivos é explicada pela endossimbiose serial.

Nesse sentido, uma célula procariótica ancestral teria englobado células procarióticas quêque metabolizavam gás oxigênio e não as teria degradado, por algum motivo. As células englobadas teriam sido mantidas no cito plasmacitoplasma da célula hospedeira, recebendo proteção e alimento. Sua capacidade de mêtabolizarmetabolizar gás oxigênio aumentaria a eficiência energética da célula hospedeira. Essa associação benéfica para ambas as células teria perdurado, e células englobadas teriam dado origem às atuáisatuais mitocôndrias.

Então, uma célula quêque já possuía mitocôndrias teria englobado células procarióticas fotossintetizantes e não as teria degradado, por algum motivo. Similarmente, as células englobadas teriam sido mantidas no cito plasmacitoplasma da célula hospedeira, recebendo proteção e alimento. Sua capacidade fotossintetizante também aumentaria a eficiência energética da célula hospedeira. Essa associação benéfica teria perdurado, e as células englobadas teriam dado origem aos atuáisatuais cloroplastos.

Entre as evidências quêque sustentam essa hipótese está o fato de quêque as mitocôndrias e os cloroplastos possuem material genético e ribossomos próprios. Além díssudisso, essas estruturas apresentam grande semelhança com o material genético e os ribossomos de algumas bactérias, quêque são sêresseres procariontes. Outra evidência é a presença de duas ou mais membranas nessas organelas, sêndosendo a mais interna similar à membrana dos procariontes.

Página setenta e nove79

1. A criação do mundo é explicada por vários povos e diferentes culturas. Uma dessas versões corresponde à lenda chinesa de Pan Gu. De acôr-doacordo com ela, Pan Gu dormia no interior de uma bola cósmica quêque seria equivalente ao Universo, muito similar a um ovo. Com o passar do tempo, Pan Gu despertou de seu sono profundo e quêquebrou a casca do ovo. Uma das partes do ovo teria se sedimentado e formado a Terra; a outra teria dado origem ao restante do Universo. O corpo de Pan Gu sustentava a Terra e o Universo, de modo que não se unissem novamente. Após milhares de anos, Pan Gu teria se esgotado e seu grande corpo teria caído no chão. Após a morte de Pan Gu, partes de seu corpo começaram a se transformar: um dos olhos deu origem ao Sol e o outro, à Lua; sua respiração transformou-se nos ventos e nas nuvens; sua voz deu origem a raios e trovões; seus cabêloscabelos e barba viraram as grandes florestas etc. Finalmente, os animais e outros sêresseres vivos teriam se originado a partir do quêque restava de vida em seu espírito. A respeito do assunto, faça o quêque se propõe a seguir.

a) De acôr-doacordo com a lenda de Pan Gu, qual teria sido a origem dos sêresseres vivos na Terra?

b) A origem da vida na Terra ainda não é completamente explicada pela comunidade científica. Contudo, existem três linhas de pesquisa quêque buscam explicar como ela teria ocorrido. Quais são elas? Explique-as resumidamente.

c) Outra teoria sobre a origem da vida na Terra é a panspermia. Forme um grupo com seus côlégascolegas e faça uma pesquisa sobre o assunto. Após a pesquisa, organizem uma apresentação de teatro ou gravem um curta-metragem sobre o assunto.

2. As composteiras representam formas de reaproveitamento de resíduos para a produção de adúboadubo. Nelas são depositados resíduos orgânicos, como restos de alimentos e cascas de frutas. Com o tempo, os microrganismos realizam a decomposição dêêssesdesses resíduos, transformando-os em um material rico em nutrientes quêque pódepode sêrser utilizado para a produção de cultivos. É comum em composteiras, mesmo quêque muito bem tampadas, o aparecimento de larvas de moscas. A respeito do assunto, responda às kestõesquestões a seguir.

a) Em séculos passados, o surgimento de larvas de moscas nessas condições poderia sêrser explicado pela geração espontânea. O quêque diz essa ideia?

b) Hoje, sabe-se quêque a geração espontânea não é aceita pela comunidade científica. Dessa forma, explique como é possível surgir larvas em composteiras.

c) Explique de quêque forma os experimentos de Redi auxiliaram a refutar a geração espontânea de sêresseres vivos.

d) Explique de quêque forma os experimentos de PastérPasteur auxiliaram a refutar a geração espontânea de sêresseres vivos.

e) Qual é o nome da explicação científica para a origem dos sêresseres vivos atualmente aceita? Explique-a.

3. Os experimentos de mílerMiller e Urey envolveram a montagem de um aparato experimental quêque pudesse testar a hipótese de Oparin e de Haldane a respeito da origem do primeiro sêrser vivo na Terra. Considerando os seus conhecimentos sobre a origem da vida, faça o quêque se propõe a seguir.

a) Explique a hipótese formulada por Oparin e Haldane.

b) No seu caderno, elabore um esquema quêque represente a montagem do experimento de mílerMiller e Urey e identifique os itens quêque compunham o aparato utilizado. Explique como ocorreu o experimento realizado por esses pesquisadores.

c) Com esse experimento, mílerMiller e Urey foram capazes de comprovar a hipótese de Oparin e de Haldane? Justifique sua resposta.

4. A lesma-do-mar da espécie Elysia chlorotica tem a capacidade de incorporar em suas células os cloroplastos de algas verdes ingeridas em sua alimentação. Os cloroplastos englobados são capazes de realizar fotossíntese por alguns meses, beneficiando diretamente o animal com os produtos dêêssedesse processo.

a) Esse exemplo se aproxima de uma das hipóteses sobre a origem das células eucarióticas. Que hipótese é essa? Explique-a.

b) Quais são as evidências da hipótese citada no item anterior?

Página oitenta80

Analise o esquema a seguir, quêque apresenta e relaciona os principais conceitos estudados nesta Unidade.

No caderno, elabore o seu próprio esquema. Organize os principais conceitos da Unidade e inclúainclua nele outros termos e ideias quêque se relacionam ao quêque foi estudado, realizando as associações quêque considerar importantes. Por fim, elabore um pequeno texto quêque conecte os conceitos e as ideias presentes no esquema. Essa é uma boa forma de estudar e compreender melhor os conceitos.

Página oitenta e um81

Respostas e comentários estão disponíveis nas

Orientações para o professor.

Tema 1: A construção dos conhecimentos científicos

1. Em 1951, a estadunidense Henrietta Lacks (1920-1951) morreu em decorrência de um câncer de colo de útero. Enquanto Henrietta ainda estava viva, foram coletadas amostras dêêssedesse tumor para estudo, porém sem o seu consentimento. Ao serem cultivadas em laboratório, verificou-se quêque essas células continuavam a se multiplicar. Devido a essa capacidade de multiplicação, as células HeLa, como foram denominadas, são cultivadas até os dias de hoje, sêndosendo utilizadas em diversas pesquisas científicas no mundo todo.

Embora a importânssiaimportância das células HeLa para os avanços da Ciência seja evidente, sua côlétacoleta, seu uso em pesquisas e sua comercialização se deram sem o consentimento em vida de Henrietta Lacks. Forme um grupo com seus côlégascolegas, façam uma pesquisa sobre o assunto e analisem essa situação, elaborando argumentos relativos ao uso das células HeLa em pesquisas científicas.

2. (UEA-AM) Ao côlhercolher frutos diretamente da árvore, uma estudante notou diversas larvas de insetos em seu interior (I). Imaginou, então, quêque alguma espécie de mosca deveria ter colocado seus ovos nos frutos quando estes ainda estavam em processo de maturação (II). Logo, pensou quêque, se alguém tivesse ensacado os frutos antes da postura dos ovos das moscas, as larvas seriam evitadas (III). Assim, realizou esse procedimento com outros frutos (IV). Após algum tempo, ao abrir alguns frutos ensacados e já maduros, notou quêque realmente seu pensamento estava correto (V). Com relação ao método de investigação científica, é correto afirmar quêque

a) II corresponde ao fato verificado.

b) IV corresponde à dedução imaginada.

c) V corresponde ao resultado analisado.

d) III corresponde ao experimento testado.

e) I corresponde à hipótese levantada.

Resposta: c)

3. (Paes/Unimontes-MG) A realização de uma pesquisa científica é dividida em determinadas partes. As hipóteses devem facilitar o ensaio experimental. Todas as afirmativas abaixo são hipóteses. Analise-as e assinale a alternativa quêque representa uma hipótese com as seguintes características:

Tema 2: Células

• Hipótese definida.

• Sua comprovação ou negação acrescentará informação científica válida.

• Suscetível de comprovação experimental.

• Sem excéssoexcesso de abrangência.

a) O medicamento X combate todos os tipos de dores de cabeça.

b) O medicamento X é eficaz no combate à dor de cabeça.

c) O medicamento X é eficiente no combate a dores de cabeça decorrentes de má digestão.

d) O medicamento X é eficaz no combate à dor.

Resposta: c)

4. (Unicentro-PR) Quais das organelas abaixo diferenciam uma célula animal de uma célula vegetal:

a) Ribossomos, mitocôndrias e compléksocomplexo de golgi.

b) Retículo endoplasmático, núcleo e mitocôndrias.

c) Citoplasma, ribossomos e compléksocomplexo de golgi.

d) Núcleo, cito plasmacitoplasma e membrana celular.

e) Parede celular, plastos e vacúolo.

Resposta: e)

5. (Udesc) Assinale a alternativa quêque faz a relação correta entre a organela celular e a sua função.

a) Mitocôndria – Respiração celular

b) Lisossomos – Permeabilidade seletiva

c) Vacúolo – Armazenamento de dê ene háDNA

d) compléksoComplexo golgiense – Síntese de proteínas

e) Cloroplastos – Transporte de aminoácidos

Resposta: a)

Página oitenta e dois82

6. (Enem/MEC) A ricina, substância tóxica extraída da mamona, liga-se ao açúcar galactose presente na membrana plasmática de muitas células do nosso corpo. Após serem endocitadas, penétrampenetram no cito plasmacitoplasma da célula, onde destroem os ribossomos, matando a célula em poucos minutos.

SADAVA, D. éti áuet al. Vida: a ciência da biologia. Porto Alegre: ArtmédArtmed, 2009 (adaptado).

O uso dessa substância pódepode ocasionar a morte de uma pessoa ao inibir, diretamente, a síntese de

a) érre êne háRNA.

b) dê ene háDNA.

c) lipídios.

d) proteínas.

e) carboidratos.

Resposta: d)

7. (UEA-AM) Alguns sais minerais se deslócamdeslocam, a favor do gradiente de concentração, do solo para o interior das células da raiz de uma planta, por meio ___. Isso promove um aumento na concentração intracelular, favorecendo a entrada de á guaágua nas células da raiz por ___.

As lacunas do texto devem sêrser preenchidas, respectivamente, por:

a) do transporte ativo – difusão simples.

b) da difusão simples – osmose.

c) da osmose – bombeamento iônico.

d) do bombeamento iônico – difusão facilitada.

e) do transporte passivo – transporte ativo.

Resposta: b)

8. (Enem/MEC) As células da epidérmeepiderme da fô-lhafolha da Tradescantia pallida purpurea, uma herbácea popularmente conhecida como trapoeraba-roxa, contém um vacúolo onde se encontra um pigmento quêque dá a coloração arrôsheádaarroxeada a esse tecido. Em um experimento, um kórticorte da epidérmeepiderme de uma fô-lhafolha da trapoeraba-roxa foi imérsoimerso em ambiente hipotônico e, logo em seguida, foi colocado em uma lâmina e observado em microscópio óptico. Durante a observação dêêssedesse kórticorte, foi possível identificar o(a)

a) acúmulo do solvente com fragmentação da organela.

b) rompimento da membrana celular com liberação do citosol.

c) aumento do vacúolo com diluição do pigmento no seu interior.

d) quebra da parede celular com extravasamento do pigmento.

e) murchamento da célula com expulsão do pigmento do vacúolo.

Resposta: c)

Tema 3: Núcleo e divisões celulares

9. (UFJF-MG) O ciclo celular é um período entre o surgimento de uma célula por divisão celular até o momento em quêque esta célula se dividirá novamente para a geração de células-filhas. Na maior parte do ciclo celular, a célula encontra-se na fase de ___. Esta fase é ainda dividida em três períodos, sêndosendo quêque no ___ ocorre a replicação (duplicação) do material genético destas células quêque já foram estimuladas a entrar em divisão. No processo de divisão celular, quêque é subdividido em 4 fases, ocorrem eventos marcantes quêque identificam estas fases, como a segregação das cromátides (cromossomos) irmãs para polos opostos durante a fase de ___. Assinale a alternativa cuja sequência CORRETA completa os espaços tracejados:

a) Replicação do dê ene háDNA, G₂ ,prófase.

b) Intérfase, S, anáfase.

c) G₂,G₁,anáfase.

d) Prófase, S, telófase.

e) Intérfase, G₁ ,metáfase.

Resposta: b)

10. (Fuvest-SP) Células de embrião de drosófila (2n = 8) quêque estavam em divisão foram tratadas com uma substância quêque inibe a formação do fuso, impedindo quêque a divisão celular prossiga. Após esse tratamento, quantos cromossomos e quantas cromátides, respectivamente, cada célula terá?

a) 4 e 4.

b) 4 e 8.

c) 8 e 8.

d) 8 e 16.

e) 16 e 16