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H2O

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F A S C Í C U L o

2FASCÍCULO

CIÊNCIAS DA NATUREZAE SUAS TECNOLOGIASFÍSICA, BIOLOGIA E QUÍMICA

CIÊNCIAS DA NATUREZA E SUAS TECNOLOGIAS 2

FASCÍCULO

CARO ALUNO,Neste fascículo de Ciências da Natureza e suas Tecnologias, trataremos de três objetos do conhecimento abordados significativamente no Exame Nacional do Ensino Médio – Enem. Vamos estudar a Mecânica e o Movimento dos Corpos Celestes, a Biotecnologia, explorando suas grandes áreas, a Clonagem e os Trangênicos e finalmente a utilização e Produção de Combustíveis.

Bom estudo para você!

INTRODUÇÃO

Olá, querido estudante,

Neste fascículo, vamos dar ênfase ao estudo da mecânica

e de suas relações com o funcionamento do universo. Em um

primeiro momento, observando a lista de conteúdos propostos

pelo Exame Nacional do Ensino Médio (Enem), pode-se pensar que

abordaremos apenas o tocante à gravitação; contudo, Isaac

Newton propôs que as leis da mecânica que regem todo o universo

são as mesmas observadas aqui na superfície da Terra. Esperamos

que, durante nosso “passeio” por esse mundo do conhecimento,

você seja capaz de compreender o significado das leis de Newton

e suas relações com o funcionamento do universo.

A Matriz do Enem sugere que é preciso “compreender

as ciências naturais e as tecnologias a elas associadas como

construções humanas, percebendo seus papéis nos processos

de produção e no desenvolvimento econômico e social da

humanidade”. Nesse sentido, vamos refletir acerca de como o

conhecimento científico foi construído no contexto da mecânica

e do funcionamento do universo.

OBJETO DO CONHECIMENTO

A Mecânica e o Funcionamento do Universo

Aristóteles e a Mecânica

O auge da filosofia grega ocorreu com Aristóteles,

nascido em 384 a.C. Estudou durante 20 anos com Platão,

sendo o primeiro filósofo a apresentar um sistema compreensível

do mundo. Aristóteles buscou, a partir de poucas suposições,

explicar racionalmente todos os fenômenos físicos conhecidos

até então. Para ele, toda a matéria era constituída de

combinações dos quatro elementos propostos por Empédocles:

terra, água, ar e fogo.

“Para ele cada um dos elementos era, por sua vez, constituído de forma e matéria. Como a matéria é capaz de assumir várias formas, os elementos podem se transformar uns nos outros. As formas instrumentais para produzir os elementos eram aquelas associadas com as quatro quantidades primárias: quente, frio, úmido e seco. Temos as combinações: frio e seco = terra; frio e úmido = água; quente e úmido = ar; quente e seco = fogo. O céu, por sua vez, era composto de um único elemento: o éter, um elemento imutável [...].”

PIRES, Antonio S. T. Evolução das ideias da Física. São Paulo: Livraria da Física, 2008.

Para nós, o mais importante é notar como Aristóteles explicava o movimento. Por outro lado, esse filósofo concebia dois “mundos” separados, regidos por diferentes leis:

“Ele considerava o cosmos dividido em duas regiões qualitativamente diferentes, governadas por leis diferentes. Para ele o Universo era uma grande esfera, dividida em uma região superior e uma região inferior. A região inferior, chamada de terrestre, ou sublunar, ia até a Lua. Essa região era caracterizada por nascimento, morte e mudanças de todos os tipos. Além da Lua estava a região celeste. A física celeste e a física terrestre eram ambas parte da filosofia natural, mas eram regidas por leis diferentes. A região terrestre, por sua vez, era constituída de quatro esferas concêntricas, cada uma associada a um dos elementos (terra, água, ar e fogo). A terra, o mais pesado dos elementos, estava no centro, a água sobre a terra, o ar em volta da água e finalmente o fogo. O equilíbrio final no universo aristotélico, caso os elementos não se misturassem, seria uma Terra esférica circundada por camadas esféricas concêntricas de água, ar e fogo. Este seria, no entanto, um universo estático, onde não haveria movimento. As locomoções típicas dos elementos (por exemplo, o fogo ou a terra) mostram não somente que lugar é algo, mas que exerce também uma influência. Cada objeto se move para seu próprio lugar, se não é impedido de assim o fazer.

Como cada elemento tinha um lugar natural, Aristóteles associou a cada um deles as noções de pesado e leve, relacionadas, por sua vez, com as direções de ‘para cima’ e ‘para baixo’. A natureza de tais elementos exigia, assim, que eles se movessem em linhas retas: a terra para baixo, o fogo para cima. A terra é pesada, o fogo, leve, os outros elementos são intermediários. Um objeto composto é pesado ou leve dependendo da proporção dos diferentes elementos que o constituem. O movimento natural desse corpo será o movimento natural do elemento dominante.”

PIRES, Antonio S. T. Evolução das ideias da Física. São Paulo: Livraria da Física, 2008.

2 Ciências da Natureza e suas Tecnologias

Para Aristóteles, todo elemento tinha um lugar natural,

de forma que a terra deve ficar naturalmente abaixo da água,

que deve ficar abaixo do ar, que deve ficar abaixo do fogo.

Assim, os objetos se movimentam naturalmente, buscando o

seu devido lugar. Por exemplo, se tentar posicionar um objeto

do elemento terra, uma pedra, sobre o elemento ar, ele tenderá

a cair, buscando seu lugar natural. Já a presença de uma bolha

de ar no interior de um líquido, segundo Aristóteles, teria sua

ascensão explicada pelo fato de o ar buscar seu lugar natural

acima do elemento água.

Assim, a gravidade de Aristóteles era descrita a partir da “busca” pelo lugar natural dos elementos.

Por outro lado, o movimento era chamado “violento” quando ocorria no sentido contrário ao natural. Por exemplo, quando arremessamos uma pedra para cima. Em relação ao “movimento violento”, para Aristóteles, tudo que está em movimento deve ser movido por alguma outra coisa, porque, caso o próprio objeto não tenha em si a causa do movimento, deve ser movido por algo que não seja ele mesmo.

Fazendo uma analogia com o que conhecemos hoje, um corpo só se moveria se sobre ele atuasse uma força que superasse a resistência do meio ao movimento. Sem a existência de uma força, para Aristóteles, não haveria movimento, ou ele cessaria devido à resistência (que não era entendida como força).

Note-se, finalmente, que esse filósofo se preocupou mais com uma descrição qualitativa dos movimentos do que com relações matemáticas os envolvendo. Tal preocupação foi mostrada com maior ênfase nos estudos de Galileu Galilei.

É importante deixar claro que o modelo aristotélico de explicação dos fenômenos naturais é um modelo superado, uma vez que não explica corretamente tudo o que podemos observar hoje.

Ptolomeu e o movimento dos corpos celestes

Não se sabe ao certo onde ou quando nasceu Ptolomeu.

Contudo, sua obra Almagesto (O Grande) foi reintroduzida

na Europa no século XII. O objetivo principal nessa obra foi a

descrição dos movimentos planetários, tendo como referência

um observador na superfície terrestre. Uma vez que a Terra foi

utilizada como referencial, nosso planeta estaria em repouso

nessas observações. Por outro lado, afirmou que a Astronomia

deveria renunciar todas as tentativas de explicar a realidade

física, devido ao fato de os corpos celestes terem natureza

divina, obedecendo a leis diferentes das encontradas na Terra.

Devido ao fato de a Terra não estar em repouso e de

possuir aceleração, as observações de Ptolomeu traziam fatos

curiosos, como um planeta executar um movimento em torno

de um ponto imaginário e este ponto executar um movimento

em torno da Terra.

ESFERA DAS ESTRELAS

EPICICLO DEJÚPITER

JÚPITER

DEFERENTEDE MARTE

SOL

MARTE

SATURNO

VÊNUS

MERCÚRIO

LUATERRA

EPICE

SFERAERESS AS A DAA RE ASELAESTT

http://www.oba.org.br/cursos/astronomia/ fundamentoshistastro_arquivos/image006.jpg

Copérnico e o movimento dos corpos celestesNicolau Copérnico nasceu em 1473, em Torum, na

Prússia Oriental (Polônia). Segundo alguns historiadores da ciência, Copérnico apenas encontrou uma maneira superior de explicar os fenômenos já conhecidos, indicando que o sistema ficaria mais simples se o Sol estivesse no centro.

http://1.bp.blogspot.com/_7kyrh4QoRNk/TK9KUA8WfTl/AAAAAAAAAA4/9Ybyk6p5UIY/s1600/H.jpg

Tycho Brahe, Kepler e o movimento dos corpos celestes

Tycho Brahe nasceu em 1546. Aos 13 anos, foi enviado à Universidade de Copenhagen para se preparar para a carreira de estadista. Em 1563, decidiu devotar sua vida à observação dos astros e à correção das tabelas de Copérnico e de Ptolomeu. O rei Fredericho II, da Dinamarca, ofereceu a Tycho a ilha de Huen e todo o suporte financeiro que proporcionou a construção de um grande observatório, com equipamentos suficientes, para que fossem feitas observações astronômicas. Para Brahe, o universo era geocêntrico:

3Ciências da Natureza e suas Tecnologias

SATURNO

JÚPITER

MARTE

VÊNUS

TERRA

LUA

VÊNUS

http://www.oba.org.br/cursos/astronomia/ fundamentoshistastro_arquivos/image026.jpg

Contudo, foi a partir das observações de Tycho

que Kepler pôde elaborar suas leis, que levaram Newton à

Lei da Gravitação Universal. Houve, para isso, uma mudança

de referencial, colocando o Sol no centro do sistema, em

conformidade com o modelo de Copérnico.

Kepler nasceu em 1571. Filho de pai mercenário e

de mãe acusada de bruxaria, foi bebê prematuro e criança

doente, com miopia, visão múltipla, problemas estomacais e

furúnculos. Porém, sua inteligência superior foi reconhecida

desde a infância.

A partir das observações de Tycho, Kepler chegou a

três conclusões:

1ª Os planetas descrevem órbitas elípticas em torno do Sol, que ocupa um dos focos dessa elipse.

PLANETA

SOL

2ª O raio vetor que liga o Sol ao planeta varre áreas iguais para intervalos de tempos iguais.

JAN 31

JAN 1

SOL

RAIOVETOR

MAIO 1

MAIO 31

3ª O quadrado do período de translação de cada planeta é proporcional ao cubo do raio médio da órbita descrita em torno do Sol.

Galileu e a mecânica

Galileu Galilei nasceu em 1564, foi para o mosteiro aos

12 anos e, aos 17, foi à universidade estudar Medicina, tendo

abandonado o curso antes de obter o grau de doutor, por falta

de dinheiro. Contudo, ao contrário do que esperava seu pai,

Galileu dedicou-se aos estudos matemáticos das observações

dos fenômenos físicos.

A busca fundamental de Galileu, em seus estudos,

foi explicar como os fenômenos ocorrem, descrevendo-os

quantitativamente, investigando relações matemáticas entre

as medidas observadas.

Um dos primeiros passos dados por ele foi afastar-se da

ideia do lugar natural de Aristóteles, uma vez que observou um

barco, de elementos pesados, cujo lugar natural seria o centro

da Terra, flutuando sobre a água, que é um elemento mais leve.

Galileu foi o responsável pelo estudo matemático das

quedas dos corpos com aceleração constante, nas proximidades

da superfície terrestre, independentemente do peso deles.

Além disso, indicou que a constituição do mundo celeste não

é diferente do mundo terrestre, após suas observações através

do telescópio.

Por defender o sistema heliocêntrico de Copérnico,

foi condenado pela Inquisição, sendo obrigado a abjurar

publicamente suas teorias, inclusive a de que a Terra se move.

Portanto, hoje se sabe que todos os corpos caem com a mesma aceleração, independentemente do peso, em um determinado lugar da superfície terrestre, graças a Galileu.


Newton e a mecânicaIsaac Newton nasceu em 1643, filho de fazendeiro,

falecido antes do seu nascimento. Foi criado pela avó, devido ao segundo casamento de sua mãe, cujo novo marido se recusou a criá-lo.

Newton acreditava que o objetivo da ciência era entender como a Natureza funciona e não como ela é. Segundo Alexandre Koyré, a grandeza singular da mente e do trabalho newtoniano consistiu na combinação de um supremo talento experimental com um supremo talento matemático.

Através dos estudos de Newton, embasados nas observações de Galileu Galilei, foi possível definir o que ainda hoje é um modelo eficaz de ciência física: a Mecânica Clássica. Os princípios fundamentais da dinâmica, ou as “leis de Newton”, ainda são o modelo básico utilizado quando as velocidades envolvidas são bem inferiores à da luz (300000 km/s).

Os conceitos básicos para compreender esses princípios são: força, massa e aceleração.

A mecânica de Newton define força como sendo o agente físico capaz de produzir aceleração em um sistema, a qual representa a rapidez com que o corpo modifica sua velocidade (em módulo, em direção e em sentido). Portanto, para acelerar um corpo, é necessário que sobre ele atue uma força.

O Princípio da Inércia, ou a Primeira Lei de Newton, infere que “todo corpo continua em seu estado de repouso, ou de movimento uniforme em linha reta, a menos que seja compelido a mudar esse estado por forças aplicadas sobre ele”.

Sendo assim, um corpo livre da ação de forças não apresentaria aceleração (mudança de velocidade); se estiver com velocidade nula (em repouso), permanecerá assim; se estiver com velocidade não nula (em movimento), permanecerá com a mesma velocidade em módulo, direção e sentido.

Note-se aqui a principal diferença entre a Teoria de Aristóteles e a Teoria de Newton. Para Aristóteles, o movimento existe devido à aplicação de uma força; para Newton, a alteração no movimento (aceleração) é a consequência da aplicação da força: ausência de força não significa ausência de movimento.

O Princípio Fundamental da Dinâmica, ou a Segunda Lei de Newton, infere que “a mudança do movimento é proporcional à força motriz impressa e ocorre na direção da linha reta em que essa força é impressa”. Matematicamente, escrevemos:

F m a ou aF

mRR

= ⋅ =

onde FR

representa a resultante das forças que atuam no corpo

em estudo, m representa a massa desse corpo, e a, a aceleração

adquirida por ele.Dessa forma, o valor da aceleração adquirida pelo corpo

será tão maior quanto mais intensa a resultante das forças atuantes sobre ele e tão menor, quanto maior o valor da massa desse corpo. Por isso, é difícil acelerar corpos com muita massa. Por exemplo, quanto maior a massa de um carro, mais difícil será para o motor acelerá-lo e para os freios pará-lo. Então, é bom ser mais cauteloso ao dirigir o veículo muito carregado (de pessoas e de bagagem).

O Princípio da Ação-Reação, ou a Terceira Lei de Newton, infere que “para cada ação, existe sempre uma reação igual e contrária, ou seja, as ações recíprocas de dois corpos, um sobre o outro, são sempre iguais e dirigidas para partes contrárias”. Por conta dessa constatação, hoje, é comum utilizar o termo interação para se referir à força, porque essa palavra traz o significado “ação entre” dois corpos. Nesse sentido, é importante recordar que ação e reação sempre atuam em corpos diferentes.

Newton e o movimento dos corpos celestesAo observar os movimentos curvilíneos dos planetas

em torno do Sol, Newton concluiu que isso ocorria devido à ação de alguma força, uma vez que, livre da ação de forças, os corpos ou permanecem em repouso ou em movimento retilíneo e uniforme.

Com essa observação e os resultados matemáticos das leis de Kepler, Newton pôde encontrar uma explicação para a causa dessa curvatura dos movimentos:

Massa atrai massa com uma força de intensidade proporcional ao produto dessas massas e inversamente proporcional ao quadrado da distância entre elas.

No século XVIII, Laplace escreveu a equação da forma como a conhecemos:

FGMm

d= 2

onde F representa o valor da intensidade da força gravitacional, M e m representam as massas que se atraem, e d, a distância entre os centros dessas massas. G representa a constante de proporcionalidade, cujo valor foi calculado em 1798 por Henry Cavendish, usando uma balança de torção.

Portanto, hoje, graças aos estudos de Newton, dizemos que os corpos caem com movimento acelerado, porque há uma força que os atrai: a força gravitacional. Desprezando os efeitos dos referenciais não inerciais, podemos chamar essa força de “força peso”.

Portanto, quando se faz referência à palavra peso em física, trata-se de uma força, tendo módulo, direção e sentido, sendo medida, no sistema internacional, em “newtons”.

EXERCÍCIO DE FIXAÇÃO

Compreendendo a Habilidade– Confrontar interpretações científicas com interpretações baseadas no

senso comum, ao longo do tempo ou em diferentes culturas.C-1

H-3

01. É comum as embalagens de mercadorias apresentarem a expressão “Peso líquido”. O termo líquido sugere que o valor indicado na embalagem corresponde apenas ao seu conteúdo. Em um pacote de biscoitos pode-se ler a frase: “Peso líquido 140 g”. Nesse sentido, analise quanto à coerência com os sistemas de unidades adotados na Física:a) a frase encontra-se correta porque peso pode ser medido

em gramas ou, no sistema internacional de unidades, em quilogramas.

b) a frase encontrar-se-ía correta caso indicasse 140 newtons.


c) a frase encontra-se correta porque grama corresponde à unidade de peso no sistema cgs.

d) a frase encontra-se incorreta porque peso é uma força, podendo ser medida em N no sistema internacional de unidades ou em dina no cgs.

e) a frase encontra-se correta porque é possível converter 140 g em newtons, apenas multiplicando o valor da massa 0,14 kg pelo valor da gravidade 9,8 m/s².



H-3

02. (Enem/2009) Na linha de uma tradição antiga, o astrônomo grego Ptolomeu (100-170 d.C.) afirmou a tese do geocentrismo, segundo a qual a Terra seria o centro do universo, sendo que o Sol, a Lua e os planetas girariam em seu redor em órbitas circulares. A teoria de Ptolomeu resolvia de modo razoável os problemas astronômicos da sua época. Vários séculos mais tarde, o clérigo e astrônomo polonês Nicolau Copérnico (1473-1543), ao encontrar inexatidões na teoria de Ptolomeu, formulou a teoria do heliocentrismo, segundo a qual o Sol deveria ser considerado o centro do universo, com a Terra, a Lua e os planetas girando circularmente em torno dele. Por fim, o astrônomo e matemático alemão Johannes Kepler (1571-1630), depois de estudar o planeta Marte por cerca de trinta anos, verificou que a sua órbita é elíptica. Esse resultado generalizou-se para os demais planetas. A respeito dos estudiosos citados no texto, é correto afirmar que a) Ptolomeu apresentou as ideias mais valiosas, por serem

mais antigas e tradicionais. b) Copérnico desenvolveu a teoria do heliocentrismo

inspirado no contexto político do Rei Sol. c) Copérnico viveu em uma época em que a pesquisa

científica era livre e amplamente incentivada pelas autoridades.

d) Kepler estudou o planeta Marte para atender às necessidades de expansão econômica e científica da Alemanha.

e) Kepler apresentou uma teoria científica que, graças aos métodos aplicados, pôde ser testada e generalizada.

FIQUE DE OLHO!

O Enem tem como um de seus objetivos avaliar se o estudante aprendeu sobre o processo de construção do conhecimento científico, vendo a ciência não como a detentora de uma verdade permanente, mas como um processo social de contínua construção de conhecimentos que permitam ao homem interagir, em grau crescente de complexidade, com a natureza que o circunda. Um dos mais citados autores sobre o desenvolvimento do pensamento científico é Thomas Kuhn. Para esse pensador, a ciência busca um modelo – paradigma – que explique o funcionamento da natureza. Esse modelo é submetido a vários testes, através da experimentação, da observação. Um bom modelo é capaz de resistir, permanecendo como “verdade científica”.

Contudo, muitas vezes, novas observações não são capazes de ser explicadas por um determinado paradigma. Quando isso ocorre, torna-se necessária “uma revolução científica”, para que se estabeleça um novo paradigma, numa nova tentativa de representação do universo natural.

Após a mecânica newtoniana, já se estabeleceram novos paradigmas, tais como o da Teoria da Relatividade (de Einstein) e o da Teoria Quântica. Porém, esses novos modelos não invalidaram completamente a mecânica newtoniana, que continua apropriada para corpos “grandes” e “lentos” (se comparados ao átomo e à luz, respectivamente).

INTRODUÇÃO

Olá, caro estudante,

Trago-lhes, nesse fascículo Enem, os conceitos fundamentais da Biotecnologia. Suas aplicações na indústria, na preservação ambiental, na saúde, na produção de alimentos. Espero que fiquem atentos às ideias do texto, pois este assunto é frequentemente abordado nas provas do Enem. Bons estudos.


BiotecnologiaA Biotecnologia, ou os processos biotecnológicos,

podem ser definidos como: “A nova biotecnologia”, a utilização de células e moléculas biológicas para a solução de problemas ou produção de produtos ou processos úteis, com potencial industrial em diversas áreas do conhecimento (Kreuzer e Massey, 2002). De acordo com Malajovich (2004), dentre as tecnologias desenvolvidas até o momento, a biotecnologia é, de longe, a que apresenta maior compatibilidade com a sustentabilidade da vida neste planeta.

O seu impacto atinge vários setores produtivos, oferecendo novas oportunidades de emprego e renda. Dentre os inúmeros exemplos, tais como, plantas resistentes a doenças, plásticos biodegradáveis, detergentes mais eficientes, biocombustíveis, processos industriais e agrícolas menos poluentes, métodos de biorremediação do meio ambiente e centenas de testes diagnósticos e novos medicamentos (Figura 1).

Conhecimentos Agentes Biológicos

Resolver ProblemasProdutos e Processos

BIOTECNOLOGIA

Figura 1: Adaptada do livro BIOtecnologia. Fonte: Malajovich, 2004.


As biotecnologias em seu sentido mais amplo compreendem a manipulação de microrganismos, plantas e animais, objetivando a obtenção de processos e produtos de interesse. É importante destacar que a biotecnologia tem um enfoque multidisciplinar, já que envolvem diferentes áreas do conhecimento que incluem a ciência básica, Biologia Molecular, Microbiologia, Biologia celular, Genética, Genômica, Embriologia etc. e, a ciência aplicada Técnicas imunológicas, Químicas e Bioquímicas e outras tecnologias que incluem a matemática básica e aplicada Informática, Ciências da computação, Robótica e Controle de processos (Figura 2).

Biologia

Engenharia QuímicaQuímicaIndustrial

BIOTECNOLOGIA

Engenharia

Bioquímica

Bioquímica

Biologia

Molecular

Figura 2: Representação esquemática da interação da biotecnologia com outros

ramos do conhecimento. Livro Biotecnologia Industrial, V. I. Fonte: Borzani et al, 2001.

As novas técnicas de engenharia genética estão promovendo uma reavaliação de quase todos os processos industriais que empregam técnicas ou produtos biológicos. Segue abaixo os principais produtos e serviços de origens biotecnológicas.

Tabela: Produtos de origem biotecnológica

Setores Bens e serviços

AgriculturaAdubo composto, pesticidas, silagem, mudas de plantas ou de árvores, plantas transgênicas etc.

AlimentaçãoPães, queijos, picles, cerveja, vinho, proteína unicelular, aditivos etc.

Eletrônica Biosensores.

Energia Etanol, biogás.

QuímicaButanol, acetona, glicerol, ácidos, enzimas, metais etc.

Meio AmbienteRecuperação de petróleo, tratamento do lixo, purificação da água.

Pecuária Seleção e melhoramento genético de embriões.

SaúdeAntibióticos, hormônios e outros produtos farmacêuticos, vacinas, reagentes e testes para diagnóstico etc.

Fonte: Malajovich, 2004.

Constatam-se na tabela acima, a amplitude e a profundidade de mudanças que deverão advir com o uso dos processos biotecnológicos. Todos os setores descritos acima são focos primordiais ao que vivenciamos, já que apresentam um retorno lucrativo.

Normalmente não percebemos a sutil implantação biotecnológica ou ao menos damos a devida importância, quando às novidades que permeiam as atribuladas relações humanas, mas torna-se perceptível à medida que a necessidade de consumo demanda providências ao mercado.

De acordo com Zechendorf (1999), a biotecnologia

pretende ser uma atividade sustentável e econômicamente

viavél, onde já é entendido que esse não deve ser apenas

um simples dizer de palavras, e que apesar de todo o

avanço biotecnológico nós não podemos nos esquecer da

sustentabilidade (Guimarães et al., 2008).

A fim de ser sustentável a biotecnologia deve ser

economicamente viável e socialmente responsável para além de

ser ambientalmente amigável, apresentar um custo benefício,

antes que possa ser aceito pela indústria.

Grandes áreas da biotecnologia

A contribuição das biotecnologias ao desenvolvimento

de produtos e processos deve ser analisada em função do

impacto causado em cada uma das grandes áreas, com

destaque, a “Biotecnologia Branca”: diz respeito às aplicações

industriais e ambientais; “Biotecnologia Vermelha”: inclui

as aplicações relativas à saúde; “Biotecnologia Verde”:

dedica-se às aplicações agrícolas e alimentares; “Biotecnologia

Azul”: dedica-se a aplicações com origem em organismos

aquáticos. Contudo, espera-se que o desenvolvimento de novas

tecnologias possibilite a conservação ou criação de empregos.

A Biotecnologia Branca diz

BiotecnologiaBranca

respeito às aplicações industriais e ambientais: Inclui os processos industriais

que utilizam enzimas e organismos para

processar e produzir substâncias químicas,

materiais e energia. Segue abaixo as

principais áreas de atuação:

• Biorremediação de vazamentos de

petróleo e resíduos tóxicos;

• Monitoramento de poluentes (biosensores);

• Tratamento de resíduos industriais e águas residuárias;

• Biomineraçao (recuperação de metais pesados e

radioisótopos);

• Recuperação de áreas degradadas (micorrizas e bactérias

fixadoras de nitrogênios).

A Biotecnologia Vermelha

BiotecnologiaVermelha

inclui as aplicações relativas à saúde: Esta área inclui a utilização de processos relacionados com a medicina e a farmacologia e que se baseiam na manipulação genética de organismos. Segue abaixo as principais áreas de atuação:• Compostos farmacologicamente

ativos;• Antibióticos, antimicrobianos e antivirais;• Vitaminas e hormônios;• Vacinas e probióticos.• Biopolímeros de aplicação médica (e.g., pele artificial); • Biotransformações em química fina.


A Biotecnologia Verde

BiotecnologiaVerde

dedica-se às aplicações agrícolas e al imentares: As apl icações biotecnológicas desta área incluem métodos de melhoramento de variedades vegetais e animais, visando a agroindústria. Segue abaixo as principais áreas de atuação:• Aumento de fertilidade do solo;• Fixação biológica de nitrogênio;• Controle biológico de insetos e

patógenos;• Promotores de crescimento de plantas;• Promotores de crescimento animal;• Antiparasiticidas, antibióticos, antimicrobianos, antivirais;• Vitaminas e hormônios;• Vacinas e probióticos.

As aplicações biotecnológicas desta área incluem métodos de produção e preservação de alimentos, visando a indústria de alimentos. Segue abaixo as principais áreas de atuação:• Produção e preservação de alimentos;• Produção de bebidas;• Aromas e essências;• Aditivos para alimentos (emulsificantes e espessantes);• Aimentos funcionais (nutracêuticos).

A Biotecnologia Azul

BiotecnologiaAzul

dedica-se a aplicações com origem em organismos aquát i cos : Esta área envolve a aplicação de métodos moleculares com base em organismos marinhos e de água doce, ou nos seus tecidos, células ou componentes celulares. Segue abaixo as principais áreas de atuação:• Ambiental;• Indústria de alimentos;• Indústria Química;• Indústria farmacêutica;• Energia.

Fonte: Adaptada: http://www.anbio.org.br/ pdf/2/mct_recursos_biologicos.pdf, 2010 e

http://plantasgm.wordpress.com/ category/biotecnologia-e-historia-da-biotec/2010.

ClonagemO termo clone foi criado em 1903 pelo botânico Herbert

J. Webber enquanto pesquisava plantas no Departamento de Agricultura dos Estados Unidos. Entretanto, desde a antiguidade o ser humano vem selecionando e utilizando organismos com características que lhe interessam sob algum ponto de vista. Para isso, o ser humano desenvolveu ao longo dos anos uma ciência que passou a ser denominada “Biotecnologia”, composta por numerosas técnicas por meio das quais não apenas seleciona, mas também modifica organismos (Lopes, 2003).

Contudo, a palavra clone foi originada (do grego klon, significa “broto”) é utilizada para designar um conjunto de indivíduos que deram origem a outros por reprodução assexuada, sendo um método científico de reprodução que utiliza células somáticas (Lopes, 2003).

A clonagem pode ocorrer espontaneamente na natureza ou ser desenvolvida em laboratório. A clonagem natural ocorre em todos os seres vivos que se reproduzem assexuadamente. A reprodução assexuada pode ocorrer por: cissiparidade, esporulação, brotamento, estrobilização e fragmentação. Alguns exemplos são: plantas, fungos e leveduras, algas, alguns moluscos e crustáceos, esponjas, alguns protozoários, como a Ameba, e as bactérias.

“Clonagem”: (1) Na pesquisa do DNA recombinante, o processo de criar e ampliar segmentos específicos de DNA. (2) A produção de organimos geneticamente idênticos a partir de células somáticas de um organismo individual. “Clone”: (1) Um grupo de células geneticamente idênticas ou organismos individuais derivados por divisão assexual de um ancestral comum. (2) Um organismo individual formado por algum processo sexual de modo que seja geneticamente a seu genitor.

Anthony J. F. Griffiths et al.

CULTIVO IN VITRO DE EMBRIÕES

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Figura 3: Métodos de clonagem in vitro de célula animal. (1) Embrião. (2) Embrião no estágio de blastocisto. (3) Blastômero isolado. (4) Células de fibroblasto de rato para alimentar a colônia. (5) As células são separadas e vão para outro recipiente. (6) Cultura estável de células-tronco. Fonte: http://4.bp.blogspot.com/_FK5QjE4gwZc/Sb19ROF0CcI/AAAAAAAABNE/GjFFTd5UuwI/s1600-h/cultivo%252520de%252520c%2525C3%2525A9lulas%252520tronco.jpg, 2009.

CLONAGEM1

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Figura 4: Clonagem de ovelhas. (1) Ovelha de cara preta. (2) Ovelha de cara branca. (3) Ovo doador. (4) Célula. (5) Núcleo removido. (6) Fusão da célula e o ovo sem núcleo com eletricidade. (7) Ovo fundido com célula. (8) Embrião. (9) embrião implantado. (10) Ovelha de cara branca com carneiro de cara branca (Clone). Fonte: http://universitario.com.br/noticias/noticias_noticia.php?id_noticia=5316, 2009.


TransgênicosPoucos assuntos geram tanta controvérsia como

os transgênicos. Organismos transgênicos, ou organismos

geneticamente modificados (OGMs), são animais e plantas

que sofrem modificações geradas pela transferência de

características genéticas (genes) de uma espécie para a outra

(Losey et al., 1999).

Alguns autores consideram organismos transgênicos

apenas quando há transferência de genes entre espécies

diferentes e OGM quando a transferência ocorre entre

espécies diferentes ou não. Por isso, todo transgênico é um

OGM, mas nem todo OGM é um transgênico.

Observação:

Um organismo transgênico pode ser definido como

um animal ou planta produzido a partir da célula embrionária

na qual foi incorporado uma sequência de DNA clonado

exógeno. São produtos geneticamente modificados que buscam

melhorar, principalmente, a produção de alimentos, de forma

mais racional e sustentável.

Consequentemente, com redução de custos de

produção, aumento de produtividade, redução de insumos

e defensivos. A introdução do transgene na célula pode ser

realizada por vários métodos:

• Sistema Agrobacterium tumefaciens: método pelo qual é

inserido um gene de interesse no genótipo de uma bactéria

que, ao se associar a uma planta, retransmite a mesma

característica.

• Bombardeamento com micropartículas revestidas de DNA:

sistema pelo qual o DNA é revestido em microesferas de

tungstênio e transferido para dentro do tecido da planta.

• Transferência por electroporação: introdução de DNA em

células expostas a um campo elétrico.

• Microinjeção de DNA: Consiste numa injeção de DNA na

célula através de uma micropipeta.

Cada um desses métodos tem como objetivo introduzir

o transgene no núcleo da célula, onde se encontra o material

genético, sem danificar a célula. Então, a planta se desenvolve

e suas células apresentarão o transgene de interesse podendo

transmiti-lo a seus descendentes.

Os transgênicos não apareceram na forma de

“geração espontânea”. O surgimento da tecnologia do

DNA recombinante onde os transgênicos estão inseridos,

possibilitam, manipulações de organismos até então não

obtidas através de processos envolvendo a compatibilidade de

cruzamentos (Rech, 2004).

Atualmente pode-se ver a utilização de organismos

transgênicos, sobretudo na área agrícola (Figura 5).

1

2

3 4

5

6

78

Figura 5: Método de transgene. (1) Bactéria. (2) Isolamento do DNA bacteriano. (3) Clonado o DNA. (4) Extração do gene de interesse. (5) Fabricando o gene (transgene). (6) Inserção do transgene no tecido da planta. (7) Planta. (8) Reprodução.

Referências da Internetwww.bioinfo.ufpb.br/difusao, 2009. http:// lqes. iqm.unicamp.br/ institucional/bibl iotecas/b ib l i o teca s_ lqe s_nanotecno log i a_con f_ l e vy.h tm l www.quadrante.com.br/.../031005/01_05.jpg, 2009. http://4.bp.blogspot.com/_FK5QjE4gwZc/Sb19ROF0CcI/AAAAAAAABNE/GjFFTd5UuwI/s1600h/cultivo%252520de%252520c%2525C3%2525A9lulas%252520tronco.jpg, 2009. http://www.universitario.com.br/noticias/noticias_noticia.php?id_noticia=5316, 2009. http://cheirinhosdeciencia.blogspot.com/, 2009. http://ivancabral.blogspot.com/2007/06/tica.html, 2009. http://plantasgm.wordpress.com/category/biotecnologia-e-historia-da-biotec/2010. http://www.cpafro.embrapa.br/embrapa/Artigos/bioprospec.htm, 2010.


Compreendendo a Habilidade– Interpretar experimentos ou técnicas que utilizam seres vivos,

analisando implicações para o ambiente, a saúde, a produção de alimentos, matérias-primas ou produtos industriais.

C-8H-29

03. Alguns grupos de pesquisa brasileiros estão investigando bactérias resistentes a íons cloreto, como Thiobacillus prosperus, para tentar compreender seu mecanismo de resistência no nível genético e, se possível, futuramente transferir genes relacionados com a resistência a íons cloreto para bactérias não resistentes usadas em biolixiviação (um tipo de biorremediação de efluentes), como Acidithiobacillus ferrooxidans. Considerando as principais técnicas utilizadas atualmente em biologia molecular e engenharia genética, a transferência de genes específicos de uma espécie de bactéria para outra deve ser feita atravésa) de cruzamentos entre as duas espécies, produzindo um

híbrido resistente a íons cloreto.b) da transferência para a bactéria não resistente de um

plasmídeo recombinante, que contenha o gene de interesse previamente isolado da bactéria resistente, produzindo um Organismo Geneticamente Modificado (OGM).


c) da transferência de todo o genoma da bactéria resistente para a nova bactéria, formando uma espécie nova de bactéria em que apenas o gene de interesse será ativado.

d) da simples clonagem da bactéria resistente, sem a modificação da bactéria suscetível a íons cloreto.

e) da combinação do genoma inteiro da bactéria suscetível com o genoma da bactéria resistente, formando um organismo quimérico, o que representa uma técnica muito simples em organismos sem parede celular, como as bactérias.

Compreendendo a Habilidade– Interpretar modelos e experimentos para explicar fenômenos ou processos

biológicos em qualquer nível de organização dos sistemas biológicos.C-4

H-15

04. Em Setembro de 2005, o Brasil se tornou referência em terapia celular para regeneração de tecido hepático. O Dr. Ricardo Ribeiro da fiocruz da Bahia chefiou o grupo que realizou o primeiro transplante de células-tronco para melhora da função hepática. Com relação às células-tronco, concluímos quea) quando retiradas de embriões congelados, eliminam as

questões éticas e religiosas associadas à obtenção de órgãos para transplantes.

b) as células-tronco de adulto não são capazes de se diferenciar em outro tipo de célula, pois são dependentes do tecido de origem.

c) as células-tronco embrionárias são capazes de se diferenciar em outros tipos de células sob quaisquer condições de cultivo.

d) as células-tronco somente podem ser retiradas da massa celular interna de blastocistos (um dos estágios iniciais dos embriões de mamíferos).

e) as células-tronco de um paciente podem ser usadas para regenerar seus tecidos ou órgãos lesados, eliminando o risco de rejeição imunológica.

FIQUE DE OLHO!

BIOFÁBRICAS A PLENO VAPOR NO PAÍS

Na ficção, os lançadores de teia do homem-aranha são um prodígio da ciência. Na vida real, porém, ainda buscamos uma forma de produzir ‘teias’ sintéticas, resistentes e flexíveis, a custo razoável. Um grupo de pesquisadores brasileiros pode ter obtido resultados importantes nesse campo: a partir do DNA de aracnídeos brasileiros, eles produziram biopolímeros que poderão ser aplicados a produtos tecnológicos no futuro.

O grupo também estuda a utilização de sementes e folhas de vegetais como biofábricas para a síntese em escala de moléculas naturais das próprias teias e de substâncias importantes no combate a doenças como Aids e câncer.

A pesquisa, feita na unidade de Recursos Genéticos e Biotecnologia da Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (Embrapa), em Brasília, utilizou avançadas técnicas de biotecnologia e de engenharia genética para a obtenção de biofibras. Os pesquisadores analisaram o genoma de cinco aranhas brasileiras (Nephila clavipes, Argiopeaurantia, Nephylengys cruentata, Parawixiabistriata e Avicularia juruensis) para identificar os genes expressos nas glândulas responsáveis pela produção e pelas características da teia.

“Trabalhamos com o Instituto Butantan na seleção e coleta das aranhas, escolhidas por se originarem de diferentes biomas – algumas da Amazônia, outras do cerrado e da mata atlântica – e pela resistência de suas fibras”, diz Elíbio Rech, geneticista da Embrapa e coordenador do estudo.

Bactérias Escherichia coli foram geneticamente modificadas para receber as sequências selecionadas e passaram a atuar, então, como biofábricas capazes de sintetizar os polímeros desejados. “As bactérias produzem a proteína em maior quantidade que as aranhas, são biorreatores muito usados na produção de diversas substâncias sintéticas”, conta Rech. “Após a purificação do material produzido, um processo também desenvolvido por nós simula a ação da espirineta, aparelho das aranhas que organiza as proteínas em fibras.”

Após nove anos de pesquisas, o grupo aprendeu muito sobre a complexa organização das proteínas das teias de aranha em escala nanométrica que confere as características únicas ao material. O conhecimento acumulado permite que a equipe produza, por exemplo, fibras com diversos graus de resistência e flexibilidade, dependendo das perspectivas de aplicação. A expectativa é que, no futuro, elas possam ser utilizadas na produção de materiais como coletes à prova de bala mais leves, fios biodegradáveis para medicina, para-choques mais resistentes e flexíveis – e, quem sabe, lançadores que permitam a algum maluco corajoso andar dependurado pela cidade!

Sementes do futuro

Esse futuro, no entanto, ainda não chegou e a pesquisa tem muitos desafios pela frente. Segundo Rech, o próximo passo é desenvolver formas econômicas, eficientes e seguras para produzir biofibras em larga escala – em especial porque o uso de bactérias modificadas ainda é muito caro. Uma possibilidade para superar isso é criar ‘biofábricas’ alternativas: o grupo de Rech estuda, por exemplo, o emprego de outras células modificadas para a produção de biomoléculas, como as das sementes da soja.

Hoje, diversas substâncias, como a insulina, são sintetizadas por processos tradicionais, que usam as bactérias ou células animais modificadas em cultura. Mas o geneticista lembra que o processo apresenta limitações, como o tamanho máximo e a quantidade restrita das moléculas produzidas.

A intenção do grupo da Embrapa é desenvolver, a partir de plantas já domesticadas, uma plataforma tecnológica diversificada para fabricar uma variedade maior de moléculas de interesse industrial e farmacêutico, com baixo custo, maior eficiência e de forma sustentável.

O processo estudado em vegetais é similar ao empregado com as bactérias: as células vegetais são geneticamente alteradas para receber os genes específicos e passam a atuar como biorreatores para produção da substância de interesse. A opção pela soja se deu pelo domínio já existente no país sobre a leguminosa. “No mundo todo há grupos trabalhando com outras possibilidades, como arroz, cevada e milho”, explica Rech.

Importância médica

Na Embrapa, as sementes de soja vêm sendo usadas para a produção de diversas substâncias de interesse médico, como a cianovirina, proteína isolada em algas que pode inibir a replicação do HIV, e antígenos como o NY-ES01 e o Hormad1, importantes no diagnóstico de câncer – trabalhos em parceria com grandes centros internacionais, como Instituto Ludwig de Pesquisa sobre o Câncer, de Nova York. O laboratório da Embrapa também tem testado o uso de folhas de tabaco como biorreatores.


“As sementes são transgênicos estáveis, se perpetuam em gerações, e têm as vantagens de serem fáceis de estocar e de conterem milhões de células para servir de biofábricas”, avalia Rech. “Já as folhas são temporárias: produzem proteínas durante um período de até sete dias.”

O geneticista destaca que a intenção agora é levar as pesquisas para fora do laboratório – e para isso a parceria com o setor privado é fundamental. “Mostramos que o conceito funciona, mas precisamos aliar o trabalho dos biólogos moleculares com o dos engenheiros, atrair a iniciativa privada para escalonar o processo e levá-lo adiante, transformar recurso tecnológico em inovação de fato, o que não é simples no Brasil”, pontua. “Essa é uma demanda da sociedade, uma área potencialmente lucrativa que pode atrair o interesse das empresas para aplicar, na prática, nossos resultados.”

Marcelo Garcia

Ciência Hoje/ RJ – Publicado em 31/07/2014

Fonte: http://cienciahoje.uol.com.br/revista-ch/2014/316/biofabricas-a-pleno-vapor-no-pais-1/?searchterm=Biof%C3%A1bricas%20a%20pleno%20

vapor%20no%20pa%C3%ADs

INTRODUÇÃO

Olá, caro vestibulando,

Estamos nos encontrando novamente para discutirmos

assuntos relevantes em sua avaliação no ENEM. Nesse fascículo

trataremos da discussão em torno do uso e da produção de

combustíveis, um assunto bastante atraente e bem atual.

Vejamos agora uma breve introdução teórica.


Entalpia e fatores que influenciam do DH

Entalpia

É conteúdo de calor de um sistema medido em condições

de pressão constante. Quando nos referirmos a uma reação

química, que ocorre em grande parte das vezes, a definição de

entalpia deve ser ampliada para o conteúdo de calor medido

em condições de pressão e temperatura constantes.

Na verdade não realizamos a medida dos valores

absolutos de entalpia, e sim, das variações de entalpia (DH).

Portanto:

DH = Hproduto

– Hreagente

= calor de reação

Quando um processo é exotérmico (libera calor), teremos H

produto < H

reagente, o que sugere DH < 0.

Quando um processo é endotérmico (absorve calor), teremos H

produto > H

reagente, o que sugere DH > 0.

Fatores que influenciam no DH

Alguns fatores podem exercer influência na variação de

entalpia de reações químicas, como a quantidade de reagentes

e produtos, os estados físicos dos componentes, a temperatura,

a grau de diluição de um componente e a variedade alotrópica

dos componentes. Dentre essas, destacam-se:

• Quantidade de reagentes e produtos

A quantidade de calor liberada ou absorvida em uma

reação química ou fenômeno físico é proporcional à quantidade

de reagentes (ou produtos) que são consumidos (ou formados)

no processo. Veja o exemplo para a formação de 2 mol de

amônia gasosa:

N2(g)

+ 3 H2(g)

→ 2 NH3(g)

DH = –92kJ

Essa notação indica que, para a formação de 2 mol

de amônia (NH3) na fase gasosa são liberados 92 kJ de calor.

Evidentemente, se ocorresse a formação de 4 mol de amônia

gasosa, a quantidade de calor liberado seria também o dobro.

• Estados físicos de reagentes e produtos

O estado físico de certo reagente ou determinado produto em uma reação química pode alterar a variação de entalpia da reação. Sabe-se que uma substância em fase gasosa possui maior conteúdo energético que em fase líquida (devido à maior energia cinética das partículas no estado gasoso que resulta em maior agitação molecular), e que uma substância em fase líquida possui maior conteúdo energético que em fase sólida:

Hgasoso

> Hlíquido

> Hsólido

• Temperatura da reação

Como reagentes e produtos são substâncias diferentes com calores específicos diferentes, a mudança na temperatura provoca alteração no valor doDH de uma reação. Acompanhe

o exemplo a seguir:

a 25 °C: N2(g)

+ 3 H2(g)

→ 2 NH3(g)

DH = –92 kJ

a 450 °C: N2(g)

+ 3 H2(g)

→ 2 NH3(g)

DH = –111 kJ

• Estado alotrópico dos componentes

A mudança na forma alotrópica de uma substância altera a variação de entalpia (DH) da reação que a substância toma parte, pois, afinal, são substâncias diferentes. Em termos termodinâmicos, a forma alotrópica mais estável de uma substância é a que admite a mais baixa entalpia.

Nesse momento, é interessante que se recorde o que significa alotropia: é o fenômeno em que um mesmo elemento químico pode formar mais de uma substância simples diferente, como o caso do elemento carbono, que admite, dentre outras, as formas grafite (mais estável), diamante e fulereno (moléculas de C

60 em forma de bola de futebol).



Compreendendo a Habilidade– Avaliar implicações sociais, ambientais e/ou econômicas na produção

no consumo de recursos energéticos ou minerais, identificando transformações químicas ou de energia envolvidas nesses processos.

C-7H-26

05. As reações de combustão do octano (C8H

18, principal

componente da gasolina) e do etanol (C2H

5OH) são

fornecidas a seguir:

C8H

18(l) + 25/2 O2(g)

→ 8 CO2(g)

+ 9 H2O

(l) DH = – 5400 kJ/mol

C2H

5OH

(l) + 3 O2(g)

→ 2 CO2(g)

+ 3 H2O

(l) DH = – 1200 kJ/mol

Supondo que o preço de 1 litro de gasolina (considerada formada apenas por octano) seja R$ 3,21 e que ambos tenham o mesmo desempenho em conversão de energia em distância percorrida, qual deve ser o preço de 1 litro de etanol (considerado líquido puro) para que seja indiferente o uso de etanol ou gasolina em relação apenas ao aspecto financeiro?

Dados: massas molares (em g/mol): C8H

18 = 114;

C2H

5OH = 46.

dens idades (em g/mL) : C8H

18 = 0,684;

C2H

5OH = 0,828.

a) R$ 2,02 d) R$ 2,35b) R$ 2,14 e) R$ 2,48c) R$ 2,22

Compreendendo a Habilidade– Relacionar propriedades físicas, químicas ou biológicas de produtos,

sistemas ou procedimentos tecnológicos às finalidades a que se destinam.

C-5H-18

06. Fenômenos endotérmicos e exotérmicos podem ser úteis para a preparação de compressas frias ou quentes, que são utilizadas, por sua vez, em pancadas e machucados ocasionados principalmente por atividades físicas. A dissolução de sais pode ter sua entalpia (DH

sol) definida

como o somatório das entalpias reticular (DHret

, energia absorvida para a quebra do retículo cristalino) e de hidratação (DH

hid, energia liberada na formação da camada

de solvatação dos íons em solução). Observe a tabela a seguir para três sais cuja dissolução é muito utilizada em compressas:

Sal DHret DHhid

CaCl2 + 1250 kJ – 1430 kJ/mol

NH4NO

3 +1590 kJ – 1330 kJ/mol

KNO3 + 1754 kJ – 1615 kJ/mol

De acordo com o enunciado, pode(m) ser utilizado(s) na confecção de compressas quentesa) somente o sal CaCl

2.

b) somente o sal NH4NO

3.

c) somente os sais NH4NO

3 e KNO

3.

d) somente o sal KNO3.

e) somente os sais CaCl2 e KNO

3.

FIQUE DE OLHO!

TIPOS DE BIOCOMBUSTÍVEIS

Metanol

Também chamado de álcool metílico e hidrato de metilo, esse biocombustível é muito inflamável e pode ser obtido através da destilação de madeira, cana-de-açúcar e gases fósseis. Ele é utilizado como solvente industrial (para dissolver sais), para fabricar plástico, produção de biodiesel, preparação de hormônios, fabricação de produtos químicos, indústria farmacológica, dentre outros. Nos Estados Unidos, é utilizado em alguns postos como combustível.

O metanol (CH3OH) é bem mais tóxico que o etanol e

polui mais o meio ambiente. Além disso, com a sua queima, as chamas produzidas são bem claras e isso atrapalha no controle do fogo. Outras desvantagens da substância são os problemas que ela pode causar à saúde, como dores de cabeça, náusea, vômitos, irritação, intoxicação e câncer.

Biodiesel

O biodiesel é um combustível feito com óleos vegetais (soja, amendoim, mamona, dendê, etc.) que pode ser obtido em processos como esterificação e craqueamento. Começou a ser pesquisado na Europa, durante o século XVIII. Para produzi-lo, é necessário misturar o óleo retirado das plantas com álcool/metanol e depois catalisar essa mistura. O catalisador acelera uma reação química entre essas duas substâncias. Posteriormente, é feita a separação da glicerina no óleo e ele é filtrado.

A molécula de um óleo vegetal é um triglicídio com moléculas de ácidos graxos e glicerina. O processo que consiste na mudança do óleo vegetal para biodiesel recebe o nome de transesterificação (processo onde a glicerina se separa do óleo vegetal) e trata-se do método mais usado atualmente para produzir esse biocombustível. Com a transesterificação, ou seja, sem a glicerina, o óleo fica mais fino e menos viscoso. A cor do produto se aproxima do amarelo podendo chegar a tons mais alaranjados. O cheiro adquirido vai depender da matéria-prima utilizada.

O biodiesel substitui o óleo diesel à base de petróleo nos automóveis, caminhões, geradores ou tratores. Para cada 2% de biodiesel acrescentado ao diesel de petróleo, seu nome é alterado. O mais baixo é o B2 e o biodiesel puro é o B100. Na União Europeia, a percentagem de combustível renovável adicionada à gasolina é de 2% e a tendência é que esse valor aumente de forma progressiva.


As pesquisas para a produção do biodiesel tiveram início em 1970, no Ceará. O Governo Federal criou o Programa Nacional de Produção e Uso de Biodiesel (PNPB), que busca implantar a produção e comercialização do biodiesel para a obtenção de fontes de renda e emprego. Além disso, esse programa busca reduzir os danos causados ao meio ambiente com o uso indiscriminado de fontes energéticas de origem fóssil.

A produção do biodiesel no Brasil trabalha de forma social, na medida em que a agricultura familiar é bastante explorada. Nas regiões semiáridas do país, há o crescimento na produção de palma e mamona. O custo para usar o óleo diesel ainda é alto devido à baixa produção. Em 2005, foi instituída a Lei nº 11.097, que estabeleceu que os veículos de carga deveriam abastecer 5% de biodiesel (B5) até 2013. Esse projeto de lei é uma das diretrizes do Programa Nacional de Biodiesel.

Principais Características do Biodiesel

• É um combustível mais lubrificante e não tóxico;• Diminui a emissão de dióxido de carbono na atmosfera;• Pode ser transportado e armazenado com segurança;• Pode ser utilizado em sua forma pura ou acrescentado no

diesel de petróleo;• Redução nos odores produzidos durante sua exaustão.

Biogás

É um biocombustível gasoso, formado por uma mistura de metano e dióxido de carbono sob a ação de bactérias fermentadoras (decomposição anaeróbia). Esse processo ocorre com a alteração e controle de propriedades como acidez e temperatura. A produção é feita com matéria orgânica em um aparelho chamado de biodigestor anaeróbico. A maioria dos gases tem um cheiro forte e desagradável.

Ele foi descoberto em 1667 e, em 1884, Louis Pasteur apresentou um estudo falando sobre o auxílio que a fermentação dava para a obtenção de energia. Os materiais mais usados na produção do biogás são as palhas, o lixo, bagaço e esterco. Uma de suas vantagens é que não é uma fonte de energia inflamável e pode ser usado para gerar energia elétrica. Os locais onde os biodigestores são instalados se encontram principalmente nas propriedades rurais e, em lugares como a China, eles ocupam a grande parte das residências.

Pode ser usado no lugar do gás natural e do GLP e, além disso, utilizado como gerador de energia elétrica quando utilizado em geradores elétricos.

Bioetanol

Esse combustível é obtido com a fermentação e a destilação de resíduos de milho, trigo ou cana-de-açúcar. Esses resíduos sofrem alterações e passam por processos como destilação, fermentação e deslignificação. O resultado é um combustível bastante energético e é uma fonte de energia vantajosa por ser renovável. Além disso, a queima do Bioetanol não afeta tanto o meio ambiente. Para quem critica sua utilização, a justificativa é o uso de matérias-primas essenciais para a alimentação sendo usadas para produzir biocombustível.

Etanol

O combustível E85 é uma mistura feita com 85% de etanol e 15% de gasolina, e a percentagem de etanol é o que dá o nome para essa fonte energética. É um biocombustível muito usado nos Estados Unidos e os especialistas americanos garantem que ele consegue fazer com que os veículos lancem menos monóxido e dióxido de carbono na atmosfera.

http://biocombustivel.info/tipos-de-biocombustiveis.html, Acessado em 28/06/2015.

EXERCÍCIOS PROPOSTOS

Compreendendo a Habilidade– Caracterizar causas ou efeitos dos movimentos de partículas,

substâncias objetos ou corpos celestes.C-6

H-20

01. Em muitas tarefas diárias, é preciso arrastar objetos.

Isso pode ser mais ou menos difícil, dependendo das forças

de atrito entre as superfícies deslizantes. Investigando

a força necessária para arrastar um bloco sobre uma

superfície horizontal, um estudante aplicou ao bloco uma

força horizontal F e verificou que o bloco ficava parado.

Nessa situação, é correto afirmar que a força do atrito

estático entre o bloco e a superfície de apoio é, em módulo,

a) igual à força F.

b) maior que a força F.

c) igual ao peso do bloco.

d) maior que o peso do bloco.

e) menor que o peso do bloco.

Compreendendo a Habilidade– Avaliar métodos, processos ou procedimentos das ciências naturais

que contribuam para diagnosticar ou solucionar problemas de ordem social, econômica ou ambiental.

C-5H-19

02. Durante uma faxina, a mãe pediu que o filho a ajudasse,

deslocando um móvel para mudá-lo de lugar. Para escapar

da tarefa, o filho disse ter aprendido na escola que não

poderia puxar o móvel, pois a Terceira Lei de Newton define

que se puxar o móvel, o móvel o puxará igualmente de

volta, e assim não conseguirá exercer uma força que possa

colocá-lo em movimento.Qual argumento a mãe utilizará para apontar o erro de interpretação do garoto?a) A força de ação é aquela exercida pelo garoto.b) A força resultante sobre o móvel é sempre nula.c) As forças que o chão exerce sobre o garoto se anulam.d) A força de ação é um pouco maior que a força de reação.e) O par de forças de ação e reação não atua em um mesmo

corpo.



H-3

03. Leia a tirinha.

E, apesar das oposiçõese incompreensões, Colombocontinuou afirmando que a

Terra era redonda.

Redonda!... Que burro!

Toda Mafalda, Quino. Adaptado.


Não é difícil imaginar que Manolito desconheça a relação

entre a força da gravidade e a forma de nosso planeta.

Brilhantemente traduzida pela expressão criada por

Newton, conhecida como a lei de gravitação universal, esta

lei é por alguns aclamada como a quarta lei de Newton.

De sua apreciação, é correto entender que

a) em problemas que envolvem a atração gravitacional de

corpos sobre o planeta Terra, a constante de gravitação

universal, inserida na expressão newtoniana da lei de

gravitação, é chamada de aceleração da gravidade.

b) é o planeta que atrai os objetos sobre sua superfície e

não o contrário, uma vez que a massa da Terra supera

muitas vezes a massa de qualquer corpo que se encontre

sobre sua superfície.

c) o que caracteriza o movimento orbital de um satélite

terrestre é seu distanciamento do planeta Terra, longe

o suficiente para que o satélite esteja fora do alcance

da força gravitacional do planeta.

d) a força gravitacional entre dois corpos diminui

linearmente conforme é aumentada a distância que

separa esses dois corpos.

e) aqui na Terra, o peso de um corpo é o resultado da

interação atrativa entre o corpo e o planeta e depende

diretamente das massas do corpo e da Terra.



H-3

04. Galileu Galilei teve, como preocupação fundamental, estudar como o movimento dos corpos acontece. Ao final de seu livro Discursos e demonstrações concernentes a duas novas ciências, que fora publicado em 1638, trata do movimento de um projétil conforme o texto a seguir:

“Suponhamos um corpo qualquer, lançado ao longo de um plano horizontal, sem atrito; sabemos que esse corpo se moverá indefinidamente ao longo desse mesmo plano, com um movimento uniforme e perpétuo, se tal plano for ilimitado”.

Tal afirmação foi confirmada na publicação do livro Princípios Matemáticos de Filosofia Natural de Isaac Newton. O princípio físico newtoniano referente aos escritos de Galileu é:a) O princípio da Ação-reação, conhecido como terceira

lei de Newton.b) O princípio fundamental da dinâmica, conhecido como

segunda lei de Newton.c) O princípio da inércia, conhecido como primeira lei de

Newton.d) O princípio da atração dos corpos, conhecido como lei

da gravitação universal de Newton.e) O princípio da conservação da energia cinética.

Compreendendo a Habilidade– Reconhecer benefícios, limitações e aspectos éticos da biotecnologia,

considerando estruturas e processos biológicos envolvidos em produtos biotecnológicos.

C-3H-11

05. Leia o texto abaixo:

“Nasceu no dia 27 de março de 2014, na Universidade de Fortaleza – Unifor, a primeira cabra clonada e transgênica da América Latina. Chamada pelos cientistas de Gluca, ela possui uma modificação genética que deverá fazer com que ela produza em seu leite uma proteína humana chamada glucocerebrosidase, usada no tratamento da doença de Gaucher. Trata-se de uma doença genética relativamente rara, porém extremamente custosa para o sistema público de saúde. Segundo informações levantadas pelos pesquisadores, o Ministério da Saúde gasta entre R$ 180 milhões e R$ 250 milhões por ano com a importação de tratamentos para pouco mais de 600 pacientes com Gaucher no Brasil.

As drogas importadas são baseadas em proteínas produzidas in vitro, cultivadas em células transgênicas de hamster ou cenoura. A proposta da pesquisa brasileira é produzir a glucocerebrosidase no País, no leite de cabras transgênicas, a custos muito inferiores ao da produção em células em cultura.”

Texto adaptado do Jornal O Estado de São Paulo, 14/04/2014.

Baseando-se em alguns conceitos citados pelo texto, como transgênicos e clonagem, afirmamos quea) a clonagem é a produção de indivíduos geneticamente

iguais. É um processo de reprodução sexuada que resulta na obtenção de cópias geneticamente idênticas do ser vivo.

b) a clonagem pode ser obtida através da transferência do núcleo de uma célula somática da cabra que originou a Gluca, para um óvulo anucleado.

c) a clonagem é um processo fácil de ser obtido. Em 1996, a ovelha Dolly nasceu depois de apenas 2 tentativas que fracassaram.

d) os transgênicos são organismos vivos modificados em laboratório, onde se altera o código genético de uma espécie com introdução de uma ou mais sequências de DNA, provenientes do mesmo organismo.

e) Transgên icos e Organ ismos Genet icamente Modificados (OGM) são sinônimos. Todo transgênico é um organismo geneticamente modificado, e todo OGM é um transgênico.

Compreendendo a Habilidade– Interpretar experimentos ou técnicas que utilizam seres vivos,

analisando implicações para o ambiente, a saúde, a produção de alimentos, matérias primas ou produtos industriais.

C-8H-29

06. Com o desenvolvimento de técnicas de genética e aumento da área plantada com transgênicos surgiram preocupações com a biossegurança, restringindo esse tipo de cultura. Mesmo assim espera-se que a taxa de cultivo de organismos geneticamente modificados no Brasil cresça em média 54% até a safra 2020/21.

http://agromais.tv. Acesso em: 26 jul. 2012. (Adaptado)


Essas preocupações justificam-se pela possibilidade de a) ocorrência de mutações que proliferam células humanas

após a absorção dos transgenes. b) produção de toxinas nocivas ao homem em consequência

da mutagênese gerada nos vegetais. c) fluxo de genes entre as espécies nativas e as transgênicas

que causam impactos na biodiversidade. d) distribuição de grande número de sementes transgênicas

de forma ilícita por produtores após o primeiro plantio. e) geração de problemas imediatos no fígado e nos

rins humanos decorrentes do consumo de alimentos transgênicos.

Compreendendo a Habilidade– Avaliar propostas de alcance individual ou coletivo, identificando

aquelas que visam à preservação e a implementação da saúde individual, coletiva ou do ambiente.

C-8H-30

07. Leia o texto a seguir referente às aplicações das técnicas moleculares da genética.

Marcadores moleculares podem ser utilizados com grande eficiência para identificar e inibir a comercialização ilegal de produtos. Existem kits de identificação de diferentes espécies baseados na análise de polimorfismos de DNA de genes mitocondriais e nucleares. A vantagem desses é que podem ser obtidos a partir de material processado e industrializado, que não permitiria a identificação de outra maneira. Assim, é possível identificar com sucesso camarão descascado e congelado, salgado e seco ao sol (como o do acarajé) e em lata. Outro exemplo seria o de peixes brasileiros, como o mero (Epinephelus itajara), cuja carne é frequentemente vendida como se fosse garoupa (Epinephelus marginatus), devido a sua semelhança. Isso torna possível que órgãos de fiscalização ambiental identifiquem, facilmente e sem ambiguidade, o material apreendido.

Fonte: Adaptado de Galetti Jr. Et al., 2008. Genética da conservação na biodiversidade brasileira, pp.119-229. In: Fundamentos de Genética da

Conservação. Frankham, R., Ballou, J. D., Briscoe, D. A., Ribeirão Preto, SP, editora SBG, 280p.

Essa identificação de espécies é possível, pois a) a sequência que contém o sítio de restrição não

variável é amplificada, o produto é incubado com uma enzima de restrição qualquer e posteriormente testado em gel, para verificar se houve o corte.

b) é possível caracterizar moléculas de DNA por meio do padrão eletroforético de fragmentos gerados pela digestão com enzimas de restrição, produzindo uma impressão molecular única para todos os indivíduos de uma espécie.

c) os polimorfismos de DNA podem ser analisados pela digestão de amostras de DNA genômico com a enzima de restrição relevante e pela identificação de fragmentos de restrição específicos, cujos tamanhos representam alelos.

d) polimorfismos de DNA se constituem em um conjunto de marcadores numerosos e distribuídos por todo o genoma, permitindo a construção de mapas físicos, por enzimas de restrição, embora sua localização genética não possa ser determinada.

e) um pequeno número de sequências de reconhecimento para enzimas de restrição é conhecido, porém muitos polimorfismos de mutação de DNA serão caracterizados pelos alelos que possuem.

Compreendendo a Habilidade– Reconhecer benefícios, limitações e aspectos éticos da biotecnologia,

considerando estruturas e processos biológicos envolvidos em produtos biotecnológicos.

C-3H-11

08. A raposa, o lobo e o cão doméstico pertencem a espécies biológicas distintas entre si. Suponha que o seguinte experimento tenha sido realizado com sucesso: o núcleo de uma célula do corpo de um cão tenha sido transplantado para um óvulo anucleado de uma raposa e o embrião tenha sido implantado no útero de uma loba, ocorrendo a gestação. O animal será um clone que apresentará características genéticas a) da raposa, apenas. b) da loba, apenas. c) do cão, apenas. d) da mistura do cão e da raposa.e) da mistura da raposa e da loba.

Compreendendo a Habilidade– Relacionar informações apresentadas em diferentes formas de

linguagem e representação usadas nas ciências físicas, químicas ou biológicas, como texto discursivo, gráficos, tabelas, relações matemáticas ou linguagem simbólica.

C-5H-17

09. Uma pessoa comum precisa de 8000 kJ de energia, em média, por dia. Essa energia é proveniente da alimentação. Caso contrário, a pessoa começa a emagrecer. Observe a tabela a seguir com o poder calorífico de alguns alimentos:

Alimento Poder calorífico (kJ/g)

Carne vermelha 4

Suco de fruta 0,8

Feijão 3,2

Arroz 2,4

Um hábito comum dos brasileiros é realizar um almoço farto. Admita que um indivíduo comum ingeriu no almoço um pedaço de carne de 250 g, 300 g de arroz, 200 g de feijão e 500 mL de um suco de fruta (admita que a densidade do suco seja igual à da água pura). Em relação à energia fornecida pela alimentação,a) o almoço representa 20,2% do total diário de energia.b) o almoço representa 34,5% do total diário de energia.c) o almoço representa 55,5% do total diário de energia.d) o almoço representa 75,6% do total diário de energia.e) a energia fornecida pelo almoço ultrapassa o limite diário

e a pessoa deve engordar.

Compreendendo a Habilidade– Caracterizar materiais ou substâncias, identificando etapas,

rendimentos ou implicações biológicas, sociais, econômicas ou ambientais de sua obtenção ou produção.

C-7H-25

10. Etanol (C2H

5OH, massa molar 46 g/mol) apresenta poder

calorífico maior que o do metanol (CH3OH, massa molar

32 g/mol). No entanto, a avaliação de uso de determinado combustível também deve abordar aspectos ambientais, como a produção de CO

2 em sua queima completa, principal

responsável pelo efeito estufa. Assim, para uma mesma quantidade de energia liberada, qual a relação aproximada entre a produção de CO

2 do etanol e do metanol?


Supervisão Pedagógica: Marcelo PenaSupervisão Gráfica: Felipe Marques e Sebastião PereiraGerente do SFB: Fernanda Denardin

Projeto Gráfico: Antônio Nailton, Daniel Paiva e João LimaEditoração Eletrônica: Antônio NailtonIlustrações: Everton SilvaRevisão: Leidiane Souza

OSG.: 095224/15

Expediente

Dados: Calores de combustão (em kJ/g): etanol = –30; metanol = –20.

a) 1,1 d) 0,8b) 1,0 e) 0,7c) 0,9

Compreendendo a Habilidade– Relacionar propriedades físicas, químicas ou biológicas de produtos,

sistemas ou procedimentos tecnológicos às finalidades a que se destinam.

C-5H-18

11. Qual o melhor combustível para o homem utilizar? A resposta para essa pergunta nem sempre é precisa. Alguns avaliam a performance do combustível medindo a energia liberada em sua combustão completa para 1 mol do combustível queimado. Outros preferem avaliar a energia liberada por massa ou por volume de combustível queimado. Muitas vezes os resultados fornecem números impressionantes.Observe os dados a seguir, onde aparecem os quatro combustíveis mais usados em nosso cotidiano:

CombustívelMassa molar

média (g/mol)Densidade

média (g/mL)Poder calorífico

(kJ/mol)

Diesel 200 0,85 8000

Gasolina 100 0,70 4200

Etanol 50 0,80 1500

Butano 60 0,00083 3000

Qual o combustível mais eficiente quando se analisa o poder calorífico por massa e por volume, respectivamente?a) Gasolina e etanol. d) Etanol e diesel.b) Butano e gasolina. e) Butano e diesel.c) Etanol e Butano.

GABARITOS

EXERCÍCIOS DE FIXAÇÃO

01 02 03 04 05 06

d e b e b a

EXERCÍCIOS PROPOSTOS

01 02 03 04 05 06

a e e c c b

07 08 09 10 11

c d b c e

ANOTAÇÕES

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