Novo pensar 9 biologia quimicia fisica

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biologia • química • física

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ciências

NO VO PEN SAR

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biologia • química • física

ISBN 978-85-96-00978-2

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DEMÉTRIO GOWDAK EDUARDO MARTINS

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Demétrio Ossowski Gowdak Licenciado em História Natural pela Faculdade de Filosofia, Ciências e Letras da Pontifícia Universidade Católica do Paraná. Professor de Ciências e Biologia em escolas das redes particular e pública de ensino. Coordenador da área de Patologia Clínica em escola da rede particular de ensino.

Eduardo Lavieri Martins Bacharel e licenciado em Ciências Biológicas pelo Instituto de Biociências da Universidade de São Paulo. Professor e Coordenador no Ensino Fundamental e Superior e em cursinhos pré-vestibulares. Biólogo da Superintendência de Controle de Endemias (Sucen).

ciências

NO VO PEN SAR 9 biologia • química • física

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Copyright © Eduardo Lavieri Martins, Demétrio Ossowski Gowdak, 2017

Diretor editorial Lauri Cericato

Gerente editorial Silvana Rossi Júlio

Editor Roberto Henrique Lopes da Silva

Editores assistentes João Paulo Bortoluci, Júlia Bolanho da Rosa Andrade

Assessoria Sandra Del Carlo, Helder Santos, Gustavo Kaneto, Laura de Paula, Juliana Bardi, Rebeca Verônica Ribeiro Viana, Renata Rosenthal, Valéria Rosa Martins

Assistente editorial Bruna Flores Bazzoli

Gerente de produção editorial Mariana Milani Fotografia da capa: Detalhes de

Coordenador de produção editorial Marcelo Henrique Ferreira Fontes penas de pavão.

Gerente de arte Ricardo Borges

Coordenadora de arte Daniela Máximo

Projeto gráfico Fabiano dos Santos Mariano Capa Sergio de Cândido

Foto de capa Science Photo Library/Getty Images

Supervisora de arte Isabel Cristina Corandin Marques

Diagramação SG Amarante Editorial

Tratamento de imagens Ana Isabela Pithan Maraschin, Eziquiel Racheti, Guilherme H. Nahes Alonso

Coordenadora de ilustrações e cartografia Marcia Berne

Ilustrações e cartografia Alexandre Bueno, Alex Argozino, Allmaps, Arthur Kenji, Cecília Iwashita, Dawidson França, Fábio Marra, Ilustra Cartoon, Luis Moura, Paulo César Pereira, Paulo Nilson, Studio Caparroz, Walter Caldeira Ilustrações que acompanham o projeto: designed by Freepik

Coordenadora de preparação e revisão Lilian Semenichin

Supervisora de preparação e revisão Izabel Cristina Rodrigues

Preparação Ana Lúcia P. Horn, Edna Viana, Fernanda Rodrigues, Iraci Miyuki Kishi, Lucila Segóvia Revisão Carolina Manley, Célia Regina Camargo, Desirée Araújo, Kátia Cardoso, Lilian Vismari, Lucila Segóvia

Supervisora de iconografia e licenciamento de textos Elaine Bueno

Iconografia Etoile Shaw, Izilda Canosa, Odete Ernestina Pereira, Rosely Ladeira

Licenciamento de textos André Mota, Mayara Ribeiro

Supervisora de arquivos de segurança Silvia Regina E. Almeida

Diretor de operações e produção gráfica Reginaldo Soares Damasceno Dados Internacionais de Catalogação na Publicação (CIP) (Câmara Brasileira do Livro, SP, Brasil) Gowdak, Demétrio Ossowski Ciências novo pensar – biologia, química, física, 9 / Demétrio Ossowski Gowdak, Eduardo Lavieri Martins. – 1. ed. – São Paulo : FTD, 2017.

ISBN: 978-85-96-00978-2 (aluno) ISBN: 978-85-96-00979-9 (professor) 1. Biologia (Ensino fundamental) 2. Física (Ensino fundamental) 3. Química (Ensino fundamental) I. Martins, Eduardo Lavieri. II. Título.

17-02148 CDD-372.19 Índices para catálogo sistemático: 1. Ensino integrado : Livros-texto : Ensino fundamental 372.19 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Envidamos nossos melhores esforços para localizar e indicar adequadamente os créditos dos textos e imagens presentes nesta obra didática.

No entanto, colocamo-nos à disposição para avaliação de eventuais irregularidades ou omissões de crédito e consequente correção nas próximas edições. As imagens e os textos constantes nesta obra que, eventualmente, reproduzam algum tipo de material de publicidade ou propaganda, ou a ele façam alusão, são aplicados para fins didáticos e não representam recomendação ou incentivo ao consumo.

Reprodução proibida: Art. 184 do Código Penal e Lei 9.610 de 19 de fevereiro de 1998.

Todos os direitos reservados à EDITORA FTD.

Rua Rui Barbosa, 156 – Bela Vista – São Paulo – SP CEP 01326-010 – Tel. 0800 772 2300 Caixa Postal 65149 – CEP da Caixa Postal 01390-970 www.ftd.com.br central.relacionamento@ftd.com.br

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Impresso no Parque Gráfico da Editora FTD Avenida Antonio Bardella, 300 Guarulhos-SP – CEP 07220-020 Tel. (11) 3545-8600 e Fax (11) 2412-5375

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NASA

INTRODUÇÃO Neste ano, vamos percorrer os caminhos da Biologia, da Química e da Física.

Vamos aprofundar nossas informações sobre Ciências e conhecer alguns dos seus estudiosos, que, nos séculos passados, sem tantos recursos tecnológicos, conseguiram deixar marcos de conhecimento e de pensamentos.

Serão abordados, também neste volume, temas como Tecnologia e Ecologia, com assuntos fundamentais para a compreensão e a participação crítica no mundo atual.

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Conheça seu livro Os relâmpagos iluminam as paisagens.

Florianópolis (SC), 2014.

Conceitos meteorológicos e físicos são necessários para explicar e compreender fenômenos como a formação de um arco-íris. Na fotografia, vemos arco-íris em Novo Airão (AM), 2013.

Cadu Rolim/Fotoarena/ Folhapress

Marcos Amend/Pulsar

JSC/NASA

O conteúdo deste livro está dividido em grandes blocos, chamados unidades.

Cada uma delas agrupa capítulos sobre determinado tema de Ciências. Nas aberturas das unidades, esses temas são apresentados com imagens e questões instigantes, que vão fazer você se animar a aprofundar seus estudos.

UNIDADE 3

Momento do lançamento do ônibus espacial Atlantis em sua última missão.

Flórida, Estados Unidos da América, 2011.

(Foto de fundo.)

NOÇÕES BÁSICAS DE FÍSICA A Física é a ciência que estuda a natureza da energia e da matéria, criando modelos para interpretá-la. Os fenômenos estudados pela Física manifestam-se de diversas formas. Alguns são muito comuns em nosso cotidiano, como os que envolvem abrir uma porta, trocar o pneu de um carro, praticar esportes. Outros são bem mais complexos, como o lançamento de naves espaciais e a construção de telescópios.

1. A Física está bem mais presente em nosso cotidiano do que muitas pessoas imaginam. Nas imagens desta abertura de unidade, você pode observar

Flavio Bacellar/Olhar Imagem

fenômenos visuais, como o relâmpago e o arco-íris, além de uma construção

Os conceitos de Física são usados por engenheiros na construção de diversas obras. Na fotografia, vemos a ponte estaiada localizada na Marginal Tietê, em São Paulo (SP), 2013.

da engenharia e o momento de lançamento de uma nave espacial.

• Na sala de aula, enquanto lê essas informações, ocorrem a seu redor situações que remetem à Física? Quais são elas?

2. Você sabe quais são as principais áreas de estudo da Física? Pesquise e relacione as imagens de abertura a cada uma dessas áreas.

219

218

Comprometimento do meio ambiente CAPÍTULO

7

o ser humano há tempo vem causando mais alterações no ambiente que todos os demais

O ambiente agredido

seres vivos. o ser humano moderno surgiu há mais de 100 000 anos na África e de lá expandiu-se pelo mundo. de início, vagando pelos campos e pelas florestas atrás de alimento e abrigo. duas grandes revoluções, entretanto, marcaram as alterações mais significativas pelas quais passou a humanidade: a Revolução Neolítica e a Revolução industrial. a Revolução Neolítica ocorreu há mais de 10 mil anos e deu início à civilização. Entre as técnicas descobertas e desenvolvidas no final do período Neolítico, destacam-se a domesticação de animais, o cultivo de plantas e o uso do fogo.

Essas técnicas resolveram o problema da escassez de alimento, permitindo o aumento da população humana. Surgiram, então, as cidades, as profissões, a escrita, o comércio e a metalurgia, por exemplo.

Leia as tirinhas a seguir. © Mauricio de Sousa Produções Ltda.

Com o aumento da população, a humanidade precisou de mais espaço para a construção de cidades, o cultivo de plantas e a criação de animais. desse modo, as florestas e os campos cederam lugar às populações humanas. durante o século XiX, aconteceu a Revolução industrial, que acelerou todo o processo de desenvolvimento. a industrialização trouxe progresso e tornou a vida humana mais fácil e confortável; entretanto, ao mesmo tempo, contribuiu para acelerar as alterações no ambiente. atualmente, resíduos industriais e domésticos acumulam-se no ar, na água e no solo, comprometendo todos os ecossistemas. as consequências dessa forma de tratar a natureza estão se tornando dramáticas e insustentáveis.

Ziraldo

A

sobre esse tema. Depois cante para seus colegas.

a maioria dos peixes ou de anfíbios aquáticos, manter a diferença de temperatura entre seus corpos e o ambiente circundante. O ar tem tanto uma baixa capacidade calórica como uma baixa condutividade em relação à água, e as temperaturas corpóreas da maioria dos Vertebrata [(vertebrados)] terrestres são, ao menos parcialmente, independentes da temperatura do ar. Alguns vertebrados aquáticos também têm temperaturas corpóreas substancialmente acima daquela da água ao seu redor.

A manutenção destas diferenças de temperatura requer mecanismos termorreguladores, e estes são bem desenvolvidos entre os vertebrados. A classificação dos vertebrados em pecilotermos (grego: poikilo = variável e therm = calor) e homeotermos (grego: homeo = = a mesma) foi amplamente utilizada até a metade do século XX, mas esta terminologia se tornou menos apropriada conforme o conhecimento sobre as capacidades reguladoras da temperatura de uma grande variedade de animais se tornou mais sofisticado. [...] A maioria dos biólogos interessados na regulação da temperatura prefere os termos ectotérmico e endotérmico. Estes termos não são sinônimos de pecilotermos e homeotermos, pois não se referem à variabilidade da temperatura corpórea e sim às fontes de energia utilizadas na termorregulação. Os ectotermos (grego: ecto = de fora) conseguem calor principalmente de fontes externas – aquecendo-se ao sol, por exemplo, ou repousando sobre uma rocha aquecida. Os endotermos (grego: endo = de dentro) dependem muito da

Max Allen/Alamy/Glow Images

Ave roadrunner (Geococcyx californianus).

Mesmo sendo um animal endotérmico, essa ave se expõe ao sol para aumentar sua temperatura corporal.

produção metabólica de calor para aumentar a temperatura corpórea. A fonte de calor utilizada para manter a temperatura corpórea é a principal diferença entre os ectotérmicos

contração aumenta conforme a temperatura do ar cai, e uma fêmea píton indiana é capaz de manter seus ovos acerca de 30 °C, em temperaturas do ar tão

até 8 m

baixas quanto 23 °C. Esta produção de calor promove um aumento substancial na taxa metabólica dessa serpente — a 23 °C, uma píton utiliza cerca de 20 vezes mais energia do que usaria normalmente. Assim, generalizações acerca das temperaturas corpóreas e das capacidades termorreguladoras dos vertebrados devem ser feitas com cuidado, e os mecanismos reais, utilizados para regular a temperatura corpórea, devem ser estudados de modo cuidadoso. [...]

Píton, réptil ectotérmico, enrolada em seus ovos.

POUGH, F. H.; JANIS, C. M.; HEISER, J. B. A vida dos vertebrados. 4. ed. São Paulo: Atheneu, 2006, p. 93-94.

ATIVIDADES 1

Uma tartaruga de água doce sai da água periodicamente e, para se aquecer, fica em cima de uma rocha exposta ao sol.

• Nesse caso, quais são as formas de transferência de calor que ocorrem? Explique.

2 É muito comum que haja confusão ao se utilizarem os termos pecilotérmicos, homeotérmicos, ectotérmicos e endotérmicos. Explique o significado de cada um deles.

3 A maioria dos pesquisadores prefere utilizar os termos “endotérmicos” e “ectotérmicos” no estudo do

e os endotérmicos. Ectotérmicos terrestres – como lagartos e tartarugas – e endotérmicos – como as aves e os mamíferos – têm temperaturas de atividade que variam de 30 a 40 °C.

controle da temperatura corporal dos animais.

A endotermia e a ectotermia não são mecanismos de regulação de temperatura mutuamente exclusivos, e muitos animais utilizam uma combinação dos dois. Em geral, as aves e os mamíferos são endotérmicos, mas algumas espécies

b) Considerando as necessidades energéticas de um animal endotérmico e o fato de esses animais

utilizam extensivamente fontes externas de calor. Por exemplo, os "roadrunners" são aves predadoras que vivem nos desertos do sudoeste dos Estados Unidos e nas regiões adjacentes do México.

Em noites frias, essas aves se tornam hipotérmicas, permitindo que sua temperatura caia do seu nível normal de 38 °C a 39 °C, para até 35 °C ou menos. Pela manhã, ficam ao sol, elevando as penas do dorso para expor uma área de pele negra. Cálculos indicam que um "roadrunner" pode economizar 132 joules por hora por meio da utilização da energia solar no lugar do metabolismo, para elevar 10 cm a 12 cm

[...] As serpentes normalmente são ectotérmicas, mas as fêmeas de diversas espécies de píton se enrolam ao redor de seus ovos, produzindo calor pela contração rítmica de seus músculos. A taxa de

a temperatura.

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4 D2-CIE-F2-2036-PIN-V9-001-011-LA-M17.indd 4

Poluição do ar e da água provocada pela ação humana. (A) Chaminé de indústria expelindo poluição em Pereira Barreto (SP), 2014; (B) Lagoa poluída por atividades humanas no Rio de Janeiro (RJ), 2013.

95

blickwinkel/Alamy/Glow Images

ECTOTERMIA E ENDOTERMIA

Fabio Colombini

ZiRaLdo. Menino Maluquinho. 2002-2015. disponível em: <http://www.omeninomaluquinho. com.br/paginatirinha/paginaanterior.asp?da=24122006>. acesso em: mar. 2017.

› Você já viveu uma situação semelhante às mostradas acima em algum lugar? › Entrou em vigor, no ano de 2012, uma lei que proíbe a utilização de sacolinhas plásticas nos supermercados. Qual é a sua opinião a esse respeito? › Qual é, em sua opinião, a melhor forma de conscientização da população e dos go-

94

Porque as taxas de muitos processos biológicos são afetadas pela temperatura, seria vantajoso, para qualquer animal, ser capaz de controlar a temperatura de seu corpo. Entretanto, a alta capacidade calórica e a alta condutividade da água tornam difícil, para

B

Tirinhas ilustrando situações em decorrência da poluição.

vernantes para as questões relacionadas à preservação do meio ambiente e dos recursos naturais do planeta? › Elabore uma paródia, utilizando como base uma música de que você goste, falando

TEIA CONHECIMENTO DO CONTROLANDO A TEMPERATURA CORPÓREA –

Animação sobre a poluição da água e a degradação do ar e do solo. Disponível em: <http://ftd.li/dvar8x>. Acesso em: mar. 2017.

Ricardo Moraes/Reuters/Latinstock

•

No começo de cada capítulo, você vai se deparar com imagens e atividades que o ajudarão a resgatar o que já sabe. Além disso, esta seção também vai despertar o seu interesse pelo que está por vir.

a) Cite uma vantagem e uma desvantagem da endotermia e da ectotermia. perderem calor para o ambiente por irradiação, em que época do ano eles necessitam ingerir maior quantidade de alimentos para conseguir manter em equilíbrio sua temperatura corporal, no verão ou no inverno? Explique.

4 Faça uma pesquisa e escreva em seu caderno dois exemplos de animais endotérmicos e dois ectotérmicos que ocorrem em sua região. Explique que tipo de estratégia eles têm para regular sua temperatura corporal.

5 As serpentes peçonhentas, de forma geral, têm hábitos noturnos e enxergam mal. Elas localizam suas presas pelo calor irradiado de seus corpos, que é captado por um órgão especializado chamado fosseta loreal. Assim, imagine uma situação experimental em que são colocados uma serpente, um roedor e um sapo em uma sala escura.

• Qual dos animais tem mais chance de ser predado pela serpente? Explique.

273

Estudar Ciências ou qualquer outra disciplina é muito importante para você entender o ambiente, as pessoas e você mesmo. Nesta seção do livro, você será estimulado a enxergar a relação entre os diferentes temas que você aprende. Assim, você conseguirá atuar no mundo de forma mais crítica.

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Observe as representações. substância simples

substância composta

Os elementos das imagens estão fora de escala de tamanho entre si.

[...]

ReveR e aplicaR

O ruído é outro fator que merece ser mencionado, devido não só à perturbação que causa aos habitantes das áreas onde se localizam os empreendimentos eólicos, como também à fauna local – como, por exemplo, a sua interferência no processo reprodutivo das tartarugas. [...]

1

O impacto sobre o solo ocorre de forma pontual à área de instalação da base de concreto onde a tur-

As cores não correspondem aos tons reais.

bina é instalada.

Analise a tabela hipotética abaixo e responda às perguntas.

variação do número de cães por raça vivendo em casas de certa cidade

[...] a área em torno da base de concreto fica totalmente disponível para o aproveitamento agrícola

Raça de cães

1992

2002

a

3 000

2 500

ou pecuário; e a vegetação em torno da turbina eólica pode ser mantida intacta. [...]

BRASIL. Ministério do Meio Ambiente. Energia éolica. Brasília, DF, [2014?]. Disponível em: <http://www.mma.gov.br/clima/energia/energias-renovaveis/energia-eolica>. Acesso em: jan. 2017.

As moléculas apresentam um único tipo de elemento químico ( ).

AtividAdEs 1

Explique como funciona a energia eólica, citando as transformações de energia que ocorrem no processo.

Mencione quais são os três fatores que influenciam na quantidade de energia transferida aos aerogeradores.

2 Ao analisar estudos sobre as consequências da instalação de parques eólicos em rotas de migração de aves, observa-se que pode haver impactos negativos para algumas espécies. Assim, esse é um aspecto importante a ser analisado quando se pretende construir um novo parque eólico.

• Em duplas, analisem, discutam e proponham algumas alternativas para minimizar os impactos negativos sobre as aves.

2012 2 000

B

-

500

1 000

c

-

1 000

5 000

D

300

300

300

e

500

300

100

As moléculas apresentam mais de um tipo de elemento químico ( e

a) Qual raça tem maior quantidade de cães em 1992? b) O que aconteceu com essa raça com o passar dos anos? c) O que aconteceu com a raça C? d) Escreva uma possível explicação para isso. e) O que aconteceu com o número total de cães durante o tempo pesquisado? f) O que aconteceu com a raça D? g) De acordo com a tabela, pode-se dizer que as crianças passaram a gostar mais de cães? Proponha um modo de descobrir se isso é verdade.

2 Uma família tem dois cães gêmeos com 4 anos de idade. Moram em uma grande casa em uma cidade poluída que fica numa altitude de 1 000 m. Nas férias, foram para a praia.

Lá chegando, os cães adoeceram, apresentando os seguintes sintomas: vômito e falta de apetite. Voltando para a casa na cidade, os sintomas desapareceram.

no Brasil para a produção de energia elétrica e para fins

a) Apresente algumas hipóteses que esclareçam a causa da doença. b) Apresente experimentos capazes de testar as hipóteses sugeridas.

pacíficos (Medicina, agricultura, indústria, Arqueologia, a qualquer tipo de utilização dessa forma de energia.

Os grupos poderão pesquisar sobre o assunto em jornais, revistas, livros e na internet

Arthur Kenji

para o aprofundamento da discussão.

Usinas de Angra dos Reis, Rio de Janeiro (RJ), 2011.

135

Os trabalhos em grupo são essenciais para desenvolvermos habilidades como cooperação, divisão de tarefas e convivência com ideias diferentes. Aproveite 22 bastante essas oportunidades!

épocas do ano. Essas espécies vivem totalmente submersas, atrapalham e danificam as turbinas, ocasionando sérios prejuízos. Como é difícil retirá-las mecanicamente e um controle químico pode ser perigoso ao ambiente, pensou-se em um controle biológico com a utilização de um fungo capaz de combatê-las.

• Proponha um experimento para testar se o fungo prejudica essas algas sem afetar outros microrganismos que, além de não constituir problema para as hidrelétricas, são necessários ao ambiente.

Hidrelétrica de Itaipu, em Foz do Iguaçu, 2015.

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Representação de substâncias simples e composta.

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Sempre que estiver estudando algo, Química nova interativa.

Ilustração produzida com base em: SOCIEDADE BRASILEIRA DE QUÍMICA. <http://qnint.sbq.org.br/novo>.

Acesso em: mar. 2017. dêDisponível especialem: atenção às atividades e exercícios. Entre outros aspectos, eles ajudam você a avaliar o que aprendeu e também ajudam a treinar a resolução • Como identificar uma substância? Como podemos diferenciar as substâncias? de problemas e situações.

II. AÇÃO DO CALOR SOBRE A ÁGUA

I. DILATAÇÃO TÉRMICA

ATIVIDADES EXPERIMENTAIS

sa

fi

transportes); o outro, contrário

Muitas hidrelétricas do Brasil têm problemas causados pelo número excessivo de certas algas fibrosas em algumas

Ernesto Reghran/Shutterstock.com

à utilização de energia nuclear

Marco A. Alves/ Eletronuclear

dois grupos: um deles, favorável

o

A classe deve ser dividida em

Nas férias seguintes estiveram na mesma casa da região praiana e novamente os cães adoeceram, acometidos dos mesmos sintomas.

De

TRABALHO EM GRUPO

UtilizAção dE EnErgiA nUclEAr no BrAsil

Objetivo

Objetivo

Verificar o comportamento de um sólido quando aquecido.

Material • pedaço de arame (1 m aproximadamente);

Verificar a ação do calor sobre a água.

Atenção: Os experimentos com vela devem ser realizados com cuidado para evitar queimaduras.

Faça-os sempre com a supervisão de um adulto.

Material • tubo de ensaio de vidro refratário;

EntEndEndo a radioatividadE As substâncias e suas fórmulas químicas

• duas estacas de madeira; • uma massa qualquer; • vela acesa.

Procedimento

• suporte para o tubo de ensaio;

• rolha perfurada com tubinho de vidro adaptado;

• bico de Bunsen ou lamparina a álcool;

Radioatividade é o nome dado ao processo natural ou artificial no qual o núcleo de Atividades alguns áto- práticas nos ajudam de várias • caneta de ponta macia;

A. Estique o pedaço de arame entre as duas estacas de madeira, apoiadas numa mesa.

• água colorida.

As substâncias podem ser representadas fórmulas químicas. formas.

Para por começar, fica mais fácil entender mos emite partículas. Esse processo é chamado de decaimento radioativo ou desintegração nuclear.

B. Pendure no arame uma massa qualquer.

C. Meça a distância entre a massa e a mesa (posição A). Anote o valor da medida.

Procedimento

D. Com a vela acesa, aqueça o arame em todo o seu comprimento.

A. Encha completamente o tubo de ensaio com a água colorida, arrolhe-o e marque com a caneta o

E. Levante hipóteses.

Material usado no experimento.

conceitos mais complicados ou abstratos. Além A fórmula é uma A radioatividade foi descoberta no século XIX por Henriquímica Becquerel, que representação trabalhava com simplificada da molécula constituinte da substância. nível da água no tubinho que atravessa a rolha.

B. Coloque o tubo de ensaio no suporte e acenda o bico de Bunsen ou a lamparina.

• Em sua opinião, o que acontecerá com o arame? Justifique sua resposta.

C. Observe o que acontece e anote outra vez o nível da água no tubinho.

F. Após aquecer o arame, meça novamente a distância da massa à mesa. Anote e confira se houve

• O que aconteceu com o nível da água quando o tubo de ensaio foi aquecido?

disso, você mesmo pode realizar experimentos para buscar respostas para as suas perguntas!

Arrolhar: colocar rolha, tampar com rolha.

Exemplos: minérios de urânio e percebeu que eles eram capazes de emitir luz mesmo quando estavam no

diferença entre as duas medidas.

As cores não correspondem aos tons reais.

Atenção: Cuidado ao utilizar o fogo.

escuro. Logo depois, o casal Pierre e Marie Curie comprovou a existência de outras substâncias base de experimento

Os elementos das imagens estão fora de escala de tamanho entre si.

Arthur Kenji

com atividade radioativa.

Representando substâncias

As cores não correspondem aos tons reais.

posição A

Ilustrações: Luis Moura

Atualmente, acredita-se que a origem da radioatividade é uma instabilidade interna no núcleo do átomo, que, ao se converter em outro átomo, alcança maior estabilidade. estaca de madeira

Montagem utilizada no experimento sobre dilatação térmica de um sólido (arame).

uma massa qualquer que, por si, não muda a posição horizontal do arame

Substância

Fórmula

A maioria dos elementos encontrados na natureza tem seus núcleos estáveis, isto é, não

Significado

Montagem do aparato para o experimento.

QUESTÕES E CONCLUSÕES

QUESTÕES E CONCLUSÕES

1. O que foi preciso para o arame mudar de posição?

1. Como se explica a alteração no nível da água?

2. Depois de afastar a vela, o que acontece com o arame?

2. Por que os corpos se dilatam pelo calor?

radioativos. A estabilidade do núcleo atômico é determinada pelo número de massa, ou seja,

Em uma molécula de água, há dois átomos de hidrogênio (H) e um átomo de oxigênio (O).

Os elementos

pela quantidade de prótons e de nêutrons. A estabilidade Água só é rompidaH nos O átomos com nú2

268

269

mero de massa muito grande. Assim, a partir do polônio, cujo número atômico é 84, todos os elementos têm núcleos instáveis.

da imagem estão fora de escala de molécula glicose, tamanhode entre si.

As cores não correspondem tons átomos reais. háaosseis

Em uma de carbono (C), 12 átomos de hidrogênio (H) e seis átomos de oxigênio (O).

Glicose H12O6 Na natureza existem também, em proporções mínimas, átomosC6instáveis de elementos

mais leves que o polônio. Todos esses átomos de núcleos instáveis são isótopos radioativos

Editora Zahar

ou radioisótopos.

Ilustrações e esquemas muitas Em uma molécula de ozônio, há três átomos de oxigênio (O). vezes apresentam cores e tamanhos Curie e a radioatividade em 90 minutos diferentes da realidade, pois assim eles Autor: Paul Strathern ficam mais simples e claros, facilitando Editora: Jorge Zahar Editor a visualização e o aprendizado de • No link a seguir, você encontrará alguns elementos químicos queindicam fazem parte do nosso Ano: 2000 certos conteúdos.

Estes selos Marie Curie, ganhadora de dois prêmios Nobel, foi auma maioresaté sua utilização. dia a dia, desde suadas obtenção Disponível em: <http://ftd.li/3wc9gf>. quando isso acontece.

Ozônio

O3

cientistas do século XX. Seu trabalho permitiu Acesso em: progressos mar. 2017. na Física Nuclear e na Medicina. Ironicamente, Curie morreu de leucemia em 1934 em consequência de anos de exposição à radioatividade.

46 desintegração radioativa

Bons livros são uma ótima forma No meio de tanta informação Ao se desintegrarem, os núcleos podem liberar radiação na forma de partículas alfa (a), de aprender algo. Procure, nas disponível na internet, como saber o • Animação sobre partículas beta (b)eeda partículas bibliotecas da escola sua gama (g). que é bom ou ruim? Estas indicações, energia nuclear A desintegração alfa emissão de partículas alfa, positivamente carregadas, cidade, os livros indicados nocompreende aque aparecem ao longo do livro, foram e os impactos cada uma volume, constituída por 2 prótons e 2 nêutrons, expelidos selecionadas do núcleo do átomo. decorrer deste e assim cuidadosamente para ambientais cau­ sados por ela, aprenda ainda mais! ajudar você em seus estudos.

Os átomos de urânio, tório, polônio e rádio emitem radiação do tipo alfa. desde a mine­ ração dos ma­ teriais até os A desintegração beta consiste na liberação de partículas beta, cada uma constituída por resíduos que 1 elétron, portanto, negativamente carregadas. s o b ra m p e l a sua utilização Os átomos de tório, césio e estrôncio apresentam desintegração beta. como fonte de energia. Dis­ A radiação gama compreende a emissão de ondas eletromagnéticas da mesma natureza ponível em: D2-CIE-F2-2036-PIN-V9-001-011-LA-M17.indd 5

Tudo isso que você viu faz parte do livro com o qual você vai estudar Ciências este ano.

Bom trabalho!

5 3/21/17 4:48 PM

).

SUMÁRIO UNIDADE 1 BIOLOGIA......................................................................................................12

1

A BIOLOGIA......................................................................................................14

CAPÍTULO

2

SUBSTÂNCIAS NOS SERES VIVOS.........................................................24

CAPÍTULO

3

A CÉLULA.........................................................................................................43

CAPÍTULO

O CITOPLASMA E AS ORGANELAS CELULARES..............................57

CAPÍTULO

4

Introdução ao estudo da Biologia......................................................................................................... 15

Características da vida.................................................................................................................. 15

Subdivisões da Biologia................................................................................................................ 17

Níveis de organização................................................................................................................... 18 Rever e aplicar..................................................................................................................................... 19 O método científico............................................................................................................................. 20

A importância da observação dos fatos........................................................................................ 21 Teia do conhecimento: O método científico.......................................................................................... 22 Rever e aplicar..................................................................................................................................... 23

Substâncias orgânicas e inorgânicas..................................................................................................... 25 Água............................................................................................................................................ 25 Minerais....................................................................................................................................... 26 Carboidratos................................................................................................................................ 26 Rever e aplicar..................................................................................................................................... 28 Lipídios......................................................................................................................................... 29 Proteínas...................................................................................................................................... 29 Teia do conhecimento: Frutas refeitas................................................................................................... 34 Rever e aplicar..................................................................................................................................... 36 Vitaminas..................................................................................................................................... 37

Ácidos nucleicos........................................................................................................................... 39 Atividades experimentais: I. Ação enzimática e temperatura................................................................................................. 41 II. Ação enzimática e pH............................................................................................................... 41 Rever e aplicar..................................................................................................................................... 42

Histórico.............................................................................................................................................. 44 Tipos de célula..................................................................................................................................... 44 Tamanho das células............................................................................................................................ 45 Conteúdo das células........................................................................................................................... 45 O microscópio...................................................................................................................................... 45 Envoltórios celulares............................................................................................................................. 47

Membrana plasmática.................................................................................................................. 47

Parede celular............................................................................................................................... 52 Teia do conhecimento: O porteiro das células....................................................................................... 52 Rever e aplicar..................................................................................................................................... 53 Atividade experimental: O microscópio................................................................................................ 56

O citoplasma........................................................................................................................................ 58 Ribossomos.................................................................................................................................. 58

Retículo endoplasmático............................................................................................................... 60

Complexo golgiense..................................................................................................................... 60 Lisossomos................................................................................................................................... 61 Peroxissomos................................................................................................................................ 62 Glioxissomos................................................................................................................................ 62 Vacúolos...................................................................................................................................... 62 Centríolos.................................................................................................................................... 63 Mitocôndrias................................................................................................................................ 63 Plastos.......................................................................................................................................... 64

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Energia para a vida.............................................................................................................................. 65

Respiração aeróbia....................................................................................................................... 65 Fermentação................................................................................................................................ 65 Rever e aplicar..................................................................................................................................... 66

5

O NÚCLEO E A DIVISÃO CELULAR.........................................................69

CAPÍTULO

ORIGEM DA VIDA, GAMETOGÊNESE E EMBRIOLOGIA.................82

CAPÍTULO

6

CAPÍTULO

7

CAPÍTULO

8

O núcleo.............................................................................................................................................. 70

Os cromossomos.......................................................................................................................... 71 Divisão celular...................................................................................................................................... 73 Mitose.......................................................................................................................................... 73 Teia do conhecimento: Você pode ser imortal....................................................................................... 75 Meiose......................................................................................................................................... 77 Rever e aplicar..................................................................................................................................... 79

Origem da vida.................................................................................................................................... 83 Gametogênese.................................................................................................................................... 86 Embriologia......................................................................................................................................... 87

Fases iniciais do desenvolvimento embrionário...................................................................... ........87 Teia do conhecimento: Cientistas da USP criam 18 novas linhagens brasileiras de células-tronco.......... 89 Rever e aplicar..................................................................................................................................... 91

O AMBIENTE AGREDIDO.............................................................................94 Comprometimento do meio ambiente................................................................................................. 95 Planeta alterado................................................................................................................................... 96 Desmatamentos........................................................................................................................... 96

Buraco na camada de ozônio....................................................................................................... 96

Efeito estufa................................................................................................................................. 97

Chuva ácida................................................................................................................................. 98

Contaminação radioativa.............................................................................................................. 99 Rever e aplicar................................................................................................................................... 100

POLUIÇÃO E SAÚDE...................................................................................101 Poluentes e seus efeitos biológicos..................................................................................................... 102

Poluentes da atmosfera.............................................................................................................. 102

Poluentes da água...................................................................................................................... 104

Poluentes do solo....................................................................................................................... 106 Rever e aplicar................................................................................................................................... 107 Medidas antipoluentes....................................................................................................................... 108

Controle da poluição do ar......................................................................................................... 108

Controle da poluição das águas.................................................................................................. 108

Controle da poluição do solo...................................................................................................... 109

Controle do uso de agrotóxicos e da emissão radioativa............................................................. 110 O futuro do planeta........................................................................................................................... 110 Rever e aplicar................................................................................................................................... 111

UNIDADE 2 MATÉRIA, ENERGIA E NOÇÕES BÁSICAS DE QUÍMICA.... 112 CAPÍTULO

9

MATÉRIA.........................................................................................................114 Introdução ao estudo da matéria....................................................................................................... 115 Propriedades da matéria.................................................................................................................... 115

Propriedades gerais.................................................................................................................... 115

Propriedades específicas............................................................................................................. 118 Atividade experimental: Densidade de líquidos e de sólidos................................................................ 121 Teia do conhecimento: Você sabia que a grafite e o diamante são feitos do mesmo material?........................................................................................................... 122

Substância e mistura.................................................................................................................. 123

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Fenômenos químicos e físicos..................................................................................................... 123 Rever e aplicar................................................................................................................................... 124 CAPÍTULO

10

CAPÍTULO

11

CAPÍTULO

12

CAPÍTULO

13

ENERGIA.........................................................................................................126 Introdução ao estudo da energia........................................................................................................ 127 Formas de energia............................................................................................................................. 127

Energia mecânica....................................................................................................................... 127

Energia elétrica........................................................................................................................... 129

Energia térmica.......................................................................................................................... 129

Energia luminosa e sonora.......................................................................................................... 129 Conservação de energia..................................................................................................................... 129 Transformação de energia.................................................................................................................. 130

Usina hidrelétrica........................................................................................................................ 130

Usina termelétrica...................................................................................................................... 131

Usina nuclear (termonuclear)...................................................................................................... 132 Energia da biomassa.......................................................................................................................... 133 Teia do conhecimento: A energia eólica no Brasil............................................................................... 134 Trabalho em grupo: Utilização de energia nuclear no Brasil................................................................ 135 Rever e aplicar................................................................................................................................... 136

SUBSTÂNCIAS QUÍMICAS E MISTURAS.............................................137 Conceitos de moléculas e substâncias químicas.................................................................................. 138

Substâncias e o número de elementos químicos......................................................................... 138

As substâncias e suas fórmulas químicas..................................................................................... 139 Teia do conhecimento: Alguns grandes nomes da Química................................................................. 140 Rever e aplicar................................................................................................................................... 141 Mistura.............................................................................................................................................. 143

Substância e mistura.................................................................................................................. 143

Sistema, fase de um sistema e classificação................................................................................ 144 Atividade experimental: Diferença entre as misturas........................................................................... 145 Rever e aplicar................................................................................................................................... 146 Separação dos componentes das misturas.......................................................................................... 147

Separação dos componentes de misturas heterogêneas.............................................................. 147

Separação dos componentes de misturas homogêneas............................................................... 151 Rever e aplicar................................................................................................................................... 152

A ESTRUTURA DO ÁTOMO.......................................................................153 Estrutura do átomo............................................................................................................................ 154

Partículas fundamentais do átomo.............................................................................................. 155

Tamanho do átomo.................................................................................................................... 155

A eletrosfera: níveis e subníveis de energia................................................................................. 155 Teia do conhecimento: O átomo: história e modelos.......................................................................... 157 Rever e aplicar................................................................................................................................... 159 Elemento químico, átomo e íon......................................................................................................... 160

Símbolos dos elementos químicos.............................................................................................. 161

Átomo e íon............................................................................................................................... 163 Teia do conhecimento: Excesso de sódio faz mal, mas falta do mineral também traz prejuízos........................................................................................................... 164 Rever e aplicar................................................................................................................................... 165 Classificação dos elementos químicos................................................................................................ 167

As classes de elementos químicos............................................................................................... 169 Rever e aplicar................................................................................................................................... 172

LIGAÇÕES QUÍMICAS.................................................................................173 Estabilidade dos gases nobres............................................................................................................ 174 Ligação iônica.................................................................................................................................... 174

Representação das ligações iônicas............................................................................................. 176 Rever e aplicar................................................................................................................................... 177 Ligação covalente e ligação metálica.................................................................................................. 179 Rever e aplicar................................................................................................................................... 181

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CAPÍTULO

14

CAPÍTULO

15

REAÇÕES QUÍMICAS..................................................................................184 Introdução......................................................................................................................................... 185 Identificando uma reação química...................................................................................................... 185 Atividade experimental: Ocorrência de reações químicas.................................................................... 186

Componentes de uma reação química........................................................................................ 186

Interpretando uma equação química.......................................................................................... 187 Rever e aplicar................................................................................................................................... 189 Velocidade das reações químicas........................................................................................................ 191 Atividade experimental: Velocidade de uma reação química............................................................... 191

Enzimas: catalisadores dos seres vivos......................................................................................... 192 Leis das reações químicas................................................................................................................... 193

Lei de Lavoisier........................................................................................................................... 193

Lei de Proust.............................................................................................................................. 193 Atividade experimental: Energia nas reações químicas........................................................................ 194 Rever e aplicar................................................................................................................................... 195

FUNÇÕES QUÍMICAS..................................................................................197 Introdução......................................................................................................................................... 198 Ácidos............................................................................................................................................... 198 Propriedades.............................................................................................................................. 198

A fórmula e o nome dos ácidos.................................................................................................. 200

A importância dos ácidos para o ser humano............................................................................. 201 Teia do conhecimento: A acidificação do estômago............................................................................ 201 Bases................................................................................................................................................. 203 Propriedades.............................................................................................................................. 203

A fórmula e o nome das bases .................................................................................................. 204

A importância das bases para o ser humano............................................................................... 204 Atividade experimental: Ácido ou base?............................................................................................. 205 Rever e aplicar................................................................................................................................... 206 Sais.................................................................................................................................................... 207 Propriedades.............................................................................................................................. 208

A fórmula e o nome dos sais...................................................................................................... 208

A importância dos sais................................................................................................................ 209 Óxidos............................................................................................................................................... 210 Propriedades.............................................................................................................................. 210 Teia do conhecimento: Chuva ácida.................................................................................................... 211

A fórmula e o nome dos óxidos.................................................................................................. 213

A importância dos óxidos........................................................................................................... 213 Algumas funções orgânicas................................................................................................................ 213 Rever e aplicar................................................................................................................................... 216

UNIDADE 3 NOÇÕES BÁSICAS DE FÍSICA................................................... 218 CAPÍTULO

16 CAPÍTULO

17

MOVIMENTO..................................................................................................220 Movimento, repouso e referencial...................................................................................................... 221 Movimento uniforme e movimento uniformemente variado............................................................... 222

Movimento uniforme................................................................................................................. 222

Movimento uniformemente variado........................................................................................... 224 Teia do conhecimento: Velocidade no futebol.................................................................................... 225 Teia do conhecimento: Lua e maçãs: o que é gravidade?.................................................................... 229

Convertendo unidades............................................................................................................... 231 Rever e aplicar................................................................................................................................... 231

FORÇA..............................................................................................................235 Forças ao nosso redor........................................................................................................................ 236

Conceito de força....................................................................................................................... 236

Elementos de uma força............................................................................................................. 236

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Força: uma grandeza vetorial...................................................................................................... 237

Medida da força......................................................................................................................... 238 Forças combinadas............................................................................................................................. 239

Representando graficamente as forças com vetores.................................................................... 242 Rever e aplicar................................................................................................................................... 242 Atividade experimental: Força de deformação.................................................................................... 244 Leis de Newton.................................................................................................................................. 245

Primeira lei de Newton: lei da inércia.......................................................................................... 245 Atividade experimental: A inércia dos corpos..................................................................................... 246

Segunda lei de Newton: princípio fundamental da dinâmica....................................................... 247

Terceira lei de Newton: lei da ação e reação................................................................................ 248 Força de atrito................................................................................................................................... 248 Rever e aplicar................................................................................................................................... 249 Peso e gravidade................................................................................................................................ 250

Em diferentes corpos celestes, seu peso muda, mas sua massa não!........................................... 251

Na Terra, o peso também varia................................................................................................... 252 Rever e aplicar................................................................................................................................... 252 CAPÍTULO

18 CAPÍTULO

19

CAPÍTULO

20

TRABALHO E POTÊNCIA...........................................................................254 Conceito físico de trabalho................................................................................................................ 255

Calculando o trabalho................................................................................................................ 255 Potência............................................................................................................................................. 256

Calculando a potência................................................................................................................ 256

Um pouco mais sobre unidades de medida................................................................................. 257 Teia do conhecimento: Por que a potência dos motores é medida em cavalos?.................................. 258 Rever e aplicar................................................................................................................................... 259

TRANSFERÊNCIA DE ENERGIA ENTRE SISTEMAS: CALOR.......261 Conceitos de calor e temperatura...................................................................................................... 262

Equilíbrio térmico....................................................................................................................... 262

Medida da temperatura.............................................................................................................. 262

Escalas termométricas................................................................................................................ 263

Relações entre as escalas termométricas..................................................................................... 264 Transferência de calor........................................................................................................................ 265

Condução térmica...................................................................................................................... 265

Convecção térmica..................................................................................................................... 266

Irradiação térmica....................................................................................................................... 266 Dilatação térmica............................................................................................................................... 267 Atividades experimentais:

I. Dilatação térmica.................................................................................................................... 268

II. Ação do calor sobre a água.................................................................................................... 269 Calorimetria....................................................................................................................................... 270

Unidades de quantidade de calor............................................................................................... 270

Calor específico.......................................................................................................................... 270

Calculando a quantidade de calor.............................................................................................. 271 Teia do conhecimento: Controlando a temperatura corpórea – ectotermia e endotermia.................... 272 Rever e aplicar................................................................................................................................... 274

ONDAS, SOM E LUZ....................................................................................276 No meio de ondas, som e luz............................................................................................................. 277 Ondas................................................................................................................................................ 277

Classificação das ondas quanto à natureza................................................................................. 278

Componentes e grandezas de uma onda.................................................................................... 278

Espectro eletromagnético........................................................................................................... 279 Rever e aplicar................................................................................................................................... 281 Som................................................................................................................................................... 282 Atividade experimental: Observando as vibrações sonoras.................................................................. 282

Meios em que o som se propaga e velocidade de propagação.................................................... 283

Reflexão do som......................................................................................................................... 283 Teia do conhecimento: Uma festa do barulho..................................................................................... 284

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Som e eco – aplicações práticas.................................................................................................. 286

Qualidades fisiológicas do som................................................................................................... 286 Rever e aplicar................................................................................................................................... 288 Luz.................................................................................................................................................... 289

Entendendo a luz....................................................................................................................... 289

Propagação da luz...................................................................................................................... 290

Velocidade da luz....................................................................................................................... 292

Reflexão da luz........................................................................................................................... 293

Espelhos, reflexões e imagens..................................................................................................... 294

Espelho plano............................................................................................................................. 294

Espelho côncavo......................................................................................................................... 295

Espelho convexo......................................................................................................................... 296 Atividade experimental: Periscópio..................................................................................................... 297 Rever e aplicar................................................................................................................................... 298

Refração da luz.......................................................................................................................... 300

Prismas e lentes.......................................................................................................................... 300 Rever e aplicar................................................................................................................................... 302 CAPÍTULO

21

CAPÍTULO

22

ELETRICIDADE.............................................................................................304 Eletrização......................................................................................................................................... 305

Condutores e isolantes............................................................................................................... 305

Em que consiste a eletrização?................................................................................................... 306

Eletrização por atrito.................................................................................................................. 306

Eletrização por contato............................................................................................................... 308

Eletrização por indução.............................................................................................................. 308

Poder das pontas........................................................................................................................ 309

O raio......................................................................................................................................... 309 Teia do conhecimento: Incidência de raios cresce 11% em média nas cidades com mais de 200 mil habitantes...................................................................................... 310 Corrente elétrica................................................................................................................................ 312 Geradores de energia elétrica............................................................................................................. 312 Circuito elétrico................................................................................................................................. 313

Tipos de circuitos elétricos.......................................................................................................... 313 Diferença de potencial....................................................................................................................... 314

Associação de pilhas................................................................................................................... 315 Resistores........................................................................................................................................... 316

Efeito Joule................................................................................................................................ 316 Teia do conhecimento: Se liga! Entenda como funcionam as lâmpadas incandescentes e fluorescentes....................................................................................... 318 Atividade experimental: Iluminando uma residência........................................................................... 320 Rever e aplicar................................................................................................................................... 322 O consumo de energia elétrica........................................................................................................... 323

Cálculo do consumo de energia elétrica..................................................................................... 324

Leitura e controle do consumo de energia elétrica...................................................................... 325 Rever e aplicar................................................................................................................................... 326

MAGNETISMO................................................................................................327 Ímã natural e ímã artificial ................................................................................................................. 328 Fenômenos magnéticos..................................................................................................................... 328

Campo magnético da Terra........................................................................................................ 329 Substâncias magnéticas..................................................................................................................... 330 Campo magnético............................................................................................................................. 331 Atividade experimental: Construção de uma bússola.......................................................................... 332 Utilidade dos ímãs.............................................................................................................................. 333 Eletroímã.................................................................................................................................... 333 Teia do conhecimento: O GPS dos pombos........................................................................................ 334 Rever e aplicar................................................................................................................................... 335 Bibliografia........................................................................................................................................ 336

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Steve Gschmeissner/Science Photo Library/SPLDC/Latinstock

Palê Zuppani/Pulsar Imagens

Fotografia tirada ao microscópio mostrando uma célula de cebola em processo de divisão celular.

(Aumento aproximado de 900 vezes e colorido artificial.)

Fabio Colombini

Rio Tietê, em São Paulo, 2015.

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Pixelheadphoto digitalskillet/ Shutterstock.com

Pantanal Mato-Grossense em Cáceres, 2010. Repare na vegetação abundante e nas diversas formas de vida presentes na imagem. (Foto de fundo.)

Casal com mulher gestante.

UNIDADE 1

BIOLOGIA A vida é a equação mais complexa que existe, e estudá-la é o objetivo da Biologia. Esse é o motivo de a Biologia ser uma ciência fascinante, que não consiste em decorar nomes, mas sobretudo em tentar entender o que é a vida.

1. Você acha que a Biologia é importante? De que forma você acredita que o estudo dos seres vivos e da relação entre eles interfere em sua vida?

2. De que forma você acha que as imagens mostradas nessas duas páginas se relacionam com a Biologia?

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CAPÍTULO

1

A Biologia Observe as imagens a seguir e responda às questões propostas abaixo.

Microscópio.

Ilustrações: Luis Moura

Esquema de fita dupla de DNA.

Esquema de uma célula.

Esquema de um átomo.

Os elementos das imagens estão fora de escala de tamanho entre si.

Sapo.

As cores não correspondem aos tons reais.

Esquema de uma molécula.

› Em sua opinião, quais imagens relacionam-se diretamente com a Biologia? › Qual delas você escolheria para representar a vida? Justifique.

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INTRODUÇÃO AO ESTUDO DA BIOLOGIA Podemos definir a Biologia como o estudo da vida. Por estudar os seres vivos, incluindo os seres humanos, a Biologia é uma ciência extremamente importante.

O estudo da Biologia passa há décadas por grande progresso. Descobertas quase diárias afetam o nosso dia a dia. Muitas delas foram imaginadas por escritores e, hoje, até já ultrapassaram essas obras de ficção. Outras estão sendo esperadas por doentes que veem nelas a possibilidade de cura. Além disso, o avanço da Biotecnologia deixa-nos prever um futuro cheio de novas perspectivas.

Estudar Biologia não é apenas importante como conteúdo escolar, mas é um meio de entender e manter vivo um mundo cada vez mais ameaçado pelos erros humanos, causados, às vezes, por atitudes de descaso com a natureza e, outras vezes, pela falta de conhecimentos científicos.

Podemos dizer que o princípio do que hoje chamamos de Biologia se deu com o início da humanidade. Por exemplo, quando o ser humano primitivo observava um animal que ia ser caçado, aprendendo sobre seus hábitos e seus movimentos, estava “fazendo Biologia”. Observe

Rubens Chaves/Pulsar Imagens

Andre Dib/Pulsar Imagens

as pinturas rupestres nas imagens a seguir.

Rupestre: gravado em rochas e cavernas por indivíduos de povos antigos, primitivos.

Cume: ponto mais alto.

Pintura rupestre em Carnaúba dos Dantas, RN, 2007.

Pintura rupestre na Toca do Boqueirão da Pedra Furada, São Raimundo Nonato, PI, 2013.

Características da vida A Terra está cheia de vida. Nas profundezas dos oceanos e no cume de altas montanhas é possível encontrar seres vivos. Tanto nas altas temperaturas de fontes termais submarinas, que queimariam a pele humana ao menor toque, como debaixo da neve, em temperaturas abaixo de zero grau, é possível encontrar vida. É claro que não são os mesmos seres que podem viver nessas condições tão extremas, mas eles possuem uma série de características comuns que expressam a vida. Não é fácil definir vida, mas é possível enumerar algumas características presentes nos seres vivos.

Veja a seguir algumas dessas características.

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Composição química É o conjunto de átomos que compõem os seres.

Não há nenhum átomo especial presente somente nos seres vivos. Todos os átomos encontrados nos seres vivos também podem compor os seres não vivos. Porém, nestes, as moléculas são formadas por poucos átomos, enquanto nos seres vivos há moléculas com muitos átomos.

Essas grandes moléculas encontradas nos seres vivos são denominadas moléculas orgânicas.

Entre as moléculas orgânicas podemos destacar os carboidratos, os lipídios, as proteínas e os ácidos nucleicos.

Uma molécula de sal de cozinha, o cloreto de sódio, tem um átomo de sódio (Na) e um átomo de cloro (C). Assim, escrevemos a fórmula desse sal desta forma: NaC. Uma molécula orgânica como a sacarose, por exemplo, encontrada na cana-de-açúcar, tem 45 átomos e é escrita desta forma: C12H22O11.

Organização Enquanto nos seres não vivos não há uma organização complexa, nos seres vivos há unidades organizadas denominadas células. Alguns têm apenas uma, os unicelulares; outros

A

B

Msbrintn/Shutterstock.com

Lebendkulturen.de/Shutterstock.com

têm muitas, os pluricelulares.

A ameba (aumento aproximado de 300 vezes) é um organismo unicelular (A) e o cachorro é pluricelular (B).

Metabolismo É o conjunto de transformações químicas que ocorrem nos seres vivos.

As substâncias que formam o corpo dos seres vivos estão em contínua modificação. Rea­ gem umas com as outras e se modificam. A isso denominamos metabolismo.

O metabolismo ocorre quando, por exemplo, uma molécula de açúcar libera energia para o ser vivo; moléculas de aminoácidos se unem para formar as proteínas necessárias para o organismo; ou quando as enzimas digerem o alimento no intestino.

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Excitabilidade É a capacidade de um ser vivo responder a um estímulo.

Se alguém se aproxima de um cachorro ou de um gato com passos fortes e barulhentos, provavelmente verá uma rápida reação desses animais. Se alguém tocar em uma dormideira, pequena planta arbustiva, verá que seus folíolos se fecham rapidamente. Essas reações não acontecem com uma pedra, por exemplo.

Reprodução

Acima, planta dormideira com folíolos abertos e, abaixo, após o toque, com folíolos fechados.

É a capacidade de gerar descendentes. necessária para manter a vida de um indivíduo. Por exemplo, se um único macaco-prego deixar de se reproduzir, ele não morrerá por causa disso e a espécie continuará existindo. Porém, se todos os macacos-prego deixarem de se reproduzir, em uma única geração a espécie deixará de existir. Assim, a reprodução é uma característica vital para a espécie, mas não para o indivíduo.

Evolução

Fotos: Fabio Colombini

Essa característica, necessária para manter uma espécie no decorrer dos tempos, não é

É o nome dado ao processo de diferenciação, ao longo do tempo, inerente aos seres vivos, promovido pelas mutações genéticas em conjunto com a seleção natural. Ao longo de milhões de anos, por meio da seleção natural, as mutações favoráveis vão se acumulando e, como resultado, surgem novas espécies, diferentes das originais.

O planeta muda continuamente e a evolução é um processo importante, pois gera novas espécies capazes de sobreviver às novas condições ambientais que se apresentam. Sem a evolução, a vida acabaria na Terra.

Subdivisões da Biologia Assim como as outras ciências, a Biologia apresenta subdivisões ou campos de estudo.

Note que não se trata de campos estanques, mas com grande interação. Não é possível, para um biólogo, trabalhar conhecendo exclusivamente seu campo de ação. Um botânico, por exemplo, deve ter conhecimentos de Citologia, Genética etc.

Folíolo: cada uma das várias partes que formam uma folha composta.

Estanque: estagnado, paralisado, parado, que não se intercomunica.

Alguns exemplos de campos da Biologia Subdivisão

Objeto de estudo

Citologia

A célula, sua estrutura e seu funcionamento.

Histologia

Os tecidos, formados pelas células.

Embriologia

A formação e o desenvolvimento dos embriões.

Genética

Os processos da hereditariedade, isto é, como os genes atuam e de que maneira são transmitidos.

Evolução

A origem das espécies e as modificações que sofrem no decorrer do tempo.

Ecologia

A estrutura e a função dentro das unidades da natureza, os ecossistemas.

Anatomia

A forma e a estrutura dos diferentes elementos constituintes dos seres vivos.

Fisiologia

O funcionamento das estruturas dos seres vivos, sejam elas as células, os tecidos, os órgãos, os sistemas e o próprio ser vivo como um todo.

Taxonomia

A organização dos seres vivos em grupos e os critérios utilizados para isso.

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Ilustrações: Bentinho

Organela: mitocôndria.

Célula: fibra muscular.

Molécula: conjunto de átomos.

Átomo: partícula minúscula que compõe a molécula.

Níveis de organização Podemos estudar Biologia em diversos níveis. É possível estudar os átomos comuns nos seres vivos, principalmente o carbono (C), o hidrogênio (H), o oxigênio (O) e o nitrogênio (N). Átomos podem se unir formando moléculas, como as da água, das

Tecido: muscular cardíaco.

proteínas, das vitaminas e dos ácidos nucleicos.

Moléculas formam as organelas celulares, como a mitocôndria, o complexo golgiense e o retículo endoplasmático. Órgão: coração.

As organelas ficam nas células.

As células podem se reunir formando tecidos, como o tecido epitelial, o tecido conjuntivo e o tecido nervoso.

O conjunto de tecidos forma os órgãos.

Sistema: cardiovascular.

O conjunto de órgãos forma os sistemas.

O conjunto de sistemas forma o organismo.

Conjuntos de organismos da mesma espécie formam populações.

Populações de diferentes espécies formam comunidades.

As comunidades, interagindo no ambiente, constituem os ecossistemas.

O conjunto de ecossistemas do planeta forma a biosfera.

Organismo: jaguatirica.

Biosfera.

População: jaguatiricas.

Representação esquemática dos níveis de organização da vida.

Os elementos das imagens estão fora de escala de tamanho entre si.

As cores não correspondem aos tons reais.

Comunidade: jaguatiricas, aves e árvores.

Ecossistema.

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REVER E APLICAR 1 Por que o estudo da Biologia é importante?

2 Os seres vivos apresentam átomos exclusivos?

3 Substitua as frases abaixo pelos termos que elas definem. a) Unidades organizadas dos seres vivos. b) As substâncias reagem umas com as outras e se modificam dentro dos seres vivos. c) Capacidade de um ser vivo responder a um estímulo. d) Os seres vivos são capazes de se modificar no decorrer do tempo.

4 Qual a diferença entre anatomia e fisiologia?

5 Quando um zoólogo classifica diferentes borboletas em diversos grupos, ele está se dedicando a qual campo da Biologia?

6 Podemos considerar comunidades e ecossistemas sinônimos? Por quê?

O

Gato brincando com novelo de lã.

Fecundap stock/Shutterstock.com

• Escolha dois seres vivos de que você gosta ou os das fotos abaixo e especifique, para cada um deles, três características que você consegue observar neles e que justificam serem considerados seres vivos.

DenisNata/Shutterstock.com

DE FI SA

De acordo com o que vimos neste capítulo, há diversas características que definem os seres vivos, diferenciando-os dos seres não vivos.

Início do desenvolvimento de plantas.

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O MÉTODO CIENTÍFICO A origem da palavra “ciência” é do latim scientia, que significa conhecimento.

Se olharmos para o passado e imaginarmos o futuro, certamente perceberemos mundos muito diferentes. Grande parte dessas diferenças deve-se ao desenvolvimento da Ciência.

O método de estudo da Ciência utilizado até hoje começou com Galileu Galilei por volta de 1630 e baseia-se na observação de fatos, a matéria-prima da Ciência. Mas apenas observar os fatos não é suficiente. A Ciência também é movida pela curiosidade e, sem ela, o processo científico não acontece. Quantas pessoas viram maçãs caírem de árvores até que Newton se perguntasse: Por que elas caem?

Após a observação dos fatos, o que faz o cientista? Utiliza-se de experimentos, ou seja, de um método científico experimental. E quais são os passos de um cientista para executar o método experimental?

Observação de FATOS

Formulação de um PROBLEMA ou PERGUNTA Hipótese: conjunto de afirmações ou suposições para a possível solução de um problema.

Formulação de HIPÓTESES

EXPERIMENTOS controlados

Confirmação da hipótese: TEORIA ou Rejeição da hipótese: formulação de nova HIPÓTESE Photoresearchers/Latinstock

Exemplo: Após a observação de células, um cientista for0,5 cm a 10 cm

mulou a seguinte pergunta: O núcleo é uma estrutura importante para as células?

Para seguir com seu estudo, o cientista escolheu como material a alga acetabulária (Acetabularia mediterranea), que é formada por uma única célula de grande tamanho. O núcleo dessa alga unicelular está localizado na região da base, que a fixa aos rochedos. Na outra extremidade há uma estrutura que lembra um chapéu. A acetabulária tem grande capacidade de regeneração, isto é, se for cortada, pode crescer novamente.

Acetabulária.

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O cientista, então, dividiu a célula da alga em duas metades: uma delas ficou com o núcleo e a outra, sem ele. A que estava sem o núcleo morreu, e a que estava com o núcleo continuou

Luis Moura

viva, cresceu um pouco e se regenerou até atingir o tamanho original.

chapéu parte não regenerada

Os elementos das imagens estão fora de escala de tamanho entre si.

corte

base da alga com o núcleo

As cores não correspondem aos tons reais.

regeneração total núcleo

Representação esquemática da regeneração da acetabulária.

Esse experimento foi repetido, sempre dando os mesmos resultados. A partir desses procedimentos e de outros resultados com outros tipos de célula, concluiu-se que o núcleo é extremamente importante para a vida das células.

A importância da observação dos fatos Maximilian Laschon/Shutterstock.com

A observação de fatos não é tarefa simples. Facilmente, pode-se confundir um fato com uma suposição ou uma dedução. Observem a vela acesa da fotografia.

Em relação a essa vela, usando-se apenas os sentidos, alguns fatos poderiam ser percebidos: • Seu formato: cilíndrico.

• Sua dureza: pode ser riscada com a unha.

• Sua cor: branca.

• As cores e a forma da chama: branca no centro, amarela nas bordas, com forma cônica.

• Os odores que ela libera: normalmente, nenhum.

• Os sons que ela emite: normalmente, nenhum.

• O calor que ela transmite.

Vela acesa.

Veja que essas observações podem ser qualitativas ou quantitativas, mas não se confundem com suposições, como estas: • Material: parafina.

• Função: iluminar jantares.

• Procedência: nacional.

Essas três suposições podem ser verdadeiras, mas não são fatos detectados pelos sentidos.

Para verificarmos essas suposições sobre a vela, seria necessário buscar mais informações por meio de outros métodos.

•

O link a seguir apresenta informações gerais sobre Biologia, indicações de livros, eventos etc. Disponível em: <http://ftd.li/xs684g>. Acesso em: mar. 2017.

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TEIA CONHECIMENTO DO O MÉTODO CIENTÍFICO [...]

Quer provar algo? Veja as etapas que é preciso atravessar.

1. Observação − Olhe o mundo e perceba alguma coisa notável, digna de análise. Precisa ser um fato concreto.

2. Pergunta − Escreva uma pergunta sobre esse fato. Por exemplo: o que ele é? Quais são suas causas?

3. Hipótese − Baseando-se no conhecimento científico atual, imagine a provável resposta dessa pergunta.

4. Experiência − Faça um teste em circunstâncias controladas. O resultado vai confirmar ou negar a hipótese.

5. Conclusão − Sim/Não [...] Óvnis não são reais CONDIÇÃO ATENDIDA − 1. Observação CONDIÇÃO ATENDIDA − 2. Pergunta CONDIÇÃO ATENDIDA − 3. Hipótese CONDIÇÃO NÃO ATENDIDA − 4. Experiência Normalmente, quando alguém aparece com uma suposta foto de disco voador, o especialista consultado costuma ser um astrônomo. Eles conseguem refutar a esmagadora maioria das supostas aparições de óvnis (geralmente fraudes ou ilusões de ótica). Mas não conseguem descartar totalmente a questão. Tudo por causa do método científico. Quer ver? A primeira etapa, observação, transcorre sem qualquer dificuldade: existem, afinal, aparições de óvnis a ser estudadas. A segunda etapa, pergunta, também rola sem problemas. Basta formular a questão “as visitas de extraterrestres à Terra são reais?”. Depois vem a hipótese: essas visitas não são reais porque as imagens são fraudes, ou apenas ilusões − existem certos fenômenos atmosféricos que podem produzir efeitos semelhantes aos de óvnis. Até aí, tudo bem.

O problema vem na etapa seguinte, a experiência. Não é possível fazer um experimento controlado com ETs. Nem sequer podemos prever quando os supostos discos voadores vão aparecer no céu. Sem experiência, não há conclusão − e não se prova nada.

Se os aliens apenas deixassem um sinal físico de sua existência − um pedaço de nave, que pudesse ser testado em laboratório para provar sua origem extraterrestre −, a questão voltaria ao alcance da ciência. “O mais frustrante é que, mesmo após milhares de avistamentos de óvnis, nenhum produziu evidências físicas que pudessem levar a resultados reprodutíveis em laboratório”, diz o físico Michio Kaku, da Universidade da Cidade de Nova York. [...]

NOGUEIRA, S. Óvnis – Matrix – Deus – Reencarnação. Superinteressante. 24 jun. 2010.

Disponível em: <http://super.abril.com.br/ciencia/ovnis-matrix-deus-reencarnacao>. Acesso em: mar. 2017.

ATIVIDADES 1 O que são óvnis?

2 A Ciência garante que não existem óvnis? Por quê?

3 Pense em algo que você queira provar e descreva, para isso, os cinco passos do método científico.

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REVER E APLICAR 1 Analise a tabela hipotética abaixo e responda às perguntas.

Variação do número de cães por raça vivendo em casas de certa cidade Raça de cães

1992

2002

2012

A

3 000

2 500

2 000

B

-

500

1 000

C

-

1 000

5 000

D

300

300

300

E

500

300

100

a) Qual raça tem maior quantidade de cães em 1992? b) O que aconteceu com essa raça com o passar dos anos? c) O que aconteceu com a raça C? d) Escreva uma possível explicação para isso. e) O que aconteceu com o número total de cães durante o tempo pesquisado? f) O que aconteceu com a raça D? g) De acordo com a tabela, pode-se dizer que as crianças passaram a gostar mais de cães? Proponha um modo de descobrir se isso é verdade.

2 Uma família tem dois cães gêmeos com 4 anos de idade. Moram em uma grande casa em uma cidade poluída que fica numa altitude de 1 000 m. Nas férias, foram para a praia.

Lá chegando, os cães adoeceram, apresentando os seguintes sintomas: vômito e falta de apetite. Voltando para a casa na cidade, os sintomas desapareceram.

Nas férias seguintes estiveram na mesma casa da região praiana e novamente os cães adoeceram, acometidos dos mesmos sintomas. a) Apresente algumas hipóteses que esclareçam a causa da doença. b) Apresente experimentos capazes de testar as hipóteses sugeridas.

Ernesto Reghran/Shutterstock.com

DE FI SA

Muitas hidrelétricas do Brasil têm problemas causados pelo número excessivo de certas algas fibrosas em algumas épocas do ano. Essas espécies vivem totalmente submersas, atrapalham e danificam as turbinas, ocasionando sérios prejuízos. Como é difícil retirá-las mecanicamente e um controle químico pode ser perigoso ao ambiente, pensou-se em um controle biológico com a utilização de um fungo capaz de combatê-las.

O

• Proponha um experimento para testar se o fungo prejudica essas algas sem afetar outros microrganismos que, além de não constituir problema para as hidrelétricas, são necessários ao ambiente.

Hidrelétrica de Itaipu, em Foz do Iguaçu, 2015.

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