Escola Bรกsica e Secundรกria de Mora Ano Lectivo 2010/2011
Fichas de trabalho Biologia e Geologia
Ana Rita Rainho
Escola EB 2,3/S de Mora Ano Lectivo 2010/2011
Biologia e Geologia – 11º ano Setembro de 2010
COORDENAÇÃO NERVOSA E HORMONAL - REVISÕES Esteja atento à apresentação de PowerPoint que lhe vai ser mostrada e responda às questões que se seguem:
Questões: 1 – Explique em que consiste a homeostasia. 2 – A maioria dos animais interage com o meio graças à constante circulação de mensagens no seu organismo. Indique quais os sistemas que contribuem para isso.
Coordenação Nervosa 3 – Explique como é constituído o sistema nervoso central e o sistema nervoso periférico. 4 – Quais as estruturas ósseas que protegem o sistema nervoso central? 5 – Faça a legenda do neurónio que se segue. 4
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6 – Explique como é constituído um nervo. 7 – Indique em que “categorias” podemos distinguir os nervos, no que respeita à sua origem. 8 – Explique o que é: - um neurónio sensitivo - um neurónio motor - um inter-neurónio 9 – Dê exemplos de órgãos sensoriais e de órgãos efectores.
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10 – Qual o sentido de propagação da mensagem nervosa no neurónio? 11 – Explique quais os mecanismos que permitem à célula manter o potencial de repouso. 12 – Qual a diferença entre a condução normal e saltatória?
Coordenação Hormonal 13 – Dê exemplos de glândulas endócrinas. 14 – Explique como se processa a regulação hormonal, indicando: - quem produz as hormonas - como é que as hormonas se deslocam até ao seu local de destino - o nome das células a que se destinam 15 – Preencha o quadro que se segue:
Coordenação nervosa
Coordenação hormonal
Natureza da informação Mensageiros químicos Local de actuação dos mensageiros químicos Rapidez de resposta Duração de resposta
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FICHA DE TRABALHO:
OSMORREGULAÇÃO E TERMORREGULAÇÃO 1. Seleccione a opção que, em cada caso, completa correctamente as afirmações relativas aos mecanismos de termorregulação. 1.1. Num ser homeotérmico: A – a fonte de calor é externa B – existem mecanismos homeostáticos de manutenção da temperatura corporal C – a temperatura é controlada através de mudanças de comportamento D – a temperatura corporal varia com a temperatura ambiente. 1.2. Quando um ser homeotérmico é exposto a uma temperatura ambiente muito elevada, os seus mecanismos homeostáticos determinam: A – inibição da produção de suor e dilatação dos vasos periféricos B – dilatação dos vasos periféricos e aumento da produção de suor. C – produção de suor em abundância e constrição dos vasos sanguíneos. D – tremuras e constrição dos vasos periféricos. 2. A figura 2 representa algumas trocas associadas à osmorregulação de dois peixes.
2.1. Compare os níveis de salinidade dos ambientes aquáticos de ambos os peixes. 2.2. Indique qual dos peixes tem tendência a perder água por osmose. 2.3. Explique as diferenças observadas ao nível da urina que cada um dos animais elimina. 2.4. Refira qual a importância das brânquias do peixe B para o processo de osmorregulação.
3. Estabeleça a correspondência entre os termos da coluna I e as afirmações da coluna II. Coluna I A. Reabsorção B. Filtração C. Secreção
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Coluna II 1. Permite a formação de um líquido que difere do plasma por não ter proteínas. 2. Implica elevado gasto de energia. 3. Permite a formação de um fluido que tem menor volume de água. 4. Permite a eliminação de determinadas substâncias do organismo. 5. Permite a formação de um líquido que, em situação normal, não tem glicose nem aminoácidos. Fichas de trabalho para Biologia e Geologia
4. O gráfico da figura 2 representa a relação entre a concentração osmótica dos fluidos corporais e a do meio ambiente em três grupos de animais aquáticos.
4.1. Faça corresponder a cada um dos números das afirmações uma das letras da chave, com base nos dados da figura. Chave A – Afirmação apoiada pelos dados B – Afirmação contrariada pelos dados C – Afirmação sem relação com os dados Afirmações 1 – O animal X mantém a sua pressão osmótica constante face às variações da osmolaridade do meio externo. 2 – O animal Y é osmorregulador. 3 – O meio interno do animal Y é isotónico relativamente ao meio externo. 4 – O animal Z produz uma urina hipertónica. 5 – Dos animais representados, aquele que pode sobreviver em ambientes com maior variabilidade de salinidade é o animal Z. 6 – O animal X possui rins com glomérulos bem desenvolvidos.
5. A figura seguinte representa o nefrónio de um mamífero. 5.1. Indique o fenómeno que ocorre na zona A. 5.2. Compare a composição do fluido daí resultante desse fenómeno com o plasma sanguíneo. 5.3. Ao longo do nefrónio a pressão osmótica do líquido aí existente vai variando, acabando por produzir urina hipertónica. Indique os fenómenos responsáveis por essa regulação. 5.4. Explique o papel da hormona ADH na osmorregulação. 5.5. Faça a legenda da figura.
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6. Diariamente, os rins humanos filtram cerca de 180l de fluido, nos glomérulos de Malpighi, para os túbulos renais. Porém a quantidade de urina produzida diariamente é cerca de 1,5l. Explique a diferença entre as quantidades de filtrado e de urina.
7. Complete o diagrama que se segue, correspondente a uma situação de osmorregulação no organismo humano, atribuindo aos números os termos e conceitos adequados.
8. O gráfico ao lado representa a variação da concentração osmótica do meio interno com a concentração osmótica do meio externo em dois artrópodes marinhos. 8.1. De acordo com os dados do gráfico, indique que ser vivo revela menor capacidade de osmorregulação. 8.2. Justifique a sua resposta.
9. A minhoca vive em ambientes húmidos e sombrios. Um estudo atento a estes animais revela que ocorre continuamente a entrada de elevadas quantidades de água para o seu organismo, através da pele, por osmose. 9.1. Faça uma previsão da concentração osmótica da urina destes animais, tendo em atenção que são seres osmorregulantes. 9.2. Justifique a sua resposta.
10. Classifique como Verdadeira (V) ou Falsa (F) cada uma das afirmações que se seguem. A – Os animais homeotérmicos regulam a temperatura interna expondo-se ao sol. B – Os animais são sistemas fechados que efectuam trocas de calor com o meio ambiente. C – A vasodilatação ocorre devido a um aumento na temperatura corporal. D – Os animais poiquilotérmicos não conseguem manter constante a pressão osmótica do meio interno. E – A homeostasia é a manutenção do equilíbrio dinâmico do meio interno. F – A termorregulação ocorre por um mecanismo de retroacção negativa. 10.1. Justifique a sua opção para as afirmações A e C.
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Biologia e Geologia – 11º ano 23 de Setembro de 2010
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Biologia e Geologia – 11º ano 20 de Setembro de 2010
FICHA DE TRABALHO:
DNA – OS PRIMÓRDIOS O suporte físico da informação necessária para o desenvolvimento de um ser vivo permaneceu desconhecido até meados do século XX. De facto, durante as primeiras décadas do século passado, considerava-se que a informação necessária para formar um ser vivo se encontrava nas proteínas. Esta informação resultava de, na época, se conhecer uma impressionante diversidade de proteínas e ao mesmo tempo saber-se que determinadas doenças hereditárias estavam associadas à falta de determinadas enzimas. Contudo, as investigações realizadas vieram a demonstrar que outro grupo de moléculas – os ácidos nucleicos – era responsável pelo armazenamento da informação genética. Em 1928, os trabalhos realizados pelo bacteriologista Frederick Griffith abriram caminho para um conjunto de trabalhos experimentais que viriam a identificar o material genético.
EXPERIÊNCIA DE GRIFFITH Frederick Griffith trabalhava com bactérias da espécie Streptococcus pneumoniae. Algumas das estirpes desta bactéria produzem uma cápsula de polissacarídeos, enquanto que outras não. Quando cultivadas em placas de Petri, as estirpes que produzem cápsulas formam colónias com aspecto liso, enquanto que as estirpes não capsuladas crescem, originando colónias com aspecto rugoso. Devido ao aspecto das colónias, as estirpes com cápsula são designadas por “tipo S” (smooth), enquanto que as estirpes sem cápsula se designam “tipo R” (rough). Griffith procedeu da seguinte forma:
1 – Indique qual das estirpes é virulenta. 2 – Indique uma característica das bactérias tipo S que possa explicar a diferença de resultados relativamente à estirpe R. 3 – Qual do(s) lote(s) pode(m) ser considerado(s) como controlo? 4 – Explique a sobrevivência dos ratos no terceiro lote. 5 – Procure explicar o surgimento de bactérias vivas do tipo S no sangue dos ratos do quarto lote. Página 12
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Griffith verificou que verificou que as bactérias do tipo R não eram patogénicas, enquanto que as do tipo S provocavam pneumonia que conduzia os ratos à morte. Quando sujeitas ao calor as bactérias do tipo S eram mortas e por isso deixavam de provocar pneumonia. Mas o que mais espantou este investigador foi observar que, ao inocular os ratos com uma mistura de bactérias vivas do tipo R com bactérias do tipo S mortas, os ratos contraíam pneumonia e morriam. Também o facto de surgir bactérias vivas do tipo S no sangue destes animais sugere que as bactérias do tipo S transmitiam a sua virulência às bactérias do tipo R de um modo que Griffith não conseguia explicar. Essa informação seria trnasmitida por uma substância química, que ficou conhecida por princípio transformante, pelo facto de transformar um tipo de bactérias noutro. A descoberta deste princípio transformante surgiu em 1944, como resultado de trabalhos de investigação realizados por uma equipa de investigadores norte-americanos, liderados por Oswald Avery.
IDENTIFICAÇÃO DO “PRINCÍPIO TRANSFORMANTE” – TRABALHOS DE AVERY E COLABORADORES Na sequência dos trabalhos de Griffith, a equipa de Oswald Avery interessou-se sobre a natureza bioquímica do material genético, questionando-se sobre qual seria a substância que era transferida das bactérias tipo S mortas para as bactérias tipo R vivas, tornando-as virulentas. Estes investigadores suspeitavam que fossem os ácidos nucleicos os responsáveis pela transformação, mas era necessário testar. O procedimento que seguiram foi o seguinte: 1 – Extraiu e purificou ADN de bactérias do tipo S. 2 – Preparou 5 placas de Petri com um meio de cultura adequado, cultivando, em todas as placas, bactérias da estirpe R.
Oswald Avery (1887-1955)
3 – Na placa B misturou ADN extraído de bactérias do tipo S. 4 – Na placa C misturou ADN extraído das bactérias tipo S previamente tratado com uma enzima que degrada o ADN. 5 – Na placa D misturou ADN extraído das bactérias do tipo S previamente tratado com uma enzima que degrada o RNA. 6 – Na placa E misturou ADN extraído de bactérias do tipo S previamente tratadas com uma enzima que degrada as proteínas. Após este procedimento, a equipa de Avery verificou que a partir das bactérias tipo R surgiam colónias de bactérias tipo S nas placas B, D e E.
1 – Qual foi o problema que levou a equipa a realizar estes procedimentos? 2 – Em qual das placas é que o princípio transformante se mantém activo? 3 – Qual das placas funciona como controlo? 4 – De acordo com esta experiência, qual das substâncias poderá ser o princípio activo? 5 – Justifique a sua resposta à questão 4 com base nos dados da experiência. 6 – Interprete os resultados de Griffith com base nas descobertas de Avery.
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Outros trabalhos de investigação vieram confirmar a natureza química do material genético, como os de Hershey e Chase, em 1952.
TRABALHOS DE HERSHEY E CHASE Em 1953, Alfred Chase e Martha Chase utilizaram vírus que infectam bactérias, por isso chamados bacteriófagos, que contribuíram para confirmar definitivamente que a molécula de AND é o suporte físico da informação genética e não as proteínas. Estes investigadores interrogavam-se sobre a forma como se reproduziam os bacteriófagos.Os vírus são seres muito simples, que não apresentam metabolismo próprio, não sendo por isso considerados seres vivos. São constituídos por ácidos nucleicos (ADN ou ARN) envolvidos por uma cápsula de natureza proteica.
Martha Chase e Alfred Hershey (1952)
Como não são capazes de se reproduzirem ou realizarem outros processos metabólicos por si, dependem de outros seres que infectam, como por exemplo, as plantas, as bactérias ou os animais. No processo de infecção, o vírus só introduz na célula que vai parasitar o seu material genético, fixando a cápsula no seu exterior. Nas suas experiências, estes investigadores utilizaram bactérias da espécie Escherichia coli e vírus designados T2, capazes de as infectar. Antes de iniciarem as suas experiências, estes investigadores tiveram em consideração que:
Constituição de um vírus
- os vírus não penetram nas células (as cápsulas ficam no exterior); - as proteínas da cápsula do vírus não têm fósforo (P), mas apresentam enxofre (S); - o ADN apresenta na sua constituição fósforo (P) mas não enxofre (S).
Isolaram então dois lotes de bacteriófagos que marcaram radioactivamente. Num dos lotes marcaram só o 35 32 enxofre das proteínas ( S) – grupo A – e no outro somente o fósforo do DNA ( P) – grupo B, conforme mostra a figura seguinte. Note-se que, uma vez no interior da célula, o ADN do vírus multiplica-se e a bactéria passa a produzir proteínas virais, que vão constituir a cápsula dos novos vírus. Ou seja, a bactéria passa a “obedecer a ordens” do vírus. Os bacteriófagos marcados radioactivamente foram postos em contacto com bactérias
A mistura foi centrifugada (foi feita a separação das cápsulas vazias e das bactérias).
Mediram-se os níveis de radioactividade.
A
Radioactividade encontrava-se no liquido.
B Radioactividade encontrava-se no “pellet”.
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O líquido apresenta os novos vírus formados. As bactérias, mais densas, ficam retidas no “pellet” que se forma após a centrifugação.
1 – Porque razão estes investigadores marcaram radioactivamente as proteínas e o ADN dos vírus? 2 – Explique a presença da radioactividade no líquido no caso A e no “pellet” no caso B. 3 – Como explica que no lote B os novos vírus não apresentem proteínas marcadas radioactivamente nas suas cápsulas? 4 – Que se pode concluir desta experiência? Fundamente a sua opinião com dados experimentais.
Ao marcarem radioactivamente as proteínas e o ADN virais, Hershey e Chase puderam seguir o trajecto destas moléculas. Verificaram que as proteínas, presentes na cápsula, não penetram nas bactérias, ao contrário do ADN. Uma vez no interior da bactéria, o ADN viral toma o comando da célula bacteriana. Assim, a bactéria passa a produzir cópias do ADN viral, bem como proteínas que irão constituir a cápsula dos novos vírus. Desta forma, ficou demonstrado que o ADN contém a informação necessária para a produção de novos vírus, não tendo havido intervenção das proteínas virais. Assim, estes investigadores puderam concluir que o ADN é o suporte da informação genética e não as proteínas, reforçando os resultados de Avery e dos seus colaboradores.
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MECANISMOS DE EVOLUÇÃO - LAMARCKISMO Leia atentamente os textos que se seguem e responda às questões propostas. “Eis uma ave terrestre que é obrigada a viver em regiões inundadas o transformadas em lagos. Levada a procurar o alimento nas águas, obrigada a nadar, faz esforços para este fim; por isso, afasta os dedos e a pele que une a base destes, que adquire o hábito de se distender. À força de esforços repetidos durante gerações, esta seria a origem da membrana interdigital, característica das patas dos gansos, dos patos e dos cisnes.” Lamarck
“ Se numa região diminuísse a intensidade das chuvas, as plantas passariam, como consequência a ter necessidade de conservar a água. Passados muitos anos, à medida que a região se tornasse mais parecida com um deserto, as plantas transmitiriam aos descendentes as características que tinham adquirido para reter água. Deste modo, ter-se-iam originado as plantas típicas das regiões desérticas, como os cactos, capazes de armazenar grandes quantidades de água.” Lamarck
1 – Com base nos textos de Lamarck, procure identificar as principais causas de evolução dos seres vivos. Justifique a resposta com expressões do texto. 2 – Identifique no texto expressões que traduzam os dois princípios fundamentais da teoria de Lamarck (Lei do uso e do desuso e a lei da transmissão dos caracteres adquiridos). 3 – Com base na teoria de Lamarck, procure explicar o desenvolvimento dos longos pescoços das girafas. 4 – Com base na teoria de Lamarck, procure explicar o desaparecimento dos membros das cobras. 5 – Segundo a teoria de Lamarck, que seria de esperar que acontecesse aos descendentes de um halterofilista, no que respeita ao desenvolvimento da sua musculatura? Página 18
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Segundo Lamarck, a principal causa que leva à modificação dos seres vivos é o ambiente, nomeadamente pela necessidade de adaptação que cria nos seres vivos. Estes, teriam um impulso interior que lhes permite adaptar-se sempre que são pressionados por alguma necessidade imposta pelo ambiente. A teoria de Lamarck assenta sobre dois pressupostos fundamentais:
Lei do uso e do desuso: a necessidade de se adaptação às condições ambientais determinava nos seres vivos um uso ou desuso de determinados órgãos, o que levaria ao seu desenvolvimento (hipertrofia) ou atrofia, respectivamente.
Lei da transmissão dos caracteres adquiridos: estas modificações que permitiam aos indivíduos uma melhor adaptação ao meio seriam transmitidas à descendência.
MODIFICAÇÕES AMBIENTAIS
NOVAS NECESSIDADES
NOVOS
USO
Desenvolvimento dos órgãos
DESUSO
Atrofia dos órgãos
COMPORTAMENTOS
MODIFICAÇÕES NO ORGANISMO
TRANSMISSÃO DE CARACTERÍSTICAS
ADAPTAÇÃO DA ESPÉCIE AO
ADQUIRIDAS AOS DESCENDENTES
LONGO DAS GERAÇÕES
Principais críticas à teoria de Lamarck:
O facto de a teoria admitir que a matéria viva teria uma “ambição natural” de se tornar melhor, levando os seres vivos a adquirir um grau de complexidade crescente.
A lei do uso e desuso, embora válida para alguns órgãos, não explica todas as modificações.
A lei da transmissão dos caracteres adquiridos não é válida. A atrofia ou hipertrofia de uma estrutura adquirida durante a vida do ser vivo não é transmitida à descendência. Hoje sabe-se que apenas o material genético e as características que codifica são transmitidos à descendência. As modificações que possam ocorrer nos órgãos de um indivíduo devido à sua actividade não passam para o código genético.
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SISTEMÁTICA CIÊNCIA DA CLASSIFICAÇÃO
A diversidade é uma característica da vida. Todos os anos são identificados milhares de novas espécies. Calcula-se que o número total das espécies existentes se situe entre os 5 e 10 milhões. Por isso, como em qualquer outra actividade humana em que se lide com uma grande diversidade de objectos, sentimos necessidade de ordenar os seres vivos, agrupando-os de uma forma científica e dando um nome a cada grupo formado. Deste modo, torna-se mais simples a compreensão, manipulação, estudo e transmissão de informação acerca dos seres. O ramo da Biologia que se ocupa da classificação dos seres vivos e da nomenclatura dos grupos formados é a Taxonomia. É à Taxonomia que cabe a adopção de um sistema uniforme e estável que expresse o melhor possível o grau de semelhança entre os organismos. Por vezes, usa-se o termo Sistemática com um significado semelhante ao de Taxonomia. No entanto, a Sistemática é algo de mais amplo, pois inclui Taxonomia e Biologia Evolutiva. A Sistemática é pois uma Biologia comparativa que utiliza todos os conhecimentos sobre os seres vivos para compreender as suas relações de parentesco e a sua história evolutiva e expressar essas relações em sistemas taxonómicos. Evolução dos sistemas de classificação A evolução dos sistemas de classificação acompanhou a evolução do conceito de espécie e também a mudança de um pensamento fixista para um pensamento evolucionista.
Práticas – (Homem primitivo) – baseadas na observação e no interesse que os seres vivos tinham para o homem e que lhes permitiam a sua sobrevivência. Ex.: plantas venenosas plantas comestíveis plantas medicinais Artificiais – (desde o século IV a.C. – séc. XVIII) – baseadas num número restrito de características. Ex.1: classificação das plantas baseadas no porte: árvores, arbustos, subarbustos e ervas. Ex.2: classificação dos animais de Aristóteles (séc. IV a.C.) Ex.3: classificação dos animais de Lineu (séc. XVIII)
Racionais Baseadas nas características estruturais dos seres vivos
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Horizontais (período admitem a evolução
Naturais (sécs. XIX e XX) – baseadas num grande número de características, utilizando todos os dados disponíveis.
pré-darwiniano)
– não
Verticais ou Sistemas Filogenéticos (período pósDarwiniano) – modificaram-se de acordo com os dados filogenéticos. Classificam os seres vivos: - segundo a sua ascendência e descendência; - de acordo com a sua sequência evolutiva, reflectindo relações genéticas - considerando as relações de parentesco, tendo em conta o factor tempo.
Filéticas – admitem a evolução dos seres vivos.
Empíricas/Práticas Não têm em conta as características estruturais dos seres vivos
Fenéticas – não admitem a evolução dos seres vivos.
O quadro seguinte sintetiza as mudanças dos sistemas de classificação, numa perspectiva histórica:
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Após analisar as informações contidas no texto e no quadro, responda às questões que se seguem: 1 – Complete o esquema que se segue: Sistemas de Classificação
Práticos
Verticais
Artificiais
2 – Identifique o sistema de classificação presente em cada uma das situações que se seguem:
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Biologia e Geologia – 11º ano
RECONSTITUIÇÃO DA HISTÓRIA GEOLÓGICA DE UM LOCAL 1. O diagrama da figura 1 representa o corte geológico de um determinado local.
Figura 1
1.1. Ordene as afirmações, de modo a reconstituir a sucessão de acontecimentos que levou à formação das presentes estruturas. A – Formação da falha. B – Deposição de areia de grão grosseiro C – Deposição de arenito fino
D – Deposição de calcário E – Deposição de argila F – Intrusão de um filão
2 . Indique a sucessão de acontecimentos que levou à formação das sucessões representadas nos esquemas A e B da figura 2.
Esquema B Esquema A
Figura 2
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