Ç DQR Volume 2 - Conquista | Guia...como regra do octeto. Embora existam exceções, em geral essa...

Capítulo 3

Diversidade da matéria 2

Capítulo 4

Genética 38

Volume 2

O projeto gráfico atende aos objetivos da coleção de diversas

formas. As ilustrações, os diagramas e as figuras contribuem

para a construção correta dos conceitos e estimulam um

envolvimento ativo com os temas de estudo. Sendo assim,

fique atento aos seguintes ícones:

Imagem

microscópica

Coloração

artificial

Escala

numéricaColoração

semelhante à

natural Fora de escala

numéricaFora de

proporção Imagem ampliada

Formas em proporção

Representa-

ção artística

capí

tulo

Até o momento, você estudou a matéria, suas propriedades

e transformações, e compreendeu que ela é composta por uma

unidade fundamental – o átomo. Além disso, você já sabe que

são conhecidos pouco mais de cem elementos químicos e que

todos estão organizados de forma sistemática na tabela periódi-

ca. No entanto, como você explicaria que, com essa quantidade

reduzida de elementos, seja possível encontrar um número tão

grande de substâncias diferentes? Existe uma classificação para

essas substâncias assim como há para os elementos químicos?

Diversidade da matéria3

• Ligações químicas

• Funções químicas

inorgânicas

o que vocêvai conhecer

Representação de átomos ligados uns aos outros

©Shutterstock/Anusorn Nakdee

2

Ciências

Ligações químicas

Na natureza, os átomos dos elementos químicos, em sua maioria, não são encontrados

isoladamente, mas ligados uns aos outros, combinando-se de diferentes maneiras e consti-

tuindo as inúmeras substâncias que conhecemos. Mas por que os átomos se ligam?

A maioria dos átomos tende a se ligar porque não são estáveis

sozinhos, ou seja, a união entre eles ocorre para que consigam es-

tabilidade. A fim de adquirir essa condição, os átomos devem com-

pletar, em sua camada de valência, oito elétrons; exceto o hidrogê-

nio (H), que fica estável com dois elétrons.

Entre os elementos químicos da tabela periódica, os gases no-

bres (grupo 18) já apresentam a última camada completa, ou seja,

são estáveis. Por isso, raramente participam de ligações químicas com átomos de outros

elementos.

CAMADAS ELETRÔNICAS

Gás nobre

K L M N O P Q

2He 2

10Ne 2 8

18Ar 2 8 8

36Kr 2 8 18 8

54Xe 2 8 18 18 8

86Rn 2 8 18 32 18 8

118Og 2 8 18 32 32 18 8

• Reconhecer as características que fazem com que ocorra a união entre átomos ou íons.

• Identificar o tipo de ligação que um ele-mento pode estabelecer conhecendo sua posição na tabela periódica.

• Caracterizar os diferentes tipos de liga-ção química – covalente, iônica e metálica.

• Reconhecer e compreender as diferenças entre os compostos iônicos, moleculares e metálicos.

• Identificar e caracterizar as substâncias inorgânicas – ácidos, bases, sais e óxidos.

• Representar as substâncias com símbo-los, fórmulas e expressões próprias da linguagem química.

objetivos do capítulo

A camada mais externa

(última camada) ocupada

por elétrons é denominada

camada de valência.

Os átomos dos elementos químicos atingem a estabilidade química quando sua camada de

valência apresenta estrutura eletrônica similar à dos gases nobres.

Até o ano de 1962, os químicos achavam

que os gases nobres não se uniam a nenhum

outro elemento, sendo completamente

inertes. A descoberta de compostos com ga-

ses nobres mostrou que o octeto pode ser

rompido e que há outros arranjos estáveis.

Os demais elementos químicos, por te-

rem a última camada incompleta, ligam-se

a outros, perdendo ou ganhando elétrons

a fim de obter uma configuração eletrônica

igual à de um gás nobre, ou seja, com oito elé-

trons na camada de valência (exceto o hélio,

que tem dois elétrons na última camada).

3

A relação entre a configuração eletrônica de um gás nobre com os demais elementos

químicos foi proposta pelo cientista Gilbert Newton Lewis (1875-1946) e ficou conhecida

como regra do octeto.

Embora existam exceções, em geral essa regra é válida para os elementos representa-

tivos. Nesse caso, os átomos dos grupos 1, 2 e 13 (a maioria metais) tendem a perder/ceder

elétrons, formando cátions, e os átomos dos grupos 15, 16 e 17 (em geral não metais) ten-

dem a ganhar/receber elétrons, formando ânions. Portanto, dependendo dessa tendência,

as ligações entre metais e/ou não metais podem ser do tipo iônica ou covalente.

Ligação iônica

Como o nome sugere, esse tipo de ligação química ocorre pela interação entre íons. Os

íons são formados quando um átomo cede ou recebe elétron(s). Dessa maneira, o número

de cargas positivas (prótons) presentes no núcleo do átomo difere do número de cargas ne-

gativas (elétrons) que se localizam na eletrosfera.

Para relembrar como ocorre a perda ou o ganho de elétrons no átomo, observe a forma-

ção do cátion sódio e do ânion cloreto.

• A perda de elétron(s) origina um íon positivo (p > e) – o cátion.

• O ganho de elétron(s) origina um íon negativo (p < e) – o ânion.

111111111111 ppppppp121212222212 12 12 nnnnnnnn

KKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKK

LLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLL

MMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMM

111111111111 ppppppp121212222212 12 12 nnnnnnnn

KKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKK

LLLLLLLLLLLLLLLLL

perde 1 elétron

Formação do íon sódio a partir do átomo de sódio

p = 11 ⇒ 11 cargas positivas = +11 p = 11 ⇒ 11 cargas positivas = +11

e = 11 ⇒ 11 cargas negativas = –11 e = 10 ⇒ 10 cargas negativas = –10

carga elétrica total = 0 carga elétrica total = +1

Na (átomo) Na+ (cátion)

17 p18 n

17 p18 n

ganha 1 elétron

K

L

M

K

L

M

p = 17 ⇒ 17 cargas positivas = +17 p = 17 ⇒ 17 cargas positivas = +17

e = 17 ⇒ 17 cargas negativas = –17 e = 18 ⇒ 18 cargas negativas = –18

carga elétrica total = 0 carga elétrica total = –1

– (ânion)

Formação do íon cloreto a partir do átomo de cloro

An

ge

la G

ise

l. 2

01

8. D

igit

al.

An

ge

la G

ise

l. 2

01

8. D

igit

al.

4

Ciências

A atração entre os íons com cargas opostas, provenientes dos átomos de sódio e cloro,

faz com que se forme um composto iônico com carga total nula – nesse caso, o cloreto de

11 p12 n

K

L

17 p18 n

+ –

K

L

M

A ligação entre esses íons é chamada de iônica. Essa ligação sempre ocorre pela transfe-

rência de elétron(s) do átomo do elemento que tem tendência a ceder – normalmente, um

metal – para o átomo do elemento que tem tendência a receber o(s) elétron(s) – em geral,

um não metal.

Interação eletrostática entre os íons Na+ –

Em geral, podemos dizer que átomos dos elementos dos grupos 1, 2 e 3 da tabela pe-

riódica têm a tendência de ceder elétron(s). Já os elementos dos grupos 15, 16 e 17 têm a

tendência de receber elétron(s).

A forte interação entre os íons – nesse caso, o Na+ – – constitui um retículo cristali-

no sólido com alta estabilidade.

Essa interação entre os íons de cargas opostas é a principal razão para os compostos

iônicos serem estáveis.

Sal grosso (cristais de cloreto de sódio)

Organização espacial dos íons Na+ – na formação

do cloreto de sódio

An

ge

la G

ise

l. 2

01

8. D

igit

al.

Div

o. 2

01

1. D

igit

al.

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hu

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ck/R

od

rig

ob

ark

5

O cloreto de sódio é o principal componente do sal de cozinha, produto que pode ser

obtido nas salinas – área de produção de sal marinho pela evaporação da água do mar ou

de lagos de água salgada. À medida que ocorre a evaporação da água, o sólido se acumu-

la no fundo dos tanques desses locais. Em seguida, esse sólido (formado por vários sais)

passa pelo processo de purificação e refino, para eliminar as impurezas.

curiosidade?

Representação das substâncias iônicas

Como a ligação iônica ocorre pela transferência de elétron(s) do átomo do elemento

que cede elétron(s) para o átomo do elemento que tem a tendência de recebê-lo(s), a repre-

sentação das substâncias iônicas é feita pelos elétrons presentes na camada de valência dos

elementos envolvidos.

Observe, a seguir, a representação simplificada da ligação iônica para a formação do

©P

uls

ar

Ima

ge

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Fra

nco

Ho

ff

A fórmula de um composto iônico deve apresentar o menor número possível de cátion(s)

e ânion(s), de maneira que se forme um conjunto eletricamente neutro. Para que isso ocorra,

o número de elétrons perdidos deve ser igual ao número de elétrons recebidos. No cloreto

de sódio, como as cargas do cátion (Na+ –) são iguais e mínimas, eles se combi-

Observe, em um exemplo diferente, a representação do composto iônico formado entre

os átomos de potássio (19

K) e oxigênio (8O).

19

K

A seta tracejada indica a transferência de um elétron do átomo de sódio para o átomo de cloro. Assim, cada íon formado tem um octeto de elétrons.

Átomos isolados Íons Composto iônico

Na+

–

NaCℓ Cℓ NaCℓ

Na realidade, não há interações apenas entre um cátion sódio e um ânion cloreto. O par iônico é apenas um recurso didático que nos auxilia a melhor compreender essa ligação.

O potássio possui 1 elétron

na camada de valênciaPode ceder 1 elétron K+

K L M N O P Q Número de elétrons na camada de valência

2 8 8 1 1 elétron

A presença de 1 elétron na última camada indica que o átomo de potássio, para adquirir

estabilidade, tem tendência a ceder esse elétron.

6

Ciências

8O

O oxigênio possui 6 elétrons

na camada de valênciaPode receber 2 elétrons O2–

Como o oxigênio tende a receber 2 elétrons para adquirir a condição de estabilidade, são

necessários 2 átomos de potássio, já que cada um deles cede apenas 1 elétron.

K

O

K

O[K]+

[ ][K]+

K2O

2–

Observe, agora, a representação do composto iônico formado entre os átomos de mag-

nésio (12

Mg) e bromo (35

Br).

12

Mg


A seta tracejada indica a transferência de um elétron de cada átomo de potássio para o átomo de oxigênio. Assim, cada íon formado tem um octeto de elétrons.

O magnésio possui 2 elétrons

na camada de valênciaPode ceder 2 elétrons Mg2+


2 6 6 elétrons

A presença de 6 elétrons na última camada indica que o átomo de oxigênio, para adquirir

estabilidade, tem tendência a receber 2 elétrons.


2 8 2 2 elétrons

A presença de 2 elétrons na última camada indica que o átomo de magnésio, para adqui-

rir estabilidade, tem tendência a ceder 2 elétrons.

35

Br K L M N O P Q Número de elétrons na camada de valência

2 8 18 7 7 elétrons

A presença de 7 elétrons na última camada indica que o átomo de bromo, para adquirir

estabilidade, tem tendência a receber 1 elétron.

Ou seja,

O bromo possui 7 elétrons

na camada de valênciaPode receber 1 elétron Br –

Br

Mg [Mg][ ]

[ ]Br

Br

Br

MgBr2

2+

–

–


A seta tracejada indica a transferência de um elétron do átomo de magnésio para cada átomo

de bromo. Assim, cada íon formado tem um octeto de elétrons.

Nesse exemplo, como o magnésio tende a ceder 2 elétrons e o bromo tende a receber

apenas 1, são necessários 2 átomos de bromo para 1 átomo de magnésio.

7

Dessa maneira, o total de cargas positivas – multiplicação entre a quantidade de cátion(s)

e a sua carga – será igual ao total de cargas negativas – multiplicação entre a quantidade de

ânion(s) e a sua carga.

Para facilitar a representação das substâncias formadas pela ligação iônica, os químicos

utilizam diretamente a fórmula mínima. Para isso, é necessário verificar a quantidade de

cada íon constituinte da ligação.

Observe, no quadro a seguir, como as fórmulas mínimas dos compostos apresentados

anteriormente podem ser determinadas pelo número de cátions e ânions.

Número de cátions Número de ânions Fórmula mínima

1 Na+ –

2 K+ 1 O2– K2O

1 Mg2+ 2 Br– MgBr2

De maneira prática, a fórmula de um composto iônico também pode ser obtida utilizan-

do a carga de seus íons.

Com auxílio da tabela periódica, é possível localizar determinado elemento químico e

verificar se seu átomo apresenta tendência a ceder ou receber elétron(s), determinando,

com isso, a carga do íon correspondente.

Grupo Elétrons de valência Tendência a Carga

1 1 ceder 1 elétron 1+

2 2 ceder 2 elétrons 2+

3 3 ceder 3 elétrons 3+

15 5 receber 3 elétrons 3–

16 6 receber 2 elétrons 2–

17 7 receber 1 elétron 1–

Assim, o número que corresponde à carga do cátion é usado como índice da quantidade de

ânion(s), e o número que representa a carga do ânion é usado como índice da quantidade de

cátion(s). Ou seja, a carga do cátion (sempre representado à esquerda) será o índice do ânion, e

a carga do ânion (sempre representado à direita) será o índice do cátion, conforme o esquema

a seguir.

[Cátion] [Ânion]x+

y x

y-

8

Ciências

1 Se são conhecidos pouco mais de cem elementos químicos, como podem existir tantas substâncias diferentes?

2 Os átomos dos elementos conhecidos como gases nobres são encontrados, em geral, isolados. Por quê?

3 Como ocorre a ligação iônica?

4 Indique, no esboço da tabela periódica, o número de elétrons da camada de valência para os elemen-tos representativos. Pinte de uma cor o grupo dos elementos que tendem a perder elétrons e de ou-tra cor o grupo dos elementos que tendem a receber elétrons, identificando na legenda essas cores.

1 18

2 13 14 15 16 17

3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Legenda:

Cor 1

Cor 2

5 Represente a ligação iônica entre os pares de átomos dos elementos indicados em cada item, de acordo com o modelo apresentado. Se necessário, consulte a tabela periódica.

a) Na e F b)

c) d) Ca e O

6 Com a quantidade de cátions e ânions representados nos itens da atividade anterior, indique a fór-mula mínima de cada composto.

Número de cátions Número de ânions Fórmula mínima

a) Na e F

b)

c)

d) Ca e O

atividades

Na F

9

Ligação covalente

Além dos compostos iônicos, há uma infinidade de substâncias químicas com proprie-

dades e características bem diferentes, embora sendo formadas pelos mesmos elementos

químicos. É o que podemos verificar na composição do gás de cozinha, formado por propano

(C3H

8) e butano (C

4H

10), e na gasolina, em que o principal componente é o 2,2,4-trimetilpen-

tano, usualmente chamado de iso-octano (C8H

18).

Os compostos citados, formados exclusivamente

por átomos dos elementos carbono e hidrogênio, fa-

zem parte de uma classe denominada hidrocarbonetos.

Os hidrocarbonetos, e muitos outros compostos ditos

moleculares, são formados por ligações covalentes.

Esse tipo de ligação ocorre entre átomos – em ge-

ral, de elementos não metálicos, além do hidrogênio

– que tendem a receber elétrons para adquirir a con-

dição de estabilidade. Por meio do compartilhamento

de elétrons, os pares eletrônicos são formados e a ca-

mada de valência de cada átomo é completada. Cada

par é constituído por um elétron de cada átomo e per-

tence simultaneamente aos dois átomos ligados.

Desse modo, é possível obter uma infinidade de

compostos com os mesmos elementos químicos. A

diferença entre os compostos será a maneira como

os átomos se ligam e, consequentemente, a quanti-

dade de elementos químicos que participam dessas

ligações.

O caso mais simples de ligação covalente acontece para a formação da molécula do gás

hidrogênio (H2), formado entre dois átomos do elemento hidrogênio. Observe:

1H K L M N O P Q Número de elétrons na camada de valência

1 1 elétron

Para adquirir a configuração eletrônica semelhante a um gás nobre (no caso, o He), cada

átomo de hidrogênio (H) precisa de apenas mais 1 elétron. Para que isso ocorra, os dois áto-

mos de hidrogênio compartilham um par de elétrons entre si.

O conjunto formado constitui a molécula de hidrogênio, em que os elétrons comparti-

lhados são atraídos pelos núcleos dos dois átomos participantes da ligação e, dessa maneira,

mantêm-se unidos.

H H HH

Átomos isolados Molécula de H2

Ja

ck A

rt. 2

01

7. D

igit

al.

Gás de cozinha (mistura de propano e butano)

Gasolina (mistura de hidrocarbonetos que têm de 6 a 10 átomos de carbono)

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o

10

Ciências

• Fórmula molecular: corresponde à representação mais simples e indica a quantidade de

átomos de cada elemento que compõe a molécula.

• Fórmula estrutural: simbolizada por um traço (–), indica o par de elétrons compartilhado

entre dois átomos.

• Fórmula eletrônica ou fórmula de Lewis: indica como ocorre o compartilhamento de

elétrons na camada de valência, com a formação dos pares eletrônicos.

Para a molécula de gás hidrogênio, exemplo apresentado anteriormente, temos as se-

guintes fórmulas:

FÓRMULA MOLECULAR FÓRMULA ESTRUTURAL FÓRMULA ELETRÔNICA

H2

H – H H H

O compartilhamento de um par eletrônico constitui uma ligação simples. No entanto,

em muitas moléculas, um átomo atinge o octeto com o compartilhamento de mais de um par

de elétrons. Para a formação da molécula de oxigênio (O2), por exemplo, serão necessários

dois pares de elétrons, que são representados por uma ligação dupla. Observe:

8O


2 6 6 elétrons

Para adquirir configuração eletrônica semelhante à de um gás nobre (no caso, o Ne – gás

nobre mais próximo), cada átomo de oxigênio (O) precisa ter 8 elétrons na camada de valên-

cia. Para que isso ocorra, é necessário o compartilhamento de dois pares de elétrons entre

dois átomos de oxigênio.


O2 O = O O O

Átomos isolados Molécula de O2

O O O O

Representação das substâncias moleculares

O compartilhamento de elétrons que caracteriza uma ligação covalente pode ser repre-

sentado de três modos diferentes.

Ja

ck A

rt. 2

01

7. D

igit

al.

11

Alguns elementos químicos podem se ligar de

maneira diferente, formando mais de uma subs-

tância simples. Esse fenômeno, chamado de alo-

tropia, ocorre com o elemento oxigênio, que apre-

senta dois alótropos: o gás oxigênio (O2) e o gás

ozônio (O3).

O gás oxigênio, incolor e inodoro, faz parte da atmosfera e é indispensável à vida dos

seres aeróbicos. Graças ao processo de fotossíntese realizado pelas plantas e pelas algas,

esse gás é devolvido à atmosfera.

O ozônio, gás azulado de cheiro forte e desagradável, está presente na estratosfera,

formando uma camada que absorve parte dos raios ultravioleta (UV) emitidos pelo Sol.

Dessa maneira, evita que esses raios se tornem prejudiciais aos organismos vivos.

curiosidade?

Gás oxigênio

Gás ozônio

Div

o P

ad

ilh

a. 2

01

9. D

igit

al.

Além de substâncias simples, muitas substâncias compostas também podem ser forma-

das por átomos unidos por meio de ligações covalentes. Observe o compartilhamento de

elétrons entre os átomos de oxigênio e carbono para a formação da molécula de dióxido de

carbono (CO2).

substâncias simples: substâncias formadas pelo mesmo elemento químico.

substâncias compostas: substâncias formadas por diferentes elementos químicos.

6C

K L M N O P QNúmero de elétrons na camada

de valência

2 4 4 elétrons

8O

K L M N O P QNúmero de elétrons na camada

de valência

2 6 6 elétrons

De acordo com a regra do octeto, para que ambos completem 8 elétrons na última cama-

da, um átomo de carbono compartilha dois de seus elétrons de valência com um átomo de

oxigênio e os outros dois elétrons com outro átomo de oxigênio, de modo que, no fim, todos

adquirem uma configuração semelhante à de um gás nobre, ou seja, uma camada de valência

completa.

Perceba que as duas ligações covalentes dessa substância são formadas com base no com-

partilhamento de dois pares de elétrons entre os átomos, sendo, portanto, ligações duplas.


CO2 O = C = O O C O

De acordo com a quantidade de pares de elétrons compartilhados entre dois átomos

(iguais ou diferentes), podem ocorrer três tipos de ligação: simples, dupla ou tripla.

12

Ciências

1 Cite diferenças entre as ligações iônica e covalente.

2 Em quais grupos da tabela periódica se encontram os elementos químicos que podem realizar liga-ções covalentes? Justifique sua resposta.

3 Para cada uma das substâncias apresentadas a seguir, indique o tipo de ligação química – iônica ou covalente – que ocorre entre os átomos.

a) HF e) NH3

b) CH4 f) H

2S

c) H2O g)

3

d) MgO h) NaBr

4 Com base na fórmula molecular das substâncias, indique as fórmulas eletrônica e estrutural.

a) H2O d)

4

b) e) PH3

c) H2S f) N

3

• Ligação simples: há o compartilhamento de apenas um par de elétrons.

• Ligação dupla: ocorre o compartilhamento de dois pares de elétrons.

• Ligação tripla: acontece o compartilhamento de três pares de elétrons.

atividades

13

Ligação metálica

Além das ligações iônica e covalente, há um tipo

de ligação química que ocorre com os metais. Como

os núcleos dos átomos desses elementos não exer-

cem atração muito alta sobre os elétrons da última

camada, ocorre um movimento contínuo conhecido

como nuvem eletrônica. Assim, os átomos de um

metal se encontram em posições ordenadas e seus

elétrons de valência estão livres para se movimen-

tar. Pode-se dizer, então, que há um “amontoado”

organizado de íons metálicos positivos mergulha-

dos em um “mar de elétrons” livres.

A ligação metálica consiste na formação de uma rede cristalina em que estão localizados

os íons positivos, circundados por uma nuvem de elétrons livres.

Ed

ua

rdo

Bo

rge

s. 2

01

4. D

igit

al.

Representação esquemática da disposição dos elétrons em uma ligação metálica

A presença dessa nuvem de elétrons livres mantém os átomos

metálicos unidos e justifica algumas das propriedades físicas dos

metais, como maleabilidade, ductilidade e condutividade elétrica.

Diferentemente das ligações iônica e covalente, como a regra

do octeto não explica a ligação metálica, seus átomos não são re-

presentados pelas fórmulas estrutural e eletrônica. Em geral, uti-

lizam-se os símbolos dos seus elementos químicos, sem indicação da quantidade dos átomos

envolvidos. Uma barra de ouro, por exemplo, é constituída por inúmeros cátions de ouro

cercados por um “mar de elétrons”. Sua representação é simplesmente Au, que corresponde

ao símbolo desse elemento.

maleabilidade: é a propriedade que corresponde à capacidade de se transformar em lâminas.

ductilidade: é a propriedade que corresponde à capacidade de se transformar em fios.

A maioria dos materiais metálicos utilizados diariamente corresponde a ligas metáli-

cas. Essas ligas são constituídas pela fusão de dois ou mais metais e, por isso, apresentam

propriedades diferentes daquelas que cada metal puro apresenta individualmente.

LIGA METÁLICA COMPOSIÇÃO PROPRIEDADE APLICAÇÃO

Aço inoxidável

Aço (Fe, C, traços de Si,

S e P), Cr e NiNão enferruja

Equipamentos para indústria, talheres, utensílios de cozinha e

peças de carro.

Latão

Cu e ZnFacilidade para ser moldado, flexibilidade e boa aparência

Produção de tubos,

armas, torneiras e instrumentos musicais.

Ouro 18 quilates

Au, Ag e CuDureza, inércia química, aparência e

brilho excelentes

Manufatura de joias e peças ornamentais.

curiosidade?

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hu

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oto

soro

ka

14

Ciências

Características e propriedades dos compostos iônicos, moleculares e metálicos

Dependendo do tipo de ligação – iônica, covalente ou metálica –, os compostos têm pro-

priedades e características diferentes.

Os compostos iônicos, como o sal de cozinha, são sólidos em temperatura ambiente e

apresentam alto ponto de fusão. Por serem formados pela forte atração entre seus íons,

originando retículos cristalinos que apresentam formas geométricas bem definidas ao mi-

croscópio, são ótimos condutores de eletricidade. Entretanto, a condução de corrente elé-

trica só ocorre após a dissociação em água ou quando há aquecimento do material até o seu

derretimento.

O fluxo ordenado das cargas elétricas em movimento faz com

que ocorra a produção de corrente elétrica.

Diferentemente do sal, o açúcar comum (sacarose) é uma substân-

cia molecular formada por ligações covalentes entre os átomos dos ele-

mentos químicos que a constituem. Em geral, essas substâncias, quan-

do dissolvidas em água ou mesmo puras, não conduzem eletricidade.

Além disso, compostos moleculares apresentam baixo ponto

de fusão e podem ser encontrados nos estados sólido, líquido ou

gasoso em temperatura ambiente.

Já os metais, pelo fato de terem elétrons livres, conduzem eletricidade mesmo no esta-

do sólido. Ao serem fundidos, ou seja, quando passam para o estado líquido, seus elétrons

continuam livres para conduzir corrente elétrica.

Na dissociação, os íons são

separados pela ação da água.

A dissolução é um processo que

ocorre quando uma substância

se dissolve em outra.

No quadro a seguir, estão descritas, resumidamente, algumas características e proprie-

dades dos compostos iônicos, moleculares e metálicos.

Estado físicoPonto de fusão

e ebuliçãoCondutividade elétrica

IÔNICO Sólido ElevadosConduz corrente elétrica quando fundido

ou em solução aquosa

MOLECULARSólido, líquido ou gasoso

Em geral, mais baixos

Normalmente, não conduz eletricidade*

*Os ácidos, quando em solução, conduzem corrente elétrica.

METÁLICO

Sólido*

*Exceção ao mercúrio, que é líquido.

Em geral,

elevados Conduz corrente elétrica

15

Como fazer1. Em cada béquer, acrescente água até encher metade do volume dos recipientes.

2. Em um dos béqueres, adicione uma colher (de chá) de sal de cozinha. Misture bem.

3. Em outro béquer, adicione uma colher (de chá) de açúcar comum. Misture bem.

4. Teste cada uma das soluções obtidas com o circuito elétrico. Para isso, introduza os

fios metálicos no líquido de um dos béqueres e, depois, no do outro.

5. Observe a ocorrência ou não do acendimento da lâmpada.

Conclusão 1 Preencha, na tabela a seguir, os resultados obtidos após a realização do experimento.

MATERIAIS LÂMPADA

Solução de sal de cozinha

Solução de açúcar comum

2 Com o resultado obtido na tabela do item anterior, classifique as substâncias presentes no sal de cozinha e no açúcar comum em moleculares ou iônicas. Justifique sua resposta.

ciência em prática

ObjetivoCompreender o comportamento de diferentes materiais em relação à condução de

corrente elétrica e identificar o tipo de ligação presente.

Materiais 2 béqueres

2 colheres (de chá)

água

sal de cozinha (principal constituinte:

açúcar comum (principal constituinte:

sacarose – C12

H22

O11

)

sistema de condução de corrente elétri-

ca interrompido (circuito elétrico aberto)

Não encoste as extremidades do fio uma na outra.

Fios metálicos

127 V (corrente alternada)

Lâmpada

Div

o. 2

01

1. D

igit

al.

16

Ciências

atividades

1 De acordo com as características de alguns compostos, identifique a provável ligação química a que corresponde cada um dos itens.

a) Com alto ponto de fusão e ebulição, conduz eletricidade no estado líquido ou dissolvido em

água.

b) Em geral, não conduz corrente elétrica e apresenta baixos valores para os pontos de fusão e

ebulição.

c) Mesmo no estado sólido, é um excelente condutor de eletricidade.

2 Para cada dupla de elementos químicos, indique: o grupo da tabela periódica em que se localizam, o número de elétrons da camada de valência, a fórmula mínima do composto formado pela união dos átomos desses elementos e o tipo de ligação química entre eles.

3 Um químico recebeu no laboratório uma amostra de uma substância desconhecida. Para identificar

se o composto era iônico ou molecular, realizou experimentos e obteve os seguintes resultados:

é isolante no estado sólido, mas apresenta alta condutividade elétrica em solução aquosa;

tem altas temperaturas de fusão e ebulição.

Com base nessas informações, qual é o tipo de ligação química predominante no composto da

amostra analisada? Justifique sua resposta.

a) H e I

Grupos da tabela periódica:

Número de elétrons da camada de

valência:

Fórmula mínima:

Ligação química:

b) Li e F



valência:

Fórmula mínima:

Ligação química:

c) C e H



valência:

Fórmula mínima:

Ligação química:

d) Mg e Br



valência:

Fórmula mínima:

Ligação química:

17

Funções químicas inorgânicas

As diversas maneiras com que os átomos dos elementos químicos se combinam pro-

duzem uma enorme variedade de substâncias com características e propriedades distintas.

Essa diversidade de substâncias, em termos de estruturas, separou os compostos em dois

grandes grupos: os orgânicos e os inorgânicos.

Os compostos inorgânicos ainda podem ser divididos, de acordo com suas propriedades

químicas, em: ácidos, bases, sais e óxidos.

Ácidos e bases

Há muitos séculos, o comportamento ácido-base das subs-

tâncias já é conhecido. As primeiras referências dizem respeito ao

vinagre e ao hidróxido de sódio ou soda cáustica – obtida pelos

árabes no século VII. Desde então, de acordo com os conhecimen-

tos da época e também com a crescente necessidade de explicar

os fenômenos associados à acidez e à basicidade, o conceito de

ácido e o de base foram evoluindo ao longo do tempo. Em meados

do século XVII, o filósofo Robert Boyle (1627-1691) elaborou as

primeiras definições sobre ácidos e bases, por meio de testes de

sabor, mudanças de cor e reações químicas.

Segundo Boyle, os ácidos (do latim acidus) tinham sabor azedo,

mudavam a cor de extratos de alguns vegetais, produziam gases

quando em contato com alguns metais e reagiam com substâncias

de caráter básico. Já as bases apresentavam sabor adstringente,

também mudavam a coloração de alguns extratos vegetais e rea-

giam com substâncias de caráter ácido.

Essas substâncias, cuja cor depende da presença de ácidos

ou de bases, que permitiam caracterizar as funções químicas, são

chamadas de indicadores.

Indicadores

Para identificar qualitativamente o caráter das substâncias e reconhecer os ácidos e

as bases, é muito comum os laboratórios utilizarem determinados corantes denominados

indicadores colorimétricos, que funcionam por meio de alteração de cor. Ou seja, depen-

dendo do meio em que se encontram, ácido ou básico, as substâncias apresentam uma cor

característica.

Embora o sabor tenha sido

um critério de classificação

de substâncias em ácidas ou

básicas, não devemos utilizá-

-lo para o reconhecimento

desses compostos. A ingestão

de substâncias desconhecidas

é um procedimento perigoso,

que pode ser letal.

Os indicadores ácido-base são substâncias cujas cores se alteram quando colocadas em

meio ácido ou em meio alcalino (básico).

O termo “álcali” (de al kali,

palavra árabe que significa

“cinzas vegetais”) foi usado até

o século XVI para classificar

substâncias conhecidas, na

atualidade, como bases.

18

Ciências

Observe, a seguir, a coloração de alguns desses indicadores.

Fenolftaleína Ácido: incolor

Base: rosa*

Alaranjado de metila Ácido: vermelho

Base: alaranjado

Azul de bromotimol Ácido: amarelo

Base: azul

*O tom rosado do meio básico contendo fenolftaleína se intensifica com o aumento da alcalinidade.

Outro indicador muito comum, e usado em laboratórios pela sua praticidade, é o papel

de tornassol – um dos mais antigos indicadores ácido-base, considerado, por isso, um indica-

dor universal. Comercializado em três diferentes cores – azul, vermelha ou neutra –, o papel

indicador, além de prático, também é eficiente para determinar o potencial hidrogeniônico

(pH) de um material.

Comumente chamado apenas de pH, o potencial hidrogeniônico corresponde a uma es-

cala numérica que indica o grau de acidez, neutralidade ou alcalinidade de um material. A

25 °C, os valores dessa escala variam de 0 a 14. A água pura, por ser considerada um meio

neutro, tem pH igual a 7. Dessa forma, materiais que apresentam valores de pH abaixo de

7 são considerados ácidos, enquanto materiais com valores de pH acima de 7 são básicos.

Observe, no esquema, a escala de pH e a cor correspondente para o indicador universal.

O papel de tornassol neutro fica vermelho

em meio ácido e azul em meio básico. ©

Sh

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nB

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ila

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Soluções Neutras

Soluções BásicasSoluções Ácidas

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Acidez Crescente Basicidade Crescente

Meio ácido

Meio neutro

Meio básico

Acidez crescente Basicidade crescente

O papel de tornassol azul é usado para testar se determinado material é ácido. Em caso

afirmativo, sua cor é alterada de azul para vermelho. O papel de tornassol vermelho, por sua

vez, é usado para testar um material básico e sua cor muda de vermelho para azul. O tornas-

sol neutro testa ambos os materiais.

19

ObjetivoDescobrir o valor de pH de alguns produtos usados em nosso cotidiano.

Materiais 7 conta-gotas ou pipetas

fita indicadora de pH (papel de

tornassol)

amostras de materiais de uso

diário, como xampu, deter-

gente, água de torneira, leite,

refrigerante incolor e vinagre

de álcool

Observação: o xampu e o de-

tergente devem ser preferencial-

mente incolores.

Como fazer1. Corte a fita de pH em partes menores.

2. Coloque uma gota de cada uma das amostras a serem testadas, separadamente, nas

partes menores da fita indicadora.

3. Compare a cor obtida em cada amostra com a escala-padrão indicada no papel de

tornassol.

ConclusãoCom os dados obtidos no experimento e de acordo com a escala de pH, complete a

tabela a seguir.

Amostra de material Cor obtidapH

(aproximado)Classificação do meio

(ácido ou básico)

Xampu

Detergente

Água de torneira

Leite

Refrigerante incolor

Vinagre de álcool

ciência em prática

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ac

Nis

him

ura

20

Ciências

curiosidade?

Para determinar o pH com maior pre-

cisão, os laboratórios utilizam um equi-

pamento denominado pHmetro. Esse

aparelho consiste resumidamente de um

eletrodo ligado a um potenciômetro, o

qual converte o valor obtido pelo eletrodo

em unidades de pH. Quando o eletrodo en-

tra em contato com a amostra líquida, produz um potencial que é convertido para uma

escala de pH.

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ton

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pHmetro: equipamento utilizado em laboratórios para determinar o pH com maior precisão.

Ionização e dissociação iônica

Além do uso de indicadores, outra maneira de identificar os ácidos e as bases é analisar

o que ocorre com essas substâncias quando se dissolvem em água.

Os ácidos, por serem moleculares, ao se dissolverem em água originam íons que não esta-

vam presentes nas ligações entre os átomos de suas moléculas. Esse processo é chamado de

ionização

Div

o P

ad

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a. 2

01

9. D

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al.

Água

IONIZAÇÃOH+

H+

H+

H+

H+

–

–

–

–

–

H

H

H

H

H H2O

H+ –(aq)

A água “quebra” a ligação entre os átomos de hidrogênio e cloro presentes nas

ionização, os íons são formados em solução.

O H+ é utilizado como forma simplificada do íon hidrônio (H3O+) a fim de ilustrar a libera-

ção do íon hidrogênio.

Div

o P

ad

ilh

a. 2

01

9. D

igit

al.

DISSOCIAÇÃO

Água

Na+

Na+

Na+

Na+

Na+

Na

Na

Na

Na

Na

H

H

H

H

HOO

O

O

O

O–

O–

O–

O–

O–

H

HH

H

H A água provoca a separação dos íons positivos e negativos que estavam no hidróxido de sódio (NaOH) sólido. Na

dissociação, os íons são separados em solução.

NaOH(s) H

2O

Na+(aq) + OH–(aq)

Já as bases (em sua maioria substâncias iônicas), quando entram em contato com a água,

têm seus íons separados por um processo denominado dissociação. Observe, a seguir, o

esquema que representa a dissociação do hidróxido de sódio (NaOH).

21

Tanto a formação de íons provenientes da ionização de áci-

dos quanto a separação dos íons resultante da dissociação das

bases originam cargas positivas e negativas. A movimentação

dessas cargas faz com que essas soluções sejam condutoras de

corrente elétrica, ou seja, elas se tornam soluções eletrolíticas.

A condutividade elétrica de algumas soluções foi explicada,

em 1884, pela teoria da dissociação eletrolítica proposta pelo cientista Svante Arrhenius

(1859-1927). Por meio de vários estudos e fundamentado em experimentos, Arrhenius pro-

pôs, em 1887, a seguinte definição para ácido:

A condução de corrente

elétrica só ocorre com íons

(cargas) em movimento.

Ácido é todo composto que, quando dissolvido em água, ioniza-se e produz como cátion

exclusivamente o íon H+.

Observe, por exemplo, as ionizações dos ácidos a seguir.

HNO3

H2O

H+(aq) + NO3

–(aq)

H2SO

4

H2O

2 H+(aq) + SO4

2–(aq)

De acordo com as representações das reações, além do cátion H+ – íon comum a todos os

ácidos classificados segundo Arrhenius –, há também a formação de um ânion que depende

da fórmula do ácido.

Da mesma maneira, Arrhenius definiu o conceito de base.

Base é todo composto que, quando dissolvido em água, dissocia-se e produz como ânion

exclusivamente o íon OH–.

Observe, por exemplo, as dissociações das bases a seguir.

H2O

H2O

HF(g) H

2O

H+(aq) + F –(aq)

KOH(s) K+(aq) + OH–(aq)

Ca(OH)2(s) Ca2+(aq) + 2 OH–(aq)

3(s)

H2O

3+(aq) + 3 OH–(aq)

Considerando as representações das reações, além do ânion OH– – íon comum a todas as

bases classificadas segundo Arrhenius –, há também a formação de um cátion que depende

da fórmula da base.

Para Arrhenius, portanto, o íon H+ era o responsável pelo sabor azedo dos ácidos e pela

sua ação sobre os indicadores. O íon OH–, por sua vez, era o responsável pelo sabor adstrin-

gente das bases e também pela sua ação sobre os indicadores.

22

Ciências

O quadro a seguir apresenta algumas características que podem ser utilizadas, com se-

gurança, para diferenciar os ácidos das bases.

ÁCIDOS BASES

Cor do indicador fenolftaleína Incolor Rosa

pH < 7 > 7

Tipo de ligação Covalente Iônica (em geral)

Processo relacionado à dissolução

na águaIonização Dissociação

Íon característico em solução H+ OH–

Conhecendo alguns ácidos e bases importantes

A presença de ácidos e bases em nosso dia a dia é muito comum. Nos quadros a seguir,

são apresentados alguns desses compostos, suas aplicações e curiosidades.

NOME/FÓRMULA IONIZAÇÃO/DISSOCIAÇÃO APLICAÇÕES E CURIOSIDADES

Ácido clorídrico → H+ –(aq)

• Conhecido como ácido muriático, é usado na limpeza de pisos e na produção de corantes, tintas, couros e diversos outros produtos.

• É encontrado no nosso estômago, onde é secretado para auxiliar na digestão da comida.

Ácido sulfídrico

H2S

H2S(aq) → 2 H+(aq) + S2–(aq)

• Utilizado na produção de compostos que contêm enxofre e de pesticidas, e também em vários segmentos da indústria do petróleo.

• Está presente na composição dos gases do trato intestinal. Alguns animais liberam

gases contendo essa substância para afastar inimigos.

Ácido nítrico

HNO3

HNO3(aq) → H+(aq) + NO

3

–(aq)

• É empregado na fabricação de explosivos

e de salitre, e também na fabricação de fertilizantes.

• Com as altas temperaturas dos motores dos automóveis, o nitrogênio reage com

o oxigênio do ar, formando óxidos de nitrogênio, que, com a água, formam

o ácido nítrico, um dos principais componentes da chuva ácida.

Ácido carbônico

H2CO

3

H2CO

3(aq) → 2 H+(aq) + CO

3

2–(aq)

• Presente na composição de refrigerantes e

de outras bebidas gaseificadas.

• É importante para a manutenção da

neutralidade do pH do sangue em nosso

organismo.

23

NOME/FÓRMULA IONIZAÇÃO/DISSOCIAÇÃO APLICAÇÕES E CURIOSIDADES

Ácido sulfúrico

H2SO

4

H2SO

4(aq) → 2 H+(aq) + SO

4

2–(aq)

• Usado na produção de

fertilizantes e soluções de

baterias para automóveis, na

indústria de tintas e papéis e no

refino do açúcar.

• As lesmas-do-mar não

apresentam concha e se

defendem de predadores

secretando ácido sulfúrico, entre

outras substâncias tóxicas.

Ácido fosfórico

H3PO

4

H3PO

4(aq)→ 3 H+(aq) + PO

4

3–(aq)

• Utilizado na fabricação de

fertilizantes, nas indústrias de

vidro e tinturaria e na produção

de refrigerantes à base de cola.

• Está presente na composição de

diversos produtos para remover

ferrugem. Também é eficaz para proteger superfícies metálicas cromadas.

Hidróxido de sódio NaOH

+(aq) + OH–(aq)

• Conhecido como soda cáustica, é usado na fabricação de sabão e na indústria de papel, celulose e corantes. Está presente na composição de produtos de limpeza.

• Por ser muito corrosivo, pode ser utilizado para desobstruir encanamentos.

Hidróxido de potássioKOH

+(aq) + OH–(aq)

• Empregado na fabricação de sabão e alvejantes e no processamento de alimentos.

• É matéria-prima para a fabricação de medicamentos, produtos de limpeza e fertilizantes.

Hidróxido de amônioNH4OH NH4 4

+(aq) + OH–(aq)

• Usado na produção de

fertilizantes, explosivos e produtos de limpeza para remoção de gordura.

• Seu odor tóxico e sufocante pode

acarretar danos ao organismo.

Hidróxido de magnésio

Mg(OH)2

Mg(OH)22+(aq) + 2 OH–(aq)

• Usado em produtos

farmacêuticos, tais como

antiácidos e laxantes.• Pode ser usado como

desodorante, para reduzir a

acidez das axilas, evitando o

mau cheiro.

Hidróxido de cálcio Ca(OH)2

Ca(OH)22+(aq) + 2 OH–(aq)

• Comercializado com o nome de

cal apagada, cal extinta ou cal

hidratada.• Usado para preparação da

argamassa.

24

Ciências

atividades

1 Qual a diferença química entre ácidos e bases?

2 Explique a diferença entre os processos de dissociação e ionização.

3 Entre as substâncias apresentadas a seguir, qual pode ser classificada como um ácido segundo Arrhenius?

a) Na2CO

3

b) KOH

c) Na2O

d)

e) LiH

4 Entre as substâncias apresentadas a seguir, qual pode ser classificada como uma base segundo Arrhenius?

a) Na2CO

3

b) KOH

c) Na2O

d)

e) LiH

5 O que são indicadores colorimétricos ácido-base?

6 Com o uso de uma fita indicadora, foram registrados os valores aproximados de pH para algumas amostras descritas no quadro a seguir. De acordo com os resultados obtidos, determine o caráter ácido-base para cada uma dessas amostras.

AMOSTRAS pH CARÁTER

Sangue 7

Leite de vaca 6

Suco de limão 2

Detergente 8

Morango 3

Banana 4

Antiácido estomacal 11

7 Um laboratorista precisa determinar o caráter ácido-base de uma substância cuja solução é incolor. Escolha um indicador que ele possa utilizar para realizar o teste e exponha quais as possíveis cores a serem adquiridas por esse indicador, dependendo do caráter da solução.

25

8 Após a aula sobre as funções inorgânicas ácidos e bases, um aluno pediu auxílio ao seu professor para verificar o caráter da água da torneira usando o papel de tornassol neutro. Ao mergulhar a fita indicadora na amostra de água, percebeu que o papel ficou vermelho. Com base nessas informa-ções, responda: a água analisada é ácida ou básica? Justifique sua resposta.

9 Leia, com atenção, a notícia a seguir.

Águas saborizadas trazem problemas como os refrigerantesOs refrigerantes são relacionados a muitos malefícios à saúde. E as águas saborizadas come-

çaram a ser encaradas como opções mais saudáveis. Se pensa assim, cuidado! Elas são classifi-cadas pelos próprios fabricantes como refrigerantes de baixa caloria levemente gaseificados e não devem ser encaradas como substitutas da água.

Segundo a nutricionista Alessandra Paula Nunes, professora do Centro Universitário São Camilo, o que as distingue dos refrigerantes comuns é apenas a não adição de açúcar, já que a maioria é de baixa caloria e tem adoçante entre os ingredientes. Essas bebidas apresentam edulcorantes, conservantes, aromatizantes e ácido fosfórico, assim como as convencionais.

O ácido fosfórico pode ser responsável pela relação com a osteoporose, além de ser um agra-vante para a gastrite. Os aditivos (acidulantes, conservantes e corantes artificiais) tendem a abrir espaço para processos alérgicos e hiperatividade.

ZWIPP, Patricia. Águas saborizadas trazem problemas como os refrigerantes. Disponível em: <http://m.terra.com.br/vidaeestilo/noticia?n=5286588&a=vidaeestilo&s=5&c=landvidaeestilo&e=especiais_vidaeestilo_br>. Acesso em: 10 jul. 2019.

De acordo com o texto e seus conhecimentos sobre o assunto, responda às questões propostas.

a) A adição de fenolftaleína em uma amostra de água saborizada incolor adquire qual cor? Justifi-que sua resposta.

b) O pH da água saborizada é menor ou maior que 7? Por quê?

c) Entre os ingredientes citados, um corresponde a uma função inorgânica. Qual é essa substância?

d) Em relação à substância indicada no item anterior, ao ser dissolvido na água, esse composto se

ioniza ou se dissocia? Justifique sua resposta.

26

Ciências

Sais

Os sais constituem uma enorme variedade

de compostos inorgânicos. Em nosso dia a dia, o

-

tituinte principal do sal de cozinha. Outros sais,

de sódio (NaNO3), também fazem parte do nos-

so cotidiano, sendo utilizados, respectivamen-

te, no tratamento de água e como conservante

de alimentos.

Os sais são compostos iônicos formados

por, pelo menos, um cátion diferente de H+ e

um ânion diferente de OH–, sendo obtidos pela

reação de neutralização entre um ácido e uma

base.

Ácido + Base Sal + Água

Observe a reação de neutralização para a

formação do cloreto de sódio.

Atualmente, existe uma grande preo-cupação com o consumo excessivo do sal de cozinha, visto que ele é um ingrediente muito utilizado em nossa alimentação. De acordo com médicos especialistas, o consumo exagerado desse condimento pode ocasionar uma série de problemas à saúde.

Em grupo, pesquise sobre as doenças que podem ser ocasionadas pela ingestão elevada de sal de cozinha e quais medidas podem ser tomadas para evitar o con-sumo excessivo desse produto.

pesquisa

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pe

ed

Kin

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neutralização

H (aq) + NaOH(aq) Na (aq) +H2

neutralização

Portanto, é possível definir sal da seguinte maneira:

Sal é um composto iônico formado por um cátion proveniente de uma base e

um ânion proveniente de um ácido.

Assim como os ácidos e as bases, os sais, quando dissolvidos em água, também formam

soluções eletrolíticas, ou seja, soluções que conduzem corrente elétrica. Entretanto, isso

ocorre pela separação dos seus íons, isto é, porque os sais se dissociam na água. Observe a

dissociação do cloreto de sódio:

NaC s Na aq C aqH Ol ll

( ) ( ) ( )( )

2� ��

Por meio da dissociação acima, é possível concluir que a quantidade de cargas positivas

deve ser igual à quantidade de cargas negativas. Além disso, a forte atração entre seus íons

faz com que esses compostos sejam sólidos à temperatura ambiente e apresentem elevados

pontos de fusão e ebulição.

27

curiosidade?

A água do mar é uma solução que contém vários sais dissolvidos que se apresentam

na forma de íons, como cálcio, potássio, magnésio, sulfato e bicarbonato. Em média, há

35 g de sais em cada litro de água.

Esse índice de salinidade, porém, é muito maior no Mar Morto. Na verdade, o Mar

Morto não é propriamente um mar e sim um grande lago situado no Oriente Médio, entre

os territórios de Israel, Palestina e Jordânia.

Ele apresenta aproximadamente 300 g de sais para cada litro de água. Ou seja, tem

uma concentração cerca de 10 vezes maior que a quantidade considerada normal em

relação àquela presente nos oceanos. Essa alta concentração de sais deixa a água do

Mar Morto mais densa, fazendo com que seja possível boiar facilmente em suas águas e

transformando o lago em um atrativo turístico local.

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ap

lus

Conhecendo alguns sais importantes

A presença de sais em nosso dia a dia é muito comum. No quadro a seguir, são apresen-

tados alguns desses compostos e uma das suas várias aplicações.

NOME/FÓRMULA DISSOCIAÇÃO APLICAÇÃO

Carbonato de cálcio

CaCO3

CaCO3(aq) → Ca2+(aq) + CO

3

2–(aq)

O carbonato de cálcio é matéria--prima para a fabricação do

cimento.

Nitrato de amônio

NH4NO

3

NH4NO

3(aq) → NH

4

+(aq) + NO3

–(aq)

O nitrato de amônio é aplicado na produção de fertilizantes.

Sulfato de cálcio

CaSO4

CaSO4(aq) → Ca2+(aq) + SO

4

2–(aq)

O sulfato de cálcio é utilizado na

fabricação de giz.

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rist

ab

06

28

Ciências

Óxidos

Grande parte dos constituintes da natureza, desde minérios e minerais até certos gases

poluentes, corresponde a um grupo de compostos denominados óxidos. Observe, no quadro

a seguir, alguns exemplos.

NOME/FÓRMULA APLICAÇÕES MAIS COMUNS E CURIOSIDADES

Óxido de ferro III

Fe2O

3

Popularmente conhecido como ferrugem,

o óxido de ferro III é obtido pela oxidação

do metal ferro quando em contato com o

oxigênio presente na água e no ar.

Óxido de silício

SiO2

Também conhecido como sílica, o SiO2 é o

óxido mais abundante da crosta terrestre, pois pode ser encontrado na natureza sob forma de quartzo ou areia.

Óxido de cálcio

CaO

A cal, também chamada cal viva, cal virgem ou óxido de cálcio, é utilizada na construção civil para elaboração de argamassas e preparação dos processos de pintura.

Dióxido de carbono

CO2

O gás carbônico presente na atmosfera é um dos responsáveis por reter parte da energia emitida pelo Sol. Esse fenômeno natural,

conhecido como efeito estufa, garante uma

temperatura adequada para a vida na Terra. No entanto, nas últimas décadas, a emissão de poluentes provenientes, por exemplo,

da utilização de combustíveis fósseis

(gasolina, óleo diesel, etc.), tem aumentado a

concentração desse gás na atmosfera.

Dióxido de enxofre

SO2

Quando os derivados de petróleo (gasolina

e óleo diesel) ou o carvão mineral são

utilizados como combustíveis, a queima de enxofre proveniente das impurezas desses

combustíveis produz dióxido de enxofre (SO

2). Parte do dióxido de enxofre reage com

o oxigênio e se transforma lentamente em

trióxido de enxofre (SO3). O trióxido formado

reage com a água da chuva e produz o ácido

sulfúrico (H2SO

4), deixando a chuva ácida.

©Shutterstock/MMXeon

©Shutterstock/Icemanphotos

©Shutterstock/Nina.G

©Shutterstock/Toa55

©Shutterstock/CI Photos

29

Observe que todos os exemplos do quadro apresentam uma característica comum: têm

apenas dois elementos químicos, sendo um deles, necessariamente, o oxigênio, o qual sem-

pre fica posicionado à direita da fórmula do composto.

Portanto, podemos definir essa função inorgânica da seguinte maneira:

Óxido é todo composto binário, ou seja, formado por dois elementos químicos diferentes,

em que um dos elementos é sempre o oxigênio.

curiosidade?

Os 10 países com o ar mais poluído do mundo Nestas regiões, a concentração de partículas poluentes na atmosfera ultrapassa em até 14 ve-

zes o nível considerado seguro pela Organização Mundial da Saúde (OMS); anualmente, a poluição do ar mata dois milhões de pessoas em todo o mundo

Falta de ar, coriza, irritação na garganta, ardência nos olhos. A lista de problemas de saúde causados pela exposição diária à poluição nos grandes centros urbanos não para aí, e em casos mais graves, pode levar até à morte. Basta olhar para a imagem [...] para ter ideia do sufoco que é viver sob uma massa espessa de fuligem liberada por indústrias e veículos. Segundo levantamento da Organização Mundial da Saúde (OMS), a poluição do ar mata cerca de dois milhões de pessoas por ano no mundo.

Os principais agentes de irritações no sistema respiratório são as chamadas PM10, partículas inaláveis compostas por substâncias como dióxido de enxofre, monóxido de carbono, óxidos de nitrogênio, hidrocarbonetos, ozônio e chumbo. Para não oferecer riscos à saúde, a concentração anual dessas partículas na atmosfera deve ser de no máximo 20 microgramas por metro cúbico (20 ug/m3). No entanto, a média mundial é de 71 ug/m3. Em algumas regiões, essas taxas superam em até 14 vezes o nível indicado pela OMS.

A Mongólia, conhecida mundialmente como “A Terra do Céu Azul”, também

é dona do incômodo título de país com o ar mais poluído do mundo.

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BARBOSA, Vanessa. Os 10 países com o ar mais poluído do mundo. Disponível em: <https://exame.abril.com.br/mundo/os-10-paises-com-o-ar-mais-poluido-do-mundo/>. Acesso em: 15 jul. 2019.

30

Ciências

1 Defina, de maneira simplificada, a função inorgânica sal.

2 Qual é a característica de compostos classificados como óxidos?

3 O que ocorre quando um sal é dissolvido em água? Justifique sua resposta.

4 O quadro a seguir apresenta alguns compostos inorgânicos. Indique a qual função inorgânica per-tence cada um e, em seguida, faça uma pesquisa para citar pelo menos uma de suas aplicações.

FÓRMULAFUNÇÃO

INORGÂNICAAPLICAÇÃO

H2SO

4

NaOH

CaO

CO2

Mg(OH)2

CaSO4

atividades

31

5 Considere os compostos listados a seguir e responda aos itens a e b.

I. HF IV. KOH

II. KNO3

V. CaCO3

III. Ca(OH)2

VI. H3PO

4

a) Identifique a função inorgânica à qual pertence cada substância.

I.

II.

III.

IV.

V.

VI.

b) Quando dissolvidas na água, quais substâncias se ionizam e quais se dissociam?

6 O sulfato de alumínio tem importante aplicação no tratamento da água, em um processo denomi-nado floculação. Ao ser adicionado à água em meio básico, forma flocos que se juntam a impurezas presentes na água, constituindo estruturas maiores, que precipitam. A que função inorgânica per-

2(SO

4)

3? Justifique sua resposta.

7 Para cada tipo de agente causador de incêndio, há um extintor específico, utilizado com a finalidade de evitar a propagação

do fogo. Nos incêndios em instalações elétricas, por exemplo, não se pode utilizar o extintor de água. Nesses casos, usa-se

o extintor de gás carbônico. A qual função química pertence esse composto? Qual a sua fórmula? Como essa substância é quimicamente chamada?

8 (VUNESP – SP) Sabe-se que a chuva ácida é formada pela dissolução na água da chuva de óxidos

ácidos presentes na atmosfera. Entre os pares de óxidos relacionados, qual é constituído apenas por óxidos que provocam a chuva ácida?

a) Na2O e NO

2.

b) CO2 e MgO.

c) CO2 e SO

3.

d) CO e N2O.

e) CO e NO.

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32

Ciências

9 (CEFET – PR) Algumas substâncias químicas são conhecidas por nomes populares. Assim, temos, por

2O sublimado corrosivo, a cal viva, a potassa cáustica e o espírito de sal pertencem, respectivamente, às funções:

a) ácido, base, óxido, ácido.

b) sal, sal, base, ácido.

c) ácido, base, base, sal.

d) sal, óxido, base, ácido.

e) ácido, base, sal, óxido.

10 Tanto a soda cáustica quanto o ácido clorídrico, quando puros, não conduzem corrente elétrica. No entanto, quando dissolvidos em água, originam soluções eletrolíticas. Para diferenciar um com-posto do outro, é comum adicionar a essas soluções algumas gotas de fenolftaleína, que adquire coloração rosa em contato com uma das substâncias e permanece incolor em contato com a outra.

Sobre as informações descritas, responda às questões propostas.

a) Qual a fórmula de cada composto?

b) A qual função inorgânica pertence cada uma das substâncias?

c) Por que as substâncias só conduzem corrente elétrica na presença da água? Justifique sua resposta.

d) Qual solução ficou rosa após a adição de fenolftaleína? E qual permaneceu incolor?

e) A reação química entre o ácido clorídrico e a soda cáustica, quando dissolvidos em água, origina um composto iônico. A qual função inorgânica pertence esse produto e como essa reação é chamada?

11 (ENEM) Com relação aos efeitos sobre o ecossistema, pode-se afirmar que:

I. as chuvas ácidas poderiam causar a diminuição do pH da água de um lago, o que acarretaria a morte de algumas espécies, rompendo a cadeia alimentar;

II. as chuvas ácidas poderiam provocar acidificação do solo, o que prejudicaria o crescimento de certos vegetais;

III. as chuvas ácidas causam danos se apresentarem valor de pH maior que o da água destilada.

Dessas afirmativas está(ão) correta(s):

a) I, apenas.

b) III, apenas.

c) I e II, apenas.

d) II e III, apenas.

e) I e III, apenas.

33

conectadoDesgaste, perda da aparência original, gran-

des estragos ou até um possível fim? Estes po-derão ser o destino de alguns monumentos que estão sendo condenados pela ação do tempo.

As civilizações antigas já relatavam o poder e a força que o clima exercia sobre elas. Houve des-crições de calor estafante pelos antigos egípcios, assim como relatos de grandes tufões passados pelos antigos gregos.

Séculos se passaram e alguns sinais visíveis de povos antigos ainda existem até hoje, consideran-do os monumentos que são vistos em todo o mundo e que se tornaram atrações turísticas icônicas.

No entanto, essas obras da humanidade estão sofrendo – de forma lenta mas efetiva, as con-dições meteorológicas extremas estão enfraquecendo esses monumentos populares em todo o globo, dos mais antigos até aqueles construídos no início do século 20.

[...]

O Ulysses S. Grant Memorial (Washington DC, EUA)

O Ulysses S. Grant Memorial está localizado na rua em frente ao edifício do Capitólio, sendo um excelente exemplo dos efeitos que a chuva ácida tem sobre o bronze. Este é um metal em sua maioria composto de cobre e uma pequena quantidade de estanho, e não recebe bem meios ácidos.

[...]

A Estátua da Liberdade (Nova York, EUA)

[...]Depois de anos sendo exposta às mudanças do clima, a Estátua da Liberdade sofreu com

quantidades graves de intemperismo natural. Totalmente feita de cobre, os anos de chuva transformaram o exterior outrora bronze em um visual esverdeado. Foi algo inevitável.

[...]

A Esfinge (Gizé, Egito)

Construída no período do Antigo Egito, entre 2686 a 2134 a.C., a grande esfinge está se desfazen-do diante dos nossos olhos. A sua localização, o planalto de Gizé, tem uma topografia inclinada em direção ao leste. A topografia em torno do monumento criou um canal natural de escoamento da água da chuva para a parte oeste da Esfinge, o que contribuiu para a erosão calcária por anos.

BORGES, Cláudia. 5 monumentos históricos que podem não resistir à ação do tempo. Disponível em: <https://www.megacurioso.com.br/historia-e-geografia/42091-5-monumentos-historicos-que-podem-nao-resistir-a-acao-do-tempo.htm>. Acesso em: 16 jul. 2019.

Muitos monumentos históricos vêm sendo deteriorados em tempo menor que o previsto

em virtude da chuva ácida. Sobre esse assunto, responda aos itens a seguir.

a) Qual a composição da chuva ácida?

b) Por que a chuva ácida consegue danificar monumentos como as estátuas?

c) Quais ações poderiam reduzir esse problema ambiental?

Escultura de mármore degradada pela ação da chuva ácida

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34

Ciências

1 Segundo a teoria do octeto, os átomos dos elementos químicos, para adquirirem estabilidade, ten-dem a se ligar entre si para obter configuração eletrônica similar à dos gases nobres. Considere a liga-

17. A fórmula química e o tipo de ligação química do composto formado, respectivamente, são:

a)

b) 2; ligação covalente.

c)

d) K2

e)

2 6H

12O

6) apresentam em suas

estruturas, respectivamente, ligações do tipo

a) iônica, iônica e iônica.

b) covalente, covalente e covalente.

c) metálica, covalente e covalente.

d) iônica, covalente e covalente.

e) iônica, metálica e covalente.

3 (FCMSC – SP) Qual das fórmulas abaixo é prevista para o composto formado por átomos de fósforo (Z = 15) e flúor (Z = 9), considerando o número de elétrons da camada de valência de cada átomo?

a) P — F

b) P — F — P

c) F — P — F

d) F — P — F | F

e) P — F — P | P

4 (OBQJr) A eclâmpsia é um tipo de complicação que produz convulsões em mulheres grávidas. Ela é a principal causa de mortalidade materna em todo o mundo. A prevenção e o tratamento das con-vulsões na eclâmpsia são realizados com o uso de uma substância composta, iônica e inorgânica, que está indicada em uma das alternativas abaixo. Assinale-a.

a)

b) 2)

c) Metanol (CH3OH)

d) Sulfato de magnésio (MgSO4)

5 (UNESP – SP) Os recém-descobertos fulerenos são formas alotrópicas do elemento químico carbo-no. Outras formas alotrópicas do carbono são:

a) isótopos de carbono-13.

b) calcário e mármore.

c) silício e germânio.

d) monóxido e dióxido de carbono.

e) diamante e grafite.

O metanol, chamado também de

álcool metílico, é um composto

orgânico da função álcool.

o que já conquistei

35

6 Os metais são substâncias sólidas a 25 °C (com exceção do mercúrio). Eles têm a característica de conduzir calor e corrente elétrica, muito explorada para diversas aplicações. Essas propriedades devem-se:

a) à existência de elétrons livres.

b) à existência de prótons livres.

c) à ligação iônica formada pelos metais.

d) à quebra das ligações metálicas.

e) ao ponto de fusão baixo.

7 Sobre ligações químicas e funções inorgânicas, assinale a alternativa correta.

a) Os ácidos têm como único ânion o OH–.

b) As bases, em solução aquosa, sofrem ionização.

c) Os óxidos podem ser formados por ligações iônicas ou covalentes.

d) Tanto os ácidos quanto os sais, em solução aquosa, sofrem dissociação iônica.

8 (UTFPR) Muitas substâncias químicas são usadas no nosso cotidiano. Alguns exemplos são dados abaixo:

I. HNO3

II. H2CO

3

IV. NH4

V. NaNO3

VI. NaHCO3

Assinale a alternativa correta.

a) Os compostos I, II, V e VI pertencem à função óxidos.

b) Os compostos I, II e VI pertencem à função ácidos.

c) Os compostos II, V e VI pertencem à função sais.

d) Os compostos III e IV pertencem à função bases.

e) Os compostos I, II, III, IV, V e VI pertencem à função óxidos.

9 (ENEM) O suco de repolho roxo pode ser utilizado como indicador ácido-base em diferentes solu-

ções. Para isso, basta misturar um pouco desse suco à solução desejada e comparar a coloração final

com a escala indicadora de pH, com valores de 1 a 14, mostrada a seguir.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Vermelha Rosa Roxo Azul Verde Amarelo

Utilizando-se o indicador ácido-base e a escala para determinar o pH da saliva humana e do suco

gástrico, têm-se, respectivamente, as cores

Observação: Para essa atividade, considere que a saliva é um meio neutro.

a) vermelha e vermelha.

b) vermelha e azul.

c) rosa e roxa.

d) roxa e amarela

e) roxa e vermelha.

36

Ciências

10 (OBQJr) A poluição atmosférica se intensificou a partir da primeira metade do século XX, com o aumento crescente de indústrias e veículos. Entre os diversos poluentes, fábricas e automóveis têm lançado na atmosfera quantidades significativas de algumas substâncias que podem causar sérios danos à saúde, tais como:

a) O3, H

2O

2 e UO

2.

b) SiO4, CO e NO

2.

c) SO2, NO

2 e CO.

d) CH4, CO

2 e O

2.

11 (PUC – SP) A respeito das substâncias denominadas ácidos, um estudante anotou as seguintes características:

I. têm poder corrosivo;

II. são capazes de neutralizar bases;

III. são compostos por dois elementos químicos;

IV. formam soluções aquosas condutoras de corrente elétrica.

Ele cometeu erros somente em:

a) I e II.

b) I e III.

c) I e IV.

d) II e III.

e) III e IV.

12 (FGV – SP) Alguns compostos, quando solubilizados em água, geram uma solução aquosa que con-duz corrente elétrica. Dos compostos abaixo:

I. Na2SO

4

II. O2

III. C12

H22

O11

IV. KNO3

V. CH COOH

Forma(m) solução aquosa que conduz eletricidade:

a) apenas I, IV e VI.

b) apenas I, IV, V e VI.

c) todos.

d) apenas I e VI.

e) apenas VI.

13 (OBQJr) A ferrugem, óxido de ferro, é o resultado da reação do ferro com o oxigênio, quando esse metal está em contato com a água e/ou com umidade do ar. Em ambientes úmidos, isso ocorre numa esponja de aço (lã de aço-carbono) e num prego, por exemplo. Uma substância simples que participa do fenômeno químico descrito acima é o(a)

a) aço.

b) água.

c) ferrugem.

d) oxigênio.

14 (OBQJr) A amônia (NH3) foi citada como possível responsável pelo acidente ocorrido em uma fá-

brica de fertilizante, no Texas, EUA. Um dos gases mais solúveis em água, a amônia é usada para

a produção de nitrato de amônio (NH4NO

3). NH

3 não é explosiva, mas pode formar uma mistura

explosiva com o ar a certas concentrações (16% a 25% em volume no ar). Do mesmo modo, pode formar uma mistura explosiva em contato com outras substâncias, como o flúor (F

2) e o mercúrio

(Hg). A substância iônica citada no texto é

a) o fertilizante produzido.

b) a que solubiliza a amônia.

c) o composto responsável pelo acidente na fábrica.

d) uma das substâncias que pode formar uma mistura explosiva com a amônia.

O ácido acético (CH3COOH),

componente principal do

vinagre, é um composto orgânico

da função ácido carboxílico.

37

capí

tulo

Quando falamos em Genética, é quase impossível não lem-

brar de DNA e dos testes genéticos feitos com ele. Os conhe-

cimentos em Genética possibilitaram o aprimoramento de es-

pécies vegetais, a identificação de pessoas e a disponibilidade

de exames mais específicos para o diagnóstico e a prevenção de

doenças graves.

Converse com os colegas e o professor a respeito do DNA, o

que ele é, qual a sua importância e como ele se relaciona com a

Genética.

Genética4

• Reprodução e

divisão celular

• Genética e hereditariedade

• Biotecnologia

o que vocêvai conhecer

Resultado de um exame de DNA sendo analisado

©Shutterstock/Gopixa

38

Ciências

Reprodução e divisão celular

A reprodução permite às espécies se estabelecerem no ambiente e deixarem descen-

dentes, para que possam se perpetuar. Isso é possível devido à transmissão da informa-

ção biológica dessas espécies, pela qual determinada característica é passada de geração a

geração.

A transmissão de características entre as gerações é denominada hereditariedade e as

informações biológicas estão contidas no material genético. Todos os seres vivos têm mate-

rial genético e são capazes de se reproduzir, expressando a heredi-

tariedade independentemente do tipo de reprodução.

Em alguns casos, os indivíduos formados têm o material gené-

tico igual ao do organismo que o originou e, desse modo, a repro-

dução é denominada assexuada. Por outro lado, quando ocorre a

troca de material genético entre indivíduos e, consequentemente,

há variabilidade genética nos seres originados, a reprodução é de-

nominada sexuada.

• Associar os gametas à transmissão das características hereditárias.

• Identificar a estrutura do material genético dos seres vivos.

• Discutir as ideias de Mendel sobre a hereditariedade.

• Conhecer diferentes técnicas de Biotecnologia.

• Discutir as questões éticas envolvidas na utilização das técnicas de Biotecnologia.

objetivos do capítulo

O material genético dos seres

vivos é composto por substâncias

chamadas ácidos nucleicos, os

quais podem ser de dois tipos:

DNA (ácido desoxirribonucleico)

e RNA (ácido ribonucleico).

Nos casos de reprodução sexuada, ocorre a participação de gametas, ou seja, células

sexuais que apresentam metade do material genético em relação a outras células do orga-

nismo e que se fundem para a formação de um novo organismo.

A bactéria representada na imagem faz uma cópia do seu material genético e se divide, em um processo de reprodução assexuada.

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ag

es

39

Quando os gametas masculino e femi-

nino se unem, formam um novo indivíduo,

que carrega a informação biológica de

cada um dos genitores, constituindo o ma-

terial genético completo da espécie. Esse

processo ocorre, por exemplo, em plantas

e animais.

Representação do processo de fecundação humana apresentando o encontro entre o ovócito secundário e os espermatozoides.

Material genético

O material genético é responsável por determinar as características de cada indivíduo,

pois contém informações passadas ao longo das gerações dos genitores para os descen-

dentes. Esse material é constituído quimicamente por moléculas de ácidos nucleicos, que

podem ser de dois tipos: DNA ou RNA.

DNA

É no DNA (ácido desoxirribonucleico) que estão as informações necessárias para que as

células determinem as características do organismo e realizem suas funções específicas.

O DNA se organiza em genes, unidades responsáveis pela transmissão hereditária dos

organismos vivos. Cada gene apresenta o código químico para a síntese de uma proteína

diferente, que expressa uma ou várias características específicas de cada ser vivo.

A estrutura do DNA é chamada de dupla-hélice, pois é composta de dois longos filamen-

tos interligados, que apresentam forma semelhante à de uma espiral.

Nos organismos eucariontes, as

sequências de DNA, que estão asso-

ciadas a proteínas e que correspon-

dem a muitos genes organizados ao

longo de sua extensão, formam os

cromossomos. O número de cro-

mossomos varia entre as diferentes

espécies.

O gameta feminino liberado durante a ovulação é

popularmente conhecido como “óvulo”. Mas o termo

correto é “ovócito secundário”, uma vez que ele ainda

não completou seu desenvolvimento. Após a fecundação

(união dos gametas feminino e masculino), ocorre a

etapa final das transformações que originarão o óvulo.

Célula

DNA contendo vários genes

Cromossomo

Representação esquemática do DNA na célula

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© Shutterstock / Andrea Danti

40

Ciências

RNA

O RNA é um ácido nucleico essencial na produção das proteí-

nas e é sintetizado no núcleo das células a partir do DNA. Diferen-

temente do DNA, a molécula de RNA é organizada em uma fita

simples.

Para que uma informação genética contida em uma molécula de DNA possa ser expressa

em proteína, inicialmente uma molécula de RNA é produzida com a “receita” da proteína. A

informação contida nesse RNA é traduzida em um ribossomo e a

estrutura da proteína é formada.

Divisão celular

As células apresentam um ciclo de vida, ou seja, elas se formam pela divisão de uma

célula-mãe, mantêm-se vivas por determinado período de tempo, dividem-se, formam novas

células e morrem, sendo substituídas pelas células que formaram. Esse conjunto de transfor-

mações pelas quais elas passam ao longo de sua vida é chamado de ciclo celular.

A divisão celular possibilita, dessa forma, a transferência do material genético entre

indivíduos de uma mesma espécie, garantindo a continuidade da vida.

Nos seres unicelulares, a divisão celular está relacionada com a reprodução do orga-

nismo. Já nos organismos pluricelulares, além de servir ao propósito reprodutivo, a divisão

também está associada a outras funções, como reposição de células e crescimento do orga-

nismo, garantindo ainda a manutenção do número de cromossomos nas espécies.

As células podem ser classificadas de acordo com o número de cromossomos contidos

em seu núcleo. Aquelas que constituem o corpo de um indivíduo são chamadas de célu-

las somáticas e são consideradas diploides (2n), pois os cromossomos se apresentam aos

pares.

Em alguns vírus, o DNA está

ausente e as informações

genéticas estão contidas

na molécula de RNA.

ribossomo: organela celular responsável pela produção de proteínas.

RNA

DNA Núcleo da célula

Formação do RNA a

partir do DNA

Representação esquemática da formação do RNA a partir do DNA

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9. D

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al.

41

Diferentemente das células somáticas, as células sexuais, chamadas de gametas – que

correspondem ao ovócito secundário nas mulheres e ao espermatozoide nos homens –, têm

somente um cromossomo de cada tipo, portanto não estão aos pares e são consideradas

haploides (n).

A quantidade de cromossomos nas espécies varia e esse fator serve para caracterizá-

-las. Por exemplo, os cavalos têm 64 cromossomos em cada uma de suas células somáticas;

as minhocas apresentam 32; o trigo, 42. Considerando que os gametas carregam metade

desse número de cromossomos, é possível afirmar que, no trigo, cada gameta apresenta 21

cromossomos.

Na espécie humana, os gametas apresentam 23 cromossomos. Quando eles se unem, na

fecundação, formam uma célula diploide (2n) que se desenvolverá, gerando um novo indiví-

duo com 46 cromossomos em cada uma de suas células somáticas.

O sexo biológico também é definido pelos cromossomos. Dos 46 cromossomos que re-

cebemos, dois formam o par de cromossomos sexuais. O par de cromossomos XY define o

desenvolvimento do sistema genital do homem e o par de cromossomos XX define o desen-

volvimento do sistema genital da mulher.

Dessa forma, as mulheres carregam o par de cromossomos sexuais XX e, durante a divi-

são celular, formam os seus ovócitos apenas com o cromossomo sexual X. Os homens, por

sua vez, carregam o par de cromossomos XY e, durante a divisão celular, formam metade dos

espermatozoides com o cromossomo sexual X e a outra metade com o cromossomo sexual Y.

Homens e mulheres produzem gametas

(espermatozoides e ovócitos secundários,

respectivamente) com metade do número de

cromossomos da espécie.

n = 23

2n = 46

n = 23

2n = 46

Os seres humanos têm, em cada uma de suas células somáticas, 46 cromossomos que carregam todas as

informações genéticas para o funcionamento do organismo.

Fecundação

n + n = 2n

23 + 23 = 46 cromossomos

A primeira célula

formada inicia

uma sucessão de

divisões celulares

para a formação

do organismo.

Embrião

2n = 46

O material genético

herdado dos pais

se combina e as

características

herdadas se

manifestam no

novo indivíduo.

Representação esquemática da fecundação humana e a formação de um novo indivíduo

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42

Ciências

Portanto, os seres humanos apresentam 22 pares de cromossomos autossômicos, abre-

viados por 44A, que não são sexuais e estão relacionados com o desenvolvimento do orga-

nismo, e um par de cromossomos sexuais, responsáveis pela determinação do sexo biológi-

co. Assim, é possível representar o conjunto cromossômico dos homens como 44A + XY, e o

das mulheres como 44A + XX.

XY

XY XX

XX

X

Y

X

Div

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al.

Representação esquemática dos cromossomos responsáveis pela determinação do sexo biológico nos seres humanos

Estudo dos cromossomos

O conjunto de cromossomos que cada ser vivo tem é denominado cariótipo. A repre-

sentação ilustrativa do cariótipo é feita com base na imagem dos cromossomos durante

a divisão celular e é denominada de cariograma.

Os cariogramas permitem a identificação de prováveis alterações genéticas, como a

presença de um cromossomo a mais ou a ausência de algum cromossomo. Quando isso

ocorre, é possível identificar o desenvolvimento de características específicas, dependendo

do par de cromossomos afetado, que podem ocasionar diferentes doenças genéticas.

curiosidade?

Representação do cariograma humano de homem (XY) e de mulher (XX), com os 22 pares de cromossomos autossômicos e o par de cromossomos sexuais

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43

Para que o número de cromossomos da espécie se mantenha, é necessário que os ga-

metas apresentem a metade do número de cromossomos presentes nas células somáticas.

Esse processo é garantido pela divisão celular conhecida como meiose, na qual a célula-mãe

se divide em outras células com metade do seu material genético.

Após a fecundação (união dos gametas masculino e feminino), a célula formada se divide

até formar o novo indivíduo. Durante as divisões, as novas células devem se manter diploides

(2n). Nesse caso, o processo de divisão celular é a mitose, em que a célula se divide e forma

outras idênticas a ela, conservando o número de cromossomos.

Mitose

É um tipo de divisão celular no qual uma célula, chamada de célula-mãe (2n), divide-se

originando duas células-filhas idênticas (2n). Antes da divisão celular, o material genético da

célula é duplicado, pois cada uma das células-filhas recebe a mesma quantidade de DNA que

tem a célula-mãe.

No organismo humano, a célula formada na fecundação, denominada zigoto, multiplica-

-se por mitose e passa por processos de diferenciação, formando diferentes tecidos e órgãos

do embrião.

Representação esquemática da mitose

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Núcleo

Material genético

Duplicação do material genético e

produção das substâncias necessárias

ao processo de divisão.

Célula-mãe (2n)

Membrana plasmática

Cromossomos

Ocorre a separação do material genético.

Formação de duas células-

-filhas idênticas à célula-mãe.

2n 2n

44

Ciências

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Representação esquemática da meiose

Célula-mãe (2n)

Duplicação dos cromossomos

Meiose I

Meiose II

Células-filhas

n

2n

n n nn

n

Meiose

É um tipo de divisão que ocorre para a formação dos gametas (células reprodutivas).

Nesse caso, são produzidas células-filhas com a metade do número de cromossomos da cé-

lula-mãe. Nesse tipo de divisão celular, que ocorre em duas etapas, a célula-mãe (2n) duplica

seus cromossomos e forma quatro células-filhas (n) distintas da célula diploide original, pois

apresentam metade do número original de cromossomos.

Na meiose, a troca de material genético entre os cromossomos pode ocorrer ao acaso,

aumentando a variabilidade genética dos gametas. Podemos dizer, então, que ocorre uma

recombinação nas características genéticas.

Reprodução nas plantas

Nas plantas que apresentam flores, os game-

tas masculinos são carregados no interior dos

grãos de pólen e o gameta feminino fica no in-

terior do ovário da flor. Normalmente, o pólen

precisa ser levado de uma flor para outra para que

a fecundação ocorra. Esse processo é chamado de

polinização e é realizado por animais como os insetos,

que pousam de flor em flor, ou até mesmo pelo vento.

curiosidade?

Representação da flor em corte mostrando as suas estruturas reprodutivas

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nsetos,

o vento.

mostrando as s reprodutivas

Estrutura masculina com

os grãos de pólen

Estrutura

feminina (ovário)

45

atividades

1 Diferencie gametas e genes.

2 Qual a importância dos gametas para a transmissão de características?

3 Os chimpanzés têm 48 cromossomos em cada uma de suas células. Sendo assim, responda às ques-tões propostas.

a) Quantos cromossomos os chimpanzés têm em seus gametas?

b) No caso de uma lesão na pele, por exemplo, quantos cromossomos terão as células formadas por mitose para a regeneração?

4 Os seres vivos que se reproduzem assexuadamente formam organismos com material genético idêntico ao dos genitores, sendo considerados clones naturais. Na maioria dos organismos que se reproduzem sexuadamente, existe a presença de gametas que se unem na fecundação. Nesse caso, os indivíduos gerados apresentam uma diversidade genética. Com base nisso, qual é a relação da presença de gametas com a diversidade genética e a passagem das características de uma geração para outra?

5 Marque com X a alternativa que não é verdadeira.

a) ( ) A mitose é uma divisão celular que ocorre para reprodução, regeneração e renovação de células.

b) ( ) A meiose possibilita a variabilidade genética.

c) ( ) Na mitose, as células-filhas têm a metade do número de cromossomos da célula-mãe.

d) ( ) Na meiose, formam-se células haploides.

6 Os cavalos (Equus caballus) têm, em cada uma de suas células somáticas, 64 cromossomos. Marque um X na resposta que apresenta o tipo correto de divisão celular que gera os gametas e quantos cromossomos os gametas dessa espécie têm.

a) ( ) Mitose, 64 cromossomos.

b) ( ) Meiose, 64 cromossomos.

c) ( ) Mitose, 32 cromossomos.

d) ( ) Meiose, 32 cromossomos.

46

Ciências

Genética e hereditariedade

Durante muito tempo, a observação da natureza e de algumas particularidades encon-

tradas nos seres humanos e em outros seres vivos intrigou boa parte dos cientistas. Muitos

elaboraram teorias para tentar responder a questões que, em um primeiro momento, pare-

ciam simples, como a semelhança entre pais e filhos, a pelagem de cores diferentes em indi-

víduos de mesma espécie, a coloração em determinada espécie de planta e assim por diante.

Na tentativa de entender esse processo, surgiu a Genética, ciência responsável pelo es-

tudo da hereditariedade, ou seja, da transmissão das características entre os descendentes.

Dessa maneira, a Genética envolve o estudo dos mecanismos de divisão celular, a ob-

servação dos cromossomos, do DNA e dos genes e o entendimento da forma como essas

características são transmitidas pelas gerações. Todos os seres vivos têm material genético

e se reproduzem. Desse modo, todos se tornam objetos de estudo da Genética.

Para compreender a Genética, é importante conhecer alguns de seus conceitos básicos,

que serão apresentados a seguir.

Cromossomos homólogos

Na fecundação, os gametas se unem e o indivíduo for-

mado recebe cromossomos vindos do pai e da mãe. Esses

cromossomos se organizam em pares e esse emparelha-

mento segue uma lógica. Assim, se um cromossomo de

origem paterna apresenta a sequência de genes responsá-

vel pela característica cor de cabelos, um cromossomo de

origem materna apresenta, nessa mesma sequência, genes

para a mesma característica. Esses são os cromossomos

homólogos, ou seja, cromossomos pareados entre si e que

apresentam semelhanças no tamanho e na localização dos

genes de determinadas características.

7 Uma célula muscular humana se dividiu por mitose três vezes.

a) Quantas células são formadas?

b) Quantos cromossomos terá cada célula-filha?

Div

o P

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ilh

a. 2

01

9. D

igit

al.

Par de cromossomos homólogos em humanos

47

Genes alelos

Os genes que ocupam a mesma posição

em cromossomos homólogos e condicionam

a mesma característica são chamados de ge-

nes alelos.

Nos estudos de Genética, cada gene é

representado por uma letra do alfabeto. As

letras maiúsculas representam os genes do-

minantes, aqueles que condicionam deter-

minada característica, mesmo em dose sim-

ples. Já as letras minúsculas representam

os alelos recessivos, aqueles que só mani-

festam a característica na ausência do gene

dominante.

Genótipo e fenótipo

O conjunto de genes que um organismo recebe de seus pais e que pode ser transmitido

aos seus descendentes é chamado de genótipo. Ele corresponde à constituição genética da

pessoa, ou seja, às informações que definirão como será cada uma das suas características,

tais como: cor dos cabelos e da pele, altura, tipo sanguíneo, formato do rosto, tipo de cabelo,

formato das orelhas, número de dedos nas mãos e nos pés, etc.

A ação dos genes que constituem o genótipo é fortemente influenciada por fatores am-

bientais. A expressão do genótipo associada às interações com o ambiente forma o fenóti-

po, que corresponde às características que conseguimos descrever quando observamos um

organismo. Os fatores que atuam no fenótipo podem ser luminosidade, temperatura, dispo-

nibilidade e qualidade de alimento ou água, entre outros. Ou seja, mesmo que uma pessoa

tenha genes que determinem estatura elevada, se ela não tiver uma alimentação adequada,

poderá não crescer o suficiente; mesmo que uma planta apresente genes para folhas verdes,

se ela for mantida no escuro poderá desenvolver folhas amareladas, e assim por diante.

Podemos alterar apenas o nosso

fenótipo. Por exemplo, uma pessoa de

cabelos loiros pode tingi-los de preto,

mudando o seu fenótipo, mas continua-

rá apresentando os genes para cabelo

claro, pois não haverá alteração no seu

genótipo. Apenas as informações conti-

das no nosso genótipo podem ser repas-

sadas aos nossos descendentes. As alte-

rações no fenótipo não são herdáveis.

Genes alelos: localizados na mesma região dos cromossomos homólogos, condicionam a mesma característica

Cromossomos homólogos

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o. 2

01

4. 3

D.

Representação esquemática de genes alelos

Ao colorir o cabelo, uma pessoa altera o seu fenótipo.

©Shutterstock/Focus and Blur

48

Ciências

Herança genética

Os estudos genéticos constataram a transmissão de características de uma geração para

outra, configurando o que chamamos de herança genética. Ela corresponde ao genótipo

que cada pessoa recebe de seus pais e que determina como somos, independentemente do

ambiente em que vivemos.

CASTRO, Fábio de. Herança genética não é determinada só pelo DNA, confirma estudo. Disponível em: <https://ciencia.estadao.com.br/noticias/geral,heranca-genetica-nao-e-determinada-so-pelo-dna-confirma-estudo,1662499>. Acesso: 19 jul. 2019.

Ideias de Mendel

A herança genética sempre despertou uma grande curiosidade no ser humano e foi mo-

tivo de investigação durante muito tempo. Vários cientistas tentaram explicar, por muitos

anos, os processos relacionados à hereditariedade sem obter grandes resultados, principal-

mente pela falta de conhecimentos biológicos mais profundos. Os mecanismos básicos da

herança genética puderam ser compreendidos e explicados após a análise de dados coleta-

dos pelo monge austríaco Gregor Mendel (1822-1884).

Herança genética não é determinada só pelo DNA,

confirma estudo As características genéticas transmitidas entre diferentes gerações não são determinadas ex-

clusivamente pelo DNA, mas também por outros materiais nas células [...]. Um grupo de pesqui-sadores estudou as proteínas celulares conhecidas como histonas, que não fazem parte do código genético, mas atuam como “carretéis” em torno dos quais se enrolam as moléculas de DNA. As histonas são responsáveis por controlar se um gene está ou não “ligado”.

De acordo com o novo estudo, mudanças que ocorrem naturalmente nas histonas, afetando a maneira como elas controlam os genes, podem se manter de uma geração para a geração seguinte, influenciando as características que são passadas adiante.

A descoberta, de acordo com os pesqui-sadores, demonstra pela primeira vez que o DNA não é exclusivamente responsável pelas características herdadas. Segundo eles, o estudo abre caminho para novas pesquisas sobre como e quando ocorre na natureza esse método de herança genética – e se ele está ligado a traços individuais es-pecíficos ou a problemas de saúde.

curiosidade?

Representação da estrutura do DNA com as proteínas histonas

DNAHistonas

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9. D

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49

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Mendel realizou muitas observações e experimentos ao lon-

go de vários anos. No século XIX, os trabalhos do monge trata-

ram da herança biológica, tentando sistematizar e melhorar a

compreensão a respeito da hereditariedade.

Mendel, que fazia parte da Ordem dos Monges Agosti-

nianos, em São Tomás, na cidade de Brünn (atual Brno, Repú-

blica Tcheca), realizou diversos experimentos com as plantas

de ervilhas (Pisum sativum).

Todo esse trabalho foi registrado e publicado em artigos, que na época não foram identi-

ficados como importantes pela comunidade científica. Somente 16 anos depois da morte de

Mendel o seu trabalho começou a ser reconhecido. Isso aconteceu porque outros cientistas

chegaram às mesmas conclusões que ele e, ao buscarem trabalhos sobre o assunto, encon-

traram os seus registros. Desse modo, Gregor Mendel passou a ser considerado o fundador

dos estudos em Genética.

Mendel observou as plantas de ervilhas durante várias gerações, identificando caracte-

rísticas diferentes entre elas, como a coloração, o tamanho e a textura das sementes, vagens

e pétalas.

Ao comparar como essas características surgiam em cada geração de plantas, Mendel foi

desenvolvendo seu pensamento sobre a herança genética nos seres vivos.

Um dos cruzamentos realizados por Mendel tinha a intenção de estudar as cores das se-

mentes. Para isso, ele colocou o pólen de plantas que formam sementes verdes em flores de

plantas que formam sementes amarelas. Essas plantas deveriam ser variedades puras para a

característica, ou seja, suas características deveriam se repetir por várias gerações.

As plantas que foram utilizadas inicialmente no experimento, ou seja, as progenitoras,

foram chamadas de geração parental (P). As sementes produzidas pelas parentais formaram

Gregor Mendel

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Espécie de ervilha usada por Mendel em suas observações. As sementes de ervilha se desenvolvem dentro de um fruto chamado vagem, que se forma a partir das flores.

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v

50

Ciências

a primeira geração de filhos, ou geração F1; as plantas produzidas pelos filhos na F

1 forma-

vam a segunda geração de filhos, ou geração F2; e assim sucessivamente.

Do cruzamento entre plantas com sementes verdes e plantas com sementes amarelas

foram obtidas, na geração F1, apenas plantas com sementes amarelas. A característica que

prevaleceu então em F1 – amarela – foi chamada de dominante, enquanto a característica

que não se manifestou – verde – foi chamada de recessiva.

Dando continuidade ao experimento, quando as plantas da geração F1 produziram flo-

res, Mendel transferiu o pólen de uma planta para as suas próprias flores, processo chamado

de autopolinização. As sementes assim formadas foram chamadas de segunda geração (F2).

Ele observou que, como resultado desse cruzamento, formaram-se 3 descendentes com er-

vilhas amarelas e apenas 1 com ervilhas verdes, caracterizando uma proporção de 3:1.

Quando Mendel realizou esses experimentos, os genes ainda não haviam sido identifica-

dos. Então, ele não tinha como identificar os genes ou nomear cada um deles para definir o

mecanismo de hereditariedade. Atualmente, com os conhecimentos sobre as características

hereditárias contidas nos genes e transmitidas pelos gametas durante a fecundação, con-

vencionou-se utilizar letras para representar os genes alelos. Como os organismos herdam

um alelo de cada um dos progenitores, as características são representadas por duas letras,

cada uma representando um alelo.

Os genes que expressam características dominantes são representados por letras

maiúsculas. No caso das ervilhas, sabemos que a cor amarela é dominante porque, quando

são cruzadas com ervilhas de cor verde, observam-se apenas sementes de cor amarela (veja

a geração F1 do esquema). Portanto, convencionou-se adotar a letra V (maiúscula) para o

alelo que determina cor amarela.

P (

pa

ren

tal)

F1 (

1.ª

ge

raçã

o)

F2 (

2.ª

ge

raçã

o)

Ervilha amarela Ervilha verde

Cruzamento entre

plantas puras

100% das

plantas de F1

têm ervilhas

amarelas

As ervilhas de F1 são autocruzadas

Em F2, observam-se 3 plantas com ervilhas amarelas para 1 planta com ervilhas verdes

Div

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01

9. D

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al.

Esquema ilustrativo dos primeiros cruzamentos entre ervilhas realizados por Mendel

51

Os genes que expressam características recessivas são representados por letras mi-

núsculas. Nas ervilhas, a cor verde é recessiva e é representada pela letra v (minúscula).

Como cada indivíduo apresenta dois alelos para cada gene, devemos representar duas

letras. Os indivíduos com os dois alelos iguais para uma característica são chamados de ho-

mozigotos, podendo ser homozigotos dominantes (VV) ou homozigotos recessivos (vv).

Os indivíduos que apresentam dois alelos diferentes para uma característica (V e v),

como os descendentes da geração F1, são chamados de heterozigotos ou híbridos (Vv).

As letras que caracterizam os alelos representam o genótipo que se está analisando. As

características observadas, como verde ou amarela, representam o fenótipo.

No caso da ilustração anterior, a geração F1 apresenta o genótipo Vv para a cor da se-

mente. Portanto, uma parte dos seus gametas apresentará o alelo V (cor da semente amare-

la) e a outra parte apresentará o alelo v (cor da semente verde).

Se elas forem polinizadas entre si, teremos as seguintes possibilidades:

Esquema ilustrativo do cruzamento entre ervilhas utilizando os conceitos atuais. Na geração F

1, o fenótipo

é semente amarela, e o genótipo é Vv.

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9. D

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al.

F1

Gametas

Possibilidades de cruzamento

VV Vv Vv vv

V Vv v

Vv Vv

P (

pa

ren

tal)

Ervilha amarela homozigota dominante

Todos os gametas dessa

planta têm o alelo V

Ervilha verde homozigota recessiva

Todos os gametas

dessa planta têm o

alelo v

F1 (

1.ª

ge

raçã

o)

100% das

plantas de F1

têm ervilhas

amarelas

heterozigotas

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52

Ciências

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Shutterstock/Lopolo

Gametas

formados na

meiose

Todos os espermatozoides do pai carregarão o alelo dominante para

a linha do cabelo.

Todos os ovócitos da mãe

carregarão o alelo recessivo para a linha do cabelo.

Característica

dos filhos

gerados

Como todos os espermatozoides têm o alelo dominante e todos os ovócitos, os alelos recessivos, os filhos do casal terão os alelos Ww e apresentarão linha do cabelo em V.

Esses cruzamentos também podem ser representados da seguinte maneira:

No esquema, conhecido como quadro de Punnett, ob-

servamos que, no cruzamento entre plantas heterozigo-

tas, o resultado é uma planta (ou seja, 25%) com sementes

verdes e três plantas (75%) com sementes amarelas.

Com base na observação desses resultados, Mendel

chegou à conclusão de que deveriam existir unidades he-

reditárias, mas ele não conseguiu identificá-las. Atualmen-

te, sabemos que essas unidades são chamadas de genes,

que expressam características dominantes ou recessivas

que são transmitidas entre as gerações.

As ideias de Mendel se tornaram válidas porque esse

padrão é identificado não somente em características de ervilhas, mas em características

variadas de outros seres vivos.

As ideias de Mendel com outras espécies e características

A hereditariedade nos seres vivos pode ser explicada pelas ideias de

Mendel e isso pode ser observado nos exemplos que seguem.

Exemplo 1

Em seres humanos, a linha dos cabelos pode ser em V (tam-

bém conhecida como bico de viúva) ou em arco. A linha de

cabelo em V se deve a um alelo dominante representado

por W. A linha do cabelo em arco se deve à presença de

dois alelos recessivos ww.

Agora, observe o esquema a seguir.

Cabelo com linha em V

Cabelo com linha em arco

Gametas masculinosG

am

eta

s fe

min

ino

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Geração F2

V v

V

v

VV

Vv

Vv

vv

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53

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ter

Com a ajuda do seu professor, resolva o próximo exemplo aplicando os cruzamentos

básicos de Genética.

Exemplo 2

Em uma espécie de gatos, a presença de pelagem totalmente preta é determinada por

um gene dominante B, já a pelagem totalmente branca é determinada por seu alelo reces-

sivo b. Considere o cruzamento de um gato com pelagem preta heterozigoto e uma gata de

pelagem branca. Desse cruzamento, poderiam nascer gatos de pelagem branca?

Genótipo dos gatos:

Macho:

Fêmea:

Realizando o cruzamento:

Gametas

Resultado do cruzamento:

Continuação das ideias de Mendel

Como vimos anteriormente, Mendel primeiro estudou a hereditariedade de caracterís-

ticas isoladas, como a cor da semente de ervilha, a cor de suas flores ou a altura da planta.

Em uma segunda etapa, ele questionou se a transmissão de uma característica interferia na

transmissão de outra, pois, durante a fecundação, milhares de unidades hereditárias (genes

alelos) se combinam para formar as características em um ser vivo.

Para esclarecer essa dúvida, Mendel analisou duas características das sementes de ervi-

lha em conjunto: a cor da semente, que pode ser verde ou amarela, e a textura da casca da

semente, que pode ser lisa ou rugosa.

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20

19

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l.

Amarela-lisa Amarela-

-rugosa

Verde-lisa Verde-rugosa

O primeiro cruzamento realizado por ele envolveu plantas de ervilhas que apresentavam

sementes amarelas e lisas com plantas de ervilhas que tinham sementes verdes e rugosas.

44 cm

54

Ciências

Essas plantas eram homozigotas, com genótipos VVRR (sementes amarelas e lisas) e vvrr

(sementes verdes e rugosas).

Com esse cruzamento, na geração F1, formaram-se somente ervilhas com sementes ama-

relas e lisas, com genótipo VvRr. O resultado já era previsto, pois a cor amarela e a textura

lisa são características dominantes, que Mendel já havia pesquisado.

O cruzamento entre as plantas da geração F1, cujo genótipo é VvRr, formou quatro tipos

diferentes de combinações nos seus gametas para essas características. Os gametas forma-

dos foram os seguintes: VR, Vr, vR e vr.

É importante lembrar que cada gameta deve ter apenas um dos alelos de cada caracte-

rística. Desse modo, o cruzamento, representado no quadro de Punnett, a seguir, mostra os

genótipos e os fenótipos formados pelo encontro desses gametas.

VR Vr vR vr

VR

VVRR

Amarela-lisa

VVRr

Amarela-lisa

VvRR

Amarela-lisa

VvRr

Amarela-lisa

Vr

VVRr

Amarela-lisa

VVrr

Amarela-rugosa

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Amarela-lisa

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Amarela-rugosa

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Amarela-lisa

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Amarela-lisa

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Verde-lisa

vvRr

Verde-lisa

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Amarela-lisa

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Amarela-rugosa

vvRr

Verde-lisa

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Verde-rugosa

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VvRr

F1 Semente

amarela-lisa

VvRr

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01

9. D

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al.

55

Analisando o quadro, é possível identificar que existem 16 possibilidades de combinação

entre as características e que algumas delas se repetem. Nesse cruzamento, Mendel obser-

vou que, na geração F2, formaram-se quatro fenótipos possíveis para as sementes, em uma

proporção conhecida como 9:3:3:1:

9/16 – amarelas e lisas;

3/16 – amarelas e rugosas;

3/16 – verdes e lisas;

1/16 – verdes e rugosas.

Com esse resultado, foi possível observar e afirmar que a cor e a forma das sementes são

características com heranças independentes uma da outra, ou seja, a semente pode ser ama-

rela e lisa, amarela e rugosa, verde e lisa ou verde e rugosa. A presença de uma característica

não está ligada à presença de outra.

Com a ajuda do seu professor, resolva o próximo exemplo, aplicando os conhecimentos

sobre a expressão dos genes.

Exemplo 1

Em uma espécie de planta, as flores vermelhas estão relacionadas à presença do gene

dominante B, já as flores brancas, ao gene recessivo b. Além disso, essa mesma espécie pode

ter folhas longas, determinadas pelo gene dominante C, ou folhas curtas, determinadas pelo

gene recessivo c. Foi realizado um cruzamento entre duas plantas de flores vermelhas (hete-

rozigotas para essa característica) e folhas longas (também heterozigotas para essa caracte-

rística). Quais serão as características das plantas formadas na geração F1? Poderiam nascer

plantas com flores brancas e folhas curtas?

Genótipos para a cor das flores:

Vermelha

Branca

Genótipos para o comprimento das folhas:

Longa

Curta

Genótipos e fenótipos das flores e das folhas das plantas cruzadas (geração P):

Genótipos Fenótipos

Realizando o cruzamento entre os indivíduos:

Gametas

Interpretando o resultado

Analise os genótipos formados na geração F2 e responda às questões propostas.

a) Quantos deles correspondem ao fenótipo flores vermelhas e folhas longas?

56

Ciências

b) Quantos deles correspondem ao fenótipo flores vermelhas e folhas curtas?

c) Quantos deles correspondem ao fenótipo flores brancas e folhas longas?

d) Quantos deles correspondem ao fenótipo flores brancas e folhas curtas?

atividades

1 Relacione os termos com a sua descrição.

( 1 ) Cromossomos homólogos

( 2 ) Genes alelos

( 3 ) Gene dominante

( 4 ) Gene recessivo

a) ( ) Ocupam a mesma posição em cromossomos homólogos e condicionam a mesma caracte-rística.

b) ( ) Alelo que se expressa somente quando está em dose dupla.

c) ( ) Em sua estrutura, apresentam semelhanças no tamanho e na localização dos genes de determinadas características.

d) ( ) Alelo que se manifesta em dose única ou dupla.

2 O lobo da orelha livre se deve a um alelo dominante representado por A. O lobo da orelha aderente se deve à presença de dois alelos recessivos aa.

3 Em porquinhos-da-índia, a coloração do pelo pode ser marrom (alelo recessivo m) ou preta (alelo dominante M). Já o comprimento dos pelos pode ser curto (alelo dominante L) ou longo (alelo re-cessivo l). Realizando o cruzamento entre dois animais com pelagem preta e curta, com o genótipo

MmLl, existe a possibilidade de nascerem filhotes de pelagem marrom e longa?

Gametas

Lobo livre Lobo aderente

Um casal com o lobo da orelha livre, com o ge-nótipo Aa e Aa, pode ter filhos com o lobo da orelha aderente? Realize o cruzamento no qua-dro de Punnett e escreva a resposta correta.

Gametas

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2. 3

D.

57

Biotecnologia

O termo Biotecnologia é relativamente novo, mas seus produtos e processos são em-

pregados pela humanidade desde a Antiguidade. Isso porque ela envolve a manipulação de

organismos para obter produtos de interesse humano. Por exemplo, a utilização de micro-

-organismos para a produção de alimentos, o cruzamento seletivo

de animais domesticados, a seleção de sementes e o cruzamento

de variedades de plantas para a agricultura.

Um dos empregos mais comuns da Biotecnologia nas primei-

ras sociedades foi a produção de pães e queijos pelo processo de

fermentação utilizando fungos e bactérias. Mesmo sem saber da

existência desses micro-organismos, as pessoas compreendiam as

etapas necessárias para que esses alimentos fossem produzidos.

Outro exemplo é a seleção de animais para cruzamentos de acordo com a necessidade

de obter características consideradas, pelos humanos, como mais vantajosas, como um ani-

mal cuja produção de leite é maior ou que tenha uma pelagem mais densa ou, até mesmo,

maior força para o trabalho. Um exemplo são as cabras-selvagens (Capra aegagrus) – exem-

plares dessa espécie foram selecionados para cruzarem entre si e, no decorrer de inúmeras

gerações, originaram a atual cabra domesticada (Capra hircus).

A natureza biológica e

bioquímica da fermentação e

a participação das leveduras

e bactérias só começaram a

ser conhecidas no século XIX,

por meio dos trabalhos de

Louis Pasteur (1822-1895), um

cientista francês responsável

por inúmeras descobertas.

A massa do pão e o queijo são produzidos graças ao processo de fermentação realizado pelas bactérias e fungos.

Exemplo de uma espécie de cabra-selvagem (Capra aegagrus) originária da Turquia e do Paquistão. Após inúmeros cruzamentos, ela deu origem à espécie atual de cabra domesticada (Capra hircus), que pode ser encontrada em vários

locais do mundo.

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©Shutterstock/ChiccoDodiFC

©Shutterstock/Pesat Jaroslav ©Shutterstock/Hanselstock

1,2 m

58

Ciências

A variedade de milho atual, com sementes grandes e de cor uniforme, é apenas uma das existentes e produzidas por meio do cruzamento de diferentes plantas de milho por centenas de anos.

Com o avanço dos conhecimentos em Genética, o uso da Biotec-

nologia ficou cada vez mais presente no cotidiano e nas atividades dos

seres humanos. Essa área incorporou conhecimentos de Química, Mate-

mática, Física e Informática, entre outros, utilizando diferentes tecnolo-

gias para registrar e analisar dados e para identificar ou transferir genes

entre os organismos, por exemplo. A robótica também vem

sendo empregada para desenvolver novos produtos, como

medicamentos e vacinas, e para o controle de processos por

meio de programas computacionais e aplicativos que facilitam

o trabalho nos laboratórios.

Cinco vacinas desenvolvidas pela Biotecnologia que melhoram a saúde pública no Brasil

O surto de febre amarela em alguns estados brasileiros leva milhões de pessoas aos postos de saúde para tomarem a vacina contra o vírus que transmite a doença. [...]

Bio-Manguinhos, unidade da Fundação Oswaldo Cruz, produz a vacina há mais de 80 anos, e previne esta e outras doenças por meio da imunização. As vacinas estão entre as grandes conquis-tas da Biotecnologia moderna [...].

Pela capacidade de manipular seres vivos ou parte deles, a Biotecnologia torna possível a ob-tenção de produtos e processos, como vacinas. [...]

5 doenças cujas vacinas são produzidas no Brasil

Febre amarela

[…] A doença é causada por um vírus transmitido por mosquitos e provoca sintomas como febre alta, calafrios, dores de cabeça, náuseas e vômitos. É necessária apenas uma dose da vacina para que o indivíduo fique imune por toda a vida.

Tétano

[...] doença causada pela toxina produzida pelo Clostridium tetani, que provoca fortes contra-ções musculares e, se agravada, pode provocar a morte. […]

curiosidade?

A Biotecnologia também foi empregada para a seleção de plantas mais fortes, que pro-

duziam mais frutos e sementes. Com isso, essas características eram passadas para as próxi-

mas gerações, garantindo maior produtividade de alimentos.

Grande parte das vacinas e dos medicamentos atuais é obtida com base em técnicas da Biotecnologia.

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©Shutterstock/Lovelyday12©Shutterstock/Billion Photos

59

Engenharia Genética

Após a descrição da estrutura do DNA, em meados da década de 1950, pelos cientistas

James Watson (1928) e Francis Crick (1916-2004), a Biotecnologia pôde avançar, incorpo-

rando técnicas de manipulação do DNA para produzir mudanças fundamentais nos sistemas

vivos. Surgiram, então, os conhecimentos da

Engenharia Genética, que manipula direta-

mente os genes das espécies para fins práti-

cos, tornando-se cada vez mais presente em

nosso cotidiano.

A identificação da estrutura do DNA somente foi possível

por meio de uma foto tirada pela cientista britânica

Rosalind Franklin (1920-1958). Ela era especialista em

uma técnica chamada cristalografia de raios-X, que

utilizava raios-X para obter imagens aproximadas da

estrutura das moléculas. Rosalind também estudava o

DNA, e a imagem que ela fez foi compartilhada sem a

sua permissão, ajudando Watson e Crick a descrever a

molécula de DNA como dupla-hélice. No entanto, eles

não deram os devidos créditos ao trabalho de Rosalind.

Modelo tridimensional do DNA montado pelos cientistas Watson e Crick

©Science Photo Library/Fotoarena

Rosalind Franklin e a foto

da estrutura do DNA que ela registrou em 1952

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Meningite meningocócica

Causada pela bactéria meningococo, a doença provoca a inflamação das meninges e tem sin-tomas como febre alta, fortes dores de cabeça, rigidez na nuca e vômitos. […]

Sarampo

O sarampo é transmitido por vírus e é uma doença mais comum entre crianças, com sintomas como febre e manchas avermelhadas no rosto. […]

Hepatite B

A hepatite B é uma doença causada pelo vírus B (HBV), que provoca inflamação no fígado.

GONZÁLEZ, Sarita. Cinco vacinas desenvolvidas pela Biotecnologia que melhoram a saúde pública no Brasil. Disponível em: <https://www.bio.fiocruz.br/index.php/noticias/1657-cinco-vacinas-desenvolvidas-pela-biotecnologia-que-melhoram-a-saude-publica-no-brasil>. Acesso em: 16 jun. 2019.

60

Ciências

A Biotecnologia é utilizada, por exem-

plo, na produção de medicamentos pela

manipulação genética de micro-organis-

mos, no melhoramento de rebanhos e

plantas para cultivo, na recuperação de

áreas degradadas, nos estudos sobre

doenças, no aconselhamento genético de

famílias e em investigações criminais.

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A Biotecnologia avança em todo o mundo devido ao trabalho de diversos cientistas e tem aplicações em diversas áreas.

ciência em práticaEsta atividade permitirá extrair e visualizar o DNA de um morango.

ObjetivoExtrair o DNA de um morango.

Materiais morangos maduros

sacos plásticos resistentes para maceração dos morangos

colheres de sopa e de chá

copos de vidro transparente

água

sal de cozinha

detergente (incolor) de lavar louça

álcool comercial 98% (gelado)

peneira

tubos de ensaio grandes

bastões de vidro ou plástico

Como fazer1. Retire os cabinhos verdes dos morangos e coloque as frutas em

um saco plástico, macerando-as até obter uma pasta quase ho-

mogênea. Transfira a pasta de morango para um copo.

2. Em outro copo, misture 150 mL de água, uma colher

(sopa) de detergente e uma colher (chá) de sal de cozinha.

Mexa bem com o bastão de vidro, mas devagar, para não

fazer espuma.

Marcio Guerra. 2

01

4. D

igita

l.

61

7. Despeje delicadamente no tubo (pela parede dele), sobre a so-

lução de morango, álcool comum gelado até quase preencher

o tubo de ensaio. Não misture! Aguarde cerca de 3 minutos

para o DNA começar a precipitar.

8. Você pode utilizar um palito de vidro, plástico ou madeira

para enrolar as moléculas de DNA. Gire o palito no precipitado

entre a solução e o álcool.

Conclusão 1 Por que é necessário macerar os morangos para extrair o DNA?

2 O que é visualizado ao final do experimento? Por que a dupla-hélice do DNA extraído não é visível?

3 Qual a relação do DNA com as características dos morangos que foram utilizados no experimento?

3. Coloque cerca de 1/3 da mistura de água, sal e detergente so-

bre o macerado de morango. Misture levemente com o bastão

de vidro.

4. Deixe a mistura em temperatura ambiente por 30 minutos,

mexendo de vez em quando com o bastão.

5. Coloque uma peneira sobre um copo limpo e passe a mistura

que estava descansando por ela, para retirar os pedaços de

morango que restaram.

6. Coloque o líquido peneirado em um tubo de ensaio, preen-

chendo-o até um pouco menos da metade.

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Ciências

Manipulações genéticas

A manipulação genética consiste na alteração do genoma de um organismo por meio

de técnicas de Engenharia Genética. Essa alteração pode ser, por exemplo, a inserção de

um gene que será capaz de expressar características diferentes no organismo. Os alimentos

podem ser manipulados para ter maiores quantidades de nutrien-

tes e as plantas podem se tornar mais resistentes a pragas, entre

outros.

Os organismos que passam pelo processo de manipulação genética são denominados

organismos geneticamente modificados (OGM). A maioria deles corresponde a plantas

que são modificadas para produzir alimentos com maior quantidade de nutrientes e para

serem mais produtivas e resistentes. Por exemplo, há variedades de milho e soja genetica-

mente modificadas para criar resistência a insetos, fungos ou agrotóxicos.

Alguns OGM são conhecidos como organismos transgênicos,

que recebem genes de outra espécie e passam a manifestar uma

característica de especial interesse. Os genes transferidos entre

diferentes espécies são denominados transgenes.

Podemos citar, como exemplo, uma variedade de tomates

que foi manipulada geneticamente para ser resistente à seca e

às infecções causadas por fungos, aumentando desse modo a sua

produção. Para que os tomates apresentem essas características

vantajosas, foi necessária a implantação de um gene do fungo

Flammulina velutipes na planta de tomate. Esse gene é respon-

sável por determinar a produção de uma substância cerosa capaz

de evitar a perda de água pelo vegetal.

genoma: conjunto de todos os genes do organismo.

A soja transgênica pode ter recebido um gene para torná-la tolerante a herbicidas ou um gene para deixá-la resistente a insetos.

No Brasil, para que os

organismos transgênicos sejam

cultivados, comercializados

e utilizados como alimentos,

é preciso uma aprovação da

Comissão Técnica Nacional

de Biossegurança (CTNBio),

que avalia os riscos e

benefícios de seu uso, além

de possíveis impactos para as

pessoas e para o ambiente.

Existem diversas variedades de tomates transgênicos que podem ser resistentes a determinadas pragas, durando mais tempo nos supermercados e podendo, inclusive, ter maior quantidade de nutrientes.

©Shutterstock/Nnattalli

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Atualmente, as principais culturas de plantas geneticamente modificadas são de soja,

milho e algodão. O Brasil é o segundo maior produtor de transgênicos do mundo, ficando

atrás apenas dos EUA.

O desenvolvimento de animais transgênicos sempre teve uma frequência menor do que

o desenvolvimento de plantas, mas atualmente esse índice tem aumentado. Cada vez mais,

ocorrem estudos buscando o desenvolvimento de animais como vacas que produzam maior

quantidade de leite ou que produzam leite com menos lactose ou colesterol, porcos e gados

que tenham mais carne e ovelhas transgênicas que produzam mais lã, entre outros.

EUA aprovam o primeiro animal transgênico para consumo humanoA Administração de Alimentos e Me-

dicamentos dos EUA (FDA) aprovou [...] a produção, venda e consumo de um salmão geneticamente modificado para crescer na metade do tempo. É o primei-ro animal transgênico destinado a servir de alimento no mundo.

[...] é um salmão atlântico que rece-beu o DNA do salmão real, uma espécie gigante do Oceano Pacífico. Graças a essa modificação, os peixes produzem mais hormônio de crescimento e podem

alcançar em um ano e meio o tamanho típico dos três anos, que é o exigido pelo mercado. [...]

O salmão transgênico recebe o sinal verde depois de mais de 25 anos de exames. Um dos prin-cipais argumentos dos críticos [...] é o temor dos efeitos na natureza caso o peixe escape para o meio ambiente.

curiosidade?

Em ambiente natural, o salmão demora o dobro do tempo do salmão transgênico para crescer.

ANSEDE, Manuel. EUA aprovam o primeiro animal transgênico para consumo humano. Disponível em: <https://brasil.elpais.com/brasil/2015/11/19/ciencia/1447945426_325310.html>. Acesso em: 16 jun. 2019.

Clonagem

A clonagem é um conceito novo quando comparado com a ampla história da ciência.

Os clones são organismos geneticamente iguais a outros seres vivos, ou seja, têm os DNAs

idênticos. Eventualmente, o termo também pode ser utilizado para células com DNAs iguais.

Na natureza, existem organismos chamados de clones naturais, ou seja, organismos

que apresentam naturalmente o material genético idêntico ao de outro indivíduo, o que

pode ser observado em micro-organismos, plantas e também em animais, principalmente

naqueles que se reproduzem assexuadamente.

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Ciências

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Na espécie humana, também existem clones naturais – os gêmeos

monozigóticos ou idênticos, originados de um único embrião, apre-

sentando o mesmo patrimônio genético.

Os conhecimentos em Biotecnologia possibilitaram que os se-

res humanos desenvolvessem métodos de realizar a clonagem re-

produtiva, principalmente em plantas, para preservar determina-

das características da planta de origem. Um exemplo é a estaquia,

um método de clonagem de plantas utilizado des-

de a Antiguidade. Nesse caso, estimula-se a pro-

dução de raízes e brotos em partes vegetais como

folhas e caules, que são transplantados e formam

novas plantas geneticamente idênticas.

Gêmeos idênticos têm materiais genéticos iguais, o que determina o fato de terem as mesmas características físicas e, desse modo, serem considerados clones naturais.

Atualmente, com o desenvolvimento da Engenharia Genética, já foram produzidos clo-

nes de vários animais em laboratório. Nesses casos, porém, o processo é mais complexo.

Para isso, o núcleo de uma célula adulta do animal a ser clonado é retirado e transferido para

um óvulo que teve seu núcleo previamente retirado, processo chamado de transplante nu-

clear. Essa técnica foi utilizada pela primeira vez em sapos, na década de 1970. Em 1996, nas-

ceu o primeiro mamífero clonado por transplante nuclear: a ovelha Dolly. Apesar do sucesso

da técnica, Dolly nasceu com alterações cromossômicas, sofreu envelhecimento prematuro

e morreu precocemente em 2002, devido a uma infecção pulmonar, comum em ovinos mais

velhos.

As pesquisas com clonagem de animais trazem grandes avanços na compreensão dos

processos celulares e histológicos que auxiliam no tratamento de doenças graves. Uma das

aplicações desses estudos é a clonagem terapêutica, na qual órgãos e tecidos são produzi-

dos em laboratório para serem utilizados em transplantes.

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Estacas de uma mesma planta com o crescimento de brotos possibilitam que todas as novas plantas tenham o mesmo

material genético e as mesmas características.

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Terapia gênica

O desenvolvimento da Biotecnologia também teve efeito no

progresso da Medicina, levando a novas formas de diagnosticar,

tratar e prevenir doenças.

A terapia gênica é considerada um

avanço para a cura de doenças genéticas.

Essa técnica consiste na identificação dos

genes responsáveis por determinada doen-

ça e na manipulação de tais genes, com o

objetivo de substituí-los ou inativá-los.

A aplicação da terapia gênica depende

de estudos realizados com as células-tron-

co, células indiferenciadas, ou seja, que po-

dem se transformar em qualquer tipo celu-

lar do organismo. Elas podem ser extraídas

de indivíduos adultos ou de embriões.

Já houve grandes avanços nas pesquisas para o desenvolvimento de terapias gênicas.

As células-tronco podem ser

encontradas no interior de alguns ossos e são importantes no tratamento de várias doenças.

Extração de

medula óssea

A medula óssea contém

vários tipos de células

As células-tronco são

separadas e estimuladas

a se diferenciarem

Células sanguíneas

Células nervosas

Células musculares

©Shutterstock/CI Photos

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CiênciasCiências

Genoma humano

As características humanas, inclusive muitas doenças, são determinadas pelos genes e

sua interação com o ambiente.

Durante muito tempo, almejava-se poder localizar os genes de um organismo e, de al-

guma maneira, impedir a manifestação de doenças caso eles apresentassem alguma predis-

posição, minimizando, desse modo, o sofrimento de muitas pessoas.

Atualmente, para realizar essas manipulações gênicas e desenvolver as técnicas de te-

rapia gênica em um organismo, é necessário identificar os genes que ele apresenta. Quanto

mais informações sobre o seu genoma estiverem disponíveis, mais precisas serão as análi-

ses. Camundongo, chimpanzé, gato, cachorro, arroz, trigo, milho e alguns fungos, bactérias

e vírus já tiveram o seu genoma mapeado, e os seres humanos não ficaram

de fora.

Essa foi uma das ideias que motivaram o Projeto Genoma Huma-

no, que começou em 1990 e terminou em 2003. Ele reuniu cientistas

de todo o mundo para mapear o genoma humano, ou seja, para co-

nhecer o conjunto completo de genes que os seres humanos têm.

No início do projeto, estimava-se que os seres humanos ti-

nham cerca de 80 mil genes. Ao término, foram descritos

25 mil genes, quase o mesmo número presente nas

minhocas e no milho. Entretanto, os seres humanos

apresentam a molécula de DNA muito maior.

Com o conhecimento de todo o geno-

ma, esperava-se melhorar as técnicas

de terapia gênica, a utilização de

células-tronco e outras tecnolo-

gias relacionadas ao DNA. Assim,

a detecção de doenças genéticas,

como alguns tipos de câncer, po-

deria ocorrer antes mesmo da

manifestação dos sintomas. Isso

também poderia ajudar a apri-

morar os diagnósticos e a criar

medicamentos específicos, entre

outras melhorias.

No entanto, o Projeto Geno-

ma Humano também envolve ques-

tões éticas. O conhecimento prévio

de predisposições genéticas para

doenças pode gerar, por exemplo,

a discriminação, e os embriões cria-

dos nas clínicas de fertilização in

vitro poderiam ser escolhidos ou

descartados em decorrência de de-

terminadas características, como

cor de olhos ou da pele.

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Impactos do Projeto Genoma Humano

O desenvolvimento de remédios e a cura para doenças genéticas por meio do co-

nhecimento dos genes eram os objetivos e as justificativas para a ocorrência do Projeto

Genoma Humano. No entanto, passados muitos anos, o impacto de todo esse conheci-

mento ainda não se disseminou por toda a população, e técnicas como a terapia gênica

começaram a ter avanços somente agora, quase 20 anos após o fim do projeto.

Essa situação decorre tanto da imensa variedade genética dos seres humanos quan-

to de questões polêmicas que envolvem o tema.

De fato, se fôssemos todos iguais ou muito parecidos geneticamente, a humanidade

não teria chegado aos dias atuais. Mas essa grande variabilidade também não possibili-

tou o desenvolvimento imediato de medicamentos ou técnicas para a cura de doenças,

pois as relações entre os genes e a sua expressão são complexas e ocorrem de maneiras

diferentes entre as pessoas. Ainda será necessário esperar para que os objetivos se con-

cretizem, mas a realização do Projeto Genoma Humano já foi um passo muito importante.

curiosidade?

Bioética

Por envolver a manipulação de células, genes e alterações nos genótipos das espécies,

as técnicas de Engenharia Genética são alvo de questionamentos de valores éticos e morais.

A Bioética é uma área de estudo que engloba conhecimentos das Ciências Biológicas, da

Saúde, da Filosofia e do Direito, refletindo sobre questões éticas e morais envolvidas na

aplicação dos conhecimentos científicos.

A utilização de células-tronco e organismos transgênicos empregados para a alimenta-

ção são os pontos principais de controvérsias e estudos referentes à Bioética. Ela deve, en-

tão, analisar se as técnicas propostas pela Engenharia Genética são realmente benéficas, ob-

servando atentamente os possíveis riscos e perigos que essas técnicas podem representar

aos seres humanos e ao meio ambiente.

A criação de legislações e comissões, como a Comissão Técnica Nacional de Biosseguran-

ça (CTNBio) no Brasil, faz parte dos esforços mundiais para a regulamentação dos trabalhos

de cientistas e pesquisadores no campo da Biotecnologia.

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Ciências

atividades

1 O uso do termo Biotecnologia é relativamente recente, mas suas técnicas já são empregadas pelos seres humanos há milhares de anos. Cite algumas dessas técnicas.

2 O que tornou possível o desenvolvimento da Engenharia Genética?

3 Cite dois exemplos que demonstrem a presença da Engenharia Genética no cotidiano das pessoas na atualidade.

4 Com bases em seus conhecimentos de Biotecnologia, assinale as alternativas corretas.

a) ( ) A Engenharia Genética é utilizada desde a Antiguidade para o cruzamento seletivo de ani-mais domesticados.

b) ( ) A Biotecnologia envolve a manipulação de organismos para obter produtos úteis ao ser humano.

c) ( ) A Biotecnologia pode ser utilizada para recuperar áreas poluídas com substâncias tóxicas ou dejetos.

d) ( ) A manipulação genética consiste na alteração do genoma de um indivíduo.

5 Leia o texto e, depois, responda às questões propostas.

GUIMARÃES, Maria. Caminhos do milho. Disponível em: <https://revistapesquisa.fapesp.br/2019/01/10/caminhos-do-milho-2/>. Acesso em: 17 jun. 2019.

a) Qual a relação entre a Biotecnologia e a existência do milho atual, com as características que conhecemos?

Passar um dia inteiro sem comer milho, mesmo indiretamente, é quase uma missão im-possível. Considera-se que esse cereal seja responsável por 6% das calorias consumidas pela população humana mundo afora, sem falar no que entra como ração na pecuária e está oculto em alimentos processados. Muito antes de existirem as grandes espigas amareladas disponíveis hoje em feiras e supermercados, o ancestral do milho era uma planta mexicana com poucos grãos que se soltavam facilmente da espiga e uma casca praticamente intransponível. Um gru-po internacional de pesquisadores agora detalha um pouco mais essa história de 9 mil anos e mostra um papel proeminente das populações humanas pré-colombianas da Amazônia [...].

Naquele momento, índios da região já tinham grande experiência no manejo e na seleção de uma variedade de espécies, como feijão, abóbora e mandioca.

69

A maioria dos alimentos que têm, em sua composição, organismos geneticamente modificados apresentam nas embalagens o símbolo que identifica a presença deles. Assim, os consumidores podem optar por consumi-los ou não.

b) Quais processos a Biotecnologia envolve?

6 No tratamento de um paciente, vítima de acidente vascular cerebral (AVC), foram usadas as téc-nicas de terapia gênica, com o uso de células-tronco embrionárias. Qual é a vantagem de se usar células-tronco embrionárias nesse tratamento?

7 (UFRGS – RS) Pouco depois do nascimento da ovelha Dolly, em 1997, um laboratório anunciou o nascimento da ovelha Polly. Esse animal é capaz de produzir em seu leite um importante fator da coagulação sanguínea humana que os hemofílicos não têm a capacidade de sintetizar. Na criação de Polly, foi retirada uma célula somática de uma ovelha doadora e, no núcleo dessa célula, foi inserido o gene humano de interesse. Esse núcleo substitui, então, o de um ovócito de uma mãe de aluguel. A relevância desse experimento reside no fato de que, se rebanhos forem criados a partir da mul-tiplicação de ovelhas geneticamente iguais a Polly, será possível produzir um fator de coagulação sanguínea em grande escala para uso terapêutico.

Os dois segmentos sublinhados no texto acima representam processos atualmente utilizados em Genética. Assinale a alternativa que apresenta, respectivamente, a designação desses processos.

a) fertilização assistida – transgenia

b) recombinação – terapia gênica

c) terapia gênica – Biotecnologia

d) clonagem – seleção artificial

e) transgenia – clonagem


a) O que são os organismos transgênicos?

b) Qual a importância de garantir para os consumidores a oportunidade de escolher se querem ou não consumir transgênicos? Podemos dizer que isso se relaciona com a Bioética?

Símbolo que identifica organismos transgênicos em alimentos industrializados

70

Ciências

Pesquisadores apresentam o mais completo estudo sobre o

genoma brasileiro Um grande estudo liderado pela Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG) revela ser

possível rastrear a origem genética dos brasileiros até suas raízes na Europa e na África. [...]

Maior estudo realizado até hoje sobre a diversidade genômica de populações brasileiras, o trabalho usou como base o banco de dados do Projeto Estratégico do Ministério da Saú-de EPIGEN-Brasil, que há décadas acompanha 6 487 pessoas de três cidades: Salvador (BA), Bambuí (MG) e Pelotas (RS). O genoma dos voluntários foi comparado à informação genética de cerca de 2 mil nativos de diferentes regiões da Europa e da África, e a similaridade entre o sangue brasileiro e o estrangeiro revelou como a colonização moldou os traços dos habitantes de grande parte do país.

Entre os moradores do Nordeste, por exemplo, a ascendência europeia está ligada, principalmente, à Península Ibé-rica, onde ficam Portugal e Espanha. O dado reflete o início da colonização bra-sileira, em que portugueses se dirigiam em massa para a região, que abrigava a primeira capital do Brasil, Salvador, e concentrava as atividades econômicas.

[...]

Os pesquisadores ressaltam, no en-tanto, que ainda faltam muitas peças do grande quebra-cabeça que forma o san-gue brasileiro. O levantamento não pode descrever, por exemplo, a marcante onda de imigrantes japoneses que se instalaram no Su-deste há um século ou a forte presença de indivíduos com origem indígena no Norte do país. Entre os traços genéticos dos voluntários que participaram do projeto, menos de 8% podem ser relacionados à ancestralidade nativa do continente sul-americano.

MACHADO, Roberta. Pesquisadores apresentam o mais completo estudo sobre o genoma brasileiro. Disponível em: <https://www.em.com.br/app/noticia/tecnologia/2015/07/01/interna_tecnologia,663770/a-historia-nos-genes.shtml>. Acesso em: 17 jun. 2019.

Analise as informações da reportagem, discuta com os colegas e o professor e responda aos questionamentos a seguir.

a) Como os genes dos europeus e africanos passaram por gerações até chegar à popula-ção brasileira atual?

b) Por que o estudo do genoma da população brasileira e o Projeto Genoma Humano são importantes para a Biotecnologia?

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©Shutterstock/Toria

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1 Qual é a relação dos cromossomos e dos genes com o desenvolvimento dos organismos de diferen-tes espécies desde a fase de embrião?

2 Identifique, na imagem abaixo, os cromossomos homólogos e os genes alelos. Depois, explique o que é cada uma dessas estruturas.

o que já conquistei

3 Leia o enunciado a seguir e marque X na alternativa correta.

Assim, nessas plantas:

a) ( ) os genótipos e os fenótipos são iguais.

b) ( ) os genótipos e os fenótipos são diferentes.

c) ( ) os genótipos são iguais, e os fenótipos, diferentes.

d) ( ) os fenótipos são iguais, e os genótipos, diferentes.

4 Com as palavras do quadro, escreva um parágrafo sobre o desenvolvimento das características nas espécies.

material genético fenótipo genótipo hereditariedade

De uma planta original com folhas verdes, foram clonadas outras duas plantas. Uma

delas foi exposta à iluminação solar natural e a outra foi mantida no escuro. Com o pas-

sar de alguns dias, observou-se que a planta exposta à luz apresentava folhas verdes, e a

planta mantida no escuro estava com as folhas amareladas.

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Ciências

5 Durante aproximadamente sete anos, Mendel realizou seu cuidadoso trabalho com as ervilhas. No entanto, ao divulgar a sua brilhante obra, em 1865, não foi compreendido nem valorizado, o que so-mente ocorreu muitos anos após sua morte. Por que Mendel utilizou ervilhas em seus experimentos?

6 Leia o texto a seguir e, depois, responda à questão.

O albinismo é uma característica recessiva na qual os

organismos não apresentam pigmentação na pele, nos

olhos, nos cabelos, nas penas ou nas escamas. Isso por-

que o albinismo pode ocorrer em diferentes espécies de

seres vivos, inclusive nos seres humanos. A pigmentação

normal da pele e de outras estruturas é representada

pelo gene dominante (A).

Com base nessas informações, analise os genes do casal representado a seguir para a característica da pigmentação da pele e indique se eles podem ou não ter um filho albino. Justifique sua resposta.

Búfalo fêmea e seu filhote albino (1,3 m de altura até o ombro)

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Gametas

Aa Aa

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7 Em uma espécie de orquídea, a cor lilás da flor é determina-

da pela presença de um alelo dominante P, e a cor branca da flor é determinada pela presença do alelo recessivo p. No cruzamento das plantas representadas a seguir, quantas das plantas formadas poderão gerar flores na cor lilás?

Gametas

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8 A linha de cabelo em V se deve a um alelo dominante representado por W. A linha do cabelo em arco se deve à presença de dois alelos recessivos ww. Um casal com linha do cabelo em V, com os genes Ww e Ww, pode ter filhos com linha do cabelo em arco?

9 Em uma espécie de abóbora, os frutos podem ser discoides (característica dominante determinada pelos genótipos EE ou Ee) ou esféricos (característica determinada pelo genótipo ee). Com relação à cor, os frutos podem ser alaranjados, se tiverem os genótipos BB ou Bb, ou brancos, se tiverem o genótipo bb.

Foi realizado um cruzamento entre duas plantas que produzem abóboras com frutos discoides e alaranjados e que são heterozigotas para as duas características. Entre as plantas formadas na ge-ração F

1, é possível que exista alguma com frutos esféricos e brancos?

Genótipos e fenótipos dos frutos da geração P:

Genótipos Fenótipos

Realizando o cruzamento entre os indivíduos da geração P:

Gametas

10 Os genótipos a seguir apresentam dois genes com segregação independente. Para cada um deles, escreva as possíveis combinações formadas nos gametas.

a) AaBb:

b) DdRR:

c) eevv:

d) aaBb:

Gametas

74

Ciências

a) Explique como a manipulação genética é utilizada para a produção de insulina.

b) Qual é a vantagem da utilização da insulina produzida pelas bactérias em relação à extraída de animais?

Domesticação das ovelhas

As ovelhas (Ovis aries) foram domesticadas a partir do urial (Ovis orientalis), um carnei-

ro selvagem, há aproximadamente 11 mil anos, no sudoeste da Ásia. Os milhares de anos

de seleção e cruzamentos entre animais com mais lã ou maior estrutura corporal e sua

domesticação produziram as ovelhas que temos hoje.

a) Explique qual é a relação entre a Biotecnologia e a domesticação do urial, que culminou nas ovelhas domesticadas atuais.

b) Como as características dos indivíduos que participam de um cruzamento são transmitidas para as próximas gerações?

12 Leia o texto a seguir e, depois, faça o que se pede.

Ovelhas atuais (Ovis aries) domesticadas

Urial (Ovis orientalis) encontrado atualmente na Rússia, Paquistão, Índia e Ásia Central

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A insulina, hormônio produzido no pâncreas, atua no metabolismo da glicose. Quando

ela não é produzida em quantidade suficiente, desenvolve-se o diabetes, e a insulina precisa

ser administrada na forma de medicamento. Antigamente, os diabéticos usavam a insulina

extraída do pâncreas de bois e porcos. Entretanto, essa insulina não era idêntica à produzida

pelos humanos e muitas pessoas desenvolviam reações alérgicas. A partir da década de 1980,

a insulina começou a ser produzida e comercializada com a utilização de manipulação gêni-

ca. Nessa técnica, o gene que expressa a produção de insulina nos seres humanos é isolado

e transferido para o material genético de bactérias da espécie Escherichia coli. As bactérias

modificadas, então, multiplicam-se e são capazes de produzir insulina humana, que é extraída

e purificada para ser comercializada.


1,3 m 1,3 m

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FUJITA, Luiz. É possível clonar um fóssil congelado? Disponível em: <https://super.abril.com.br/mundo-estranho/e-possivel-clonar-um-fossil-congelado/>. Acesso em: 31 jul. 2019.

a) Explique o que é o processo de clonagem de um ser vivo.

b) Por que é necessário que o DNA do ser vivo esteja conservado para que ele possa ser clonado?

14 Uma aplicação do mapeamento dos genes humanos é a identificação de genes relacionados a de-terminadas doenças. O rastreamento possibilita identificar se a pessoa tem genes específicos para determinada doença e determinar quais são as probabilidades de desenvolvê-la.

O texto anterior está relacionado diretamente

a) à terapia gênica.

b) à hereditariedade.

c) ao Projeto Genoma Humano.

d) à clonagem.

15 Qual é a área de estudo da Bioética?

16 Qual a importância da Bioética no campo da Biotecnologia?

É possível clonar um fóssil congelado?É possível na teoria, mas, na prática, as ferramentas disponí-

veis atualmente ainda tornam o processo difícil. “O principal pro-blema é encontrar um DNA preservado de um animal extinto”, explica Lygia Pereira, professora do Departamento de Genética e Biologia Evolutiva da USP. A partir do momento em que o bicho morre, suas células já começam a se degradar. Depois de milhões de anos, então, imagine o estado em que as células se encontram, o que torna praticamente impossível encontrar um DNA perfeito de um ani-mal pré-histórico. Com animais extintos mais recentemente, como o lobo-da-tasmânia, o trabalho é um pouco mais fácil. Vários zoológicos e laboratórios, inclusive, mantêm amostras de DNA desse animal para que em um futuro que não parece muito distante eles possam caminhar novamente.

13 Leia o texto e responda às questões propostas.

Lobo-da-tasmânia (Thylacinus cynocephalus); extinto na década de 1930, media em torno de 60 cm de altura até o ombro.

©Shutterstock/Hein Nouwens

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Ç DQR Volume 2 - Conquista | Guia...como regra do octeto. Embora existam exceções, em geral essa...

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