Apostila do 1ºAno - 1ºBimestre

Aula 1: Origem do Universo e da Terra

Existem várias explicações sobre a origem do Universo. Há, sobre esse assunto, as explicações religiosas e as científicas. Trataremos aqui da visão científica, ou seja, de como os cientistas procuram explicar os fenômenos que observam no Universo.

O início do Universo, que teria ocorrido há mais ou menos 15 bilhões de anos. Em um momento em que toda a matéria do Universo estava compactada em um único ponto, infinitamente densa com temperaturas enormes. Foi então o que aconteceu "a grande explosão" ou, em inglês, o big-bang. 

Depois da explosão, a temperatura inicial, que era de mais de um trilhão de graus Celsius, começou a diminuir, e os átomos como formam a matéria hoje, se originaram, a partir dos prótons, elétrons e outras partículas.

Assim como os demais planetas do Sistema Solar, a Terra foi provavelmente originada através de uma força gravitacional que condensou diversos materiais preexistentes no espaço. Tais materiais foram constituídos de partículas como poeira cósmica e gás. Muitos elementos químicos formados entraram nesta composição.

As temperaturas do núcleo do redemoinho permaneceram bastante elevadas e baixavam gradualmente nas regiões que se aproximavam da superfície.

A atmosfera era formada em parte pelos gases que permaneceram ao redor do redemoinho gravitacional que originou o planeta. Porém, na atmosfera original da Terra, havia grande quantidade de gases tóxicos, que foram substituídos gradualmente por grandes porções de oxigênio gerado a partir da proliferação dos primeiros seres fotossintéticos. Na crosta terrestre houve a solidificação de minerais através do resfriamento natural das regiões afastadas do núcleo que permanece até hoje com altíssimas temperaturas.

Aula 2: Origem da Vida na Terra : Fixismo e Abiogênese

Acredita-se, hoje, que as primeiras formas de vida só tiveram condições de desenvolvimento cerca de dois bilhões de anos depois do surgimento da Terra.

Ao longo do tempo, várias hipóteses foram elaboradas na tentativa de responder a pergunta sobre a origem da vida.

- Hipótese do Fixismo ou Criacionismo (Religiosa) : Deus criou todas as coisas que existem na Terra e elas são dessa maneira desde o momento da criação. De acordo com essa proposição, o ser humano e todos os seres vivos não sofreriam alterações ao longo do tempo, apresentando as mesmas características, ou seja, as espécies seriam imutáveis (fixas).

- Teoria da Abiogênese (Geração Espontânea): Aristóteles (384 a.C.) acreditava que os seres vivos poderiam surgir a partir de matéria inanimada e de forma espontânea. Determinados objetos poderiam conter um "princípio ativo", isto é, uma espécie de "força vital" capaz de transformá-los em seres vivos. Ex: o aparecimento de vermes no intestino humano, como a lombriga, ou o surgimento de larvas no lixo ou na carne em putrefação. Sua Teoria foi derruba pelos cientistas Redi e Pasteur.

Aula 3: Origem da Vida na Terra : Biogênese

- Queda da Abiogênese

1) Francesco Redi (1626-1697), realizou alguns experimentos que comprovaram que a teoria da geração espontânea estava errada. Na teoria, vermes brotavam de cadáveres e alimentos podres. Ele observou que esses vermes não brotavam, mas sim se originavam de ovos que eram depositados pelas moscas. Em seu experimento utilizou frascos, cadáveres de animais e pedaços de carne. Cada frasco continha carne e cadáver. Alguns frascos foram vedados com gaze e outros não. Nos frascos vedados, não houve formação de larvas, mas nos frascos em que o conteúdo ficou exposto, muitas larvas se desenvolveram, pois as moscas entravam e saíam com liberdade.

2) Louis Pasteur, na década de 1860, realizou experimento que derrubou de vez a teoria da abiogênese. Realizou experimentos utilizando frascos de vidro que possuíam o gargalho semelhante à “pescoços de cisne”. Dentro havia um caldo nutritivo. Esses frascos com caldo foram fervidos e deixados em repouso por alguns dias. Não houve formação de microorganismos, pois a água que evaporou do caldo ficou retida nas paredes do gargalo e funcionou como um filtro de ar, e os microorganismos ficavam retidos nele, não entrando em contato com o caldo. Pasteur quebrou os gargalos e deixou o caldo em contato com o ar. Após alguns dias ele observou o desenvolvimento de microorganismos no caldo, que antes estavam no ar.

- Biogênese: 

Após os experimentos acima, essa Teoria foi criada e segundo a qual a matéria viva procede sempre de matéria viva.

Aula 4: Origem e Evolução das Moléculas, Células e Organelas

- Teoria da evolução molecular: A descoberta de como ocorreu à origem e posterior evolução das células até chegar à forma como elas se encontram hoje, foi sugerida por muitos cientistas como Oparin e Haldane em 1832, eles afirmavam que durante a evolução dos primeiros organismos vivos a atmosfera terrestre deveria ter sido sem oxigênio e que provavelmente eles teriam surgido de uma mistura de compostos orgânicos. Essas moléculas orgânicas poderiam ter-se agregado, formando coacervados, que era o de conjunto de moléculas orgânicas reunidas em grupos envoltos por moléculas de água. Esses coacervados não eram seres vivos, mas uma primitiva organização das substâncias orgânicas que dariam origem aos demais seres vivos. Contudo sua Teoria só foram comprovadas por Stanley Miller em 1953, quando simulou no seu experimento a “atmosfera primitiva” colocando uma mistura de metano, amônia, hidrogênio e água à ação de uma descarga elétrica, conseguindo assim a formação de vários compostos orgânicos, incluindo aminoácidos.

-Teoria da invaginação da membrana: A Teoria da origem das células eucarióticas chama-se: Segundo este cientista células eucarióticas teriam ocorrido a partir as células procarióticas que sofreram "dobras" na membrana plasmática. Esses dobramentos teriam dado origem a "compartimentos" dentro do citoplasma que teriam originado a membrana celular (carioteca) e varias organelas membranosas. 

Contudo as mitocôndrias e os cloroplastos parecem ter tido origem diferente e sua origem está fundamentada na teoria da endossibiose ("simbiose na evolução das células"). Esta teoria propõe que organelas tenham surgido como conseqüência de uma associação simbiótica estável entre organismo. Assim sendo, cloroplastos e as mitocôndrias dos organismos dos eucariontes têm origem num procarionte autotrófico - provavelmente um antepassado das cianobacterias atuais - que os viveu em simbiose dentro de outro organismo, também unicelular, mas provavelmente de maiores dimensões, obtendo assim proteção e fornecendo ao hospedeiro a energia fornecida pela fotossíntese.

Aula 5: O surgimento das células Procarióticas e Eucarióticas 

Vegetal e Animal com suas peculiaridades.

Com exceção dos vírus, todos os demais seres têm as suas estruturas fundamentadas na célula. A hipótese mais aceita é a que afirma que as primeiras células que surgiram eram procariotas anaeróbias. Essas células, para sobreviver, realizavam a fermentação. Posteriormente apareceram as células procariotas fotossintetizantes. Depois delas surgiram as células procariotas aeróbias, que passaram a utilizar o O2 para respirar. A partir dessa época surgiram as células eucariotas.

As 3 principais partes das células são: Núcleo celular: abriga o material genético da célula; Membrana Plasmática: funciona como um filtro, deixando entrar e sair substâncias que sejam de interesse celular, além de proteger o interior celular; Citoplasma: meio aquoso no qual estão mergulhados as demais organelas celulares.

1)Células procariontes: menos evoluídas, tem pequeno tamanho, ausência de carioteca (membrana nuclear) individualizando o núcleo celular, logo o DNA fica disperso no citoplasma, ausência de várias organelas celulares, presença de mesossoma(órgão respiratório). Ex: Bactérias

2)Células eucariontes: mais evoluídas, são maiores, possuem membrana nuclear individualizada e vários tipos de organelas. Ex: Vegetais e Animais.

2.a)Célula animal: Núcleo central e formato arredondado. Suas organelas são: Mitocôndrias: respiração celular que disponibiliza energia para as células; Lisossomos: realizam a digestão celular, envolvidos nos processos de limpeza de organelas e células velhas; Retículo endoplasmático liso: comunicação com toda a célula, através de sua rede de canais, participam da síntese de lipídeos; Retículo endoplasmático rugoso: também fazem a comunicação da célula, participam da síntese de proteínas (através dos ribossomos); Complexo de Golgi: Participa da secreção de substâncias; 

2.b) Célula vegetal: Possui tudo que a animal tem, mas o núcleo não é central, e seu formato é retangular, possui parede celular com celulose, o que a deixa mais resistente, um enorme vacúolo de suco celular e cloroplastos contendo clorofila (pigmento que permite a fotossíntese).

Aula 6: Transformações de energia e diferentes fontes de produção energética

A ciência define energia como a capacidade de realizar um trabalho ou mudanças de estado. 

Ao longo dos anos, o homem aprendeu também a produzir luz, calor e movimento a partir de outros recursos naturais - as chamadas fontes de energia primária, como a água, o carvão, o gás e o petróleo. Esses recursos podem ser renováveis ou não-renováveis. Os renováveis, como o sol, os rios, os mares e os ventos, são oferecidos pela natureza de modo constante. Os não-renováveis, ao contrário, correm o risco de se esgotar, por serem utilizados em velocidade maior do que o tempo necessário para a sua formação. É o caso dos combustíveis fósseis, como o carvão mineral, o petróleo e o gás natural, e dos combustíveis radioativos, como o urânio, o tório e o plutônio, entre outros.

Depois da atuação do homem, as fontes primárias de energia são transformadas em calor, força ou movimento - aos quais chamamos de energia secundária. Ao chegar aos consumidores, na cidade ou no campo, a energia recebe a denominação de energia final. É o caso, por exemplo, da eletricidade e da gasolina.

Tipos de Transformações de energia:

- Fotossíntese: Transformando energia solar em química feita pelos seres que possuem clorofila. Ex: plantas

- Energia Hidráulica: rios e lagos e pode ser aproveitada por meio de um desnível ou queda d'água. Pode ser convertida na forma de energia mecânica através de turbinas hidráulicas ou moinhos de água produzindo eletricidade. Ex hidroelétrica

- Energia Eólica: Nos moinhos de vento a energia eólica era transformada em energia mecânica, utilizada na moer grãos ou para bombear água ou grandes turbinas (cataventos) são colocadas em lugares com muito vento ao se moverem produzem energia elétrica.

-Energia Solar: captação de energia luminosa, energia térmica (e suas combinações) proveniente do sol, e posterior transformação dessa energia captada em alguma forma utilizável pelo homem, seja diretamente para aquecimento de água ou ainda como energia elétrica ou energia térmica.

-Energia Nuclear: é a energia liberada numa reação nuclear para produzir eletricidade. Existem duas formas de reações nucleares: a fissão nuclear, onde o núcleo atômico subdivide-se em duas ou mais partículas; e a fusão nuclear, na qual ao menos dois núcleos atômicos se unem para formar um novo núcleo.

-Energia Geotérmica: é a energia obtida a partir do calor proveniente do interior da Terra. Pode servir para aquecer habitações, piscinas, estufas de agricultura e produzir energia elétrica.

-Energia de Biomassa: é gerada por meio da decomposição de materiais orgânicos (esterco, restos de alimentos, resíduos agrícolas que produzem o gás metano, é utilizado para a geração de energia na forma de eletricidade, calor e combustíveis). Ela é transformada em energia por meio dos processos de combustão, gaseificação, fermentação ou na produção de substâncias líquidas. 

-Energia Fóssil: Não é renovável e polui a) Gás Natural - Encontra-se junto do petróleo produz gás natural. b) Carvão - a queima de para obtenção de energia produz efluentes altamente tóxicos como por exemplo o mercúrio c) Petróleo principal fonte de energia, produz diesel e gasolina.

Aula 7: A importância do efeito Estufa e da Camada de Ozônio

1) O efeito estufa é um processo que ocorre quando uma parte da radiação infravermelha emitida pela superfície terrestre é absorvida por determinados gases presentes na atmosfera. Como consequência disso, o calor fica retido, não sendo libertado para o espaço. O efeito estufa dentro de uma determinada faixa é de vital importância. pois sem ele, a vida como a conhecemos não poderia existir. Serve para manter o planeta aquecido, e assim, garantir a manutenção da vida.

O que se pode tornar catastrófico é a ocorrência de um agravamento do efeito estufa que desestabilize o equilíbrio energético no planeta e origine um fenómeno conhecido como aquecimento global, devido ao excesso de gases poluentes mais calor ficaria retido na superfície.

2) O ozônio é um gás que existe na atmosfera, constituído por três atómos de oxigénio (O3). É produzido pela energia das descargas elétricas, que quebram as ligações entre os dois átomos do oxigénio molecular (O2), libertando o oxigénio atómico (O) que fica livre para se ligar com o O2, formando-se, deste modo, a molécula triatómica de ozônio.

Este gás acumula-se, principalmente, numa camada com cerca de 15 km de espessura, na estratosfera (estrato compreendido entre os 10 e os 50 km de altitude), designada por "camada de ozônio". Ela é um escudo protetor, de filtro a favor da vida. Com efeito, absorvendo grande parte (mais de 95%) das radiações ultravioleta do sol.

Os CFC’s contribuem para a destruição da camada de ozônio, eles atravessam as camadas mais baixas da atmosfera e se acumulam nas camadas superiores da estratosfera, a radiação U.V. ocasiona a fotode composição das moléculas de CFC’s e estas liberam o cloro que é um catalisador da destruição de ozônio. Os CFCs são encontrados em nos sistemas de refrigeração, são encontrados em: solventes, espumas plásticas, embalagens de aerossóis (sprays).