O QUE A BIOLOGIA ESTUDA

A Biologia é a ciência que estuda a vida ou, mais precisamente, as características dos seres vivos. O estudo dessa ciência ajuda a compreender as rápidas transformações científicas e tecnológicas - provocadas, por exemplo, pela engenharia genética -
e os grandes problemas de nosso tempo, como a fome, a AIDS, as drogas e os desequilíbrios ambientais.

1. Características dos seres vivos

Composição química complexa, alto grau de organização, nutrição, crescimento, metabolismo, irritabilidade, reprodução, hereditariedade e evolução são características
que, em conjunto, diferenciam os seres vivos da matéria sem vida (também chamada de matéria bruta).

Composição química complexa

Toda matéria existente no universo é feita de átomos. Alguns podem se ligar a outros e formar moléculas. Por exemplo, cada molécula de água é formada por dois átomos de hidrogênio ligados a um de oxigênio. A fórmula molecular da água - H20 - representa os átomos que compõem a molécula. Outros átomos podem
se ligar e formar compostos iônicos. É o caso do cloro e do sódio, que formam o cloreto de sódio (o sal comum). A força que mantém os átomos unidos é chamada de ligação química.
Água, gás carbônico, oxigênio e sais minerais, como o cloreto de sódio, são compostos relativamente simples e fazem parte do grupo das substâncias inorgânicas
(figura 1.1). Elas são chamadas também de substâncias minerais, pois são encontradas em rochas, no solo, no ar e na água.







*Figura 1.1 Fórmulas de moléculas de substâncias inorgânicas (água e gás carbônico). O átomo de carbono está representado por uma esfera azul; o de oxigênio, por esferas vermelhas; o de hidrogênio, por esferas verdes. Na fórmula estrutural, os traços indicam as ligações químicas entre os átomos. A fórmula molecular indica apenas o número de cada átomo por molécula.

Nos seres vivos, além de substâncias inorgânicas, há muitas substâncias orgânicas (açúcares, gorduras, proteínas, vitaminas, etc.), formadas por átomos de carbono ligados entre si, que podem constituir longas cadeias. Unidos a essas cadeias estão átomos de hidrogênio, de oxigênio e de nitrogênio, entre outros. Em geral, as substâncias orgânicas são maiores e mais complexas que as inorgânicas (figura 1.2).


A expressão "substância orgânica" vem de uma época em que se pensava que elas só poderiam ser produzidas no interior dos organismos. Hoje inúmeras substâncias orgânicas são fabricadas em laboratório.

Alto grau de organização

A organização dos seres vivos vai muito além da organização da matéria sem vida. Enquanto esta é formada por átomos que podem reunir-se e formar moléculas e, às vezes, cristais, nos seres vivos as moléculas organizam-se de modo extremamente complexo, formando unidades denominadas células.
Na maioria dos seres vivos, há grupos de células reunidas para executar determinada função; são os tecidos. Estes formam os órgãos, que se organizam em sistemas. Vários sistemas reunidos e trabalhando em harmonia formam um organismo. Os organismos de
uma mesma espécie se reúnem em populações e as diversas populações de uma mesma região (como todos os seres vivos que habitam um lago) constituem uma comunidade. Esta influi nos fatores físicos e químicos do ambiente - como a chuva, o solo e a temperatura - e é influenciada por eles. Forma-se assim um conjunto - constituído por seres vivos e pelos fatores físicos e químicos - chamado de ecossistema. Esse nível de organização pode ser exemplificado por uma floresta inteira (os seres vivos, o tipo de solo e de clima, a quantidade de água, etc.).
A reunião de todos os ecossistemas do planeta forma a biosfera, ou seja, o conjunto de todas as regiões da Terra habitadas por seres vivos (figura 1.3).





*Figura 1.3 Os diferentes níveis de organização da matéria. De um nível para outro, a complexidade e a organização aumentam.

Nutrição, crescimento e metabolismo

Os seres vivos retiram constantemente matéria e energia do meio ambiente. O processo pelo qual eles conseguem novas moléculas do ambiente é chamado de
nutrição. Boa parte dessas moléculas é usada na reconstrução do corpo, que se desgasta continuamente, ou para permitir o crescimento e o desenvolvimento do
organismo.
Mesmo uma bactéria, ser microscópico é capaz de realizar centenas de transformações químicas a cada momento.
Uma parte do alimento ingerido é levada para a célula, onde é quebrada e oxidada, transformando-se em moléculas menores. Por esse processo, chamado de respiração celular, é produzida a energia necessária às diversas transformações que ocorrem no ser vivo, incluindo a formação de novas moléculas (figura 1.4).




*Figura 1.4 O ser vivo libera a energia da glicose e outras substâncias químicas do alimento na respiração celular. Essa energia é utilizada nas atividades do corpo.

O processo de formação da matéria viva que ocorre no interior das células é chamado de anabolismo (aná = para cima; bollein = projetar) e corresponde
a um conjunto de reações de síntese ou de construção. O processo de destruição de moléculas de alimento para obtenção de energia é chamado de catabolismo (kata = para baixo) e consiste em um conjunto de reações de análise ou de decomposição. A soma de todos os processos que ocorrem no ser vivo é chamada de metabolismo (metabolé = transformar). Analise a figura 1.5.




*Figura 1.5 Esquema dos tipos de transformações químicas que ocorrem no organismo.

As reações químicas do metabolismo são controladas de tal maneira que a composição química do organismo não se altera, isto é, os seres vivos mantêm sempre a mesma quantidade e o mesmo tipo de substâncias que formam seu corpo. Se, por exemplo, faltar açúcar ou água em nosso organismo, sentiremos fome ou sede. Quando bebemos muita água, eliminamos automaticamente o excesso pela urina. Assim, apesar
de ocorrerem mudanças no ambiente externo, que podem até ameaçar a sobrevivência dos seres vivos, estes possuem mecanismos capazes, pelo menos dentro de certos limites, de manter para as suas células um "ambiente interno" constante e em condições adequadas à vida.
Essa capacidade dos organismos de se manterem em equilíbrio dinâmico é chamada de homeostase ou homeostasia e é fundamental à sua sobrevivência.

Nutrição

Na natureza, há duas formas básicas de nutrição:

Autotrófica (auto = próprio; trajo = alimento) – é realizada apenas pelas plantas, algas e por certas bactérias. Pelo processo chamado de fotossíntese, o organismo
usa a energia luminosa do Sol, que é absorvida pela clorofila, para produzir glicose a partir.do gás carbônico, da água e dos sais minerais que retira do ambiente, liberando oxigênio na atmosfera (figura 1.6). Com a glicose os seres autotróficos produzem outras substâncias orgânicas;



*Figura 1.6 Esquema simplificado da fotossíntese.

Heterotrófica (hetero = diferente) - é realizada pelos animais, protozoários, fungos e pela maioria das bactérias, seres que não são capazes de realizar fotossíntese e precisam ingerir moléculas orgânicas prontas.

Irritabilidade

Os seres vivos são capazes de reagir a mudanças ou a estímulos do ambiente, característica chamada de irritabilidade. Muitas vezes essas reações se manifestam por
um movimento do corpo, aproximando-se ou afastando- se do estímulo, como podemos constatar quando um animal busca comida ou foge de um perigo.
Em geral, os vegetais reagem por meio do crescimento. O caule cresce em direção à luz; as raízes crescem contra a luz ou em direção à água; etc. Esse tipo de crescimento orientado por um estímulo é chamado de tropismo (trópos = desvio).

Reprodução e hereditariedade

Apesar do contínuo trabalho de reconstrução de sua estrutura (pela nutrição e pelo metabolismo), o ser vivo envelhece e morre. Antes de morrer, porém, ele se reproduz, isto é, produz descendente. Os filhotes são semelhantes aos pais e essa semelhança caracteriza a hereditariedade.
A reprodução e a hereditariedade dependem de uma substância orgânica, o ácido desoxirribonucléico (DNA), localizada no interior das células, em filamentos chamados de cromossomos (figura 1.7).
A estrutura conhecida como gene corresponde a um segmento ou pedaço da molécula de DNA (figura 1.7). Nos genes estão às informações responsáveis pelas
características do indivíduo, como a cor dos olhos, a cor dos cabelos, a forma do nariz e, no caso de uma aranha, até mesmo o tipo de teia que ela tece para capturar suas presas. Mas as características de um organismo dependem também do ambiente em que ele vive. Por exemplo, em relação ao comportamento do ser humano, ele é fundamental.




*Figura 1.7 Muitas de nossas características físicas são programadas pelo DNA. Mas elas também sofrem influência do ambiente. Nossa personalidade, por exemplo, depende bastante do ambiente em que vivemos: família, escola, amigos, situação socioeconômica, etc.

Reprodução assexuada e sexuada

As informações genéticas são transmitidas de uma geração para outra pela reprodução, que pode ser:
Assexuada - os descendentes recebem cópias iguais do DNA do indivíduo original e, por isso, possuem exatamente as mesmas características (figura 1.8);



*Figura 1.8 Esquema da reprodução assexuada da ameba, organismo microscópico formado por uma única célula.

Sexuada - cada filho resulta de uma combinação diferente de genes do pai e da mãe. Esse tipo de reprodução é realizado pela união de células especializadas, os gametas. Nos animais, o sexo feminino produz o gameta feminino, chamado de óvulo, e o sexo masculino produz o gameta masculino, chamado de espermatozóide. Quando ocorre a fecundação, ou seja, a união dessas células, forma-se o zigoto ou célula-ovo, que se divide várias vezes e origina um novo indivíduo (figura 1.9).




Evolução

As espécies hoje existentes resultaram de espécies passadas que sofreram transformações. Esse processo de transformações é chamado de evolução e para ele concorrem dois fatores, entre outros:
Mutação - modificação na molécula de DNA, provocada por falhas durante a sua duplicação ou pela exposição do organismo a radioatividade ou a certos produtos químicos. Essa mudança na molécula de DNA pode levar ao aparecimento de uma nova característica no organismo. Quando a mutação é vantajosa, isto é, quando ela produz uma característica que aumenta a chance de sobrevivência do organismo ou sua probabilidade de gerar mais filhotes, ela tende a se espalhar pela população: o número de filhotes com a nova característica torna-se, pouco a pouco, superior ao número de filhotes sem ela. Caso seja prejudicial, a mutação continuará rara e pode até mesmo desaparecer;
Seleção natural- processo pelo qual o ambiente determina que organismos têm maior possibilidade de sobrevivência e reprodução. Desenvolvida pelo cientista Charles Darwin (1809-1882) em seu livro A origem das espécies (1859), a idéia da seleção natural foi um marco na história da Biologia.
Vejamos um exemplo de evolução: a resistência das bactérias aos antibióticos. As bactérias reproduzem-se rapidamente e, entre os descendentes, alguns apresentam mutações em seus genes. Às vezes aparece uma mutação capaz de, por exemplo, fabricar uma enzima que pode destruir um antibiótico: surge um mutante resistente a esse antibiótico. Esse mutante pode aparecer mesmo que o antibiótico não esteja presente; a mutação não foi provocada pelo medicamento.
Se não houver antibiótico no meio em que esse mutante se encontra, sua característica não lhe trará nenhuma vantagem. Muito pelo contrário: o tempo e a energia gastos para fabricar a enzima diminuem sua velocidade de reprodução. Portanto, ele é menos adaptado e não aumenta de número na população, perdendo-se por seleção natural.
Entretanto, uma mudança no ambiente pode alterar esse processo. Se a população de bactérias for tratada com antibióticos por um período prolongado,
as bactérias sensíveis morrem e os mutantes resistentes sobrevivem.
De forma gradativa, geração após geração, diminui a quantidade de bactérias sensíveis e aumenta a de resistentes. Assim, o antibiótico tem eficácia por algum tempo. Quando usado muito repetidamente, porém, pode selecionar formas resistentes e originar populações insensíveis à droga. Além disso, as formas resistentes podem passar o gene para formas não resistentes. Essa passagem é uma forma primitiva de reprodução sexuada, chamada conjugação.

2. Método científico

Como outras ciências naturais (Física, Química, etc.), a Biologia usa o método científico. Utilizá-lo significa ao tentar explicar um fato ou resolver um problema,
fazer suposições ou elaborar hipóteses que possam ser testadas com observações ou experimentos.

Teste controlado

Imagine que quiséssemos testar a seguinte hipótese: a falta de determinada vitamina provoca uma doença em ratos.
Para isso, poderíamos usar o método científico assim: colocaríamos vários ratos em uma gaiola e os alimentaríamos com uma dieta completa, em que não faltasse essa vitamina, e em outra gaiola colocaríamos o mesmo número de ratos, que receberiam uma dieta sem aquela vitamina. Após algum tempo, observaríamos as alterações que tivessem surgido nos ratos que não receberam a vitamina.
Esse tipo de experimento é chamado de teste controlado, pois os ratos que receberam a dieta completa funcionam como grupo de controle ou de comparação. Os outros formam o grupo experimental. Se o experimento for bem realizado, com ratos da mesma espécie e da mesma idade, colocados nas mesmas condições ambientais, as doenças que aparecerem no grupo experimental podem ser atribuídas exclusivamente à falta da vitamina. É importante também usar grupos e não apenas indivíduos, para evitar generalizações com base em fatos isolados.
No fim do teste os resultados são publicados em revistas científicas especializadas para que outros cientistas possam repetir o experimento e comprovar os resultados.

Etapas do método científico

Em linhas gerais, podemos dizer que o método científico se divide nas seguintes etapas:
*Observação de um fato;
*Formulação de um problema, isto é, levantamento de algo ligado ao fato que precisa ser explicado;
*Elaboração de hipóteses que resolvam o problema;
*Realização de observações ou experimentos para testar a hipótese;
*Análise dos resultados das observações ou dos experimentos, seguida de conclusão.
Uma hipótese (ou um conjunto de hipóteses) apoiada por grande número de experimentos passa a ganhar a confiança dos cientistas e poderá ser considerada lei. Um conjunto de leis e de hipóteses poderá formar um sistema mais amplo, a teoria. É o caso da teoria da evolução, que explica como as espécies se transformam com o tempo. Entretanto, as leis e as teorias científicas não constituem verdades absolutas, pois podem ser modificadas e até substituídas à medida que novas observações ou experimentos são realizados.
A ciência é influenciada por fatores sociais e econômicos e é apenas uma parte da cultura humana, assim como as artes, a Filosofia e a Religião. Por exemplo, a Ética trata de questões que não podem ser resolvidas pela ciência e que nem por isso deixam de ser importantes.


EXERCÍCIOS

1-(Acafe-SC) São afirmações sobre os seres vivos quanto à obtenção do alimento:

1. Os seres heterotróficos têm capacidade de sintetizar seu próprio alimento, pois realizam a fotossíntese.
2. Os seres autotróficos obtêm matéria orgânica a partir da energia luminosa e moléculas simples.
3. Os seres heterotróficos dependem dos autotróficos.

Todas as afirmações acima que estão corretas se encontram na alternativa:

a) 2 e 3.
b) 2.
c) 1 e 2.
d) 1, 2 e 3.
e) 3.

2-(Acafe-SC) Nos seres vivos, as diversas células sofrem diferenciação, dando origem a grupos de células com forma e função semelhantes chamados:

a) sistemas.
b) organismos.
c) órgãos.
d) aparelhos.
e) tecidos.

3-(Fac. Med. ABC-SP) Considere a seguinte frase, a ser completada: "Sem 1 não há variabilidade, sem variabilidade não há 2 e, conseqüentemente, não há 3': Os termos que, substituindo as lacunas, tornam essa frase logicamente correta são:

a) 1 - evolução, 2- seleção e 3- mutação.
b) 1 - evolução, 2 - mutação e 3 - seleção.
c) 1 - mutação, 2- evolução e 3- seleção.
d) 1 - mutação, 2- seleção e 3 – evolução.
e) 1 - seleção, 2 - mutação e 3 – evolução.

4-(UFC-CE) Existem inúmeras características que nos permitem diferenciar a matéria viva da inanimada, A característica "o ser vivo é capaz de manter a constância do meio interno" é identificada como:

a) homeostase.
b) metabolismo.
c) irritabilidade.
d) nutrição.

5-(UFMG) Um estudante decidiu testar os resultados da falta de determinada vitamina na alimentação de um grupo de ratos. Colocou, então, cinco ratos em uma gaiola e retirou de sua dieta os alimentos ricos na vitamina em questão. Após alguns dias, os pelos dos ratos começaram a cair. Concluiu, então, que essa vitamina desempenha algum papel no crescimento e manutenção dos pêlos, Sobre essa experiência podemos afirmar:

a) A experiência obedeceu aos princípios do método científico, mas a conclusão do estudante pode não ser verdadeira.
b) A experiência foi correta e a conclusão também. O estudante seguiu as normas do método científico adequadamente.
c) A experiência não foi realizada corretamente porque o estudante não usou um grupo de controle.
d) O estudante não fez a experiência de forma correta, pois não utilizou instrumentos especializados.
e) A experiência não foi correta porque a hipótese do estudante não era uma hipótese passível de ser testada experimentalmente.


GABARITO

1-a 2-e 3-d 4-a 5-c

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  © Ajuda para Vestibulandos elaborado por Renê Gomes da Silva 2009

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