NG7 - Saberes Fundamentais

Núcleo gerador: Saberes Fundamentais (NG7)

Domínio de Referência: DR1 – Contexto Privado

Tema: O Elemento (O indivíduo e o DNA)

A Célula – Unidade Fundamental da Vida

Introdução:

Com a escolha deste tema para trabalho, pretendo com base da pesquisa feita, transmitir os conceitos da célula como unidade estrutural e estruturante dos seres vivos. Irei abordar os principais elementos topológicos e metabólicos celulares em procarióticas.

Desenvolvimento:

É um dos alicerces fulcrais da Biologia o facto de que todos os seres vivos são formados por células. As células são as unidades estruturais e funcionais dos organismos vivos, podem ser comparadas a grãos de um castelo de areia, sendo cada grão uma célula. A célula representa a menor fracção de matéria viva capaz de se duplicar independentemente.

A História da célula:

A descoberta da célula está intimamente ligada á invenção do microscópio, devido às suas dimensões extremamente reduzidas é impossível visualizar a maior parte das células a olho nu. Em 1950, Jansen inventou o microscópio, 75 anos, mais tarde Robert Hook fazendo uso deste magnifico utensílio examinou um bocado de cortiça e intruduziu o termo “célula”.

Em 1676, Antoni Van Leeuwenhoek visualizou pela primeira vez bactérias, posteriormente no decorrer dos anos 1838 e 1839, Schleiden e Schwann surgiram com a “teoria celular”. No ano seguinte, Purkinje chamou ao conteúdo das células “protagonista”, porém mais tarde este novo nome viria a ser alterado para “citoplasma”. Em 1866, Haeckel revelou que o núcleo da célula é o organelo responsável pela transmissão dos caracteres hereditários. Com base nestes estudos em 1903, Sutton estabeleceu a Teoria Cromossómica da Hereditariedade. Knoll e Ruska em 1933, inventaram o microscópio electrónico que possibilitou visualizar a unidade estrutural e funcional da célula. Watson e Crick em 1953 propuseram o modelo de dupla hélice para o DNA. 12 anos mais tarde, J. Monod chegou á conclusão que a síntese proteica se realiza no citoplasma. Todas estas invenções e teorias vieram culminar com uma das maiores criações jamais conseguidas pelo Homem no ano de 1996, nasce o primeiro animal clonado a ovelha “Dolly”.

As dimensões reduzidas da célula:

O corpo adulto do ser Humano é formado por cerca de 10 triliões de células. As maiores células do corpo Humano têm aproximadamente o mesmo diâmetro de um fio de cabelo, mas a sua maioria são menores do que isso, têm cerca de um décimo do diâmetro de um fio de cabelo Humano, ou seja, um fio de cabelo tem cerca de 100 mícrones de diâmetro (um mícron é um milionésimo de um metro assim 100 mícrones correspondem a um décimo de um milímetro). Deste modo, uma célula Humana comum pode ter cerca de um décimo do diâmetro de um fio de cabelo (10 mícrones).

O dedo mínimo do pé representa 2 a 3 bilhões de células, dependendo do seu tamanho, em analogia considerando uma casa grande cheia de ervilhas, a casa corresponderia ao dedo mínimo do pé e as ervilhas as células. Em 1993 com a invenção do microscópio electrónico foi finalmente possível revelar a ultra estrutura celular.

A unidade estrutural e funcional da célula:

Possuindo não apenas unidade de composição mas também unidade funcional, a célula é a unidade básica da vida de todos os seres vivos, de cujo trabalho depende a própria vida. A unidade básica de estrutura e de função de todo o Mundo animal é a célula. Algumas células são tão simples que não apresentam núcleo individualizado e perfeitamente organizado, sendo nesse caso designadas por células procarióticas (ex. bactérias e cianofícias). As células que apresentam uma organização estrutural mais complexa, nomeadamente no que se refere ao núcleo, que aparece completamente organizado e delimitado por um invólucro, chamam-se células eucarióticas. Os dois tipos de células possuem membrana celular e citoplasma.

Figura 1 – Célula procariótica e célula eucariótica vegetal

A célula é um sistema aberto. É um sistema, pois contém um conjunto de elementos em interacção ou, de forma mais completa, é um conjunto de elementos em interacção dinâmica, organizados em função de um objectivo. É aberto, porque ocorrem constantes trocas com o meio em que se insere, ora recebendo deste (energia, matéria, informação), ora fornecendo-lhe algo (desperdícios, etc.). Na sua constituição, tanto a célula animal como a célula vegetal apresentam citoplasma, núcleo e membrana celular, sendo também denominada membrana plasmática, membrana citoplasmática ou plasmalema.

Componentes celulares e as suas características:

Membrana plasmática, é o invólucro que mantém a integridade celular, separa o meio intracelular do meio extra celular e, é a principal responsável pelo controlo das trocas entre a célula e o seu meio ambiente, quer se trate de um meio líquido ou de outras células. A membrana permite a passagem de algumas substâncias mais facilmente que outras. Esta importantíssima propriedade é chamada de permeabilidade da membrana.

Figura 2 – Membrana plasmática

Núcleo, é geralmente o maior organelo da célula, funcionando como centro de controlo da célula, contém o ADN e é limitado pela membrana nuclear.

Figura 3 – Núcleo

Mitocôndrias, estão envolvidas em processos de obtenção de energia por parte da célula, são a sede de importantes fenómenos respiratórios.

Figura 4 – Mitocôndrias

Cloroplastos, são organelos que possuem dupla membrana e estruturas lamelares mergulhadas no estroma. É nos cloroplastos que ocorre a fotossíntese.

Figura 5 – Cloroplastos

Vacúlos, são organelos de tamanho variável, rodeados por uma membrana, podem armazenar gases, pigmentos, açúcares, proteínas ou outras substâncias. Participa no equilíbrio hídrico da célula.

Figura 6 – Vacúlos

Parede celular, confere e envolve as células vegetais conferindo-lhes protecção, rigidez e resistência.

Figura 7 – Parede celular

Centríolos, intervêm na formação do fuso acromático na divisão celular.

Figura 8 – Centríolos

Retículo Endoplasmático, consiste num sistema de sáculos, vesículas e canalículos, envolvido na síntese de proteínas, lípios e hormonas. Permite a circulação de materiais.

Figura 9 – Retículo Endoplasmático

Aparelho ou Complexo de Golgi, tem como funções a acumulação e o transporte de proteínas. Intervém em fenómenos de secreção.

Figura 10 – Aparelho ou Complexo de Golgi

Lisossomas, organito onde ocorre a decomposição de moléculas e estruturas celulares.

Figura 11 – Lisossomas

Ribossonas, responsável por uma etapa da síntese por vezes associada ao retículo endoplasmático.

Figura 12 – Ribossonas

Citosqueleto, responsável pela forma da célula. Consiste numa rede de fibras intercruzadas.

Figura 13 – Citosqueleto

Diferenças entre célula animal e célula vegetal:

Figura 14 – Célula eucariótica animal           Figura 15 – Célula eucariótica vegetal

Conclusão:

A descoberta da célula, devido às suas reduzidas dimensões, esteve intimamente ligada ao microscópio, e foi através do estudo pormenorizado das imagens obtidas através deste instrumento que Schleiden e Schwann formularam a Teoria Celular na qual concluíram que todos os seres vivos, animais e vegetais, são formados por células, enunciando que era a célula a unidade de reprodução, de desenvolvimento e de hereditariedade de todos os seres vivos e que todas as células provêm de células preexistentes.

Com o decorrer dos anos, e o consequente desenvolvimento tecnológico, foi possível concluir, que a célula possui uma unidade de estrutural e funcional própria, de acordo com a sua estrutura, sendo assim é possível nomear dois tipos de células diferentes, procaritórias e eucarióticas (vegetal/animal), constituídas por diferentes componentes, estruturas e organelos, com funções especificas.

Este trabalho permitiu-me tomar conhecimento de como é constituída uma célula, conhecer as diferenças entre uma célula animal e a célula vegetal. Descobrindo que a descoberta da célula está ligada ao descobrimento do microscópio, sem a invenção deste muita da informação descoberta como é constituída a vida no Mundo não seria possível.

Fontes:

https://www.google.pt/imgres?imgurl=https://morpheus.fmrp.usp.br/biocell/imagens/citoesqueleto.jpg&imgrefurl=https://morpheus.fmrp.usp.br/biocell/citoesq.htm&h=350&w=380&sz=37&tbnid=xWHrz9ZqPcLEBM:&tbnh=113&tbnw=123&prev=/images%3Fq%3Dimagens%2Bdo%2Bcitoesqueleto&zoom=1&q=imagens+do+citoesqueleto&hl=pt-PT&usg=__mfBQuP5kcaEAAfzUQLMoSrd7to8=&sa=X&ei=k_nFTKiHCN3NjAfI2fi4BQ&ved=0CCMQ9QEwAw

https://www.dbio.uevora.pt/jaraujo/biocel/ordem.organitosmembranares.htm

https://www.maristas.org.br/colegios/assuncao/pags/site_colegio/espaco/Celula_vegetal/texto1.htm

https://www.molecularexpressions.com/cells/plants/vacuole.html

https://www.cientic.com/tema_celula.html

https://biologiacesaresezar.editorasaraiva.com.br/biologia/site/apoioaoprofessor/apoiovolume1.cfm

Núcleo gerador: Saberes Fundamentais (NG7)

Domínio de Referência: DR2 – Contexto Profissional

Tema: Processos e métodos científicos

Neste DR2, optei por abordar o trabalho relativo a um resultado eleitoral e, considerar as idades, alturas e pesos de uma equipa de futebol. E assim efectuei o método proporcional de hondt, construir tabelas absolutas e relativas, determinando a média, moda e mediana de todos os conjuntos de dados obtidos.

Eleições para a Câmara Municipal de Valongo em Outubro de 2009

 Partidos candidatos a sufrágio:

B.E. – Bloco de Esquerda

PPP/PSD – Partido Popular Democrata/ Partido Social Democrata

CDS- PP – Centro Democrático e Social – Partido Popular

PS – Partido Socialista

XIV – Grupo de Cidadãos XIV

XIX – Grupo de Cidadãos XIX

Imagem 1 – Dados dos resultados das Eleições para a Câmara Municipal de Valongo

Gráfico 1 – Dados dos Resultados Absolutos

Gráfico 2 – Dados dos Resultados em percentagem

Imagem 2 – Resultados dos Partidos/Coligações e total dos mandatos

Imagem 3 – Tabela do Método de D´Hont para designar os deputados eleitos

Imagem 4 – Resultados obtidos para eleger cada deputado

Eleições para a Assembleia Municipal de Valongo.

Imagem 5 – Resultados das Eleições para a Assembleia Municipal

Gráfico 3 – Dados dos resultados absolutos

Gráfico 4 – Dados dos resultados em percentagem

Imagem 6 – Resultados dos Partidos/Coligações e total dos mandatos

Imagem 7 – Tabela do Método de D´Hont para designar os deputados eleitos

Imagem 8 – Resultados dos Partidos/Coligações e total dos mandatos

Dados relativos ao peso, altura e idade da equipa de futebol do Porto.

Imagem 9 – Dados da Equipa

Imagem 10 – Tabela de Frequência Absoluta da idade

Imagem 11 – Tabela de Frequência Absoluta da altura

Imagem 12 – Tabela de Frequência Absoluta do peso

Imagem 13 – Tabela de Frequência Relativa da idade

Imagem 14 – Tabela de Frequência Relativa da altura

Imagem 15 – Tabela de Frequência Relativa do peso

A seguir vou em tabelas determinar a média, a moda e a mediana do conjunto dos dados.

Imagem 16 – Tabela da moda, da idade

Imagem 17 – Tabela da moda, do peso

Imagem 18 – Tabela da moda, da altura

Imagem 19 – Tabelas da mediana, da altura, peso e idade

Imagem 20 – Tabela da Média com idade, peso e altura

Fontes:

https://www.legislativas2009.mj.pt/autarquicas2009/index.html#%00

https://www.zerozero.pt/equipa.php?id=9

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Domínio de Referência: DR3 – Contexto Institucional

Tema: Ciência e Controvérsias Públicas

Introdução:

Actualmente, é comum ler ou ouvir as expressões “alimento modificado geneticamente”, “manipulação genética” e “transgénicos”, que vêm causando dúvidas, divergências de opiniões e gerando enormes polémicas entre as comunidades científicas, órgãos governamentais e ambientalistas. É fundamental que a sociedade conheça o significado destes termos e esteja por dentro das discussões actuais para poder adoptar um posicionamento e decidir se deve ou não consumir alimentos transgénicos, que também são chamados os produtos originários de organismos geneticamente modificados (identificados pela sigla OGM).

Sendo assim para tentar formar uma opinião própria, fiz alguma pesquisa com base nos argumentos dos dois lados, prós e contra e no fim irei formular a que conclusão cheguei.

Imagem 1- Símbolo identificativo dos alimentos transgénicos

DNA Recombinante

Todos os seres vivos apresentam, no interior de suas células moléculas de DNA e/ou de RNA, chamadas de ácidos nucléicos. Os ácidos nucléicos são as biomoléculas celulares mais importantes, pois contêm o material genético do organismo, composto por uma sequência de genes (genoma). Os ácidos nucléicos são responsáveis pelo armazenamento e pela transmissão do material genético e pela sua tradução, que resulta na síntese das proteínas. As proteínas fazem parte da estrutura de um ser vivo e estão relacionadas ao funcionamento do organismo deste ser, ajudando na produção de enzimas e hormonas. Os milhares de organismos existentes na Natureza são determinados pelas diferenças proteicas, pois são as proteínas que determinam as características de um organismo, ou seja, o seu fenótipo. Quando o genoma de uma planta, de um animal é modificado, alterando-se os genes existentes ou incorporando-se genes de outro organismo, as características ou fenótipo desse organismo também se alteram, resultando num Organismo Transgénico ou Organismo Geneticamente Modificado (OGM). Se estes genes forem herdáveis, a descendência também será alterada. O avanço da engenharia genética, utilizando técnicas de DNA recombinante, permitiu que genes responsáveis por uma determinada característica favorável fossem identificados, modificados e incorporados a outro organismo de espécie igual ou diferente. Isso resultou num enorme avanço nos processos naturais de melhoramento de plantas, animais e microorganismos.

Com a tecnologia do DNA recombinante pode-se, de forma rápida, modificar a função de um gene pré-existente numa planta ou incorporar nesta um único gene diferente, correspondente a uma determinada característica que se deseja melhorar. A transferência de genes pode ocorrer entre diferentes espécies, de forma que, por exemplo, uma qualidade presente numa leguminosa pode ser transferida para um cereal, transferência impraticável sem essa tecnologia. Para os seus defensores, a tecnologia do DNA recombinante é, portanto, uma tecnologia moderna com grande potencial para aumentar a produtividade agrícola, reduzir o impacto ambiental da agricultura, minimizando o uso de pesticidas e melhorar a qualidade nutricional e tecnológica dos alimentos. E os alimentos que ela produz não são, necessariamente, menos seguros para a saúde. Assim como toda a tecnologia, a transgenia deve ser avaliada e acompanhada por grupos científicos, órgãos governamentais e de segurança alimentar e organizações de defesa do consumidor.

Obtenção de plantas transgénicas

A identificação e a localização de genes para características importantes na agricultura geralmente são o passo de maior limitação na obtenção de transgénicos. É muito pouco conhecido sobre os genes que são requeridos para melhorar as características de uma planta com o objectivo de torná-la resistente ao stress ou a algum pesticida ou ainda melhorar suas características nutricionais.

As técnicas utilizadas na localização e no seguimento do DNA que controla determinada característica, não serão elucidadas neste texto, mas será abordada uma visão geral sobre a transferência do gene de interesse à planta e aos seus passos subsequentes.

Para a obtenção de plantas transgénicas deve-se extrair o DNA do organismo que possui o gene de interesse. A seguir o gene de interesse é isolado e inserido em bactérias para a obtenção de várias cópias deste gene.

O gene de interesse, antes de ser inserido no genoma da célula vegetal, sofre transformação, com a associação de um promotor, de uma sequência terminadora e ainda de um gene marcado com seu respectivo promotor, originando o transgene.

O transgene (gene modificado) é, então, inserido em massas de células indiferenciadas, o tecido caloso da planta, visto que é impossível a inserção do transgene em cada uma das células da planta. Essas massas apresentam a propriedade de originar diferentes órgãos de uma planta, como raiz, caule e folha, gerando uma planta completa e fértil.

A inserção do transgene na célula pode ser realizada por vários métodos:

Sistema Agrobacterium tumefaciens - método pelo qual é inserido um gene de característica desejada no genótipo de uma bactéria que ao se associar a uma planta retransmite a mesma característica;

Bombardeamento com micropartículas revestidas de DNA - sistema pelo qual o DNA é revestido em micro esferas de tungsténio e transferidos para dentro do tecido da planta.  

Transferência por electroporação - introdução de DNA em células expostas a um campo eléctrico; 

Microinjeção de DNA - consiste numa injecção de DNA na célula em questão através de uma micropipeta. 

Imagem 2 – Fragmentos de DNA resultantes de cortes em zig-zag feitos pela enzima de restrição EcoRI

Cada um desses métodos tem por objectivo introduzir o transgene no núcleo da célula, local onde se encontra o material genético, sem lesionar a célula. A planta, então, desenvolve-se e as suas células apresentarão o transgene de interesse podendo transmiti-lo à sua descendência. O método de inserção preferivelmente utilizado é o sistema de Agrobacterium tumefaciens.

Seguindo o processo de inserção do(s) gene (s) de interesse, os tecidos das plantas são transferidos para um meio específico contendo antibiótico ou herbicida, dependendo do marcador utilizado. Apenas as plantas que expressarem o gene marcador favorável ao meio irão sobreviver. Assume-se que as plantas que sobreviverem neste meio irão expressar o transgene de interesse. Todos os passos seguintes irão utilizar apenas as plantas sobreviventes.

Imagem 3 – Clonagem de um gene por bactérias

Para a obtenção de plantas completas a partir dos tecidos transgénicos, estes devem ser submetidos a condições ambientais favoráveis ao seu crescimento e colocados numa série de meios, contendo hormonas e nutrientes, e num processo chamado de cultivo celular. Uma vez que as plantas são geradas e estejam produzindo sementes, começa a avaliação da descendência.

Um processo de avaliação rigoroso deve estar aliado às técnicas de produção de transgénicos para verificar se o gene inserido está incorporado com estabilidade para não causar efeitos deletérios a outras funções da planta, à qualidade do produto ou ao ecossistema agrícola.

A avaliação inicial do processo inclui: verificação da actividade do gene, da estabilidade do gene nas gerações seguintes e não exercer efeitos no crescimento, produção e qualidade da planta.

Se a planta passar por estes testes, ela não será usada directamente na produção, mas antes será cruzada com variedades melhoradas da cultura. O objectivo é incorporar a maior quantidade do genoma melhorado e adicionar o transgene na variedade da cultura. O próximo passo do processo é realizar avaliações experimentais no campo e em estufa, em vários locais e durante vários anos, para analisar os efeitos do transgene e o seu desempenho por completo. Esta fase inclui também avaliação dos efeitos no ambiente e da segurança alimentar.

Imagem 4 – Algodão BT na China

Imagem 5 - Ciclo dos transgénicos

Diferença entre alimentos transgénicos e convencionais

Os alimentos transgénicos ou geneticamente modificados (GM) são alimentos que contêm OGM ou derivados destes. São obtidos pela engenharia genética através de técnicas de recombinação de DNA, ou seja, genes da planta são alterados ou incorporam-se genes de outro organismo ao genoma da planta. O gene que determina a característica desejada é localizado, isolado e inserido pontualmente no genoma da planta a ser melhorada. Com isso, a planta expressa proteínas que antes não expressava e adquire características novas e desejáveis. Um exemplo é a soja Roundup Ready (RR) que foi modificada geneticamente para ser tolerante a um herbicida à base de glifosato.

Os alimentos convencionais também sofrem alterações genéticas, mas estas ocorrem através de técnicas de melhoramento genético denominadas de naturais ou clássicas. Há mais de 10 mil anos, desde que o homem iniciou-se na arte da agricultura, estas técnicas são realizadas. No melhoramento genético natural ou clássico, a planta sofre cruzamento com uma planta da mesma espécie, que tenha uma ou mais características de interesse e desta nova geração seleccionam-se as plantas com as características de interesse. A seguir, essa planta é cruzada novamente com as espécies iniciais até obter uma geração de plantas com todas as características desejadas. Neste caso, ocorre a troca tanto dos genes de interesse quanto dos genes que não são.

Portanto, a diferença entre os alimentos convencionais e os transgénicos está relacionada com a forma em que são obtidos estes produtos e, também, as técnicas de Engenharia Genética permitem que a troca de genes ocorra entre seres que são de espécies diferentes e que possuem informações genéticas diferentes, para gerar uma planta com uma ou mais características de interesse para a agricultura.

Prós e contras

A polémica dos transgénicos tem argumentos consistentes de um lado e do outro.

Prós

O alimento geneticamente modificado pode ter a função de prevenir, reduzir ou evitar riscos de doenças, através das plantas modificadas geneticamente para produzirem vacinas ou iogurtes fermentados com OGM que estimulem o sistema imunológico. Um feijão com a inserção de um gene da castanha do Pará, por exemplo, passa a produzir metionina, um aminoácido essencial para a vida.

O uso de transgénicos pode reduzir o uso dos agrotóxicos (herbicidas, insecticidas e fungicidas) mais danosos, que podem causar sérios problemas aos seres vivos e a produção agredirá menos o meio ambiente.

As plantas geneticamente modificadas podem adquirir resistência ao ataque de insectos, de pragas e à seca ou até mesmo tornarem-se menos vulneráveis à geada.

Através da resistência obtida, a planta sofre menos interferências de pragas e doenças, aumentando, assim, a produtividade agrícola através do desenvolvimento de lavouras mais produtivas e menos onerosas.

Outro ponto é o aumento de produção de alimentos, que alguns especialistas afirmam poder reduzir o problema da fome. Esse aumento ainda poderia reduzir os custos de produção, facilitando assim a vida do agricultor.

Contras

O lugar em que o gene é inserido não pode ser controlado completamente, o que pode causar resultados inesperados uma vez que os genes de outras partes do organismo podem ser afectados.

Há um considerável aumento do número de casos de pessoas alérgicas a determinados alimentos em virtude das novas proteínas que são produzidas pela alteração genética dos alimentos.  

Além dos riscos à saúde, também há os riscos ambientais como o aumento considerável de resíduos de pesticidas, pois alguns dos produtos transgénicos adquirem resistência aos efeitos dos agrotóxicos, necessitando de um uso mais intenso do agrotóxico, e os restos poderão escoar para os rios e solos, contaminando o lençol freático e diminuindo a potabilidade da água. Um exemplo é a soja transgénica “Roundup Ready”, resistente ao herbicida Roundup (glifosato). A uniformidade genética leva a uma maior vulnerabilidade do cultivo porque a invasão de pestes, doenças e ervas daninha sempre é maior em áreas que plantam o mesmo tipo de cultivo (monocultura). Quanto maior for a variedade genética no sistema da agricultura, mais este sistema estará adaptado para enfrentar pestes, doenças e mudanças climáticas que tendem a afectar apenas algumas variedades.

Pragas e doenças poderão tornar-se resistentes se houver a transferência do gene resistente para eles.

Alguns organismos que eram antes cultivados para serem usados na alimentação estão sendo modificados para produzirem produtos farmacêuticos e químicos. Essas plantas modificadas poderiam fazer uma polinização cruzada com espécies semelhantes e, deste modo, contaminar plantas utilizadas exclusivamente na alimentação.

CONCLUSÃO

A conclusão a que cheguei no fim deste trabalho foi que nos próximos anos pode vir-se a ter ganhos expressivos em diversos sectores da sociedade, como por exemplo nas indústrias de alimentos, (obtendo-se produtos com maior qualidade de cor, sabor, textura e rendimento) e farmacêuticas (plantas que ofereçam produtos farmacêuticos ou de maior efeito médico). Sendo que será preciso investir na ciência básica para estabelecer protocolos adequados às condições ambientais e à biodiversidade própria do território nacional. Devendo ser criados mecanismos públicos de controlo e avaliação dos riscos ambientais e sociais que possam vir a ser causados pela biotecnologia e seus produtos. O uso da Engenharia Genética na agricultura é justificado pelo aumento da população Mundial. Mas, de acordo com as Nações Unidas, o Mundo produz uma vez e meia a quantidade de alimentos necessária para alimentar toda a população do planeta. E apesar disso, uma em cada sete pessoas passa fome no Mundo, pois sendo assim o problema da fome está ligado às desigualdades sociais e não em exclusivo às catástrofes naturais.

Fontes

https://ciencia.hsw.uol.com.br/transgenicos3.htm

https://www.prof2000.pt/users/lemos/alimentos%20transg%C3%A9nicos.htm

Núcleo gerador: Saberes Fundamentais (NG7)

Domínio de Referência: DR4 – Contexto macro-estrutural

Tema: Leis e modelos científicos

Competências a adquirir: Mobilizar o saber formal na interpretação de leis e modelos científicos num contexto de coexistência de estabilidade e mudança.

Introdução

De todas as propostas de trabalho apresentadas pelos formadores, escolhi o trabalho das diversas etapas que levaram à formação do Sistema Solar e do Planeta Terra. Escolhi este tema pois era um dos meus sonhos de menino ser astronauta, passava horas em frente do televisor quando a NASA enviava o seu vaivém para o Espaço. Tudo isso me fascinava, por esse motivo, optei por este tema.

Formação do Sistema Solar

A formação do sistema Solar remonta há aproximadamente 4,5 bilhões de anos. Formou-se de uma nuvem gigante formada por gases e poeira cósmica, originárias de uma grande explosão e colisão de Estrelas. Os Astrónomos calculam que a formação do Sistema Solar foi de aproximadamente de 100 mil anos. Neste período, os átomos foram-se juntando e formando os Planetas, satélites e Estrelas que conhecemos hoje.

O Sistema Solar consiste do Sol e de todos os objectos que o orbitam, incluindo os Asteróides, Cometas, Luas e Planetas. A Terra é o terceiro Planeta do Sistema Solar. A grande variedade de objectos que existe no Sistema Solar está dividida em várias categorias. Nos últimos anos, descobriu-se que muitas destas categorias não estão bem delineadas como antes se pensava:

O Sol é uma Estrela da classe espectral G2 que contém 99.86% da massa do Sistema Solar. Os Planetas do Sistema Solar são os oito corpos com os nomes de: Mercúrio; Vénus; Terra; Marte; Júpiter; Saturno; Úrano e Neptuno. O “Status” de Plutão foi recentemente alterado para Planeta anão pela União Astronómica Internacional. Os objectos que orbitam estes Planetas têm o nome de Luas. O pó e outras pequenas partículas que orbitam estes Planetas formam anéis Planetários. O detrito Espacial de origem artificial pode ser encontrado em órbita da Terra. Os Planetesimais, a partir dos quais os Planetas se formaram, são corpos sub-planetários que sofreram a acreção durante os primeiros anos do Sistema Solar e, que agora já não existem. O nome é por vezes usado para referir Asteróides e Cometas no geral, ou para Asteróides com menos de 10 Km de diâmetro. Os Asteróides são objectos mais pequenos que os Planetas, situados mais ao menos dentro da órbita de Júpiter, compostos em grande parte por minerais não voláteis. São subdivididos em grupos e famílias, com base nas suas características orbitais específicas. Os Asteróides, também podem ter outros objectos mais pequenos a orbita-los, tal como luas. Não se distinguem tão claramente como as luas Planetárias, por vezes sendo quase tão grandes quanto os seus companheiros. Os Asteróides Trojanos, estão localizados nos pontos L4 ou L5 de Júpiter, embora o termo seja por vezes também utilizado para Asteróides noutros pontos de Lagranje. Os Asteróides que variam em tamanho, desde partículas do tamanho de um grão de pó, até com algumas dezenas de metros de comprimento.

Figura 1 – Mosaico dos Planetas do Sistema Solar, Incluindo a Lua. Os Planetas não se encontram à escala. Crédito: NASA/JPL

Figura 2 - Retrato de família do Sistema Solar. Os diâmetros dos objectos com mais de 400 km estão à escala.

Os Cometas são na sua maioria compostos por gelos voláteis e têm órbitas altamente excêntricas, geralmente com um periélio dentro da órbita dos Planetas interiores e um afélio para lá de Plutão. Os cometas de curto período têm uma órbita mais pequena e, os cometas mais antigos nos quais os compostos voláteis já quase desapareceram devido ao aquecimento solar, são normalmente categorizados como Asteróides. Alguns cometas com órbitas hiperbólicas podem também ser oriundos para lá do Sistema Solar.

Os Centauros são corpos gelados parecidos com Cometas que têm órbitas menos excêntricas, situados na região entre Júpiter e Neptuno.

Os objectos Trans-Neptunianos são corpos gelados cujo semi-eixo maior situa-se para lá de Neptuno. Estes são subdivididos em:

Os objectos da cintura de Kuiper têm órbitas situadas entre 30 e 50 UA (Unidades Astronómicas). Pensa-se que seja esta a origem dos Cometas de curto período. Plutão é por vezes classificado como um objecto da cintura de Kuiper, e os objectos da cintura de Kuiper com órbitas tipo Plutão são chamados Plutinos. Os restantes objectos são classificados como Cubewanos na cintura principal e, objectos discais espalhados nos limites exteriores.

Objectos da nuvem de Oort, actualmente hipotéticos, têm órbitas que se situam entre 50 000 e 100 000 UA (Unidades Astronómicas). Esta região pensa-se que seja o local de origem dos Cometas de longo período.

O recém-descoberto objecto 90377 Sedna, com uma órbita altamente elíptica que se estende entre 76 e 850 UA, não se encaixa obviamente nesta categoria, embora os seus descobridores discutam que deva ser considerado como parte da nuvem de Oort.

Pequenas quantidades de pó existem por todo o Sistema Solar e, são responsáveis pelo fenómeno da luz zodiacal. Algum deste pó é provavelmente pó interestelar do exterior do Sistema solar. 

Figuras 3 e 4 - Diagramas das posições e distâncias do Sistema Solar interior e exterior.

Júpiter constitui a maioria da massa do Sistema Solar, sem contar com o Sol: 0.1% da massa do Sistema Solar. Por sua vez, Saturno constitui a massa restante, depois Úrano e Neptuno e, depois a Terra e Vénus.

Pensa-se que o Sistema Solar foi formado a partir da Nebulosa Solar, uma nuvem de gás e pó em colapso que deu origem ao Sol. À medida que sofria o colapso gravitacional, a Nebulosa Solar tomou a forma de um disco, com protosol situado no centro. À medida que este aquecia, as substâncias voláteis foram afastadas do centro pelas regiões centrais da Nebulosa – daí a formação de Planetas rochosos mais perto do Sol e, dos gigantes gasosos mais afastados.

Durante muitos anos, o nosso Sistema Solar foi o único sistema Planetário conhecido e, por isso as teorias tinham apenas de explicar um sistema para serem plausíveis. A descoberta, em anos recentes, de muitos outros sistemas Planetários deu-nos uma visão completamente diferente e, as teorias da formação de sistemas Planetários tiveram de ser revistas em acordo. Em particular, muitos sistemas externos contêm um Júpiter quente, um Planeta comparável a ou maior que Júpiter, orbitando muito perto da Estrela, talvez num espaço de dias. Tendo sido proposto que embora os gigantes gasosos nestes sistemas se formassem no mesmo local que os gigantes gasosos do nosso Sistema Solar, deverá ter ocorrido alguma espécie de migração que fez o Planeta gigante espiralar para mais perto da Estrela.

Quaisquer Planetas Terrestres que poderiam ter existido previamente devem ter sido destruídos ou ejectados do sistema. O Sistema Solar faz parte da Via Láctea, uma Galáxia espiral com um diâmetro de cerca de 100 000 anos-luz, contendo aproximadamente 200 mil milhões de Estrelas.

Estimativas colocam o Sistema Solar a 25 000-28 000 anos-luz do centro Galáctico. A sua velocidade é de cerca de 220 Km/s, e completa uma revolução em cada 226 milhões de anos. Na localização Galáctica do Sistema Solar, a velocidade de escape à gravidade da Via Láctea é de cerca de 1000 Km/s.

O Sistema Solar parece ter uma órbita muito irregular. É extremamente semelhante a uma órbita circular e, quase à mesma distância em que a velocidade orbital coincide com a velocidade das ondas de compressão que formam os braços espirais. O Sistema Solar parece ter permanecido entre os braços espirais durante a maioria da existência de vida na Terra.

A radiação de Supernovas dos braços espirais pode teoricamente esterilizar as superfícies Planetárias, proibindo a formação de grandes quantidades de vida animal em terra. Ao permanecer fora dos braços espirais, a Terra pode estar livre para formar vida animal na sua superfície. 

Figura 5 - Representação esquemática dos passos da formação do Sistema Solar, desde a Nebulosa Solar até ao seu estado actual.

Devido à perspectiva geocêntrica pela qual os Humanos viam o Sistema Solar, a sua natureza e estrutura foi durante muito tempo mal interpretada. Os movimentos aparentes do Sistema Solar observados a partir da Terra eram vistos como os seus movimentos reais em torno de uma Terra estacionária. Em adição, muitos outros objectos e fenómenos do Sistema Solar não são directamente observáveis pelos Humanos sem recorrer a ajudas técnicas. Por isso, eram necessários avanços conceptuais e tecnológicos, para o Sistema Solar ser compreendido correctamente.

O primeiro e o mais importante destes avanços, foi a revolução Coperniana, que adoptou um modelo heliocêntrico para os movimentos dos Planetas. De facto, o termo “Sistema Solar” deriva directamente desta perspectiva. Mas as mais importantes consequências desta nova percepção vieram, não da posição central do Sol, mas da posição orbital da Terra, que sugeria que esta era apenas mais um Planeta. Esta foi a primeira indicação da verdadeira natureza dos Planetas. Também a falta de paralaxe estelar perceptível, embora o movimento orbital da terra indicasse a distância extrema das Estrelas fixas, proporcionou a especulação que fossem objectos parecidos com o Sol, talvez até com os seus próprios Planetas.

A Formação da Terra

Imagem 6 – Terra Vista do Espaço

O Planeta Terra faz parte da Galáxia denominada por Via Láctea, sendo o terceiro Planeta do Sistema Solar, Contando do Sol. Possui um Satélite natural (a Lua) com a qual interage. Efectua um movimento de translação em volta do Sol a cada 366,26 movimentos de rotação em torno do seu próprio eixo. Este eixo encontra-se 23,4º desviado da perpendicular do plano de órbita, produzindo estações do ano. É o maior dos Planetas telúricos desse sistema em massa, densidade e diâmetro (sendo o seu raio médio 6,371.0 Km, o Equatorial 6,378.1 Km e o Polar 6356,8 Km, apresentando assim um achatamento nos pólos).

O planeta teria se formado pela agregação de poeira cósmica em rotação, aquecendo-se depois, por meio de violentas reacções químicas. O aumento da massa agregada e da gravidade catalisou impactos de corpos maiores. Essa mesma força gravitacional possibilitou a retenção de gases constituindo uma atmosfera primitiva. Os processos de formação do planeta Terra são a acreção, diferenciação e desintegração radioactiva.

O invólucro atmosférico primordial actuou como isolante térmico, criando o ambiente na qual se processou a fusão dos materiais terrestres. Os elementos mais densos e pesados, como o ferro e o níquel, migraram para o interior; os mais leves localizaram-se nas proximidades da superfície. Dessa forma, constituiu-se a estrutura interna do Planeta, com a distinção entre o núcleo, manto e crosta (litosfera). O conhecimento dessa estrutura deve-se à propagação de ondas sísmicas geradas pelos terramotos. Tais ondas, medidas por sismógrafos, variam de velocidade ao longo do seu percurso até a superfície, o que prova que o planeta possui estrutura interna heterogénea, ou seja, as camadas internas possuem densidade e temperatura distintas.

Imagem 7 – Várias camadas da composição da Terra

A partir do arrefecimento superficial do magma, consolidaram-se as primeiras rochas, chamadas magmáticas ou ígneas, dando origem a estrutura geológica denominado escudos cristalinos ou maciços antigos. Formou-se, assim, a Litosfera ou Crosta Terrestre. A libertação de gases decorrente da volatilização da matéria sólida devido a altas temperaturas e também, posteriormente, devido ao arrefecimento, originou a atmosfera, responsável pela ocorrência das primeiras chuvas e pela formação de lagos e mares nas áreas rebaixadas. Assim, iniciou-se o processo de meteorização (alteração das rochas) responsável pela formação dos solos e consequente início da erosão e da sedimentação.

As partículas minerais que compõem os solos, transportados pela água, dirigiram-se, ao longo do tempo, para as depressões que foram preenchidas com esses sedimentos, constituindo as primeiras bacias sedimentares (bacias sedimentares são depressões da crosta, de origem diversa, preenchidas, ou em fase de preenchimento, por material de natureza sedimentar), e, com a sedimentação (compactação), as rochas sedimentares. No decorrer desse processo, as elevações primitivas (pré-cambrianas) sofreram enorme desgaste pela acção dos agentes externos, sendo gradativamente rebaixadas. Hoje, apresentam altitudes modestas e formas arredondadas pela intensa erosão, constituindo as serras conhecidas no Brasil como serras do Mar, da Mantiqueira, do Espinhaço, e, em outros países, os Montes Apalaches (EUA), os Alpes Escandinavos (Suécia e Noruega), os Montes Urais (Rússia), etc. Os escudos cristalinos ou maciços antigos apresentam disponibilidade de minerais metálicos (ferro, manganês, cobre), sendo por isso, bastante explorados economicamente.

Fontes:

https://pt.wikipedia.org/wiki/Planeta_terra

https://www.ccvalg.pt/astronomia/sistema_solar/introducao.htm

https://www.google.pt/images?hl=pt-PT&biw=1276&bih=538&q=imagens+da+forma%C3%A7%C3%A3o+da+terra&rlz=1W1ADBF_pt-BR&um=1&ie=UTF-8&source=univ&ei=zpD2TJrpOY-GhQet9tnxBQ&sa=X&oi=image_result_group&ct=title&resnum=1&ved=0CCcQsAQwAA