Questões de Ciências da Natureza do ENEM

O DNA contém o código genético para todos os tipos de moléculas biológicas.

Estudos revelam que o código contido nas moléculas de DNA também pode controlar a forma final de nanoestruturas inteiramente metálicas.

Segmentos de DNA foram usados para dirigir o processo de formação de nanopartículas de ouro, dando-lhes os mais diversos formatos.

O alfabeto do DNA contém quatro letras A, T, G e C, as iniciais de adenina, timina, guanina e citosina. As “palavras” são formadas segundo uma regra simples: A sempre se liga a T, e C sempre se liga a G.

Experimentos mostraram que as fitas de DNA com sequências de “A” produzem nanopartículas redondas e rugosas. As sequências de “T” formam estrelas. As sequências de “C” geram discos planos. E, finalmente, as sequências de “G” formam hexágonos. Atualmente, nanopartículas de ouro são largamente utilizadas em medicina. (O DNA..., 2012).

O crescimento de aglomerados iniciais de átomos de ouro a partir do DNA, na construção de nanopartículas com formatos e propriedades previsíveis, permite corretamente concluir:

Na natureza as espécies mais adaptadas são mais bem sucedidas e sobrevivem. A evolução biológica procura explicações para as mudanças que ocorrem nos seres vivos ao longo do tempo e as vantagens que garantem sucesso, como na tira de Calvin a seguir:

A girafa (Giraffa camelopardalis) pode atingir 5,5m de altura e se alimentar no alto das árvores, e o ocapi, (Okapia johnstoni) com, no máximo, 1,7m, são da mesma família Giraffidae e ambos, provavelmente, evoluíram a partir de um ancestral comum. Os cientistas ainda buscam uma explicação para o aumento do pescoço da girafa.

Com relação às hipóteses sobre o aumento do pescoço da girafa, é correto afirmar:

No mundo globalizado atual, vivemos em uma verdadeira aldeia global. Convivemos com uma diversidade de pessoas e seres vivos. Essa diversidade se deve à constituição genética e a pequenas mudanças na sequência do DNA. A sequência do DNA ou código genético codifica toda síntese das proteínas dos seres vivos. O código genético está decifrado, isto é, já se sabe quais trincas de nucleotídeos (códons) correspondem a quais aminoácidos nas proteínas que serão formadas. Afirma-se que o Código Genético é universal porque os códons têm o mesmo significado em quase todos os organismos. Assim, o códon AAU codifica o aminoácido Asparagina (Asn) tanto num ser humano como num babuíno.

Na tabela está o anticódon do RNAt e o aminoácido correspondente representado simplesmente por uma letra.

Um fragmento de DNA que apresenta a sequência TACTCAAGTATGGGA codifica um polipeptídio com os aminoácidos na seguinte ordem:

O mundo não se pode dar ao luxo de abrir mão da mineração, que é um dos motores da economia global e que está na base do sistema industrial. Mas talvez possa ser possível fazê-la de uma forma mais eficiente.

É nessa direção que caminham os esforços de cientistas que pretendem substituir os métodos tradicionais da atividade mineradora por outros, que se aproveitam do trabalho silencioso e invisível dos micro-organismos, particularmente bactérias em um processo de biomineração. Bactérias naturalmente encontradas junto a grandes depósitos de minérios de cobre, de níquel, e de ouro vêm sendo estudadas por cientistas, que buscam uma forma economicamente viável de extrair esses minerais da natureza, por meio de um processo conhecido como biolixiviação ou bio-hidrometalurgia.

A grande vantagem, é que, na biomineração, a liberação do material de interesse não exige queima, como nos métodos tradicionais, o que elimina a emissão de gases poluentes, como o monóxido de carbono e o dióxido de enxofre.

Os micro-organismos mineradores consomem substâncias conhecidas como sulfetos, e os convertem em ácido sulfúrico, que acaba tornando solúveis os minérios de interesse econômico. Estes, por sua vez, são recuperados posteriormente, na forma sólida.

Cerca de 20% do cobre produzido no mundo já é extraído por biomineração e boa parte dele vem do Chile, onde o processo está mais desenvolvido, graças ao trabalho de cientistas com a calcopirita, CuFeS2, o minério bruto de onde é extraído o cobre. (BIOMINERAÇÂO..., 2012).

Considerando-se as características inerentes ao padrão de organização celular, presente nas bactérias utilizadas em biomineração, é correto afirmar:

      A Organização Mundial de Saúde (OMS) considera a obesidade como doença de saúde pública. Nos Estados Unidos, mais de 50% da população é obesa; no Brasil este nível chega a alcançar 35%. Vida sedentária, alimentação incorreta e predisposição genética levam à obesidade e quando o índice de massa corporal (peso em kg/altura em m2 ) é maior que 30, tem-se maior incidência de fatores comórbidos como hipertensão arterial, dislipidemia, hiperinsulinemia, diabetes melito tipo 2 e resistência insulínica. Todos estes fatores atuam sinergicamente predispondo às doenças cardiovasculares e coronarianas. A gordura depositada no abdome é metabolicamente muito ativa, está constantemente transformando-se em ácidos graxos livres transportados diretamente via circulação portal para o fígado, onde são transformados principalmente em triacil glicerol, VLDL e LDL, propiciando o desenvolvimento de aterosclerose.             

      Na presença de ácidos graxos livres aumentados, menos insulina é removida da circulação. Altos níveis de ácidos graxos livres provenientes da gordura visceral alcançam o fígado através da circulação portal e estimula a síntese de VLDL pelos hepatócitos. Esta elevação de VLDL pode diminuir o HDL por aumentar a troca de colesterol da HDL para VLDL por ação de enzimas. O tecido adiposo pode sintetizar citocinas como TNF-α e IL-6. Portanto a própria obesidade promove o processo inflamatório e potencia a aterogênese independente dos efeitos na resistência à insulina ou nas lipoproteínas.

        O evento inicial da aterosclerose é o acúmulo de LDL na matriz subendotelial. O acúmulo é maior quando os níveis de LDL circulante são maiores, e o transporte e a retenção de LDL estão aumentados em locais predispostos à formação da lesão. Quando as partículas de LDL ficam aprisionadas na artéria, elas podem sofrer oxidação progressiva e serem captadas por macrófagos, por intermédio de receptores removedores presentes na superfície dessas células. Isto leva à formação de peróxidos de lipídeos e facilita o acúmulo de ésteres de colesterol, resultando na formação de células espumosas.

       A aterosclerose pode levar ao entupimento do vaso sanguíneo. Assim, se as artérias acometidas são as que levam sangue para o cérebro, a pessoa poderá sofrer um acidente vascular cerebral (derrame); ou se são aquelas que levam sangue para as pernas, ela sentirá dor ao caminhar (claudicação intermitente), podendo chegar até à gangrena; no caso de obstrução nas artérias coronárias (vasos que levam sangue ao coração), o sintoma será dor no peito (angina), ou o infarto do miocárdio. 

A maior parte do plutônio radioativo, 23994PU, meia-vida de aproximadamente 24 mil anos, disponível no Planeta, foi produzida pelos humanos — cerca de 500 toneladas métricas, o suficiente para produzir 100 mil bombas nucleares. Grande parte desse arsenal integra o legado da corrida nuclear entre Estados Unidos e União Soviética ao longo da Guerra Fria, mas cada vez mais esses estoques resultam da atual energia nuclear por fissão.

Japão, França, Rússia e Estados Unidos também usam plutônio como combustível nos chamados “reatores rápidos” que utilizam nêutrons para iniciar a fissão. (BIELLO, 2012, p. 11).

Tratando-se do comportamento de nêutrons e sobre o processo de fissão nuclear, é correto afirmar:

       O papel é um dos materiais mais versáteis que conhecemos. Ele é usado para escrita e impressão, na forma de guardanapos, papéis higiênicos, embalagens, etc. A utilização do papel como suporte para a escrita ocorreu inicialmente na China, no ano 105 d.C. A expansão para o ocidente começou em 751, daí em diante o uso do papel foi cada vez mais disseminado e surgiram fábricas em várias cidades do mundo. A principal matéria-prima para a produção do papel é a madeira. O processo de fabricação do papel a partir da madeira começa com o corte das árvores, depois as toras são lavadas e picadas em cavacos e, a seguir, é realizado o processo de polpação. No processo químico de polpação, mais utilizado no Brasil, os cavacos de madeira são submetidos à reação com uma solução contendo, hidróxido de sódio (NaOH) e sulfeto de sódio (Na2S). A seguir, a polpa, formada por celulose, passa pelo processo de branqueamento, que ocorre em várias etapas. Neste processo, são utilizados vários reagentes químicos, entre eles estão; cloro (Cl2), dióxido de cloro (ClO2), hipoclorito de sódio (NaClO), oxigênio (O2) e ozônio (O3). No processo de branqueamento, entre uma etapa e outra, a polpa é lavada com grande quantidade de água. Além disso, dependendo do tipo de papel, vários aditivos, como colas e corantes podem ser acrescentados. 

Disponível em: <http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc14/v14a01.pdf> Acesso em: 1 nov. 2011 (adaptado).

No processo de tratamento de água para abastecimento público, é comum utilizar sulfato de alumínio para provocar a coagulação/floculação dos materiais finos em suspensão. Ao ser adicionado à água o sulfato de alumínio produz íons Al3+ e SO42-. Os íons Al3+ reagem com a água produzindo hidróxido de alumínio Al(OH)3 , que é o responsável pela coagulação/floculação. Esta reação está representada de modo simplificado abaixo: 

Al2(SO4)3 + 6H2O → 2Al(OH)3 + 6 H⁺ + 3SO42- 

     O excesso de íons H+ formado tende a diminuir o pH do meio, o que pode contribuir para a interrupção da formação do Al(OH)3, atrapalhando o processo de coagulação/floculação. Em alguns casos, o excesso de H+ é removido pela alcalinidade presente nas águas naturais. Se a alcalinidade do meio não for suficiente, o pH deve ser aumentado pela adição de outras substâncias. 

Disponível em: <http://qnesc.sbq.org.br/online/cadernos/01/aguas.pdf> Acesso em: 1 nov. 2011 (adaptado).

É possível aumentar o pH do meio aquoso adicionando-se a seguinte substância: 

Em março de 2012, o corredor sul-africano Oscar Pistorius passou pela linha de chegada em uma pista de atletismo em Pretória com um tempo que o qualificou com folga para as Olimpíadas de Londres. Para se mover em tamanha velocidade, Pistorius usa uma novidade da ciência protética: pedaços de fibra de carbono moldadas no formato de um J, conhecidos como Flex-Foot Cheetah (pés flexíveis de Cheetah).

A impressão é de que estamos vivendo em uma época em que novos limites para a evolução humana estão sendo criados pela tecnologia. Apesar dos avanços na matéria-prima e no design, o Flex-Foot Cheetah não imita com fidelidade o movimento de sua contraparte de carne e osso. Muito mais próximo disso está a i-Limb, mão biônica desenvolvida pela Touch Bionics, em Livingston, na Escócia.

A i-Limb dispõe de cinco dedos — incluindo um polegar opositor funcional — e cada um deles é acionado individualmente. Os dedos são capazes de exercer todo tipo de atividade diária, como segurar uma maleta, virar uma chave, pegar uma moeda ou teclar no computador.

A i-Limb responde ainda ao nível do sinal no músculo. Se o usuário pensa em apertar mais rápido e mais forte, a mão biônica responde de acordo.

Pesquisadores também desenvolveram músculos artificiais a partir de tubos de carbono incrivelmente finos, chamados nanotubos. Eles imitam em forma e função dos equivalentes biológicos, mas com uma performance cem vezes melhor. (CHIPPERFIELD, 2012, p. 36-41).

Considerando-se a importância dos músculos na capacidade de movimento presente nos animais, é correto afirmar:

Quando uma pessoa ingere bebidas alcoólicas, o álcool passa rapidamente para a corrente sanguínea, pela qual é levado para todas as outras partes do corpo. O metabolismo do etanol no nosso organismo, principalmente no fígado, ocorre em várias etapas catalisadas por enzimas. O esquema abaixo representa este processo de modo simplificado: 

Disponível em: < http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc05/quimsoc.pdf > Acesso em: 1 nov. 2011 (adaptado). 

A despeito da duradoura preocupação pública com a segurança da energia nuclear, mais e mais pessoas estão percebendo que pode ser o modo menos impactante ao ambiente de gerar grandes quantidades de eletricidade.

Um ciclo de energia nuclear mais seguro e sustentável para um futuro mais verde poderia se basear no reator Avançado de Metal Líquido, ALMIR, projeto desenvolvido nos anos 80, do século passado, por pesquisadores do Laboratório Nacional de Argonne, EUA. Como em todas as usinas de energia nuclear, um sistema baseado no ALMIR dependeria de reações em cadeia para produzir calor necessário e gerar eletricidade.

O ALMIR, no entanto, emprega uma piscina de sódio líquido circulante como resfriador. O sódio não desacelera muito os nêutrons rápidos e conduz calor muito bem, o que melhora a eficiência dessas usinas. (HANNUM, 2011, p. 16-23).

De acordo com as informações do texto, da utilização de sódio no estado líquido, como refrigerante de reatores nucleares avançados de metal líquido e das propriedades físicas desse elemento químico, quando comparadas com as da água pesada, é correto afirmar:

Justus Von Liebig, professor e químico alemão (1803-1873), é considerado o pai da agricultura moderna. A Lei de Liebig – lei do mínimo – é ensinada aos estudantes de agronomia em todo o mundo. Segundo esta lei, o crescimento das plantas é determinado pelo elemento presente no solo (nutriente) na mínima quantidade necessária; este elemento tende a ter efeito limitante sobre o desenvolvimento das plantas. Isso quer dizer que as plantas crescem de acordo com os elementos encontrados no solo e estes compostos são repassados aos animais que se alimentam das plantas. A partir disso foi fácil concluir que era só adicionar NPK (nitrogênio, fósforo e potássio) ao solo, que as plantas se desenvolveriam melhor. Esse foi o início da era dos fertilizantes.

Disponível em < http://www.consciencia.net/2005/mês/10/taguchi-liebig.html> Acesso em: 1 nov. 2011.