Ciências Biológicas: Genética, Células e Água

Disciplinas principais

• Genética: leis de herança biológica e da variação.
• Citologia: estrutura e funcionamento da célula.
• Histologia: estrutura dos tecidos.
• Botânica: estudo das plantas, algas e algumas bactérias fotossintéticas.
• Zoologia: estudo dos animais, seu desenvolvimento e interação com o ambiente.
• Anatomia: estrutura macroscópica que forma o corpo dos organismos vivos, como órgãos e sistemas.
• Embriologia / Desenvolvimento: desenvolvimento de organismos desde o zigoto até o adulto.
• Bioquímica: propriedades químicas e processos das células.
• Ecologia: relações entre os seres vivos e o ambiente.
• Taxonomia: classificação natural dos seres vivos.
• Paleontologia: estudo de fósseis e das características de seres vivos antigos.

Características gerais dos seres vivos

Os seres vivos:

• São compostos por células, que possuem estrutura complexa.
• Estão organizados e respondem a estímulos do ambiente.
• Mantêm a sua estrutura complexa e regulam o ambiente interno (homeostase).
• Obtêm e utilizam materiais e energia do ambiente.
• Crescem, reproduzem-se e evoluem ao longo do tempo.

Átomos e estrutura atômica

Os átomos são as unidades básicas da matéria e da vida. São compostos por um núcleo central e elétrons em torno do núcleo.

• Núcleo atômico: contém prótons (carga positiva) e nêutrons (sem carga).
• Elétrons: partículas com carga negativa que orbitam o núcleo.
• Número atômico: número de prótons no núcleo.
• Isótopos: diferentes formas de um mesmo elemento com igual número de prótons e variação no número de nêutrons.
• Elemento: substância que não pode ser decomposta em outra substância por processos químicos.

Ligações químicas e polaridade

As ligações químicas são forças que mantêm unidos os átomos em uma molécula:

• Ligações iônicas: formam-se quando átomos perdem ou ganham elétrons, criando íons com cargas opostas que se atraem.
• Ligações covalentes: ocorrem quando átomos compartilham elétrons entre si.

Polaridade: depende da distribuição de elétrons na ligação. Moléculas polares dissolvem substâncias polares (como a água); substâncias apolares incluem óleos e gases como O2 e CO2. Aminoácidos podem ser polares ou apolares, dependendo das suas cadeias laterais.

Propriedades da água

A água é uma molécula polar e forma ligações de hidrogênio (pontes de hidrogênio) entre moléculas. Essas ligações são relativamente fracas individualmente, mas coletivamente conferem propriedades únicas à água:

• Polaridade: responsável pela solubilidade de substâncias polares e pela capacidade de manter três estados físicos (sólido, líquido, gasoso) em condições ambientais.
• Coesão: tendência das moléculas de água de se manterem unidas; mais forte na água do que em muitos outros fluidos por causa das ligações de hidrogênio.
• Tensão superficial: medida da resistência para romper a superfície de um líquido; intimamente relacionada à coesão.
• As ligações de hidrogênio fazem com que a água apresente comportamento como se tivesse uma película superficial invisível.
• Elevada capacidade térmica: a água resiste a mudanças de temperatura devido às ligações de hidrogênio, contribuindo para a estabilidade térmica do planeta e para a manutenção da vida.

Amortecedores (buffers) e regulação do pH

Amortecedores regulam o pH de soluções aquosas. Um sistema muito importante em ambientes biológicos é o sistema ácido carbônico / bicarbonato:

• H2CO3 (ácido carbônico): pode ceder íons H+ e reduzir o pH.
• HCO3- (bicarbonato): pode aceitar íons H+ e ajudar a aumentar (ou estabilizar) o pH.

Calor e temperatura

Calor refere-se à energia total associada ao movimento de átomos e moléculas em um corpo. Temperatura refere-se à energia cinética média dessas moléculas — isto é, à média da energia e não à quantidade total de energia térmica presente.

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