Eletrostática

      Durante uma tempestade , partículas de gelo e gotículas de água atritam-se com as nuvens , produzindo duas camadas : uma com cargas elétricas positivas e outra com cargas elétricas negativas, podendo a camada positiva estar acima da negativa. Assim, as cargas elétricas acumulam-se nas nuvens até surgirem condições de escoamento através do ar atmosférico . Inicialmente , ocorre o escoamento entre duas camadas de uma mesma nuvem , perceptível como um clarão com trajetórias sinuosas e de ramificações irregulares , na maioria das vezes muito distante do solo. Chamamos esse fenômeno de relâmpago . Simultaneamente a ele , ocorre uma descarga elétrica denominada raio, em que a atmosfera se torna condutora de eletricidade. É importante lembrar ainda que a temperatura que envolve um "raio" está entre 20 000 ¤C e 30 000 ¤C , o que produz um superaquecimento no ar seguido de uma expansão e uma onda sonora denominada trovão. Denominamos raio e descarga elétrica que acontece em regiões da atmosfera com grandes concentrações de cargas elétricas . A ocorrência do raio se deve à grande diferença de potencial que se estabelece entre a nuvem e a superfície terrestre, ou entre duas nuvens. Quando essa diferença de potencial é suficientemente intensa para ionizar o ar , ocorre a descarga ou corrente elétrica. Ionizar o ar significa que a diferença de potencial entre a nuvem e a superfície terrestre é tão grande que conseguir retirar elétrons dos átomos que constituem os gases que compõem o ar. O funcionamento dos para-raios está fundamentado no conceito de poder das pontas de condutores em equilíbrio eletrostático. Uma descarga elétrica ocorre quando uma nuvem carregada eletricamente passa próximo de um para-raios. Acontece , então, um interação entre eles , provocando uma indução eletrostática. As cargas elétricas de sinal contrário ao da nuvem passam a se concentrar na ponta do para-raios de forma intensa , provocando um forte aumento elétrico em sua vizinhança e a ionização do ar. Dessa forma , a função do para-raios é induzir a descarga elétrica segura e encaminhá-la para a terra. Existe uma relação entre altura do para-raios e a distância horizontal que ele é capaz de proteger . Há , portanto , limites para o alcance de sua atração. Em geral , a área horizontal coberta pelo para-raios equivale a duas vezes a altura de seu topo ao solo. Assim, muitas vezes é necessária a instalação de mais de um para-raios para se obter uma cobertura mais extensa. É usual , nas instalações mais recentes , optar por hastes horizontais , e não por verticais , que são distribuídas pela estrutura dos telhados ou as partes mais vulneráveis das edificações. Nessas hastes , são ligados fios terra que se prolongam até os terminais de terra , que consistem basicamente de hastes metálicas enterradas no solo.

Onde Usamos Capacitores ?

    Não bastou ao ser humano vencer o desafio de gerar energia elétrica ; precisava , também , obter uma forma de armazená-la em quantidade razoável para fazer uso dela de acordo com as suas necessidades. Provavelmente , o primeiro passo para vencer esse desafio foi a garrafa de Leiden, construída em meados do século XVIII , em Leiden na Holanda , pelo físico holandês Petrus van Musschenbroek. Esse instrumento , embora rudimentar , já representava naquela época a ideia de se armazenar a energia elétrica , que foi aprimorada pela criatividade humana até que chegássemos aos capacitores atuais. Hoje, embora os capacitores armazenem energia em pequenas quantidades , não se pode negar que por meio deles é possível conseguir um campo elétrico intenso fazendo uso de pequeno volume. O uso tecnológico dos capacitores está presente em muitas situações do nosso dia a dia. Exemplificando , podemos citar desde o uso de capacitores para regularizar a tensão de rede , durante o processo de distribuição de energia elétrica para as cidades , até a produção da intensa luminosidade de um "flash" numa máquina fotográfica. Existindo dois tipos de capacitor circulados em uma placa de rede de computador.  Os capacitores ( condensadores) são dispositivos elétricos basicamente estruturados por dois condutores eletrizados com diferentes cargas elétricas. Entre os condutores são colocados materiais isolantes (vidro, óleo , ar etc.) . Esses condutores podem ser denominados armaduras , de tal forma que a armadura , ou conduto  positivo , é considerada o indutor , e a outra armadura , ou condutor negativo , é considerada o induzido. Nas tentativas para estruturar capacitores com maior capacitância , foram experimentadas diferentes formas geométricas.  A maior densidade de carga elétrica ocorre quando entre os condutores (induzido e indutor) se obtém uma indução total, ou seja , quando todas as linhas de força se originam no indutor chegam ao induzido e, naturalmente , todas são utilizadas para o acúmulo de carga. Verifica-se também que , ao afastarmos um condutor do outro , ocorre uma diminuição da carga induzida e da capacitância . Por outro lado , se aproximarmos esses condutores , nota-se o aumento da carga induzida e da capacitância.                        

O Princípio da Incerteza

     O físico alemão Werner Heisenberg (1901-1976) enunciou , em 1927 , o chamado princípio da incerteza. É possível provar que existem algumas quantidades na Mecânica Quântica que desfrutam de uma condição curiosa : é impossível que se obtenham medidas simultâneas de duas delas com um grau de precisão arbitrário . Isso ocorre , por exemplo, com as medidas do momento (quantidade de movimento) e da posição de partículas. Quanto mais se melhora a precisão na determinação da posição de uma partícula , pior se conhece a velocidade (que está relacionada à quantidade de movimento) que ela tem. Vamos tentar entender isso de outra forma. Olhemos para uma situação real : imagine que queremos determinar a posição de um elétron orbitando um núcleo atômico. Como isso pode ser feito? Ora , a primeira coisa que precisamos entender é : Como observamos objetos , como conseguimos enxergar, por exemplo, uma mesa ? Para que consigamos ver algo , é necessário que fótons provenientes desse "algo" (seja ele uma lâmpada , um copo, uma pessoa , um elétron ou o que for) cheguem até nossos olhos. No caso do elétron , o que precisamos , então, é que um fóton o atinja , seja refletido por ele e chegue até nossa rotina. Ou seja , a obtenção da posição de um elétron circulando num átomo se faz iluminando-o , de alguma forma , por meio de um feixe de radiação eletromagnética concentrado no elétron. Agora observe que coisa curiosa : quando essa radiação (fótons) atinge um elétron , a colisão fornece energia a ele , alterando sua velocidade , fato parecido com o que ocorre no choque entre duas ou mais bolas de bilhar (ao se chocar , uma empurra a outra). Dessa forma , a iluminação do elétron com objetivo de medir sua posição gera uma mudança no seu movimento, acarretando uma incerteza na medida. De modo geral , o procedimento da observação implica mudanças no objeto observado. Assim , o cientista alemão Werner Heisenberg concluiu o princípio da incerteza: Não é possível conhecer precisamente ao mesmo tempo a posição e quantidade de movimento de uma partícula.

Condutores E Capacidade Eletrostática - Campo Elétrico e Potencial Elétrico

               Nesta seção vamos considerar as propriedades dos corpos condutores , o comportamento do campo e o potencial elétrico nele existente. Vamos lembrar que um corpo condutor possui elétrons livres (elétrons das camadas mais afastadas do núcleo de seus átomos) que circulam com mais facilidade. Dizemos que um condutor eletrizado encontra-se isolado quando não recebe influências de outros corpos eletrizados. Para um condutor eletrizado , dizemos também que se encontra em equilíbrio eletrostático quando não há fluxo (movimento orientado) de cargas no interior do condutor ou em sua superfície. Isso significa dizer que as cargas transferidas em um processo de eletrização se distribuem rapidamente em um condutor , de tal forma que , na configuração final, as cargas ficam o mais longe possível umas das outras. Essa distância máxima possível é explicada pela repulsão mútua de todas as cargas. Quando cessa o movimento ordenado das cargas (naturalmente existe o movimento desordenado ou de vibração em torno do ponto de equilíbrio), o condutor encontra-se em equilíbrio. Nesse caso, as cargas se distribuem somente na superfície externa do condutor , tendo em vista o maior afastamento possível entre elas.  O campo elétrico no interior de um condutor em equilíbrio eletrostático é nulo , pois , se existisse , ele influenciaria  os elétrons livres , que passariam a ter um movimento ordenado, contrariando , dessa maneira , o conceito de equilíbrio eletrostático. Na superfície do condutor , o campo elétrico não é nulo. Contudo , para que não ocorra o movimento ordenado de cargas elétricas , o vetor campo elétrico nesses pontos deverá  ser necessariamente perpendicular à superfície do condutor. Considerando que um condutor em equilíbrio eletrostático possui valor nulo para o  vetor campo elétrico no seu interior, a força elétrica que age sobre uma carga de prova q inserida nele também será nula , pois F = qE. Com isso, o trabalho realizado pela força elétrica F para deslocar a carga de prova entre dois pontos quaisquer no interior do condutor em equilíbrio eletrostático também será nulo.  Podemos concluir que o potencial elétrico de um condutor em equilíbrio eletrostático  possui o mesmo valor para qualquer ponto de seu interior , pois , se houvesse uma diferença de potencial , os elétrons livres passariam a ter um movimento ordenado para o ponto de maior potencial , contrariando a definição do condutor em equilíbrio eletrostático .  Então o condutor em equilíbrio eletrostático é equipotencial , tanto para pontos em seu interior como na superfície , que faz parte dele. Em suma , o excesso de cargas elétricas de um condutor é constituído de cargas de mesmo sinal (negativo ou positivo). Assim, o sistema se arranja de modo que a distância entre essas cargas é máximo e , por isso , elas se posicionam na superfície externa do condutor.  Como exemplo experimental desse fato, podemos citar uma montagem em forma de manga cônica , feita de material condutor e eletricamente carregada. O eletroscópio não registra a presença de cargas elétricas quando colocado no interior da manga , enquanto as folhas abertas no eletroscópio , no exterior da manga , indicam que sua superfície externa está carregada.

Circuitos Elétricos - Resistores

      Se nos perguntarem qual a característica comum de um rádio, um liquidificador , um computador , uma televisão e uma lâmpada , provavelmente diremos que todos eles necessitam de energia elétrica para funcionar. Vimos que para termos uma corrente elétrica , isto é , para os portadores de cargas se moverem de maneira ordenada, é preciso haver uma diferença de potencial entre as duas extremidades de um fio condutor. Na maioria dos casos , essa diferença de potencial é mantida por um gerador ou fonte de tensão. Assim, chamamos de "circuito elétrico" o movimento de uma corrente elétrica pelos condutores entre os dois terminais da fonte de tensão. Em geral, um circuito elétrico é constituído por uma (ou mais) fontes de tensões , que pode ser uma pilha , fios condutores e outros componentes , que chamaremos de "elementos resistivos" , como uma lâmpada , por exemplo. Por enquanto, entenda o gerador elétrico como um componente de alimentar com energia elétrica determinado circuito. Entre dois pontos desse circuito , o gerador mantém a diferença de potencial que propicia o movimento ordenado dos portadores de cargas. Costuma-se indicar um gerador com dois traços paralelos de comprimentos diferentes , sendo que , em gerla , o traço maior indica o ponto de maior potencial , e o menor , naturalmente , o ponto de menor potencial. Cada gerador é acompanhado de um valor que indica a diferença de potencial que mantém entre os pontos de contato , por exemplo , 12 V. Chamamos de resistor o dispositivo utilizado nos circuitos , que possui a função de controle da corrente elétrica por meio do aumento da resistência imposta à passagem dos portadores de carga em um fio condutor .  A resistência é uma propriedade de cada material que depende de suas propriedades físicas e de sua geometria. Quando uma corrente percorre um circuito e, principalmente , um resistor , parte de sua energia é convertida em calor. Esse fenômeno, como vimos , recebe o nome de efeito Joule. Em aparelhos como chuveiros , secadores , aquecedores , por exemplo, nos quais a intenção é produzir calor , os resistores são colocados justamente com a intenção de aumentar o efeito Joule. Na eletrônica , são utilizados vários resistores , entre os quais destacamos :

[¤]Resistor de carvão : composto de um bastão de grafite revestido de uma camada isolante de cerâmica com dois terminais metálicos. 

[¤] Resistor de fio : composto de um fio metálico enrolado sobre um suporte cilíndrico isolante. O resistor de fio é utilizado para controlar correntes elétricas de alta intensidade , e o resistor de carvão, para correntes elétricas de baixas intensidade.  As listras coloridas no corpo dos resistores constituem um código que indica sua resistência elétrica.

Qual a Função Do Fio Terra?

     Na construção civil, algumas instalações inadequadas têm gerado acidentes (alguns fatais) devido a descargas elétricas. Nessas instalações elétricas , três fios têm funções distintas : o terra , o neutro e o de fase . A corrente elétrica que chega a nossos lares , proveniente das usinas geradoras é do tipo alternada. Na tomada , temos dois terminais , um sempre neutro e outro com a voltagem oscilante. Algumas tomadas apresentam ainda um terceiro ponto , o fio terra. Uma das extremidades do fio terra deve ser ligada ao solo por um eletrodo  em geral uma barra de cobre . A outra extremidade poderá ser ligada às estruturas metálicas dos aparelhos elétricos. Assim, o potencial elétrico para esses aparelhos será nulo, evitando-se a possibilidade de uma descarga elétrica. Os outros dois fios (de fase e neutro) , por estarem ligados à rede elétrica , recebem energia dela. O fio neutro faz contraposição com o sio de fase , no sentido de sempre manter uma diferença de potencial elétrico. A instalação do fio terra é importante , pois o fio neutro - que está ligado ao eletrodo do aterramento do transformador geral da companhia de distribuição de energia elétrica - pode ficar "sujo" com carga elétrica , devido às fugas apresentadas pelos equipamentos presentes num circuito. Para entender melhor , vamos considerar um exemplo no qual o fio neutro vem da rua com potencial zero, mas devido a algum equipamento elétrico cujo contato foi malfeito , esse fio passou a ter um potencial ligeiramente maior , digamos 4 V. Se o fio neutro for comparado com o fio fase , perceberemos que a diferença de potencial entre eles diminuiu , nesse caso , 4 V. Mas como a maioria dos equipamentos elétricos normalmente  possui uma tolerância alta , essa diferença de potencial não afetará seu funcionamento.  A colocação do fio terra num circuito garante a "limpeza" do fio neutro , mas só faz sentido quando estamos operando com equipamentos elétricos que serão interligados e quando não pode haver diferença de potencial entre eles. Para aparelhos como um ferro elétrico , uma lâmpada ou uma televisão, o uso do fio terra não faz sentido , já que eles não precisam de uma referência de voltagem, pois a tolerância desses equipamentos permite a eles operarem corretamente mesmo quando existe uma pequena diferença de potencial no circuito. Assim, na maioria das instalações elétricas residenciais há os fios fase e neutro , já que se supõe que não serão utilizados equipamentos elétricos que necessitem de aterramento. Portanto, as funções do fio terra e do neutro são distintas , e as normas para  a instalação também. Solicite à distribuidora de energia elétrica de sua cidade um manual sobre instalações elétricas residenciais para obter mais detalhes sobre estas. Geralmente , a distribuição desses manuais é gratuita.

A Hipótese Gaia

    Uma das lições que podemos tirar do estudo da Ecologia é que todos os seres vivos estão ligados entre si e com o ambiente físico, influenciando-se mutuamente. Essa interdependência é tão grande que alguns cientistas comparam a Terra a um imenso organismo vivo : é a hipótese Gaia , formulada nos anos 1970 pelo cientista britânico James Lovelock (1919-). Na mitologia grega , Gaia é a deusa que personifica a Terra. Segundo essa hipótese , a Terra teria a capacidade de se autorregular por meio de mecanismos de feed-back (retroalimentação). Os seres vivos não se limitariam a adaptar-se aos fatores físicos : eles modificariam fatores como a temperatura e a composição química da atmosfera de modo a tornar a Terra propícia ao surgimento da vida e à sua manutenção. Lovelock afirma também que qualquer organismo que afeta o ambiente de maneira negativa poderá ser eliminado. Como o aquecimento global foi provocado pelo ser humano, para ele a humanidade corre o risco de ser extinta. Muitos cientistas acham , porém , que não é adequado afirmar que a Terra é viva e que a ação dos seres vivos não é tão afetiva para a manutenção do equilíbrio do planeta. Apesar das críticas , a comparação com um organismo serve para nos alertar da profunda inter-relação entre os seres vivos e o ambiente.

Cadeia Alimentar

    As plantas , as algas , algumas bactérias e alguns protistas são autotróficos , ou seja , conseguem fabricar açúcares a partir de substâncias minerais ou inorgânicas , como água , gás carbônico e sais minerais. Nesse processo (fotossíntese), a energia luminosa do Sol, absorvida pela clorofila , é armazenada nas ligações químicas dos açúcares formados ; são produzidas também moléculas de oxigênio , que são eliminadas para o ambiente . A partir dos açúcares formados na fotossíntese e de sais minerais do solo, a planta sintetiza as substâncias orgânicas que formam seu corpo. Em vez da energia luminosa , algumas bactérias encontradas no solo e no fundo do mar usam  a energia liberada na oxidação de amônia e de outros minerais. Esse processo é chamado de quimiossíntese e as bactérias , de quimioautotróficas ou quimiossintetizantes. Assim, os seres autotróficos são indispensáveis à vida de qualquer comunidade , pois são os únicos capazes de transformar compostos inorgânicos em compostos orgânicos que servirão de alimento a todos os outros seres heterotróficos. Dizemos que os autotróficos são os produtores do ecossistema (ou produtores primários). Para se alimentar , os animais herbívoros , como a capivara , dependem diretamente dos vegetais ; por isso são chamados de consumidores primários . Eles servem de alimento aos carnívoros , que são os consumidores secundários , como a onça , que mata e devora a capivara.  Um animal que mata e devora outro é chamado de predador. O animal devorado é a presa. Esses carnívoros podem servir de alimento a outros carnívoros , que são os consumidores terciários , e assim por diante , formando uma cadeia alimentar. Cada etapa da cadeia alimentar é chamada de nível trófico. As plantas ocupam o nível trófico dos produtores ; os animais herbívoros ocupam o nível trófico dos consumidores primários ; e assim por diante. Decompositores - Uma parte da matéria orgânica proveniente dos alimentos é quebrada e oxidada no corpo dos seres vivos para obtenção da energia necessária às suas atividades. Nesse processo (respiração celular) são formados e liberados para o ambiente gás carbônico e água (respiração celular aeróbia ) ou outros produtos (fermentação , processo realizado por algumas bactérias e por alguns fungos). Outra parte é usada na construção do corpo do organismo : no crescimento , na reposição das partes gastas ou no aumento do peso. A parte que forma  o corpo do organismo é devolvida ao ambiente depois de sua morte por meio da respiração realizada, principalmente , por fungos e bactérias que vivem no sol e na água. Chamados de decompositores , esses seres atacam cadáveres e  as excretas , quebrando e oxidando a matéria orgânica para obter a energia  necessária ao funcionamento de seu organismo. Como as substâncias minerais produzidas pela degradação são utilizadas novamente pelos vegetais , podemos compreender o papel fundamental que os decompositores desempenham ao promover  reciclagem da matéria orgânica contida nos cadáveres , nas excretas e nas fezes dos animais. Sem eles , a matéria minera se esgotaria e a Terra seria transformada em um amontoado de cadáveres e detritos orgânicos.

Pirâmide De Energia , Poluição E Desequilíbrio Nas Cadeias Alimentares , Os Agrotóxicos E A Cadeia Alimentar E Os Desequilíbrios Na Cadeia Alimentar

   Nesse caso, representamos em cada nível trófico a quantidade de energia acumulada por unidade de área ou de volume e por unidade de tempo (kcal/m2/ano ou kcal/m3/ano). Assim , a pirâmide de energia indica a produtividade de um ecossistema , pois considera o fator tempo. A pirâmide de energia permite compreender por que , ao ingerir um vegetal , aproveitamos cerca de 10% da energia fixada pela planta , e , quando comemos carne bovina , por exemplo, aproveitamos apenas 1% do alimento vegetal que nutriu o boi (10% dos 10) aproveitados pelo animal). Como os seres vivos de um ecossistema estão ligados entre si por cadeias alimentares , a poluição ou a morte de uma espécie podem afetar muitas espécies. Poluição é o acréscimo ao ambiente de produtos que ameacem a saúde ou a sobrevivência de seres humanos ou de outros organismos. Para combater insetos e outros organismos que se alimentam de plantas , é comum o uso de agrotóxicos , também chamados de pesticidas ou defensivos agrícolas. Contra insetos , por exemplo, usam-se inseticidas ; contra fungos , fungicidas ; e assim por diante. Muitos inseticidas não são específicos e afetam a maioria dos organismos. Além de destruírem os insetos perniciosos , afetam aqueles que transportam o pólen (essencial para a reprodução de certas plantas) e diversos outros que se alimentam das espécies perniciosas. Com isso, os insetos que resistiram ao veneno ficam livres de seus inimigos naturais  e ordem proliferar mais rapidamente. A eliminação de uma espécie pode ter efeitos negativos sobre outras espécies da cadeia alimentar. Se pássaros , aranhas e outros animais que comem insetos herbívoros forem eliminados , esses insetos proliferarão e poderão destruir plantações. Em um rio da Califórnia , observou-se que peixes do topo da cadeia alimentar , como as trutas , comiam libélulas , e estas ingeriam um tipo de mosquito que se alimentava de algas. Os pesquisadores removeram boa parte das trutas e observaram que a população de libélulas aumentou. Com isso , a população de libélulas aumentou. Com isso, a população de mosquitos diminuiu e a de algas aumentou, a ponto de cobrir a superfície do rio e provocar desequilíbrios ecológicos. Outro exemplo de desequilíbrio  foi observado no Atlântico Norte, onde a pesca do bacalhau provocou o aumento da população de ouriços-do-mar , que destruíram as algas do fundo.

A Primavera Silenciosa

   Em uma região montanhosa , próxima  a São Francisco (Estados Unidos) , fica o lago Clear , local predileto dos pescadores da região. Lá havia muitos mosquitos que incomodavam quem visitava o local. Por isso as autoridades decidiram aplicar no lago um inseticida à base de hidrocarboneto clorado , o DDD , muito semelhante ao DDT , em uma dosagem mínima , correspondente a uma parte de DDD para 70 milhões de partes de água (70 ppm). Após cinco anos , como os mosquitos ainda proliferavam , decidiram fazer uma nova aplicação , correspondente a 0,02 ppm. Os mosquitos desapareceram. No inverno seguinte , alguns mergulhões começam a morrer. Essas aves eram atraídas pela abundância de peixes do lago. Quando o tecido adiposo dos mergulhões foi analisado, detectaram alta concentração de DDD : em torno de 1600 ppm. Novas pesquisas foram iniciadas e percebeu-se que o plâncton presente nas águas continha também alta concentração de DDD , de cerca de 5 ppm. Nos peixes herbívoros , que comiam o plâncton , essa concentração chegava a 300 ppm , e nos peixes carnívoros , como o bagre , a 2 500 ppm. O que espantava os cientistas era o fato de as amostras de água do lago praticamente não apresentarem o veneno. Esse desequilíbrio afetou a reprodução de mergulhões , cuja população , que até então era de cerca de mil casais , reduziu drasticamente após a primeira aplicação de inseticida , até que nenhum mergulhão novo foi observado.  Após uma série de pesquisas , descobriu-se que o DDT e outros inseticidas do mesmo grupo faziam as cascas dos ovos das aves ficarem tão fracas que se quebravam antes da eclosão . A partir de 1972 , esse grupo de inseticidas foi proibido ou acabou tendo um uso bastante restrito. A história do lago Clear foi contada pela bióloga norte-americana Rachel Carson (1907-1964) no livro "Primavera Silenciosa " (São Paulo : Melhoramentos , 1964), um dos marcos da conservação ambiental no século XX, questionando a confiança cega da humanidade em qualquer nova tecnologia.

A Evolução E A Aids

A análise do ácido nucleico do HIV indica a semelhança desse vírus com

os do grupo SIV (Simian Immunodeficiency Virus) , encontrados em

chimpanzés , o que indica que o HIV pode ter sido adquirido quando

alguns seres humanos foram mordidos ou arranhados ao caçar macacos

infectados. A partir dos anos 1970 , o vírus espalhou-se pelo mundo

por meio de relações sexuais , do uso de drogas injetáveis  e de

transfusões sanguíneas. À medida que se espalhava , seu código

genético sofria mutações , e novas variedades se originavam. Como o

HIV não possui as enzimas que corrigem erros de mutação, sua taxa de

mutação é cerca de 1 milhão de vezes maior que a dos organismos em

geral. As mutações produzem , assim, uma série imensa de novos vírus

mutantes. Essas novas variedades aparecem, até mesmo, em um indivíduo

, na mesma infecção.  A análise do gene do vírus responsável pela

síntese da transcriptase reversa demonstrou que esse gene mudou ao

longo do tempo e tornou-se diferente daquele encontrado no início do

tratamento em um mesmo indivíduo. Ao longo de uma infecção , em um

mesmo paciente , são formados milhares de gerações de HIV e centenas

de enzimas ligeiramente diferentes. Algumas dessas mutações produziram

novas enzimas com menor afinidade pelo AZT, um antiviral. Com isso,

essas novas variedades podem se replicar mesmo em presença do

medicamento , que deixa de ter efeito.  Os vírus com enzimas com

afinidade pelo AZT deixam de se replicar. Com o tempo foram

descobertos outros medicamentos que agem de forma diferente do AZT ,

como os inibidores de protease (enzima que o vírus usa para "quebrar"

proteínas em unidades de um vírus se tornar resistente ao tratamento

diminui muito quando é usada uma combinação de drogas que incluem

esses dois tipos de inibidores . Isso também diminui a taxa de vírus

no organismo , o que provoca impressionante melhora na saúde e na

qualidade de vida dos pacientes . Os parasitas mais agressivos

costumam ser aqueles que se reproduzem mais rapidamente. Quanto maior

a velocidade de reprodução de um parasita , maior chance de o

hospedeiro ficar doente e morrer.  Como a seleção natural poderia

beneficiar um parasita que provoca a morte rápida de um hospedeiro ?

Em certas situações , mesmo que o hospedeiro morra rapidamente , o

parasita já espalhou um número grande de descendentes na população dos

hospedeiros. No caso de parasitas transmitidos por relação sexual , a

transmissão é tanto mais rápida quanto mais frequentes são as relações

com parceiros diferentes. Nesse caso, parasitas muito agressivos , por

exemplo, podem ser favorecidos pela seleção natural se forem capazes

de passar rapidamente de um hospedeiro para outro. A situação oposta

ocorre quando as trocas de parceiros são menos frequentes ou quando se

adotam medidas preventivas , como o uso de camisinha nas relações

sexuais , o controle do sangue e o uso de seringas descartáveis. Nesse

caso, as variedades de vírus menos agressivas , que demoram mais a

provocar danos à saúde , são favoráveis pela seleção natural, pois

elas sobrevivem mais tempo no hospedeiro até que haja uma falha em

alguma das medidas preventivas (uma relação sexual sem camisinha , por

exemplo). Assim, com medidas de prevenção, podemos influir na evolução

do vírus da AIDS e favorecer as variedades menos agressivas.

Fontes de Consulta : Ewald, P.W. Te Evolution of Virulence. Scientific

American, 268 (4) : 56-62, Apr. 1993.

Cromossomos Sexuais

Na maioria dos vertebrados , em muitos invertebrados e nas plantas com

flores em que os sexos são separados , as fêmeas apresentam dois

cromossomos sexuais idênticos (XX) e os machos um cromossomo idêntico

ao das fêmeas e outro diferente (XY). Nos mamíferos , um gene no

cromossomo Y leva ao desenvolvimento de testículos , que produzem

hormônios masculinos. Na ausência desse gene , forma-se ovários , que

produzem hormônios femininos. Como nas células diploides há dois

autossomos de cada tipo , podemos representar os machos por 2A XY e as

fêmeas por 2AXX ( A representa um conjunto haploide de autossomos). A

espécie humana , há 44 autossomos e 2 cromossomos sexuais , o que pode

ser representado assim : mulher ¤ 46 , XX; homem : 46, XY. Como

sabemos , o processo de divisão celular que origina os gametas é a

meiose. Assim, metade dos espermatozoides do macho possui o cromossomo

X e a outra metade , o cromossomo X e a outra metade , o cromossomo Y.

Dizemos , então, que o sexo masculino é heterogamético . Nas fêmeas ,

todos os óvulos apresentam cromossomo X. Dizemos que o sexo feminino é

homogamético. O sexo é determinado no momento da fecundação. Se o

óvulo (na maioria dos casos , trata-se de um ovócito) for fecundado

por um espermatozoide X , o embrião formado originará uma fêmea ; se

por um espermatozoide Y , nascerá um macho. Esse tipo de determinação

do sexo é chamado de sistema XY. A proporção de nascimentos de machos

e fêmeas é de cerca de 50% ( na espécie humana , embora nasça cerca de

1,07 menino para 1 menina na faixa etária que corresponde à

adolescência , a proporção entre meninos e meninas aproxima-se de

50%x. Em certos insetos , como gafanhotos , baratas e percevejos , a

fêmea possui dois cromossomos sexuais e o macho , apenas um. As fêmeas

são XX (ou 2AXX) e os machos , X0 (2AX0). O "0" indica que os machos

possuem apenas um cromossomo sexual. Os machos são o sexo

heterogamético, pois produzem espermatozoides com ou sem o cromossomo

X . É o tipo X0 de determinação do sexo. Em muitas aves , mariposas ,

borboletas e peixes , a fêmea possui cromossomos diferentes (ZW), e o

macho é homogamético (apresenta cromossomos iguais : ZZ . No entanto,

a galinha doméstica e em alguns répteis, não aparece o cromossomos W :

as fêmeas são Z0 e o macho , ZZ.

Resolução De Problemas de Herança Quantitativa

a) Em certa espécie de milho , a altura do pé varia de 90 cm a 210 cm,

com intervalos de 20 cm em 20 cm entre cada altura. Responda:

¤ Quantos alelos estão envolvidos na altura do milho?

¤-¤ Resolução: Para calcular o número de alelos envolvidos ,

precisamos achar o número total de fenótipos . Como estes variam de 20

cm em 20 cm, podemos construir a série : 90, 110 (90+20) , 130 , 150.

170, 190, 210. Portanto, são sete fenótipos possíveis e podemos

concluir que há seis ( 7   -   1) alelos envolvidos.

¤-¤ Quais os genótipos possíveis de uma planta com 110 cm de altura ?

¤Resolução : A contribuição de cada alelo efetivo é de 20 cm , visto

que o exercício informa que a variação de altura do pé do milho se dá

de 20 em 20 cm. Portanto, a planta com 110 cm terá apenas um alelo

efetivo (90 cm  +   20 cm) e os genótipos possíveis serão Aabbcc ,

aaBbcc ou aabbCc.

¤-¤ Qual a proporção fenotípica resultante do cruzamento de dois

indivíduos totalmente heterozigotos?

¤Resolução :  A proporção fenotípica do cruzamento de dois

heterozigotos (AaBbCc com AaBbCc) pode ser calculada pelo triângulo de

Pascal : 1 (90 cm) : 6 (110 cm) : 15 (130 cm) : 20 (150 cm) : 15 (170

cm) : 6 (190 cm) : 1 (210 cm).

¤B) Considere que , no arroz , a altura da planta seja um caso de

herança quantitativa que envolve quatro pares de alelos. Os indivíduos

de 150 cm de altura apresentam o genótipo AABBCCDD e os indivíduos com

90 cm de altura apresentam o genótipo aabbccdd.

1) Qual é a contribuição de cada alelo efetivo?

¤Resolução : Cada efetivo contribui com a mesma a parcela acima da

altura mínima. Se calcularmos a variação entre as alturas extremas e

dividirmos pelo número total de alelos envolvidos, acharemos a

contribuição de cada alelo efetivo. Portanto, a contribuição de cada

alelo efetivo é de 7,5 cm.

2) Determine a altura esperada e o genótipo dos descendentes do

cruzamento de uma planta de 150 cm com outra de 90 cm.

¤- Resolução: A planta de altura máxima possui os oito alelos efetivos

e tem o genótipo AABBCCDD , e a planta de altura mínima não possui

alelos efetivos e tem o genótipos aabbccdd. O cruzamento será:

P ----¤ AABBCCDD x aabbccdd F1---¤ AaBdCcDd

Como os descendentes possuem quatro alelos efetivos , acrescentam um

total de 30 cm à altura mínima (7,5 cm de cada alelo). Logo , a altura

esperada (fenótipos) dos indivíduos de F1 será 120 cm e o genótipo

será AaBbCcDd.

Fecundação : Restauração Dos Pares De Cromossomos Homólogos E Saiba Sobre Sardas

A união dos gametas masculino e feminino (representados , nos animais

, pelo espermatozoide e pelo óvulo , e , nos vegetais , pelo

anterozoide o núcleo espermático e pela oosfera) produz um ovo ou

zigoto , restaurando o número diploide de cromossomos. Em cada par de

cromossomos homólogos desse zigoto , um dos cromossomos vem sempre do

pai e outro , da mãe; isso ocorre também com os pares de alelos . Por

meio de mitoses , que produzem células idênticas , forma-se um novo

indivíduo , que terá em todas as suas células a mesma coleção de

cromossomos que estava no zigoto. Algumas pessoas apresentam pequenas

manchas escuras na pele que fica mais exposta à solar , como a pele do

rosto. São as sardas , também conhecidas como efélides , que aparecem

por causa da produção desigual de melanina , o pigmento que dá cor à

pele. São mais comuns em pessoas de pele clara e se acentuam com a

exposição ao sol. Aliás , tanto quem tem sardas como quem não devem

evitar a exposição prolongada ao sol, principalmente das 10 às 16

horas , e usar sempre filtro solar . Há tratamentos para quem quiser

acelerar o clareamento das sardas. Mas não são todas as pessoas que

têm sardas : é preciso uma tendência hereditária para isso. O número

de sardas é muito semelhante entre gêmeos verdadeiros ou monozigóticos

(geneticamente idênticos). Sabemos hoje que o gene em questão está

localizado no cromossomo 4. A presença de sardas é uma entre muitas

características hereditárias estudadas pela Genética . As leis básicas

dessa área da Biologia começaram a ser desvendadas em meados do século

XIX , em um mosteiro , pelo monge Gregor Mendel.

Alterações Nos Cromossomos Sexuais

Nas células de uma mulher existe uma mancha mais corada que o resto do

núcleo , a cromatina sexual ou corpúsculo de Barr (essa mancha não

existe no núcleo das células masculinas). Ela corresponde a um

cromossomo X que permanece "enrolado" durante a interfase ; portanto ,

é um cromossomo formado inteiramente , ou quase , de heterocromatina ,

com quase todos os seus genes inativos. Com o exame da cromatina

sexual é possível identificar diversas anomalias sexuais - como a

síndrome de Turner , a de Klinefelter e a do poli-X - , que podem

ocorrer por causa de uma disjunção de cromossomos durante a meiose ,

isto é , em vez de cada cromossomo sexual migrar para um dos polos ,

ambos migram para o mesmo polo. Síndrome de Turner : Em geral,

resulta de uma não disjunção durante a formação do espermatozoide , e

a pessoa afetada é uma mulher com monossomia do cromossomo X . O

cariótipo é 45 , X (45 cromossomos com falta de um cromossomo X ;

portanto , não apresenta cromatina sexual). Sua ocorrência está em

torno de 1 em 2500 meninas. A portadora apresenta baixa estatura ,

órgãos sexuais e caracteres sexuais secundários pouco desenvolvidos

(por falta de hormônios sexuais), tórax largo em barril, pescoço alado

(com pregas cutâneas  bilaterais), malformação das orelhas , maior

frequência de problemas renais e cardiovasculares , e é quase sempre

estéril (os ovários não produzem óvulos ). O médico pode indicar

tratamento hormonal a partir da puberdade. Síndrome De Klinefelter :

Uma em cerca de mil crianças nasce com um cromossomo X extra (47, XXY)

, resultante , em geral, de uma não disjunção na formação do óvulo .

Embora apresente cromatina sexual , é do sexo masculino (este é

determinado pelo cromossomo Y , mesmo quando acompanhado de mais de um

cromossomo X). O material genético extra do cromossomo X impede o

funcionamento normal dos testículos e reduz o nível de testosterona. A

fertilidade é baixa , com nenhuma ou pouca produção de espermatozoides

(os testículos são pouco desenvolvidos) e , às vezes , desenvolvimento

exagerado das glândulas mamárias  (ginecomastia). A altura é acima da

média. O tratamento hormonal pode ajudar a diminuir esses sintomas ,

mas não a baixa fertilidade.