Raciocínio Científico Explicações Científicas. 2ºEvidências Provas que sustentam a conclusão 1ºAfirmação conclusão 3º Raciocínio relação Raciocínio científico.

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1 Raciocínio Científico Explicações Científicas

2 2ºEvidências Provas que sustentam a conclusão 1ºAfirmação conclusão 3º Raciocínio relação Raciocínio científico na construção de explicações

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4 Questão 1 – Tratamento de cancro Nas últimas décadas, têm sido realizadas numerosas investigações, com o objetivo de descobrir tratamentos eficazes contra os vários tipos de cancro. A investigação que a seguir se descreve insere-se neste ramo de pesquisa e foi realizada por um grupo de cientistas em finais do séc. XX. No interior dos tumores, a quantidade de oxigénio diminui, muitas vezes, para valores abaixo do normal, condição designada por hipóxia. Quando isto acontece, as células dos tumores desencadeiam uma resposta em que intervém uma proteína, HIF–1α, que ativa os mecanismos que possibilitam a produção de novos vasos sanguíneos no local. Com o objetivo de averiguar a influência desta proteína no desenvolvimento de tumores, realizou-se a seguinte experiência:

5 Questão 1 - Tratamento de cancro foram produzidas duas linhagens de células embrionárias tumorais: – uma linhagem não mutante, que apresenta a proteína HIF-1α funcional; – uma linhagem mutante, em que a proteína HIF-1α não é funcional; selecionaram-se dois grupos de ratos adultos: – os ratos do grupo A receberam uma injeção de células tumorais mutantes; – os ratos do grupo B receberam uma injeção de células tumorais não mutantes; comparou-se o peso dos tumores originados nos dois grupos de ratos, nove dias e vinte e um dias após a injeção das células embrionárias.

6 O gráfico da figura 3 representa os resultados obtidos.

7 Questão 1 - Tratamento de cancro Quando as células tumorais são submetidas a condições de hipóxia, ocorre a ativação da proteína HIF-1α. Explique, a partir da informação fornecida, de que modo a atuação desta proteína leva a um maior crescimento do tumor.

8 Questão 1 - Explicação Em situações de hipóxia ocorre a activação da proteína HIF-1α, que leva a um aumento do tumor. AFIRMAÇÃO As células dos tumores necessitam de muito oxigénio devido à elevada taxa mitótica. A proteína promove a formação de vasos sanguíneos junto aos tumores em formação. EVIDÊNCIAS Na formação dos tumores, em situações de falta de oxigénio, ocorre a activação da proteína HIF-1α que promove a formação de vasos sanguíneos junto aos tumores. Estes vasos sanguíneos vão assegurar o transporte de oxigénio às células tumorais permitindo que estas tenham um elevado metabolismo e possam multiplicar-se. RACÍOCINIO

9 Raciocínio científico na construção de explicações

10 Questão 2 – Sementes pesadas/ sementes leves Crepis sancta é uma planta herbácea espontânea que cresce frequentemente nos canteiros dos passeios, ambiente urbano com populações fragmentadas, muito distinto do ambiente campestre com populações não fragmentadas, de onde esta espécie é originária. Foi observado que, uma vez instaladas, as populações urbanas de Crepis sancta passam a reproduzir-se essencialmente por autofecundação, dado que existem poucos insetos no ambiente urbano. Esta espécie produz dois tipos de sementes: umas pequenas e plumosas, que se disseminam pelo vento, e outras maiores e pesadas, que caem junto da planta-mãe. Durante o processo de dispersão, todas as plantas perdem estruturas de propagação, que se disseminam para locais onde não originam descendentes (custo de dispersão). No sentido de compreender melhor o modo como as populações de Crepis sancta se adaptam aos ambientes alterados pela urbanização crescente, foram efetuados estudos sobre os seus processos de reprodução (Estudo I) e de dispersão (Estudo II).

11 Questão 2 – Sementes pesadas/ sementes leves ESTUDO I Foram cultivados em estufa, separadamente e em condições semelhantes, grupos de plantas urbanas e de plantas campestres. Verificou-se que, nestas condições, nenhum dos grupos recorreu à autofecundação. Concluiu-se, assim, não ter havido uma evolução do processo reprodutivo ao nível da fecundação porque a predominância de autofecundação não foi conservada de uma geração para outra.

12 Questão 2 – Sementes pesadas ESTUDO II Foi demonstrado que, nos canteiros urbanos, as sementes leves têm menos 55% de possibilidades de germinarem, uma vez que caem sobre um substrato (alcatrão, cimento) que não lhes permite a germinação. Foram cultivados em estufa, separadamente e em condições semelhantes, grupos de plantas com origem nos dois tipos de populações (urbanas e campestres) que, no período de floração, foram polinizadas por um inseto, Bombus terrestris. Verificou-se que as plantas dos canteiros urbanos produziram um número de sementes pesadas significativamente maior. Estimou-se, usando um método adequado, que as alterações verificadas nas populações urbanas se instalaram num prazo curto, de 5 a 12 gerações de seleção. Concluiu-se que, nas populações urbanas, o elevado custo de dispersão provocou uma adaptação no sentido da produção de um maior número de sementes pesadas, diminuindo a sua dispersão.

13 Questão 2 – Sementes pesadas/ sementes leves A tendência evolutiva para o aumento de produção de sementes pesadas tem permitido a sobrevivência das populações urbanas de Crepis sancta, mas pode conduzir ao desaparecimento destas populações. Explique esta aparente contradição.

14 Questão 2 - Explicação Apesar da população urbana de Crepis sancta ter evoluído no sentido de um aumento de produção de sementes pesadas, o que tem permitido a sua sobrevivência, esta característica pode conduzir ao desaparecimento destas populações. AFIRMAÇÃO. A produção de sementes pesadas pela população urbana permite que estas caiam em canteiros junto à planta mãe e não em solos cobertos com pavimentos. As sementes de cada canteiro darão origem a plantas provenientes do mesmo progenitor e como tal, geneticamente semelhantes. EVIDÊNCIAS O facto das sementes serem pesadas, garante que um elevado número de sementes produzido tem probabilidade de germinar, dando origem a um elevado número de indivíduos o que favorece a sobrevivência da espécie. O facto das sementes de cada canteiro provirem de um mesmo progenitor leva a uma menor variabilidade genética, o que num ambiente em mudança poderá levar ao desaparecimento da espécie. RACÍOCINIO

15 Raciocínio científico na construção de explicações

16 Questão - TESTE INTERMÉDIO 09-05-2008 A família Salicaceæ inclui numerosas espécies de plantas, como, por exemplo, os salgueiros e os choupos. Os choupos adultos apresentam flores na Primavera. As flores masculinas e as flores femininas surgem, geralmente, em árvores distintas. Nas flores, formam- se esporos por meiose. Por germinação, os esporos originam entidades multicelulares produtoras de gâmetas (gametófitos). Após a fecundação, forma- se uma semente, que inclui o embrião. A semente é, geralmente, dispersa pelo vento e, quando as condições são favoráveis, germina, originando uma nova árvore. No entanto, o processo mais comum de reprodução dos choupos é a multiplicação vegetativa a partir das suas raízes (figura 2).

17 Explique, a partir da informação fornecida no texto, a reduzida variabilidade genética entre clones de um choupo e a grande variabilidade genética entre choupos da mesma espécie resultantes de diferentes sementes.

18 Questão - Explicação Os choupos podem-se reproduzir assexuadamente por multiplicação vegetativa ou sexuadamente por sementes. AFIRMAÇÃO. A reprodução assexuada confere baixa variabilidade genética e reprodução sexuada elevada variabilidade genética. EVIDÊNCIAS Os choupos que se formam por multiplicação vegetativa (reprodução assexuada) são geneticamente semelhantes (clones). Os choupos que têm origem em sementes (resultado da união de gâmetas ocorrendo a recombinação de genes - reprodução sexuada) serão geneticamente diferentes. RACÍOCINIO

19 Questão 4 – TESTE INTERMÉDIO 18-05-2011 Os primeiros carnívoros semelhantes a felinos apareceram no Oligocénico, há aproximadamente 35 M.a. As atuais espécies de felinos (subfamília Felinae) tiveram origem no final do Miocénico e tornaram-se numa das mais bem sucedidas famílias de carnívoros, habitando todos os continentes, exceto a Antártica. Compreender a sua evolução e estabelecer uma nomenclatura taxonómica consensual tem sido um processo complexo devido, entre outros aspetos, ao rápido e recente processo de especiação, a um incompleto registo fóssil e à presença de características pouco distintivas na dentição e no esqueleto das diversas espécies.

20 Questão 4 – TESTE INTERMÉDIO 18-05-2011 Na Figura 4, está representada uma proposta de explicação de uma equipa de investigadores para a evolução dos felinos atuais, que resultou de análises de fragmentos de genes de diversos cromossomas e de genes de mitocôndrias (22 789 pares de bases) e de 16 calibrações fósseis. Determinaram-se 8 linhagens principais derivadas de, pelo menos, 10 migrações intercontinentais (de M1 a M10) facilitadas pela ocorrência de flutuações no nível do mar.

21 Questão 4 – TESTE INTERMÉDIO 18-05-2011

22 Explique de que forma as migrações intercontinentais dos felinos e o isolamento das populações foram influenciados pelas sucessivas alterações climáticas.

23 Questão 4 - Explicação As sucessivas alterações climáticas condicionaram as migrações e o isolamento dos felinos. AFIRMAÇÃO As variações da temperatura da Terra provocam alterações no nível médio da água do mar. Nas transgressões o nível médio da águas sobe e cobre partes da costa continental. Nas regressões, o nível médio das águas desce deixando a descoberto áreas continentais. EVIDÊNCIAS Quando ocorrem as regressões, a emersão permite que os felinos migrem, ocupando novos ambientes terrestres, enquanto que durante as transgressões, a imersão de zonas continentais promove o isolamento dos felinos. RACÍOCINIO

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25 Questão 5 – EXAME NACIONAL 2012 – 1ª FASE A representação da história evolutiva dos seres vivos pode aparecer sob a forma de árvores filogenéticas. A árvore representada na Figura 2 mostra a formação de novos taxa, que implicam a fusão de materiais genéticos provenientes de espécies diferentes, através de fenómenos como a endossimbiose, a hibridação e a transferência de genes. Por exemplo, a maior parte das plantas com flor evoluiu a partir de cruzamentos entre espécies diferentes (hibridação); algumas bactérias possuem genes de vírus que as infetaram; genes de uma bactéria podem circular para outra, através de pontes celulares (transferências horizontais de genes). Elysia chlorotica, animal marinho do filo dos moluscos, consome uma alga cujos cloroplastos conserva apenas durante dez meses.

26 Questão 5 – EXAME NACIONAL 2012 – 1ª FASE A maior parte das proteínas destes cloroplastos é codificada por genes que se encontram no genoma nuclear da alga. O núcleo das células do molusco adquiriu alguns destes genes. Assim, para que os cloroplastos neste molusco se possam manter funcionais, têm de contar com proteínas que são codificadas pelo genoma do molusco, permitindo, desta forma, a síntese de clorofila. Elysia chlorotica transforma-se num «vegetal transitório». Lynn Margulis afirmava que certas partes das células eucarióticas são, de facto, bactérias. As células de numerosos eucariontes contêm bactérias, por vezes de várias espécies, que são transmitidas através das divisões celulares. Estes exemplos permitem inferir que a simbiose é uma das forças primárias da evolução, dando origem a fusões de genomas e ao aparecimento de novas espécies (simbiogénese).

27 Questão 5 – EXAME NACIONAL 2012 – 1ª FASE Esta possibilidade de evolução por fusão constitui um novo mecanismo que se junta aos restantes mecanismos que constituem a teoria neodarwinista, com implicações quer no aparecimento de novas espécies, quer no ritmo da evolução biológica. Na realidade, a evolução por fusão e a evolução por divergência não se excluem: são ambas mecanismos de inovação biológica, criando uma diversidade sobre a qual atua a seleção natural.

28 Questão 5 – EXAME NACIONAL 2012 – 1ª FASE

29 Explique em que medida a simbiogénese, perante um ambiente em mudança, constitui um mecanismo evolutivo complementar dos mecanismos reconhecidos pela teoria neodarwinista.

30 Questão 5 – Explicação Num ambiente em mudança, a simbiogénese constitui um mecanismo evolutivo complementar dos mecanismos reconhecidos pela teoria neodarwinista. AFIRMAÇÃO Segundo o Neodarwinismo, a variabilidade genética de uma população é devida a fenómenos de recombinação génica e a mutações. Segundo Lynn Margulis, a variabilidade genética pode ocorrer devido à fusão de genomas. EVIDÊNCIAS Todos os processos referidos anteriormente (mutações, recombinação génica, fusão de genomas) levam a um aumento da variabilidade genética das populações e como tal a uma maior capacidade de adaptação em ambientes em mudança. RACÍOCINIO

31 Raciocínio científico na construção de explicações