Conteúdos
Este plano de aula aborda a origem das células, traçando um paralelo com a origem da vida. Este plano trará, portanto, uma noção da química prebiótica, o experimento de Miller-Urey, as teorias de Oparin e Haldane, o conceito básico de células e os principais tipos celulares.
Objetivos
- Apresentar as hipóteses sobre o surgimento da vida e da célula; e
- Caracterizar a célula como unidade estrutural e funcional dos seres vivos.
Conteúdos / Objetos do conhecimento:
- Origem da vida;
- Origem da célula;
- Miller-Urey; e
- Oparin e Haldane.
Palavras-chave:
Origem da célula. Origem da vida. Unidade estrutural dos seres vivos.
Previsão para aplicação:
3 a 4 aulas (50 min/aula).
Professor(a), para a aplicação deste plano, sugiro a seguinte distribuição dos conteúdos:
As etapas 1 a 3 devem ser trabalhadas em conjunto, em uma aula com 50 minutos de duração.
Na etapa 1, sugiro que você inicie a aula questionando como os alunos imaginam que era a atmosfera primitiva – se era igual à que temos hoje e se há relação das características dessa atmosfera com o surgimento da primeira célula. Você pode fazer apenas um debate com os alunos ou solicitar que realizem um desenho para ilustrar sua resposta.
Em seguida, você pode iniciar a etapa 2 com uma aula expositiva dialogada, utilizando slides, explicando as teorias de Oparin e Haldane para a atmosfera primitiva e a sua influência para a origem da célula e, consequentemente, da vida.
Nesse momento, é necessário destacar a importância dos experimentos para a comprovação das hipóteses e a elaboração das teorias de origem da vida e das células, além de apresentar o experimento de Miller-Urey – se achar interessante, assista com os alunos ao vídeo que demonstra tal experimento (o vídeo está listado no tópico “Materiais relacionados”).
Ao final, deixe evidente que estudar a origem da vida é estudar a origem das células (etapa 3). Investigue com os alunos a justificativa dessa relação.
Para a etapa 4, que pode ser aplicada em duas aulas de 50 minutos de duração cada, sugiro que você, professor(a), retome com os alunos o questionamento feito ao final da aula anterior.
Aqui é importante que eles percebam que todos os seres vivos são formados por células, que são as unidades estruturais de todos os seres vivos.
Após esse momento, você pode solicitar uma breve pesquisa, para ser realizada em sala de aula, sobre quais os tipos básicos celulares, as semelhanças e as diferenças entre cada tipo de célula e um exemplo de ser vivo que possui cada uma delas.
Caso a escola disponha de um microscópio, seria interessante mostrar aos alunos cada um dos tipos celulares, pedindo que desenhem em seu caderno ou roteiro de estudos cada célula observada.
Tal prática pode ampliar os conhecimentos dos alunos com a reflexão e o debate sobre a importância do microscópio para tais estudos.
Para os exercícios da etapa 5, você pode oferecer um tempo para que os alunos resolvam na sala de aula ou solicitar como lição de casa.
Só não se esqueça de fazer a correção compartilhada com os alunos, aproveitando o momento para sanar qualquer dúvida.
Bom trabalho!
1ª Etapa: Atmosfera primitiva
A hipótese científica mais aceita atualmente é que a vida, ou seja, as primeiras células, surgiu na Terra há cerca de 3,5 bilhões de anos, no início do período pré-cambriano.
A hipótese é que os componentes da atmosfera primitiva, composta por amônia, metano, água, gás hidrogênio e gás carbônico, ao serem atingidos constantemente por descargas elétricas oriundas de tempestades, dos raios ultravioletas e do calor, sofreram modificações, combinando-se entre si e formando as primeiras moléculas orgânicas.
Por sua vez, as moléculas teriam se aglomerado, formando amontoados proteicos e, assim, dado origem às primeiras formas de vida primitiva.
2ª Etapa: Experimentos e teorias sobre a origem das células
Um dos experimentos mais importantes para investigar a composição da atmosfera primitiva e demonstrar a formação dos primeiros compostos orgânicos foi a experiência de Miller e Urey.
Acesso em: 21 de agosto de 2023.
Com o surgimento da primeira célula, surgiram outros questionamentos, entre eles:
- Como essa célula consegue energia?
- Como ela se alimenta?
- É uma célula autotrófica ou heterotrófica?
Dois cientistas muito importantes para o estudo dessas teorias foram Oparin e Haldane, que inclusive são responsáveis pela teoria da evolução química, comprovada com os experimentos de Miller e Urey.
Eles acreditavam que as primeiras células eram heterotróficas, sendo o primeiro ser vivo unicelular heterotrófico fermentativo.
No entanto, a hipótese mais aceita hoje é no sentido de que a primeira célula era autotrófica, ou seja, capaz de produzir seu próprio alimento/energia por meio da quimiossíntese.
3ª Etapa: Célula e a origem da vida
Considerado o conceito básico, estudar a origem das células é estudar a origem da vida.
4ª Etapa: Conceito e tipos de célula
As células são as unidades estruturais dos seres vivos, ou seja, todos os seres vivos são formados por células.
A partir desse conceito, muitos outros vieram, como unicelulares e pluricelulares – que estão relacionados com a quantidade de células em determinado organismo e o tipo de célula que tal organismo possui, sendo os dois tipos básicos celulares: a célula procarionte e a célula eucarionte animal e vegetal.
5ª Etapa: Exercícios
1. Na solução aquosa das substâncias orgânicas prebióticas (antes da vida), a catálise produziu a síntese de moléculas complexas de toda classe, inclusive proteínas e ácidos nucléicos. A natureza dos catalisadores primitivos que agiam antes não é conhecida. É quase certo que as argilas desempenharam papel importante: cadeias de aminoácidos podem ser produzidas no tubo de ensaio mediante a presença de certos tipos de argila. (…) Mas o avanço verdadeiramente criativo que pode, na realidade, ter ocorrido apenas uma vez ocorreu quando uma molécula de ácido nucléico aprendeu a orientar a reunião de uma proteína, que, por sua vez, ajudou a copiar o próprio ácido nucléico. Em outros termos, um ácido nucléico serviu como modelo para a reunião de uma enzima que poderia então auxiliar na produção de mais ácido nucléico. Com este desenvolvimento apareceu o primeiro mecanismo potente de realização. A vida tinha começado.
Adaptado de: LURIA, S.E. Vida: experiência inacabada. Belo Horizonte: Editora Itatiaia; São Paulo: EDUSP, 1979.
Considere o esquema abaixo:
O “avanço verdadeiramente criativo” citado no texto deve ter ocorrido no período (em bilhões de anos) compreendido aproximadamente entre
a) 5,0 e 4,5.
b) 4,5 e 3,5.
c) 3,5 e 2,0.
d) 2,0 e 1,5.
e) 1,0 e 0,5.
GABARITO: B.
2. Durante o processo evolutivo, algumas organelas de células eucariotas se formaram por endossimbiose com procariotos. Tais organelas mantiveram o mesmo mecanismo de síntese proteica encontrado nesses procariotos.
Considere as seguintes organelas celulares existentes em eucariotos:
1 – mitocôndrias
2 – aparelho golgiense
3 – lisossomas
4 – cloroplastos
5 – vesículas secretoras
6 – peroxissomas
Nas células das plantas, as organelas que apresentam o mecanismo de síntese proteica igual ao dos procariotos correspondem às de números:
a) 1 e 4
b) 2 e 3
c) 3 e 6
d) 4 e 5
GABARITO: A.
Exercícios disponíveis em Globo.com – Educação.
Acesso em 27 de julho de 2023.
3. Em 1953, Miller e Urey realizaram experimentos simulando as condições da Terra primitiva: supostamente altas temperaturas e atmosfera composta pelos gases metano, amônia, hidrogênio e vapor d’água, sujeita a descargas elétricas intensas.
A figura a seguir representa o aparato utilizado por Miller e Urey em seus experimentos.
a) Qual a hipótese testada por Miller e Urey neste experimento?
b) Cite um produto obtido que confirmou essa hipótese.
c) Como se explica que O2tenha surgido posteriormente na atmosfera?
GABARITO:
a) Miller e Urey testaram a hipótese heterotrófica.
b) Aminoácidos.
c) O gás oxigênio (O2) surgiu na atmosfera através dos organismos autótrofos fotossintetizantes.
4. Considerando-se a composição da atmosfera primitiva, pode-se afirmar que:
a) o CO2presente na atmosfera primitiva pode ter se originado da degradação aeróbica da glicose.
b) a matéria precursora da vida só poderia ter se formado se houvesse enzimas para catalisar as reações entre os gases presentes na atmosfera primitiva.
c) as substâncias orgânicas formadas a partir dos gases presentes na atmosfera primitiva deram origem a proteínas e ácidos nucleicos.
d) os aminoácidos formados na Terra primitiva surgiram do aumento da interação de moléculas de ácido nucleico com proteínas.
GABARITO: C.
5. Segundo a teoria de Oparin, a vida na Terra poderia ter sido originada a partir de substâncias orgânicas formadas pela combinação de moléculas, como metano, amônia, hidrogênio e vapor de água, que compunham a atmosfera primitiva da Terra.
A esse processo seguiram-se a síntese proteica nos mares primitivos, a formação dos coacervados e o surgimento das primeiras células.
Considerando os processos de formação e as formas de utilização dos gases oxigênio e dióxido de carbono, a sequência mais provável dos primeiros seres vivos na Terra foi:
a) autotróficos, heterotróficos anaeróbicos e heterotróficos aeróbicos.
b) heterotróficos anaeróbicos, heterotróficos aeróbicos e autotróficos.
c) autotróficos, heterotróficos aeróbicos e heterotróficos anaeróbicos.
d) heterotróficos anaeróbicos, autotróficos e heterotróficos aeróbicos.
e) heterotróficos aeróbicos, autotróficos e heterotróficos anaeróbicos.
GABARITO: D.
6. Em certos locais, larvas de moscas criadas em arroz cozido são utilizadas como iscas para pesca. Alguns criadores, no entanto, acreditam que essas larvas surgem espontaneamente do arroz cozido, tal como preconizado pela teoria da geração espontânea.
Essa teoria começou a ser refutada pelos cientistas ainda no século XVII, a partir dos estudos de Redi e Pasteur, que mostraram experimentalmente que:
a) seres vivos podem ser criados em laboratório.
b) a vida se originou no planeta a partir de microrganismos.
c) o ser vivo é oriundo da reprodução de outro ser vivo preexistente.
d) seres vermiformes e microrganismos são evolutivamente aparentados.
e) vermes e microrganismos são gerados pela matéria existente nos cadáveres e nos caldos nutritivos, respectivamente.
GABARITO: C.
7. Nas recentes expedições espaciais que chegaram ao solo de Marte, e pelos sinais fornecidos por diferentes sondas e formas de análise, vem sendo investigada a possibilidade da existência de água naquele planeta.
A motivação principal dessas investigações, que ocupam frequentemente o noticiário sobre Marte, deve-se ao fato de que a presença de água indicaria naquele planeta:
a) a existência de um solo rico em nutrientes e com potencial para a agricultura.
b) a existência de ventos, com possibilidade de erosão e formação de canais.
c) a possibilidade de existir ou ter existido alguma forma de vida semelhante à da Terra.
d) a possibilidade de extração de água visando ao seu aproveitamento futuro na Terra.
e) a viabilidade, em futuro próximo, do estabelecimento de colônias humanas em Marte.
GABARITO: C.
8. Considere os seguintes eventos relativos à origem da vida:
I – Aparecimento do processo de fermentação.
II – Formação de coacervados.
III – Aparecimento dos processos de fotossíntese e respiração aeróbica.
IV – Estabelecimento do equilíbrio entre heterótrofos e autótrofos.
A ordem lógica em que esses eventos ocorreram é:
a) I → II → III → IV.
b) I → II → IV → III.
c) II → I → III → IV.
d) II → III → IV → I.
e) IV → III → II → I.
GABARITO: C.
9. “Todo ser vivo se origina por reprodução de outro ser vivo da mesma espécie.”
O texto anterior está de acordo com a:
a) teoria da geração espontânea.
b) teoria da biogênese.
c) hipótese heterotrófica da origem da vida.
d) hipótese autotrófica da origem da vida.
e) hipótese do criacionismo.
GABARITO: B.
10. O gráfico abaixo representa a evolução da quantidade de oxigênio na atmosfera no curso dos tempos geológicos. O número 100 sugere a quantidade atual de oxigênio na atmosfera, e os demais valores indicam diferentes porcentagens dessa quantidade.
De acordo com o gráfico, é correto afirmar que:
a) as primeiras formas de vida surgiram na ausência de O2.
b) a atmosfera primitiva apresentava 1% de teor de oxigênio.
c) após o início da fotossíntese, o teor de oxigênio na atmosfera mantém-se estável.
d) desde o pré-cambriano, a atmosfera mantém os mesmos níveis de teor de oxigênio.
e) na escala evolutiva da vida, quando surgiram os anfíbios, o teor de oxigênio atmosférico já se havia estabilizado.
GABARITO: A.
Exercícios disponíveis em Olhar Químico.
Acesso em 27 de julho de 2023.
Plano de aula elaborado pela prof.ª dr.ª Nathalie Lousan.
Revisão textual: professora Daniela Leite Nunes.
Coordenação Pedagógica prof.ª dr.ª Aline Monge.
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Acesso em: 27 de julho de 2023.
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