Biologia do IGCSE

Todo ser vivo compartilha as mesmas sete características 特征 — sete processos vitais 生命过程 que todos os organismos 生物体 realizam. Você pode lembrá-los pelas letras MRS GREN. O examinador dá pontos pelo texto exato, então aprenda cada definição.

• Movimento 运动 — uma ação por um organismo, ou parte dele, que muda sua posição ou lugar.
• Respiração 呼吸作用 — as reações químicas em células 细胞 que quebram moléculas de nutrientes 营养物质 e liberam energia 能量 para o metabolismo 新陈代谢.
• Sensibilidade 应激性 — a capacidade de detectar e responder a mudanças no ambiente 环境 interno ou externo.
• Crescimento 生长 — um aumento permanente no tamanho e na massa seca 干重.
• Reprodução 生殖 — os processos que produzem mais organismos da mesma espécie.
• Excreção 排泄 — a remoção dos produtos de resíduo 废物 do metabolismo, e de substâncias que o corpo tem em excesso (mais do que precisa).
• Nutrição 营养 — a absorção de materiais para energia, crescimento e desenvolvimento.

Metabolismo significa todas as reações químicas que ocorrem dentro das células de um organismo.

Existem milhões de tipos de seres vivos. Para estudá-los, os cientistas os classificam 分类 — eles os organizam em grupos pelas características que compartilham. Organismos no mesmo grupo compartilham mais características entre si do que com organismos de outros grupos.

Espécie e o sistema binomial

O menor grupo comum é a espécie 物种. Uma espécie é um grupo de organismos que se reproduzem para produzir filhos férteis 可育后代 ("fértil" significa que os descendentes podem, por sua vez, ter filhos).

Cada espécie possui um nome científico 学名 de duas partes. Esse sistema de nomenclatura é o sistema binomial 双名法 — um sistema acordado em todo o mundo, para que todos os cientistas usem o mesmo nome.

• A primeira parte é o gênero 属 (um grupo maior ao qual a espécie pertence). Começa com letra maiúscula.
• A segunda parte é a espécie. Começa com letra minúscula.

O nome completo é escrito em itálico, por exemplo Homo sapiens (humanos). Dois ratos chamados Rattus norvegicus e Rattus rattus pertencem ao mesmo gênero, mas são espécies diferentes.

Chaves dicotômicas

Uma chave dicotômica 二歧检索表 é uma ferramenta que ajuda você a identificar um organismo desconhecido. "Dicotômico" significa "dividir-se em dois". Em cada etapa, a chave oferece duas opções sobre uma característica. Você escolhe a que corresponde ao seu organismo, e essa escolha o leva ao próximo par de opções. Repita isso até chegar ao nome do organismo.

Ao construir uma chave, escolha características claras visíveis — por exemplo "possui asas / não possui asas" — e não características que mudam, como o tamanho.

Exemplo resolvido. Uma chave lê: passo 1, possui asas, vá para o 2; não possui asas, vá para o 3. Passo 2, um par de asas, é uma mosca doméstica; dois pares de asas, é uma borboleta. Um inseto desconhecido tem dois pares de asas. O passo 1 apenas pergunta "asas ou sem asas?", então possuir asas o leva ao passo 2. No passo 2, "dois pares" indica borboleta. Siga o caminho indicado pela chave, passo a passo — nunca pule diretamente para o nome que parece correto.

Classificação e DNA (Suplemento)

A classificação moderna tenta mostrar relações evolutivas 进化关系 — quão próximos os diferentes organismos estão relacionados. Organismos mais relacionados compartilham um ancestral mais recente.

Para medir isso, cientistas comparam a sequência de bases 碱基序列 do DNA (a ordem das "letras" químicas que compõem os genes 基因 de um organismo). A regra é simples:

• Organismos que compartilham um ancestral mais recente (mais relacionados) possuem sequências de bases de DNA mais semelhantes.
• Organismos que compartilham apenas um ancestral distante possuem sequências de bases menos semelhantes.

Assim, uma sequência de bases de DNA pode ser usada tanto para classificar organismos quanto para determinar quão próximos duas espécies estão relacionadas.

Os maiores grupos em que os organismos são organizados são chamados de reinos 界. No nível Core, você posiciona organismos nos dois primeiros reinos abaixo; para o Suplemento, você precisa dos cinco reinos. Você decide onde um organismo pertence observando suas principais características.

Os reinos fungo, procariota e protista são apenas para o Suplemento.

Agrupamento do reino animal

O reino animal é dividido primeiro em dois: animais com coluna vertebral e animais sem ela.

Vertebrados 脊椎动物 são animais com uma coluna vertebral 脊柱. Existem cinco grupos principais.

Artrópodes 节肢动物 são animais sem coluna vertebral. Eles possuem um esqueleto externo rígido (um exoesqueleto 外骨骼) e pernas articuladas em articulações 关节. Existem quatro grupos principais.

Agrupamento do reino vegetal (Suplemento)

As plantas também são agrupadas. Você precisa conhecer dois deles.

• Samambaias 蕨类植物 — possuem raízes, caules e folhas, mas não produzem nenhumas flores ou sementes. Reproduzem-se usando pequenas esporos 孢子.
• Plantas com flores 开花植物 — produzem flores e formam sementes 种子 dentro da flor. Dividem-se em dois grupos por suas cotilédones (as primeiras folhas dentro de uma semente, chamadas cotilédones 子叶):

Vírus (Suplemento)

Vírus 病毒 não são classificados em nenhum reino. Não são feitos de células, por isso muitos cientistas não os consideram seres vivos. Um vírus é muito simples, com apenas duas partes:

• um revestimento externo de proteína 蛋白质外壳, e
• material genético 遗传物质 (seus genes) no interior.

Um vírus não pode realizar os processos vitais sozinho. Ele só pode se reproduzir dentro das células vivas de um hospedeiro 宿主 — o organismo que ele infecta.

• Decore as sete características de vida com suas definições exatas. Escreva-as como frases claras e completas.
• Digestão 消化 não é uma das sete características — é apenas uma parte da nutrição. "Respiração" também não é uma das sete.
• Em um nome científico, o gênero começa com letra maiúscula e a espécie com letra minúscula, e ambos devem estar em itálico.
• Para usar uma chave dicotômica, comece no primeiro par de opções e siga o caminho passo a passo. Não pule etapas.
• Sequência de bases de DNA mais semelhante → os organismos estão mais relacionados (compartilham um ancestral mais recente).

Todo ser vivo é feito de células 细胞. A célula é a menor parte capaz de realizar os processos vitais. Neste tópico, você compara uma célula vegetal 植物, uma célula animal 动物 e a célula de uma bactéria 细菌. Todas as novas células são formadas pela divisão 分裂 de células já existentes.

Quais estruturas estão em cada célula?

Assim, células vegetais e animais compartilham cinco estruturas: membrana plasmática, citoplasma, ribossomos, núcleo e mitocôndrias. Uma célula vegetal possui três estruturas extras: parede celular, um grande vacúolo e (nas partes verdes) cloroplastos.

O que cada estrutura faz

• Membrana plasmática — controla quais substâncias entram e saem da célula.
• Citoplasma — um líquido gelatinoso onde ocorrem muitas reações químicas.
• Núcleo — controla as atividades da célula e armazena o material genético 遗传物质.
• Ribossomos — local onde as proteínas 蛋白质 são sintetizadas.
• Mitocondrias — local onde ocorre a respiração 呼吸作用 para liberar energia 能量.
• Parede celular — formada por celulose 纤维素; confere resistência e forma fixa à célula vegetal.
• Cloroplastos — contêm clorofila 叶绿素, uma substância verde que captura a luz para a fotossíntese 光合作用.
• Vacúolo grande — preenchido com suco celular 细胞液; ajuda a manter a célula vegetal firme.

Células bacterianas

Uma bactéria é um procarioto 原核生物 — sua célula não possui núcleo. Em vez disso, seu DNA é um único laço (anel), solto no citoplasma. Bactérias também possuem pequenos anéis extras de DNA chamados plasmídeos 质粒. Uma célula bacteriana tem parede celular e membrana plasmática, citoplasma e ribossomos, mas não possui mitocôndrias nem cloroplastos.

A maioria das células são células especializadas 特化细胞 — sua forma e partes são adequadas para uma função específica.

Espermatozoides e células-ovo são as células sexuais, chamadas gâmetas 配子.

Um organismo 生物体 composto por muitas células é estruturado em níveis, do menor para o maior:

• célula — a menor unidade de vida (por exemplo, uma hemácia).
• tecido 组织 — um grupo de células semelhantes que trabalham juntas (por exemplo, músculo 肌肉).
• órgão 器官 — vários tecidos diferentes que trabalham juntos para realizar uma função (por exemplo, o coração ou uma folha).
• sistema orgânico 器官系统 — vários órgãos que trabalham juntos (por exemplo, o sistema digestivo 消化系统, que decomõe os alimentos).
• organismo — todos os sistemas orgânicos juntos formam um ser vivo inteiro.

*De uma única célula até todo o organismo

As células são pequenas, então você as observa sob um microscópio 显微镜, que as faz parecer muito maiores. Quantas vezes maior a imagem é, é chamado de aumento 放大倍数.

*Cubra a quantidade que você deseja no triângulo para ler sua fórmula

• tamanho da imagem = o tamanho no desenho ou foto.
• tamanho real = o tamanho verdadeiro do especime 标本.

O aumento não tem unidade — é apenas um número, por exemplo ×250. Você pode rearranjar a fórmula:

Exemplo resolvido. Uma estrutura é mostrada com uma ampliação de 250. Seu tamanho na imagem é 5.00 mm. Portanto, o tamanho real = 5.00 ÷ 250 = 0.02 mm. Sempre coloque ambos os tamanhos na mesma unidade antes de dividir.

Mudança de unidades (Suplemento)

As células são frequentemente medidas em micrômetros 微米 (μm), que são menores que milímetros (mm):

Então 0.02 mm = 20 μm. Para converter mm em μm, multiplique por 1000. Para converter μm em mm, divida por 1000.

Exemplo resolvido. Uma célula é desenhada com 60 mm de largura, e sua largura real é 30 μm. Calcule a ampliação. Primeiro, iguale as unidades: tamanho da imagem = 60 mm = 60 × 1000 = 60,000 μm. Em seguida, ampliação = imagem ÷ real = 60,000 ÷ 30 = ×2000. Se você esquecer de converter e dividir 60 ÷ 30, obterá ×2 — mil vezes menor. Este é o erro mais comum em todo o tópico.

• Uma célula vegetal tem parede celular, vacúolo grande e cloroplastos; uma célula animal não tem nenhum desses. Ambas possuem núcleo, citoplasma, membrana plasmática, mitocôndrias e ribossomos.
• Uma célula sem núcleo, mas com plasmídeos e um laço de DNA, é uma bactéria.
• Para aumento, cubra a quantidade que você quer: aumento = imagem ÷ real; real = imagem ÷ aumento.
• Sempre converta para a mesma unidade antes de calcular. Lembre-se que 1 mm = 1000 μm.
• Para uma célula especializada, relacione sua função a uma característica que a adapte (por exemplo, uma hemácia não tem núcleo, então pode carregar mais oxigênio).

Difusão 扩散 é o movimento líquido 净移动 de partículas 粒子 de uma região de maior concentração 浓度 para uma região de menor concentração. Dizemos que as partículas se movem a favor do gradiente de concentração 浓度梯度.

As partículas se espalham devido ao seu próprio movimento aleatório 随机运动. A energia 能量 para a difusão vem da energia cinética 动能 do movimento aleatório de moléculas 分子 e íons 离子 — portanto, a difusão não precisa de energia extra.

Algumas substâncias entram e saem das células por difusão através da membrana plasmática 细胞膜.

*Difusão: partículas se movem de maior para menor concentração, descendo o gradiente

Por que a difusão importa. Muitos gases 气体 e substâncias dissolvidas (solutos 溶质) movem-se por difusão nos seres vivos. Por exemplo, oxigênio 氧气 difunde para dentro das células para respiração, e dióxido de carbono 二氧化碳 difunde para fora.

A taxa de difusão muda conforme quatro fatores:

Água como solvente

A água é um excelente solvente 溶剂 — muitas substâncias dissolvem-se 溶解 nela para formar uma solução 溶液. Isso é importante para a digestão 消化 (os alimentos devem se dissolver antes de serem usados), excreção 排泄 (os resíduos são levados dissolvidos em água) e transporte 运输 (substâncias viajam pelo corpo dissolvidas no sangue e suco vascular).

O que é osmose

Osmose 渗透 é um tipo especial de difusão: o movimento líquido de água através de uma membrana semipermeável 半透膜. Esse tipo de membrana possui poros minúsculos que deixam passar moléculas pequenas de água, mas retêm partículas maiores de soluto. A água entra e sai das células por osmose através da membrana plasmática.

Uma solução concentrada possui muito soluto dissolvido e pouca água. Uma solução diluída possui pouco soluto e muita água.

(Suplemento) A osmose é o movimento líquido de moléculas de água de uma região de maior potencial hídrico 水势 (uma solução diluída — mais água) para uma região de menor potencial hídrico (uma solução concentrada — menos água), através de uma membrana semipermeável.

Osmose e células vegetais

Quando você coloca tecido vegetal em soluções diferentes, a água move-se por osmose:

• Em água pura ou solução diluída, a água move-se para dentro das células. As células incham e ficam firmes, ou turgescidas 膨胀. A água pressiona para fora na parede celular; essa pressão externa é a pressão de turgor 膨压. Células turgescidas fazem a planta ficar ereta — assim as plantas são sustentadas.
• Em uma solução concentrada, a água move-se para fora das células. As células perdem sua firmeza e ficam moles, ou flácidas 松软.
• (Suplemento) Se ainda mais água sair, a membrana plasmática se afasta da parede celular. Isso é plasmólise 质壁分离.

Você pode investigar a osmose usando membranas de diálise 透析管 (uma membrana semipermeável artificial) ou usando cilindros cortados de batata. Meça seu comprimento ou massa antes e depois da imersão. Cilindros em água pura ou solução diluída ganham comprimento e massa; cilíndros em solução concentrada perdem comprimento e massa; em uma solução de concentração igual, não há alteração.

Exemplo resolvido. Um cilindro de batata tem massa de 5.0 g antes de ser imerso e 5.6 g após ser imerso em uma solução diluída. Calcule a variação percentual da massa.

• variação na massa = 5.6 - 5.0 = 0.6 g (um ganho).
• variação percentual = mudança ÷ massa inicial × 100 = 0.6 ÷ 5.0 × 100 = +12%.

Uma resposta positiva significa que o cilindro ganhou água, portanto a solução era mais diluída que o conteúdo celular. Sempre calcule a variação percentual, e não apenas a mudança em gramas — isso permite comparar cilíndros que começaram com massas diferentes de forma justa.

Transporte ativo 主动运输 é o movimento de partículas através de uma membrana celular de uma região de menor concentração para uma região de maior concentração — ou seja, contra o gradiente de concentração. Como isso é "subir", requer energia da respiração 呼吸作用.

(Suplemento) O transporte ativo permite que uma célula absorva moléculas ou íons úteis mesmo quando eles já estão mais concentrados dentro dela. Por exemplo, pelos radiculares 根毛 absorvem íons minerais do solo por transporte ativo. Portadores proteicos 载体蛋白 na membrana capturam as moléculas ou íons e os transportam, usando energia.

• Escreva sempre o movimento líquido: as partículas se movem em ambas as direções, mas o fluxo geral é a favor do gradiente (para difusão e osmose).
• A osmose move apenas água, e somente através de uma membrana semipermeável. A difusão pode mover muitos tipos de partícula.
• Apenas o transporte ativo usa energia da respiração, e é o único que vai contra o gradiente.
• Para o experimento com batata ou planta: entrada de água → turgescência, maior e mais pesado; saída de água → flacidez, menor e mais leve; concentração igual → nenhuma alteração.
• Uma área de superfície maior, temperatura mais alta, gradiente de concentração mais íngreme e distância mais curta tornam a difusão mais rápida.

Os seres vivos são constituídos por alguns tipos de molécula 分子. As mais importantes são carboidratos, gorduras e proteínas. Cada uma é feita de um pequeno número de elementos 元素 químicos.

• Carboidratos 碳水化合物 e gorduras 脂肪 contêm três elementos: carbono 碳 (C), hidrogênio 氢 (H) e oxigênio (O).
• Proteínas 蛋白质 também contêm carbono, hidrogênio e oxigênio, além de nitrogênio 氮 (N). (Algumas proteínas também contêm enxofre, S.)

As grandes moléculas são formadas pela união de muitas moléculas pequenas, como contas em um cordão.

Amido e glicogênio são reservas energéticas; a celulose forma paredes celulares vegetais. As proteínas são construídas a partir de cerca de 20 tipos diferentes de aminoácidos ligados em cadeia. Uma molécula de gordura é formada por três ácidos graxos ligados a um glicerol.

Você pode testar um pedaço de alimento para descobrir quais substâncias ele contém. Adicione o reagente de teste e observe a mudança de cor.

Duas coisas para lembrar: apenas o teste de Benedict precisa de calor; e o DCPIP perde sua cor (fica incolor), enquanto os outros testes adquirem uma nova cor.

Exemplo resolvido. Um aluno testa um alimento desconhecido. A solução de iodo permanece laranja-acastanhada. A solução de Benedict, após aquecimento, fica vermelho-tijolo. A solução de biureto fica roxa. O que o alimento contém? Iodo permanecendo laranja-acastanhado é um resultado negativo, logo não há amido. Vermelho-tijolo é um resultado positivo de Benedict, logo açúcar redutor está presente. Roxo é um resultado positivo de biureto, logo proteína está presente. O alimento contém açúcar redutor e proteína, mas não amido. "Sem mudança de cor" é um resultado real — informa que a substância está ausente.

DNA é o material genético 遗传物质 — ele carrega as instruções para construir e manter um organismo. Sua estrutura tem quatro pontos-chave:

• duas fitas 链 são enroladas juntas para formar uma dupla hélice 双螺旋 (como uma escada torcida).
• cada fita carrega substâncias químicas chamadas bases 碱基.
• ligações 化学键 entre pares de bases mantêm as duas fitas unidas.
• as bases sempre se pareiam da mesma maneira: A com T, e C com G.

• Carboidratos e gorduras são feitos de C, H e O. Proteínas também contêm N (nitrogênio).
• Aprenda cada teste alimentar e sua mudança de cor. Para açúcares redutores você deve aquecer a solução de Benedict.
• O DCPIP muda de azul para incolor; os outros quatro testes produzem cada um uma nova cor.
• No DNA, as bases se pareiam apenas A–T e C–G. Então, se você conhece as bases em uma fita, pode deduzir a outra.

Um catalisador 催化剂 é uma substância que aumenta a velocidade 速率 de uma reação química 化学反应, mas não é consumida nem alterada pela reação. O mesmo catalisador pode ser usado repetidamente.

Enzimas 酶 são catalisadores biológicos — catalisadores produzidos por células vivas. Elas são proteínas 蛋白质. Enzimas participam de todas as reações do metabolismo 新陈代谢, controlando quase toda reação química em um ser vivo.

As enzimas são vitais. Sem elas, as reações que mantêm você vivo seriam muito lentas. As enzimas aumentam a velocidade da reação o suficiente para manter o organismo vivo.

Cada enzima possui um bolso especial chamado sítio ativo 活性位点. A molécula 分子 sobre a qual ela atua é chamada de substrato 底物.

• A forma do sítio ativo é complementar 互补 à forma do substrato — elas se encaixam como chave e fechadura.
• O substrato se encaixa no sítio ativo. (Suplemento) Isso forma um complexo enzima-substrato 酶底物复合物.
• A reação ocorre, e o substrato é transformado em um ou mais produtos 产物.
• Os produtos deixam o sítio ativo, que então fica livre para ser usado novamente.

Por que as enzimas são específicas (Suplemento)

Cada enzima é específica 专一 — ela atua apenas sobre um tipo de substrato. Isso ocorre porque apenas esse substrato tem a forma certa para se encaixar no sítio ativo. Um substrato de forma diferente não se encaixará, assim como uma chave errada não abre uma fechadura.

A atividade de uma enzima depende de temperatura 温度 e pH. Você pode investigar isso medindo a velocidade da reação em diferentes temperaturas ou valores de pH.

Temperatura

• Com o aumento da temperatura a partir de um ponto frio, a atividade enzimática aumenta. As moléculas de enzima e substrato possuem mais energia cinética 动能, então se movem mais rápido e colidem com maior frequência. (Suplemento) Há mais colisões 碰撞 úteis por segundo.
• A atividade é máxima na temperatura ótima 最适温度 (cerca de 37 °C no corpo humano).
• Acima do ótimo, a atividade cai rapidamente. O calor altera a forma do sítio ativo, fazendo com que o substrato não se encaixe mais. A enzima está denaturada 变性. A desnaturação é permanente — a enzima não pode recuperar-se.

Exemplo resolvido. Uma reação termina em 50 s a 20 °C, e em 20 s a 37 °C. Qual temperatura é mais rápida e por quanto? Um tempo menor indica uma taxa mais rápida, então calcule uma taxa com taxa = 1000 ÷ tempo. A 20 °C a taxa é 1000 ÷ 50 = 20 unidades; a 37 °C é 1000 ÷ 20 = 50 unidades. Portanto, 37 °C é 50 ÷ 20 = 2.5 vezes mais rápida. Não diga que a taxa "aumentou em 30 s" - o tempo não é uma taxa. Converta o tempo em taxa primeiro e lembre-se de que a maior taxa sempre corresponde ao menor tempo.

pH

• Cada enzima funciona melhor num pH específico.
• Se o pH estiver muito alto ou muito baixo, a forma do sítio ativo muda, o substrato para de se encaixar e a enzima é denaturada.

• Uma enzima é tanto uma proteína quanto um catalisador biológico: ela acelera uma reação e não é consumida.
• Descreva a forma: o sítio ativo é complementar ao substrato (a ideia de chave-fechadura). Cada enzima é específica para um único substrato.
• Baixa temperatura → lento (pouca energia cinética). Ótimo → mais rápido. Muito quente → denaturado (o sítio ativo perde sua forma, permanentemente).
• O pH errado também denatura a enzima alterando a forma do sítio ativo.
• "Denaturado" não significa "morto" — enzimas não são seres vivos. Diga que a forma do sítio ativo mudou para que o substrato não se encaixe mais.

Fotossíntese 光合作用 é o processo pelo qual as plantas produzem carboidratos 碳水化合物 a partir de matérias-primas 原料 simples, utilizando energia 能量 da luz. É como as plantas se alimentam.

A equação verbal

Em palavras: as plantas absorvem dióxido de carbono 二氧化碳 e água, e produzem glicose 葡萄糖 e oxigênio 氧气. Esta reação só pode ocorrer na luz e apenas onde há clorofila 叶绿素.

(Suplemento) A equação química balanceada é:

O que a clorofila faz

A clorofila é um pigmento 色素 verde encontrado nos cloroplastos 叶绿体. Ela captura a luz e transfere a energia da luz para a energia armazenada em compostos químicos. Essa energia química é então usada para construir carboidratos.

O que a planta faz com a glicose

Minerais do solo

As plantas também absorvem íons minerais 离子 do solo através de suas raízes:

• íons nitrato 硝酸根离子 — necessários para produzir ácidos aminados 氨基酸 (e assim proteínas).
• íons magnésio 镁离子 — necessários para produzir clorofila.

Uma planta carente de nitrato cresce mal com caules fracos; uma planta carente de magnésio tem folhas amarelas (não consegue produzir suficiente clorofila).

A taxa de fotossíntese

A taxa 速率 de fotossíntese depende de três coisas:

• intensidade luminosa 光照强度 — mais luz resulta em uma taxa mais rápida, até certo ponto.
• concentração 浓度 de dióxido de carbono — mais dióxido de carbono resulta em uma taxa mais rápida.
• temperatura 温度 — temperaturas mais altas são mais rápidas, até ficarem tão quentes que as enzimas sejam denaturadas.

(Suplemento) Em qualquer momento, o fator que está em menor suprimento limita a taxa. Isso é chamado de fator limitante 限制因素. Por exemplo, em um dia nublado, a intensidade luminosa geralmente é o fator limitante; em um dia ensolarado, pode ser a concentração de dióxido de carbono.

Exemplo resolvido. Em um gráfico de taxa versus intensidade luminosa, a linha sobe acentuadamente inicialmente e depois se nivela. Qual fator é limitante em cada parte? Na parte ascendente, adicionar luz eleva a taxa, portanto a intensidade luminosa é o fator limitante ali. Na parte plana, adicionar mais luz não muda nada, logo a luz já não é mais limitante — algo mais está, geralmente a concentração de dióxido de carbono ou a temperatura. O teste é sempre o mesmo: se adicionar mais de um fator acelera a reação, esse fator era o que estava a restringindo-a.

Investigando a fotossíntese

Para demonstrar que uma planta precisa de luz, clorofila e dióxido de carbono, testa-se uma folha quanto a amido após remover um desses fatores. Um controle 对照 mantém todas as outras condições iguais, garantindo que o teste seja justo. (Primeiro deixe a planta no escuro para consumir seu amido.) Uma folha com partes verdes e brancas mostra amido apenas nas partes verdes, que possuem clorofila.

Você também pode observar troca gasosa 气体 exchange em uma planta aquática usando indicador 指示剂 de bicarbonato, que muda de cor conforme o nível de dióxido de carbono varia. Na luz, a planta absorve dióxido de carbono para a fotossíntese; no escuro, libera dióxido de carbono devido à respiração.

Uma folha está bem adaptada 适应 para a fotossíntese. A maioria das folhas é larga, com grande área de superfície 表面积 para capturar muita luz, e fina, para que gases e luz alcancem rapidamente todas as células.

O centro da folha, o mesofilo 叶肉, é onde ocorre a maior parte da fotossíntese. Estas são as principais partes de uma folha:

• Aprenda a equação verbal exatamente: dióxido de carbono + água → glicose + oxigênio (na luz, com clorofila).
• A clorofila está nos cloroplastos; não é consumida — ela transfere energia luminosa.
• Vincule cada fator à taxa: mais luz, mais dióxido de carbono, mais quente (mas não excessivamente) → mais rápido, até que um fator limitante impeça novo aumento.
• Para a estrutura da folha, vincule sempre a parte à sua função: folhas largas e finas para capturar luz; células paliçádicas cheias de cloroplastos; estômatos e espaços aéreos para troca gasosa.
• Íons nitrato → ácidos aminados; íons magnésio → clorofila.

Uma dieta equilibrada 均衡饮食 fornece todas as substâncias necessárias, nas quantidades adequadas. Existem sete componentes.

Duas doenças decorrem da deficiência de uma vitamina:

• pouca vitamina C → scurvy 坏血病 (gengivas com sangramento, cicatrização lenta).
• pouca vitamina D → rickets 佝偻病 (ossos moles e deformados), porque o corpo não consegue absorver suficiente cálcio.

Exemplo resolvido. Uma criança quase não come frutas frescas ou vegetais. Suas gengivas sangram e pequenos cortes levam muito tempo para cicatrizar. Qual parte da dieta está faltando, e por que isso explica os sintomas? Frutas frescas e vegetais são a principal fonte de vitamin C, e a falta de vitamina C causa scurvy - cujos sinais são exatamente gengivas com sangramento e cicatrização lenta. Portanto, a parte faltante é a vitamina C. Nomeie a substance e a disease separadamente: uma resposta que diga apenas "deficiência de vitamina" não obterá pontos.

O digestive system 消化系统 quebra os alimentos. Os alimentos passam por um longo tubo, o alimentary canal 消化道:

boca → oesophagus 食道 → stomach 胃 → small intestine 小肠 (primeiro o duodenum 十二指肠 e depois o ileum 回肠) → large intestine 大肠 (o colon 结肠, rectum 直肠 e anus 肛门).

Alguns órgãos ajudam na digestão, mas os alimentos não passam por eles: as salivary glands 唾液腺 na boca, o pancreas 胰腺, o liver 肝脏 e a gall bladder 胆囊.

Cinco coisas acontecem aos alimentos, em ordem:

A digestão física quebra os alimentos em pedaços menores sem alterar as moléculas dos alimentos. Isso aumenta a surface area 表面积 para que as enzymes 酶 atuem posteriormente.

Dentes

Você tem quatro tipos de teeth 牙齿:

Um dente é composto por estas partes:

Os dentes estão inseridos no osso da mandíbula e mantidos firmes pelas gums 牙龈.

Estômago

A parede do estômago é feita de músculo 肌肉 que aperta e mistura os alimentos, quebrando-os em pedaços menores.

Bile (Suplemento)

Bile 胆汁 é produzida no fígado e armazenada na vesícula biliar. Ela emulsifies 乳化 gorduras e óleos — quebra grandes gotas de gordura em muitas microgotas. Isso proporciona uma área de superfície muito maior para a enzima lipase 脂肪酶 digerir a gordura. A própria bile não contém enzimas.

A digestão química quebra grandes moléculas insoluble 不溶性 em pequenas moléculas soluble 可溶性. Apenas pequenas moléculas solúveis podem ser absorvidas no sangue. As enzimas realizam esse trabalho.

Ácido no estômago

O estômago produz hydrochloric acid 盐酸, que faz parte do gastric juice 胃液. Este ácido:

• mata microorganisms 微生物 nocivos nos alimentos, e
• fornece um pH ácidos 酸性, o melhor pH para a protease do estômago funcionar.

Digestão de amido e proteína (Suplemento)

O amido é digerido em duas etapas:

• a amilase quebra o amido em maltose 麦芽糖.
• a maltase 麦芽糖酶, nas membranas do epithelium 上皮 revestindo o intestino delgado, quebra a maltose em glucose 葡萄糖.

A proteína é digerida por duas proteases:

• a pepsin 胃蛋白酶 quebra a proteína no estômago ácido.
• a trypsin 胰蛋白酶 quebra a proteína no intestino delgado alcalina 碱性.

A bile é alcalina. Ela neutralises 中和 o alimento e o suco gástrico ácidos à medida que entram no duodeno, fornecendo um pH adequado para as enzimas ali presentes.

Os nutrientes digeridos são absorvidos no sangue no intestino delgado. A maior parte da água também é absorvida aqui; o cólon absorve o restante, deixando fezes sólidas.

Vilosidades (Suplemento)

O interior do intestino delgado é coberto por milhões de vilosidades em forma de dedo. Cada vilosidade é coberta por microvilosidades ainda menores. Juntas, elas proporcionam uma enorme área de superfície, tornando a absorção rápida.

Uma única vilosidade possui:

• uma parede com apenas uma célula de espessura, para que as moléculas tenham apenas uma curta distância para percorrer.
• uma rede de capillaries 毛细血管 que transportam glicose e aminoácidos absorvidos.
• um lacteal 乳糜管 no centro que transporta ácidos graxos e glicerol absorvidos.

• Uma dieta equilibrada possui a quantidade certa de cada componente. Aprenda uma fonte e uma função para cada um.
• Vitamina C ↔ escorbuto; vitamina D ↔ raquitismo.
• Os cinco processos em ordem: ingestão → digestão → absorção → assimilação → egestão. A egestão (fezes) não é excreção.
• A digestão física torna os pedaços menores (maior área de superfície); a digestão química usa enzimas para tornar as moléculas menores e solúveis.
• amilase → açúcares, protease → aminoácidos, lipase → ácidos graxos + glicerol. O ácido do estômago mata microrganismos e estabelece um pH baixo.
• Vilosidades e microvilosidades proporcionam grande área de superfície, e uma parede fina proporciona curta distância — ambos tornam a absorção mais rápida.

As plantas possuem dois tecidos de transporte que percorrem raízes, caules e folhas:

• xylem 木质部 — transporta água e mineral ions 矿物质离子 das raízes para cima, e dá support 支撑 à planta.
• phloem 韧皮部 — transporta sucrose 蔗糖 e amino acids 氨基酸 para onde forem necessários.

Em uma raiz, caule ou folha, o xilema e o floema ficam lado a lado em vascular bundles 维管束.

Estrutura do Xilema (Suplemento)

O xilema é formado por tubos longos chamados vessels 导管, bem adequados para transportar água:

• suas paredes são grossas e reforçadas com lignin 木质素, que também ajuda a suportar a planta.
• as células são mortas e vazias (não possuem conteúdo celular), a água flui livremente.
• as células estão unidas de ponta a ponta sem paredes transversais no tubo, formando um longo cano contínuo.

A água e os íons minerais entram na planta através das células pilíferas 根毛细胞. O grande número de pelos radiculares 根毛 confere uma área de superfície 表面积 muito grande, o que acelera a absorção de água e íons minerais.

A água segue então este trajeto:

células pilíferas → células do córtex 皮层 radicular → xilema → células do mesofilo 叶肉 na folha.

Você pode demonstrar esse trajeto colocando uma planta ou uma flor branca em água que contenha um corante 染色剂. O corante é transportado para cima pelo xilema e colora as veias.

Transpiração 蒸腾作用 é a perda de vapor d'água 水蒸气 das folhas.

• A água evapora 蒸发 das superfícies úmidas das células do mesofilo para os espaços aéreos 气腔 dentro da folha.
• O vapor d'água então difunde 扩散 para fora da folha através dos estômatos 气孔.

O que altera a taxa de transpiração

Exemplo resolvido. Em um potômetro, a bolha de ar se move 60 mm em 5 minutos. Encontre a taxa de absorção de água, e diga o que acontece quando um ventilador é ligado. Taxa = distância ÷ tempo = 60 ÷ 5 = 12 mm por minuto. Sempre dê à taxa sua unidade completa, "mm por minuto", não apenas "12". Um ventilador aumenta a velocidade do vento, que leva o vapor d'água embora da folha, então a transpiração acelera e a bolha se move mais longe nos mesmos 5 minutos.

Como a água sobe pelo xilema (Suplemento)

À medida que o vapor d'água sai da folha, ele puxa mais água para trás. Essa tração é chamada de tração transpiratória 蒸腾拉力. As moléculas de água aderem umas às outras por forças de atração 吸引力, então elas são puxadas para cima no xilema juntas como uma longa coluna 水柱 de água.

Murchamento (Suplemento)

Se uma planta perde água mais rápido do que pode absorvê-la, suas células ficam moles e a planta murcha 萎蔫 — as folhas e o caule pendem. Isso geralmente acontece em um dia quente, seco e ventoso.

Translocação 转运 é o movimento de sacarose e aminoácidos no floema, de fontes 源 para sumidouros 库.

• fontes são as partes que liberam sacarose ou aminoácidos — por exemplo, as folhas, que produzem açúcar por fotossíntese.
• sumidouros são as partes que usam ou armazenam eles — por exemplo, raízes em crescimento, ou um órgão de armazenamento.

• Xilema: água e íons minerais, apenas para cima, além de suporte — suas células são mortas, com paredes espessas de lignina. Floema: sacarose e aminoácidos, em células vivas.
• Aprenda o caminho da água: célula do pelo radicular → córtex → xilema → mesófilo.
• Transpiração = evaporação do mesófilo, depois difusão para fora dos estômatos. É mais rápida quando mais quente, mais ventoso ou mais seco.
• A água sobe pela tração transpiratória; as moléculas de água se mantêm unidas como uma coluna.
• A translocação vai de uma fonte (onde o açúcar é produzido ou armazenado) para um sumidouro (onde é usado). A direção pode mudar com a estação.

O sistema circulatório 循环系统 transporta sangue pelo corpo. Tem três partes: uma bomba 泵 (o coração 心脏), uma rede de vasos sanguíneos 血管, e válvulas 瓣膜 que mantêm o sangue fluindo apenas em uma direção.

Circulação simples e dupla (Suplemento)

• Um peixe tem uma circulação simples 单循环: o sangue passa pelo coração uma vez em cada viagem ao redor do corpo.
• Um mamífero 哺乳动物 tem uma circulação dupla 双循环: o sangue passa pelo coração duas vezes em cada volta completa — uma vez a caminho dos pulmões, e uma vez a caminho do resto do corpo.
• A vantagem de uma circulação dupla: o sangue pode ser bombeado novamente em alta pressão 压力 antes de ir para o corpo, então ele viaja mais rápido e entrega oxigênio 氧气 rapidamente.

O coração é feito de músculo 肌肉. Uma parede chamada septo 隔膜 divide-o em um lado esquerdo e um direito. Em cada lado há uma câmara superior, o átrio 心房, e uma câmara inferior, o ventrículo 心室. Válvulas entre as câmaras impedem que o sangue flua para trás. O músculo cardíaco é alimentado com sangue pelas artérias coronárias 冠状动脉.

(Suplemento) A parede do ventrículo esquerdo é mais espessa que a do direito, porque deve bombear sangue por todo o corpo; o lado direito só bombeia sangue para os pulmões próximos. Os átrios têm paredes finas, pois apenas empurram sangue para os ventrículos logo abaixo deles.

O septo mantém o sangue oxigenado 含氧血 no lado esquerdo separado do sangue desoxigenado 缺氧血 no lado direito, então os dois nunca se misturam.

(Suplemento) As válvulas entre cada átrio e ventrículo são as válvulas atrioventriculares 房室瓣. As válvulas na saída de cada ventrículo são as válvulas semilunares 半月瓣.

Como o coração bate (Suplemento)

1. Os átrios contraem 收缩 e empurram o sangue para baixo nos ventrículos.
2. Os ventrículos contraem e forçam o sangue para fora nas artérias; as válvulas se fecham bruscamente para que o sangue não possa fluir para trás.
3. O músculo relaxa e o coração enche de sangue novamente.

O sangue é bombeado para longe do coração nas artérias e retorna ao coração nas veias.

Frequência cardíaca e exercício

Você pode verificar a atividade do coração com um ECG, sentindo o pulso 脉搏 em uma artéria, ou ouvindo as válvulas fechando. Durante o exercício, a frequência cardíaca 心率 aumenta, então o sangue chega aos músculos mais rápido, trazendo o oxigênio extra e a glicose de que precisam.

Exemplo resolvido. Um estudante conta 18 batimentos de pulso em 15 segundos em repouso, e 33 batimentos em 15 segundos logo após o exercício. Dê ambas as frequências cardíacas em batimentos por minuto. Um minuto contém 60 ÷ 15 = 4 grupos de 15 segundos, então multiplique por 4. Em repouso: 18 × 4 = 72 batimentos por minuto. Após o exercício: 33 × 4 = 132 batimentos por minuto. O aumento entrega mais oxigênio e glicose aos músculos. Escrever a contagem de 15 segundos diretamente como a frequência cardíaca é o erro mais comum — sempre ajuste para um minuto completo.

Doença cardíaca coronária

Doença cardíaca coronária 冠心病 acontece quando as artérias coronárias ficam estreitas ou bloqueadas, então o músculo cardíaco não consegue obter oxigênio suficiente. Fatores de risco 风险因素 incluem uma dieta rica em gordura, falta de exercício, estresse, tabagismo, histórico familiar (genética), idade avançada e ser do sexo masculino. Uma dieta saudável e exercício regular reduzem o risco.

Existem três tipos de vaso sanguíneo. O espaço dentro de um vaso é seu lúmen 管腔.

(Suplemento) As artérias têm paredes elásticas grossas para lidar com a alta pressão do coração. As veias têm válvulas porque seu sangue está sob baixa pressão e, caso contrário, poderia fluir para trás. Os capilares são muito finos (com uma camada de células) e muito estreitos, proporcionando uma grande área superficial 表面积 e uma curta distância para troca rápida.

Principais vasos sanguíneos

(Suplemento) O fígado é abastecido pela artéria hepática 肝动脉, a veia hepática 肝静脉 e a veia porta hepática 肝门静脉, que traz sangue do intestino para o fígado.

O sangue tem quatro componentes:

Defesa do corpo e coagulação

Os glóbulos brancos combatem patogênicos 病原体 (microrganismos que causam doença) de duas formas:

• fagócitos 吞噬细胞 realizam fagocitose 吞噬作用 — eles circundam e digerem os patógenos.
• linfócitos 淋巴细胞 produzem anticorpos 抗体, que se ligam aos patógenos e os destroem.

Quando você se corta, o sangue coagula para fechar a ferida. Isso impede a perda de sangue e a entrada de patógenos. (Suplemento) Durante a coagulação, uma proteína solúvel chamada fibrinogênio 纤维蛋白原 é convertida em fios de fibrina 纤维蛋白. Os fios formam uma rede que aprisiona as células sanguíneas e forma um coágulo sólido.

• Sistema circulatório = bomba (coração) + vasos + válvulas para fluxo unidirecional.
• Circulação dupla (mamíferos): o sangue passa pelo coração duas vezes. A parede do ventrículo esquerdo é a mais espessa porque bombeia sangue para todo o corpo.
• As artérias transportam sangue para fora (parede espessa, alta pressão); as veias o transportam de volta (válvulas, baixa pressão); os capilares servem para troca (uma célula de espessura).
• Sangue = células vermelhas (oxigênio, hemoglobina) + células brancas (defesa) + plaquetas (coagulação) + plasma (transporte).
• Fagócitos engolem patógenos; linfócitos produzem anticorpos.

Um patogênico 病原体 é um organismo que causa doença 疾病. Uma doença transmissível 传染病 é aquela na qual o patogênico pode passar de um hospedeiro 宿主 para outro.

Um patógeno é transmitido 传播 de duas maneiras principais:

• por contato direto 直接接触 — por exemplo, através do sangue e outros fluidos corporais 体液.
• indiretamente — por exemplo, de superfícies contaminadas 污染, alimentos, animais ou no ar.

Seu corpo possui várias defesas 防御 que mantêm os patógenos fora ou os destroem:

• pele — uma barreira que cobre e protege o corpo.
• pelos do nariz — prendem poeira e patógenos no ar que você inspira.
• muco 黏液 — líquido pegajoso nas vias aéreas que aprisiona patógenos.
• ácido estomacal 胃酸 — mata a maioria dos patógenos nos seus alimentos.
• glóbulos brancos 白细胞 — encontram e destroem qualquer patógeno que chegue ao interior.