Aula sobre biotecnologia

 

Alteração genética dos seres vivos

Biotecnologia é a área de estudo e desenvolvimento de seres modificados em laboratório com o intuito de promover o aprimoramento de técnicas em vários setores da sociedade (indústria, saúde, meio ambiente, etc.).

Acredita-se que os povos da antiguidade já utilizavam microrganismos na preparação de bebidas e alimentos. Com a evolução das tecnologias e ciências, o uso de mecanismos biológicos no combate à fome, doenças e na produção de energia sustentável tornaram-se cada vez mais comuns.

Biotecnologia Moderna 

Os estudos da genética, da biologia molecular e celular deram suporte para o desenvolvimento da engenharia genética – tecnologia que controla o DNA recombinante (modificação dos genomas) das espécies. Essa inovação permite a criação de produtos chamados de transgênicos. 

Os transgênicos são organismos que sofrem modificações no seu código genético. Os alimentos transgênicos, por exemplo, são derivados de sementes e plantas cuja as configurações foram alteradas com o objetivo de suprir as demandas das plantações (plantas mais resistentes) e dos compradores (diminuição dos preços e variação das taxas nutricionais).

Por isso, o cultivo de alimentos transgênicos tornou-se uma tendência mundial. Grande parte das lavouras de soja e milho são dessa categoria.

Classificação da Biotecnologia

Como a biotecnologia tem atuação em muitos ramos, estudiosos passaram a classificá-la em cores, na tentativa de relacionar as funcionalidades em cada setor.

Biotecnologia verde: aplicada na agricultura, especialmente na criação de sementes e plantas geneticamente modificadas. Esse tipo de produção tem o intuito de fabricar plantações mais resistentes às pragas e substâncias químicas (pesticidas, agrotóxicos, etc.) e com alto teor vitamínico.

Biotecnologia vermelha: utilizada na saúde para o desenvolvimento de novos tratamentos ou remédios. As manipulações genéticas podem ajudar no diagnóstico de doenças ou nos processos de cura.

Biotecnologia azul: utilizada na busca por recursos biológicos marinhos, como na procura de moléculas em algas para o tratamento de doenças.

Biotecnologia branca: aplicada em procedimentos industriais, inclusive na criação de substâncias que liberam menos poluentes na natureza, como as enzimas catalisadoras de produtos químicos.

Biotecnologia laranja: aplicada no campo da informação. São elaborados conteúdos educacionais para o acesso de todos os setores da sociedade ou estimular a adesão de novos profissionais à área.

Aplicação da Biotecnologia

Como já vimos no código de cores, a biotecnologia promove benefícios em diversos campos e vem sendo aliada da humanidade nos momentos de escassez ou nas novas formas de reaproveitamento dos recursos naturais. 

Saúde 

Tecnologias capazes de criar antibióticos ou suprir a falta de moléculas importantes para o pleno funcionamento do corpo humano, como no caso da insulina - hormônio com a funcionalidade metabólica de quebrar as moléculas de açúcar no sangue.

Além disso, os avanços na saúde, principalmente na medicina, foram:

• Terapia celular com uso de moléculas
• Transplantes com órgãos de animais geneticamente alterados
• Uso de células-tronco para o combate de doenças degenerativas
• Criação de vacinas, hormônios e anticorpos em laboratório

Agricultura

Na vertente agrícola, a biotecnologia atua na produção de sementes e plantas transgênicas que demandam poucas quantidades de agrotóxicos para se desenvolverem. São mais fortes , resistentes e, principalmente, mais nutritivas.

Na pecuária, a criação de embriões e de animais modificados têm contribuído com o aumento significativo de testes para novos medicamentos e na descoberta de tratamentos.

Cultivo de milho transgênico (Foto: Pixabay)

As plantações de trigo e soja são as que sofrem maiores modificações biotecnológicas. Porém, já existem pesquisas com outros tipos de alimento, como batata, laranja, mandioca, entre outros. Essas práticas visam à sustentabilidade e poucos efeitos danosos ao meio ambiente e seres humanos. 

Indústrias

Outra aplicação está no uso de ferramentas biológicas para intensificar a produção industrial. A fabricação de combustíveis renováveis a partir de resíduos agrícolas (bagaço de cana, sementes, entre outros), deixando de lado as fontes vindas do petróleo, é exemplo de como certas aplicações podem reduzir a exploração de recursos naturais, emissão de gases na atmosfera e consumo excessivo de água.

O etanol e o biodiesel são os principais biocombustíveis de origem agrícola produzidos no Brasil. A indústria química utiliza as práticas biotecnológicas para a fabricação de álcoois, acetonas e enzimas capazes de quebrar moléculas de carboidrato e proteína de tecidos, além de atuar nas fibras sintéticas das roupas sem o auxílio de ácidos, que descartados de forma incorreta causam sérios danos ao ecossistema terrestre e marinho.

  

Meio Ambiente

A biotecnologia, na parte ambiental, auxilia no controle ou melhora do cenário de degradação deixado pelo homem. A produção de microrganismos voltados para o tratamento de águas poluídas por esgotos, dejetos de empresas ou outros poluentes é um dos exemplos aplicados nesta área.

A prevenção contra a extinção de espécies também é outra funcionalidade da biotecnologia. Com o conhecimento do código genético dos seres, pode-se acompanhar as etapas de extinção, gerar novas espécies através do cruzamento entre organismos diferentes ou até mesmo impedir a perda de propriedades específicas de animais (incluindo o ser humano) e vegetais.

Você sabia?

Os desafios dos países diante do combate à fome, das frequentes epidemias, surgimento das superbactérias, fora a característica multidisciplinar da biotecnologia, têm despertado o interesse de diversos seguimentos ( engenharia, farmácia, agronomia, entre outros). O Brasil absorve, todos os anos, um número expressivo de biotecnólogos e já possui mais de 15 mil empresas (indústrias, laboratórios, clínicas, etc.) atuando neste campo. Confira a seguir como o assunto pode ser abordado nas provas do Enem:

Fonte: https://www.educamaisbrasil.com.br/enem/biologia/biotecnologia

Aula sobre as funções químicas inorgânicas

 

Funções inorgânicas

QUÍMICA

Para facilitar o estudo dos compostos inorgânicos, foram criadas as funções inorgânicas, ou seja, grupos de famílias de compostos com características e propriedades semelhantes.

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Imagine-se chegando a um supermercado em que todos os itens das prateleiras estivessem sem nenhuma organização: massas misturadas com bebidas, produtos de limpeza e higiene, carnes, verduras e assim por diante. Com certeza você demoraria horas e horas para encontrar o produto desejado. Essa situação ajuda-nos a entender como a organização em grupos com características semelhantes é importante e facilita a vida das pessoas.

Na Química, ocorre o mesmo. Com o passar do tempo e com a descoberta de milhares de substâncias inorgânicas, os cientistas começaram a observar que alguns desses compostos poderiam ser agrupados em famílias com propriedades semelhantes: as funções inorgânicas.

Mapa Mental: Funções inorgânicas

*Para baixar o mapa em PDF, clique aqui!

Na Química Inorgânica, as quatro funções principais são: ácidos, bases, sais e óxidos. As primeiras três funções são definidas segundo o conceito de Arrhenius. Vejamos quais são os compostos que constituem cada grupo:

→ Ácidos:

São compostos covalentes que reagem com água (sofrem ionização) e formam soluções que apresentam como único cátion o hidrônio (H₃O¹⁺) ou, conforme o conceito original e que permanece até hoje para fins didáticos, o cátion H¹⁺.

a) Equações de ionização de ácidos

H₂SO₄ → H₃O¹⁺ + HSO₄^1- ou H₂SO₄ → H¹⁺ + HSO₄^-

HCl → H₃O¹⁺ + Cl^1- ou HCl → H¹⁺ + Cl^1-

b) Ácidos principais:

• Ácido Sulfúrico (H₂SO₄)

• Ácido Fluorídrico (HF)

• Ácido Clorídrico (HCl)

• Ácido Cianídrico (HCN)

• Ácido Carbônico (H₂CO₃)

• Ácido fosfórico (H₃PO₄)

• Ácido Acético (H₃CCOOH)

• Ácido Nítrico (HNO₃)

→ Bases

São compostos capazes de dissociar-se na água, liberando íons, mesmo em pequena porcentagem, e o único ânion liberado é o hidróxido (OH^1-).

a) Equações de dissociação de bases

NaOH_(s) → Na¹⁺ + OH^1-

Ca(OH)₂ → Ca²⁺ + 2 OH^1-

b) Exemplos de bases

• Hidróxido de sódio (NaOH)

• Hidróxido de cálcio (Ca(OH)₂)

• Hidróxido de magnésio(Mg(OH)₂)

• Hidróxido de amônio (NH₄OH)

→ Sais

São compostos capazes de se dissociar na água, liberando íons, mesmo em pequena porcentagem, dos quais pelo menos um cátion é diferente de H₃O¹⁺ e pelo menos um ânion é diferente de OH^1-.

a) Equações de dissociação de sais

Veja alguns exemplos de equações de dissociação de sais após serem adicionados à água.

NaCl → Na¹⁺ + Cl^1-
Ca(NO₃)₂ → Ca²⁺ + 2 NO₃^1-
(NH₄)₃PO₄ → 3 NH₄⁺¹ + PO₄^3-

b) Exemplos de sais

Alguns exemplos de sais importantes para o ser humano de forma direta ou indireta:

• Cloreto de Sódio (NaCl)

• Fluoreto de sódio (NaF)

• Nitrito de sódio (NaNO₃)

• Nitrato de amônio (NH₄NO₃)

• Carbonato de sódio (Na₂CO₃)

• Bicarbonato de sódio (NaHCO₃)

• Carbonato de cálcio (CaCO₃)

• Sulfato de cálcio (CaSO₄)

• Sulfato de magnésio (MgSO₄)

• Fosfato de cálcio [Ca₃(PO₄)₂]

• Hipoclorito de sódio (NaClO)

→ Óxidos

São compostos binários (formados por apenas dois elementos químicos), e o oxigênio é o elemento mais eletronegativo.

a) Fórmulas de óxidos

Exemplos: CO₂, SO₂, SO₃, P₂O₅, Cl₂O₆, NO₂, N₂O₄, Na₂O etc.

b) Principais óxidos:

• Óxidos básicos: apresentam caráter básico (Óxido de cálcio – CaO);

• Óxidos ácidos: apresentam caráter ácido (Dióxido de carbono - CO₂);

• Óxidos anfóteros: apresentam caráter ácido e básico (Óxido de alumínio - Al₂O₃).

 

* Mapa mental por Victor Ricardo Ferreira
Professor de Química

Por Jennifer Fogaça
Graduada em Química

Principais funções que fazem parte da Química Inorgânica

Gostaria de fazer a referência deste texto em um trabalho escolar ou acadêmico? Veja:

FOGAçA, Jennifer Rocha Vargas. "Funções inorgânicas"; Brasil Escola. Disponível em: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/funcoes-inorganicas.htm. Acesso em 26 de agosto de 2020.    

Lei da Proporção e Lei da conservação da matérias

Fontes: https://mundoeducacao.uol.com.br/quimica/lei-conservacao-massa.htm

https://brasilescola.uol.com.br/quimica/lei-proust-ou-lei-das-proporcoes-constantes.htm

https://educacao.uol.com.br/disciplinas/quimica/reacoes-quimicas-tipos-sintese-analise-e-deslocamento-dupla-troca.htm

 Com isso, ele enunciou a Lei de Conservação da Massa da seguinte forma:

“No interior de um recipiente fechado, a massa total não varia, quaisquer que sejam as transformações que venham a ocorrer.”

Ou

“Num recipiente fechado, a soma das massas dos reagentes é igual à soma das massas dos produtos.”

Atualmente, essa lei é mais conhecida pelo seguinte enunciado:

“Na natureza, nada se perde, nada se cria, tudo se transforma.”

A lei de conservação das massas foi criada por Lavoisier

Publicado por: Jennifer Rocha Vargas Fogaça

O químico francês Joseph Louis Proust (1754-1826) passou a realizar cuidadosas experiências relacionando as massas dos componentes de determinadas reações.

Por exemplo, os elementos que compõem a água são o hidrogênio e o oxigênio. Proust verificou que nessa reação de formação da água, o hidrogênio sempre reagia com o oxigênio em uma proporção constante e definida, que era de 1:8, respectivamente. Veja como isso ocorre abaixo:

Observe que não importa a quantidade de massa dos elementos usada, a proporção sempre será a mesma.

Proust observou que isso não ocorria somente com a água, mas com todas as outras substâncias.

São formados 15,06 g de sulfeto cúprico (CuS), por exemplo, reagindo 10,00 g de cobre metálico (Cu) com 5,06 g de enxofre (S). Assim, se dobrarmos a quantidade de cobre (que irá para 20,0 g), e se quisermos que todo o cobre reaja, será necessário dobrar também a quantidade do enxofre, para 10,12 g, com a formação total de 30,12 g de sulfeto.

Agora, se for colocada uma quantidade que não esteja em proporção, a quantidade em excesso irá sobrar, não irá reagir. Observe isso a seguir:

Observe que a reação só ocorre de acordo com a proporção definida. Por isso, em 1799, Proust concluiu que, quando várias substâncias se combinam para formar um composto, isso é sempre feito numa relação de massas definida.

Fábio Rendelucci

As reações químicas são processos que transformam uma ou mais substâncias, chamados reagentes, em outras substâncias, chamadas produtos. Em uma linguagem mais acadêmica, dizemos que uma reação química promove mudança na estrutura da matéria.

Na química inorgânica podemos classificar as reações em quatro tipos diferentes:

1) Reações de síntese ou adição

As reações de síntese ou adição são aquelas onde substâncias se juntam formando uma única substância. Representando genericamente os reagentes por A e B, uma reação de síntese pode ser escrita como:

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Veja alguns exemplos:

Fe + S  FeS

2H₂ + O₂  2H₂O

H₂O + CO₂  H₂CO₃

Perceba nos exemplos que os reagentes não precisam ser necessariamente substâncias simples (Fe, S, H₂, O₂), podendo também ser substâncias compostas (CO₂, H₂O) mas, em todas elas o produto é uma substância "menos simples" que as que o originaram.

2) Reações de análise ou decomposição

As reações de análise ou decomposição são o oposto das reações de síntese, ou seja, um reagente dá origem a produtos mais simples que ele. Escrevendo a reação genérica fica fácil entender o que acontece:

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Não parece bastante simples? E é bastante simples. Veja nos exemplos:

2H₂O  2 H₂ + O₂

2H₂O₂  2H₂O + O₂

Reversibilidade das reações químicas

Os exemplos podem sugerir que qualquer reação de síntese pode ser invertida através de uma reação de análise. Isso não é verdade. Algumas reações podem ser reversíveis, como podemos notar na reação da água:

2H₂ + O₂  2H₂O

2H₂O  2H₂ + O₂

Entretanto, isso não é uma regra.

3) Reações de deslocamento

As reações de deslocamento ou de simples-troca merecem um pouco mais de atenção do que as anteriores. Não que sejam complicadas, pois não são, mas por alguns pequenos detalhes. Em sua forma genérica ela pode ser escrita como:

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Vamos entender o que aconteceu: C trocou de lugar A. Simples assim, mas será que isso ocorre sempre? É intuitivo que não. Iamgine o seguinte: você entra em um baile e vê a pessoa com quem gostaria de dançar dançando com outra pessoa. Você vai até lá e tentará fazê-la mudar de par, ou seja, estará tentando deslocar o acompanhante indesejável e assumir seu lugar. Se você for mais forte que o "indesejável", basta dar-lhe um empurrão e assumir seu lugar mas, se ele for um brutamontes troglodita, possivelmente ele nem sentirá seu empurrão. Na reação de deslocamento o processo é idêntico: C vê B ligado a A, aproxima-se e, sendo mais forte, desloca A e assume a ligação com B. Caso C não seja mais forte que A nada acontece.

Basta então saber que é mais forte que quem:

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Desta forma, temos:

2Na + 2H₂O  2NaOH + H₂ (o sódio desloca o hidrogênio da água H-OH)

Au + HCl  não reage (o ouro não consegue deslocar o hidrogênio)

4) Reações de dupla-troca

São também muito simples, mas devemos também ficar atento a detalhes. O mecanismo é fácil:

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Certamente você já percebeu o que aconteceu: A trocou de lugar com C. A diferença desse tipo com as de deslocamento é que nem A nem C estavam sozinhos e, após a troca nenhum deles ficou sozinho.

Para entendermos como e quando uma reação deste tipo ocorre teremos que observar o seguinte:

• A substância AB está em solução e, desta forma, o que temos na verdade são os íons A⁺ e B^- separados uns dos outros. A substância CD também está em solução, portanto temos também os íons C⁺ e D^- separados;

• Quando juntamos as duas soluções estamos promovendo uma grande mistura entre os íons A⁺, B^-, C⁺ e D^-, formando uma grande "sopa de íons";

 

• Se, ao combinarmos C⁺ com B^-, o composto CB for solúvel, os íons serão novamente separados em C⁺ e B^-, resultando exatamente na mesma coisa que tínhamos anteriormente. O mesmo acontece com A⁺ e B^-.

Assim, ao misturarmos AB com CD, estamos na verdade fazendo:

 

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E perceba que juntar íons que se separarão novamente resultará na mesma "sopa de íons" e não resultará em nenhuma nova substância, portanto não ocorre nenhuma reação.

Para que a reação efetivamente ocorra, será necessário que ao menos um dos prováveis produtos (AD ou CB) não sejam separados ao se juntarem, ou seja, deve-se formar um composto insolúvel e isso é conseguido através de um sal insolúvel, de um gás ou de água. Se um dos produtos for um sal insolúvel ele não será separado em ións e permanecerá sólido. Se for um gás ele se desprenderá da solução (borbulhas) e também permanecerá com suas moléculas agrupadas. Se um dos produtos for a água, ela não se desagrupa em sua própria presença.

NaCl + AgNO₃  NaNO₃ + AgCl

Nesta reação o produto AgCl (cloreto de prata) é insolúvel, portanto a reação ocorre.

NaCl + LiNO₃  NaNO₃ + LiCl

Como nenhum dos produtos formados, NaNO₃ (nitrato de sódio) ou LiCl (cloreto de lítio) é insolúvel, a reação não ocorre

NaOH + HCl  NaCl + H₂O

Como um dos produtos é a água (H₂O), a reação ocorre.

Para a previsão da ocorrência ou não de uma reação de dupla-troca é fundamental que conheçamos a solubilidade dos sais em água e, para relembrar isso, leia o texto sobre solubilidade em água.

Viu como é simples? Com um pouco de prática e exercícios você consegue até escrever reações que podem dar origem a um determinado produto. Quer ver?

Imagine que você que obter sulfato de chumbo (PbSO₄) . Você sabe que terá que juntar o íon chumbo (Pb²⁺) e o íon sulfato (SO₄^2-). Como você sabe que o sulfato de chumbo é insolúvel, pode promover uma dupla-troca:

PbX + YSO₄  PbSO₄ + XY

É só escolher X e Y de forma que as duas substâncias sejam solúveis.

Outra forma é fazer um deslocamento do hidrogênio pelo chumbo, já que este é mais reativo:

Pb + H₂SO₄  H₂ + PbSO₄

Não falei que era fácil?

Fábio Rendelucci é professor de química e física e diretor do cursinho COC-Universitário de Santos (SP).