Cientistas descobrem “oxigênio negro” sendo produzido no fundo do oceano. (com questões ao final)

Link para matéria completa: https://www.cnnbrasil.com.br/tecnologia/cientistas-descobrem-oxigenio-negro-sendo-produzido-no-fundo-do-oceano/

Resumo: Muitas perguntas sem resposta permanecem sobre origem do oxigênio produzido sem fotossíntese e qual papel desempenha no ecossistema de águas profundas.

Um fenômeno misterioso observado pela primeira vez em 2013 a bordo de um navio em uma parte remota do Oceano Pacífico parecia tão absurdo que convenceu o cientista oceânico Andrew Sweetman de que seu equipamento de monitoramento estava com defeito. As leituras dos sensores pareciam mostrar que o oxigênio estava sendo produzido no fundo do mar a 4 mil metros abaixo da superfície, onde nenhuma luz pode penetrar. A mesma coisa aconteceu em três viagens subsequentes a uma região conhecida como Zona Clarion-Clipperton.

“Eu basicamente disse aos meus alunos, apenas coloquem os sensores de volta na caixa. Vamos enviá-los de volta ao fabricante e testá-los porque eles estão nos dando apenas besteira”, disse Sweetman, professor da Associação Escocesa de Ciências Marinhas e líder do grupo de ecologia do fundo do mar e biogeoquímica da instituição. “E todas as vezes o fabricante respondia: ‘Eles estão funcionando. Estão calibrados.'”

Organismos fotossintéticos, como plantas, plâncton e algas, usam a luz solar para produzir oxigênio que se desloca para as profundezas do oceano, mas estudos anteriores realizados no mar profundo mostraram que o oxigênio é apenas consumido, não produzido, pelos organismos que vivem lá, disse Sweetman.

Agora, a pesquisa de sua equipe está desafiando essa suposição de longa data, descobrindo oxigênio produzido sem fotossíntese.

“Você fica cauteloso quando vê algo que vai contra o que deveria estar acontecendo”, disse ele.

O estudo, publicado na segunda-feira (22/07/2024) na revista Nature Geoscience, demonstra o quanto ainda é desconhecido sobre as profundezas do oceano e ressalta o que está em jogo na exploração do fundo do mar para metais e minerais raros. A descoberta de que há outra fonte de oxigênio no planeta além da fotossíntese também tem implicações de grande alcance que podem ajudar a desvendar as origens da vida.

Amostragem do fundo do mar

Sweetman fez a observação inesperada de que o oxigênio “negro” estava sendo produzido no fundo do mar enquanto avaliava a biodiversidade marinha em uma área destinada à mineração de nódulos polimetálicos do tamanho de batatas. Os nódulos se formam ao longo de milhões de anos através de processos químicos que fazem com que os metais precipitem da água ao redor de fragmentos de conchas, bicos de lula e dentes de tubarão, cobrindo uma área surpreendentemente grande do fundo do mar.

Metais como cobalto, níquel, cobre, lítio e manganês contidos nos nódulos estão em alta demanda para uso em painéis solares, baterias de carros elétricos e outras tecnologias verdes. No entanto, críticos dizem que a mineração em águas profundas pode danificar irrevogavelmente o ambiente submarino intocado, com ruídos e plumas de sedimentos levantados pelo equipamento de mineração prejudicando ecossistemas de meia-água, bem como organismos no fundo do mar que muitas vezes vivem nos nódulos. Também é possível, alertam esses cientistas, que a mineração em águas profundas possa perturbar a forma como o carbono é armazenado no oceano, contribuindo para a crise climática.

Para aquele experimento de 2013, Sweetman e seus colegas usaram um aterrador de águas profundas que afunda até o fundo do mar para cravar uma câmara, menor que uma caixa de sapatos, no sedimento para enclausurar uma pequena área do fundo do mar e o volume de água acima dela. O que ele esperava que o sensor detectasse era o nível de oxigênio caindo lentamente ao longo do tempo enquanto os animais microscópicos o respiravam. A partir desses dados, ele planejava calcular algo chamado “consumo de oxigênio da comunidade sedimentar”, que fornece informações importantes sobre a atividade da fauna do fundo do mar e dos microrganismos.

Só em 2021, quando Sweetman usou outro método alternativo para detectar oxigênio e obteve o mesmo resultado, ele aceitou que o oxigênio estava sendo produzido no fundo do mar e que precisava entender o que estava acontecendo. “Eu pensei: ‘Meu Deus, nos últimos oito ou nove anos, eu estava ignorando algo profundo e enorme'”, disse ele.

Sweetman observou o fenômeno repetidamente ao longo de quase uma década e em vários locais na Zona Clarion-Clipperton, uma grande área que se estende por mais de 6.400 quilômetros e está além da jurisdição de qualquer país. A equipe levou algumas das amostras de sedimento, água do mar e nódulos polimetálicos de volta ao laboratório para tentar entender exatamente como o oxigênio estava sendo produzido.

Compreendendo o oxigênio negro

Por meio de uma série de experimentos, os pesquisadores descartaram processos biológicos, como micróbios, e se concentraram nos próprios nódulos como a origem do fenômeno. Talvez, raciocinaram, fosse o oxigênio sendo liberado do óxido de manganês no nódulo. Mas tal liberação não era a causa, disse Sweetman.

Um documentário sobre mineração em águas profundas que Sweetman assistiu em um bar de hotel em São Paulo, Brasil, desencadeou uma descoberta. “Havia alguém dizendo: ‘Isso é uma bateria em uma rocha’”, ele lembrou. “Assistindo a isso, de repente pensei, poderia ser eletroquímico? Essas coisas que eles querem minerar para fazer baterias, poderiam elas mesmas ser baterias?”

Corrente elétrica, mesmo de uma bateria AA, quando colocada na água salgada, pode dividir a água em oxigênio e hidrogênio — um processo conhecido como eletrólise da água do mar, disse Sweetman. Talvez, o nódulo estivesse fazendo algo semelhante, ele raciocinou.

Sweetman procurou Franz Geiger, um eletroquímico da Universidade Northwestern em Evanston, Illinois, e juntos investigaram mais a fundo. Usando um dispositivo chamado multímetro para medir pequenas voltagens e variações nas voltagens, eles registraram leituras de 0,95 volts da superfície dos nódulos. Essas leituras eram inferiores à voltagem de 1,5 necessária para a eletrólise da água do mar, mas sugeriam que voltagens significativas poderiam ocorrer quando os nódulos estão agrupados.

“Parece que descobrimos uma ‘geobateria’ natural”, disse Geiger, professor Charles E. e Emma H. Morrison de Química na Weinberg College of Arts and Sciences da Northwestern, em um comunicado à imprensa. “Essas geobaterias são a base para uma possível explicação da produção de oxigênio escuro nos oceanos.”

Desafiando o paradigma

A descoberta de que nódulos abissais, ou de águas profundas, estão produzindo oxigênio é “uma descoberta incrível e inesperada”, disse Daniel Jones, professor e chefe de biogeociências oceânicas no National Oceanography Centre em Southampton, Inglaterra, que já trabalhou com Sweetman, mas não estava diretamente envolvido na pesquisa. “Descobertas como essa demonstram o valor das expedições marítimas a essas áreas remotas, mas importantes, dos oceanos do mundo”, disse ele por e-mail.

O estudo definitivamente desafia “o paradigma tradicional do ciclo do oxigênio no mar profundo”, de acordo com Beth Orcutt, cientista sênior de pesquisa no Bigelow Laboratory for Ocean Sciences, no Maine. Mas a equipe forneceu “dados de suporte suficientes para justificar a observação como um sinal verdadeiro”, disse Orcutt, que não estava envolvida na pesquisa.

Craig Smith, professor emérito de oceanografia da Universidade do Havaí em Mānoa, chamou a hipótese da geobateria de uma explicação razoável para a produção de oxigênio escuro. “Como com qualquer nova descoberta, no entanto, pode haver explicações alternativas”, disse ele por e-mail.

“A importância regional de tal (produção de oxigênio negro) não pode realmente ser avaliada com a natureza limitada deste estudo, mas sugere uma função potencial não apreciada dos nódulos de manganês no fundo do mar profundo”, disse Smith, que também não estava envolvido no estudo.

Desvendando as origens da vida

O Serviço Geológico dos EUA estima que existam 21,1 bilhões de toneladas secas de nódulos polimetálicos na Zona Clarion-Clipperton — contendo mais metais críticos do que todas as reservas terrestres do mundo combinadas.

A Autoridade Internacional dos Fundos Marinhos, sob a Convenção das Nações Unidas sobre o Direito do Mar, regula a mineração na região e emitiu contratos de exploração. O grupo está se reunindo na Jamaica este mês para considerar novas regras que permitam às empresas extrair metais do fundo do oceano.

No entanto, vários países, incluindo o Reino Unido e a França, expressaram cautela, apoiando uma moratória ou proibição da mineração em águas profundas para proteger os ecossistemas marinhos e conservar a biodiversidade. No início deste mês, o Havaí proibiu a mineração em águas profundas em suas águas estaduais.

Sweetman e Geiger disseram que a indústria de mineração deve considerar as implicações dessa nova descoberta antes de potencialmente explorar os nódulos de águas profundas. Craig Smith, da Universidade do Havaí, disse ser favorável a uma pausa na mineração dos nódulos, considerando o impacto que teria em um ambiente vulnerável, biodiverso e intocado.

As primeiras tentativas de esforços de mineração na zona na década de 1980 forneceram um conto de advertência, disse Geiger. “Em 2016 e 2017, biólogos marinhos visitaram locais que foram minerados na década de 1980 e descobriram que nem mesmo bactérias haviam se recuperado nas áreas mineradas”, disse Geiger.

“Nas regiões não mineradas, no entanto, a vida marinha floresceu. Por que essas ‘zonas mortas’ persistem por décadas ainda é desconhecido”, acrescentou. “No entanto, isso coloca um grande asterisco nas estratégias de mineração do fundo do mar, já que a diversidade faunística do fundo do oceano em áreas ricas em nódulos é maior do que nas florestas tropicais mais diversas.”

Sweetman, cuja pesquisa científica foi financiada e apoiada por duas empresas interessadas em minerar a Zona Clarion-Clipperton, disse que é crucial haver supervisão científica sobre a mineração em águas profundas. Muitas perguntas sem resposta permanecem sobre como o oxigênio negro é produzido e qual papel desempenha no ecossistema de águas profundas.

Compreender como o fundo do oceano produz oxigênio também pode lançar luz sobre as origens da vida, acrescentou Sweetman. Uma teoria de longa data é que a vida evoluiu em fontes hidrotermais de águas profundas, e a descoberta de que a eletrólise da água do mar poderia formar oxigênio nas profundezas poderia inspirar novas maneiras de pensar sobre como a vida começou na Terra.

“Acho que há mais ciência a ser feita, especialmente em torno desse processo e da sua importância”, disse Sweetman. “Espero que seja o início de algo incrível.”

QUESTÕES

01. No processo tradicional de fotossíntese, feita pelas plantas e algas mais comuns, o oxigênio é liberado a partir da cisão

A) da molécula de CO₂.
B) da molécula de H₂O
C) tanto da molécula de CO₂ quanto da molécula de H₂O.
D) de carboidratos simples, como a glicose.
E) da molécula de clorofila.


02. Processos fotossintéticos de produção de matéria orgânica não podem acontecer a 4.000 metros de profundidade oceânica, pela ausência de luz visível. Contudo, um processo autotrófico que pode ocorrer nessas condições é

A) a fase fotoquímica da fotossíntese.
B) a respiração celular aeróbica.
C) a respiração celular anaeróbica.
D) a fermentação metanogênica.
E) a quimiossíntese.


03. A mineração submarina de nódulos polimetálicos permite, subsequentemente, a obtenção de metais como cobalto, níquel, cobre, lítio e manganês a partir dos seus minerais ali presentes. Esses metais, em especial o lítio, atualmente em alta demanda para uso em painéis solares, baterias de carros elétricos e outras tecnologias verdes. Um processo utilizado para a obtenção do lítio é

A) galvanização.
B) aluminotermia
C) redução com dióxido de carbono.
D) eletrólise.
E) biossedimentação.


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GABARITO:

01. B   02. E   03. D

Se não há oxigênio no espaço, como o Sol queima? (com questões ao final)

Link para matéria completa: https://g1.globo.com/ciencia/noticia/2024/06/06/se-nao-ha-oxigenio-no-espaco-como-o-sol-queima.ghtml

Por Deutsche Welle    Autor: Felipe Espinosa Wang

Resumo: Apesar de ter usado metade de seu hidrogênio em 4,5 bilhões de anos, o astro-rei continuará a brilhar por mais outros bilhões de anos. Entenda como isso acontece.

Ao contrário do que muitos pensam, o astro-rei não arde como uma fogueira aqui na Terra. Para que haja fogo, é necessário oxigênio atmosférico livre, um elemento abundante em nosso planeta, onde compõe 21% da atmosfera. Em contraste, o espaço, conhecido por seu vácuo quase absoluto, contém quantidades ínfimas de oxigênio, insuficientes para qualquer tipo de combustão, como explica a Agência Espacial Europeia (ESA).

O Sol visto pelo Solar Orbiter em luz ultravioleta extrema a uma distância de aproximadamente 75 milhões de quilômetros. — Foto: ESA & NASA/Solar Orbiter/EUI; Processamento de dados: E. Kraaikamp (ROB)

Combustão em nosso planeta

Como exemplo, podemos usar o processo de um pedaço de papel que, quando incendiado por um fósforo, inicia um processo em que os átomos do papel, ricos em carbono, hidrogênio e oxigênio, reagem com o oxigênio atmosférico. Esse encontro produz dióxido de carbono e água, liberando energia na forma de calor e luz. Esse processo é conhecido como combustão.

Então, o que faz com que o Sol queime sem parar?

O Sol opera com um processo completamente diferente, chamado fusão nuclear, que ocorre sem a necessidade de oxigênio. No núcleo solar, onde a temperatura chega a 15 milhões de graus Celsius e a pressão é extraordinariamente alta, os átomos de hidrogênio se fundem para criar hélio.

Nesse processo impressionante, o Sol transforma 700 milhões de toneladas de hidrogênio em 695 milhões de toneladas de hélio a cada segundo, liberando energia na forma de raios gama que, por fim, são transformados na luz e no calor que recebemos.

Em outras palavras, o Sol irradia luz e calor não porque "queima”, como uma fogueira, mas por meio de reações nucleares que ocorrem sob condições extremas de temperatura e pressão.

A cada segundo, o Sol converte 700 milhões de toneladas de hidrogênio em hélio, liberando uma energia colossal. — Foto: Mehmet Ergün

Mas se espaço está quase vazio, como calor solar chega até nós?

O calor que sentimos na Terra não é uma transferência direta de calor térmico solar, mas sim uma transferência de radiação solar. Essa radiação, que engloba a luz visível e outros comprimentos de onda do espectro eletromagnético, passa pelo vácuo do espaço e, interagindo com partículas em nossa atmosfera, é convertida no calor que sentimos.

Embora o Sol tenha usado cerca de metade de sua reserva de hidrogênio durante seus 4,5 bilhões de anos de existência, ele ainda tem "combustível” suficiente para continuar brilhando por mais alguns bilhões de anos. Esse processo de fusão nuclear não é apenas vital para a produção de sua energia, mas também explica por que o Sol não precisa de oxigênio para "queimar”.

Portanto, da próxima vez que observar o brilho e sentir o calor do Sol, lembre-se de que você está testemunhando uma incrível reação nuclear em andamento, um espetáculo cósmico de átomos produzindo a luz e o calor que sustentam a vida em nosso planeta.

QUESTÕES

01. "O calor que sentimos na Terra não é uma transferência direta de calor térmico solar, mas sim uma transferência de radiação solar."
Qual o mecanismo de propagação da energia pelo espaço desde o Sol até a Terra?

A) Condução térmica
B) Convecção
C) Radiação eletromagnética
D) Ondas sonoras
E) Radiação nuclear

02. "No núcleo solar, onde a temperatura chega a 15 milhões de graus Celsius e a pressão é extraordinariamente alta, os átomos de hidrogênio se fundem para criar hélio."

O princípio do processo que ocorre no Sol é o mesmo que explica o funcionamento

A) das usinas nucleares.

B) da Bomba A.

C) da Bomba H.

D) da radiografia.

E) da datação radioativa.

03. Na conversão de um átomo de deutério (²H) e um átomo de trítio (³H) em um átomo de hélio (⁴He) ocorre liberação de enorme quantidade de energia e também de 

A) um próton.

B) um elétron.

C) uma partícula alfa.

D) uma partícula beta.

E) um nêutron.

04. A cada segundo, o Sol converte 700 milhões de toneladas de hidrogênio em hélio, liberando uma energia colossal. Considerando-se que está ocorrendo a conversão de um átomo de deutério (²H) e um átomo de trítio (³H) em um átomo de hélio (⁴He), a massa formada de Hélio é de aproximadamente:

A) 700 Mt

B) 560 Mt

C) 290 Kt

D) 350 Gt

E) 640 Gt

05. Considerando o processo de combustão completa de um material aqui na Terra, qual dos materiais seguintes não produzirá gás carbônico e água?

A) madeira

B) papel

C) gasolina

D) etanol

E) grafite

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GABARITO:

01. C   02.   C 03. E   04. B    05. E

REVISTA CIÊNCIA HOJE: Mercúrio e Segurança Alimentar (com questões ao final).

Link para texto completo: https://cienciahoje.org.br/artigo/mercurio-e-seguranca-alimentar/

REVISTA CIÊNCIA HOJE - Número 410

Autores:

Luiz Drude de Lacerda (Instituto de Ciências do Mar - Universidade Federal do Ceará)

Tássia Oliveira Biazon (Cátedra Unesco para Sustentabilidade do Oceano, Rede Ressoa Oceano)

João Felipe Nogueira Batista (FUNCAP - Programa Científico Chefe da Pesca e Aquicultura)

Resumo: O Brasil é responsável por uma alta taxa de retirada do metal do oceano através da pesca. Algumas populações já se encontram no limite dos índices seguros de exposição ao mercúrio pelo consumo de pescado.

Saúde e bem-estar resultam das interações entre diferentes fatores sociais, econômicos, culturais e políticos; principalmente, relacionados à saúde ambiental, incluindo acesso ao saneamento e exposição a poluentes.

A queda da qualidade ambiental está ligada ao aumento da concentração de poluentes persistentes, como o mercúrio (Hg), metal altamente tóxico que tem prejudicado diferentes ambientes devido aos lançamentos efetuados pelo ser humano (resíduos urbanos, efluentes industriais e de mineração) e à remobilização de cargas acumuladas durante séculos originadas em fontes antrópicas, o chamado ‘legado da contaminação’. Como resultado, a poluição por mercúrio é um fenômeno global cuja intensidade varia de acordo com o lugar.

Um exemplo é o que acontece na biota aquática, em que peixes podem apresentar elevados fatores de bioacumulação de mercúrio, capazes de ameaçar a saúde de consumidores humanos. Os peixes têm baixas taxas de excreção desse metal, uma vez que este se liga a proteínas e enzimas no organismo, o que resulta em um tempo de permanência) do mercúrio no organismo. Assim, peixes predadores ingerem cumulativamente as cargas de mercúrio presentes em suas presas.

Risco para os humanos

Essa acumulação do metal ao longo da cadeia alimentar é denominada de ‘biomagnificação’, fenômeno natural em que há uma ampliação de até 1 bilhão de vezes as concentrações observadas na base da cadeia alimentar (produtores primários, fitoplâncton) para os peixes carnívoros de topo de cadeia, como atuns e tubarões, e, consequentemente, para as populações humanas que se alimentam desses peixes (figura 1). Dessa forma, o pescado pode representar risco de exposição ao mercúrio; por isso, deve ser consumido com precauções.

O pescado pode representar risco de exposição ao mercúrio; por isso, deve ser consumido com precauções

Figura 1. Distribuição de mercúrio em peixes. As maiores concentrações são observadas nos grandes peixes pelágicos (de águas costeiras e até 200 m de profundidade e estuários), geralmente piscívoros, como atuns e afins; seguido por peixes carnívoros costeiros, como robalos, que se alimentam de vários itens, incluindo pequenos peixes e invertebrados. Concentrações intermediárias são encontradas em peixes herbívoros (sardinhas) ou iliófagos (comedores de sedimentos), como as tainhas. Finalmente, baixas concentrações são encontradas em espécies da aquacultura, como tilápias e camarões, geralmente alimentados com rações e com tempo de vida curto, não tendo oportunidade de acumular altas concentrações de mercúrio. CRÉDITO: CEDIDA PELOS AUTORES

Modelagens recentes da carga de mercúrio retirada do oceano por meio da pesca sugerem que o Brasil responde por uma elevada taxa de retirada de metil-mercúrio, a forma mais tóxica desse poluente: 1.285kg por ano. Esse número representa 21% do total da taxa de captura global de metil-mercúrio do oceano pela pesca – embora a captura bruta de peixes do Brasil responda apenas por 0,38% do total global.

A taxa de captura anual de metil-mercúrio pela pesca no Brasil é concentrada em predadores de topo da cadeia alimentar, na região oceânica, sob influência da bacia do rio Amazonas (53%), e de grandes peixes predadores pelágicos (atuns e afins), com concentrações elevadas de metil-mercúrio, pescados no oceano Atlântico Equatorial brasileiro (33%).

Além das concentrações de mercúrio propriamente ditas, a exposição humana e o risco de contaminação vão depender do nível de consumo de cada espécie. Essas taxas de ingestão variam conforme a população. Ribeirinhos da Amazônia, por exemplo, apresentam taxas de consumo de até 400 g de peixe por dia, enquanto populações costeiras do Nordeste de até 30 g por dia. Na média, o consumo de peixes no Brasil é de cerca de 12 g por dia.

A distribuição variável do mercúrio em diferentes grupos de peixes, associada a diferentes taxas de consumo, nos faz ligar o alerta: algumas populações cuja dieta é baseada em recursos pesqueiros locais já se encontram muito próximo, ou no limite, de taxas seguras de exposição ao metal pelo consumo de pescado. Isso se verifica em regiões ribeirinhas da Amazônia e algumas áreas costeiras do Nordeste do Brasil, que consomem muito pescado.

Quando integramos concentrações de mercúrio de diferentes espécies de pescado e as respectivas taxas de consumo, verificamos que, mesmo quando as concentrações se encontram abaixo dos limites recomendados pela legislação, os índices de ingestão sugerem certa restrição ao consumo de algumas espécies, e por grupos específicos da população.

Taxas de consumo e concentração

As medições de concentração de mercúrio e de consumo de pescado feitas em mercados de peixes de Fortaleza (CE) e São Luís (MA) sugerem uma ameaça real e atual à segurança alimentar de setores específicos da população consumidora. Isso requer uma revisão dos limites legais seguros para o mercúrio e, talvez, outros poluentes, levando em consideração os níveis de consumo, tipos de pescado e as projeções das variáveis ambientais que controlam as concentrações do metal em peixes.

As medições de concentração de mercúrio e de consumo de pescado feitas em mercados de peixes de Fortaleza (CE) e São Luís (MA) sugerem uma ameaça real e atual à segurança alimentar de setores específicos da população consumidora

Finalmente, as duas regiões críticas mencionadas – bacia do rio Amazonas e litoral do Nordeste – vêm testemunhando elevada mobilização de poluente associada às alterações nos usos da terra e às mudanças globais. Isso sugere fortemente o acompanhamento das concentrações e de seus limites legais, os quais devem levar em consideração não só as taxas de consumo, mas também a intensificação da contaminação por mercúrio que resulta de processos disparados pela mudança ambiental.

*A coluna Cultura Oceânica é uma parceria do Instituto Ciência Hoje com a Cátedra UNESCO para a Sustentabilidade do Oceano da Universidade de São Paulo e com o Projeto Ressoa Oceano, financiado pelo Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico

QUESTÕES

01. "A taxa de captura anual de metil-mercúrio pela pesca no Brasil é concentrada em predadores de topo da cadeia alimentar, na região oceânica, sob influência da bacia do rio Amazonas (53%), e de grandes peixes predadores pelágicos (atuns e afins), com concentrações elevadas de metil-mercúrio, pescados no oceano Atlântico Equatorial brasileiro (33%)."

A razão para as taxas de metil-mercúrio serem maiores em peixes predadores deve-se ao fenômeno:

A) da eutrofização.

B) da magnificação trófica.

C) da biorremediação.

D) da auto-depuração.

E) do bloom de algas.

02. O principal tecido humano afetado pelo acúmulo e toxicidade do metil-mercúrio é:

A) nervoso.

B) glandular endócrino.

C) glandular exócrino.

D) muscular liso.

E) conjuntivo ósseo.

03. Metil-mercúrio (também citado como metilmercúrio) é um cátion organometálico com a fórmula [CH₃Hg]⁺. Considerando que os números atômicos de carbono, hidrogênio e mercúrio são, respectivamente, 12, 1 e 80, qual o número de elétrons no metil-mercúrio?

A) 92

B) 93

C) 94

D) 95

E) 96

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GABARITO:

01. B    02. A    03. C

Geografia, Biologia e Química: "Porta do inferno'" cresce e preocupa cientistas (com questões ao final).

Link para matéria completa: https://www.em.com.br/internacional/2024/05/6861141-porta-do-inferno-cresce-e-preocupa-cientistas.html

Resumo: Uma misteriosa cratera de Batagaika, na Sibéria, popularmente conhecida como "porta do inferno", se expande em ritmo alarmante de até um milhão de metros cúbicos por ano devido ao derretimento do permafrost (camada do subsolo da crosta terrestre), de acordo com dados de uma colaboração internacional de cientistas alemães e russos, divulgados pelo Portal G1.

Crédito: Reprodução / Research Institute of Applied Ecology of the North

Localizado na região oriental da Rússia, o fenômeno que assusta geógrafos e estudiosos contemporâneos foi descoberto em 1991 por meio de satélites. No entanto, com a ação do tempo, o problema se torna mais atual e se agrava cada vez mais.

De acordo com o Serviço Geológico dos Estados Unidos (USGS), essa cratera (com o nome técnico de depressão termocárstica) é resultado direto das mudanças climáticas, uma vez que o aumento da temperatura promove o derretimento da camada congelada que mantém a solidez da terra.

Derretimento acelerado

Uma pesquisa da Universidade Estatal de Lomonosov, em Moscou, e do Instituto Melnikov, em colaboração com cientistas alemães, apresentou que a parede da encosta está retrocedendo em cerca de 12 metros por ano. O estudo foi feito com modelo geológico em 3D.

A permafrost, camada do subsolo da crosta terrestre permanentemente congelada por mais de dois anos, cobre vastas regiões do Hemisfério Norte. O degelo dessas camadas não provocam apenas os sumidouros, mas também reduz a vegetação que protege do calor solar, acelerando o aquecimento do solo. Ao se descongelar, a matéria orgânica aprisionada no permafrost se decompõe, liberando dióxido de carbono na atmosfera, o que contribui para o aquecimento global.

O degelo da Batagaika libera cerca de 5 mil toneladas de carbono a cada ano. Desde a década de 1970 até 2023, calcula-se que apenas essa cratera tenha liberado 169,5 mil toneladas de carbono orgânico, afirmam dados dos pesquisadores apresentados no Portal G1.

Leia também: https://www.iberdrola.com/sustentabilidade/o-que-e-permafrost (O que é o permafrost. O degelo do permafrost: por que é uma grave ameaça para o planeta?)

QUESTÕES

01. Considere que o derretimento da permafrost em uma região do Hemisfério Norte tenha liberado 169,5 mil toneladas de dióxido de carbono. Isso equivale a um número de mols de moléculas de gás carbônico igual a:

A) 14 x 10³ mols

B) 14 x 10⁶ mols

C) 14 x 10⁹ mols

D) 14 x 10¹² mols

E) 14 x 10¹⁵  mols

02. Além do dióxido de carbono que pode ser liberado na decomposição do material do permafrost que sofre degelo, também pode ser produzido um outro gás responsável pelo aquecimento global que é o

A) CH₄ (metano)

B) CO (monóxido de carbono)

C) NO (óxido nítrico)

D) H₂ (hidrogênio)

E) Ar (argônio)

03. Além do degelo do permafrost, que pode acarretar sérios riscos ao planeta, outros eventos acontecem ou podem acontecer como consequência direta do Aquecimento Global, EXCETO

A) Derretimento de Geleiras

B) Aumento do Nível dos Oceanos

C) Branqueamento dos Corais

D) Formação de "buracos" na Camada de Ozônio

E) Eventos climáticos extremos como fortes chuvas, fortes secas, furacões etc.

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GABARITO: 01.C  02.A  03.D

Praias brasileiras estão altamente poluídas por microplástico, indicam primeiros resultados de estudo (com questões ao final)

REVISTA DA USP - Texto: Gabriele Mello - Arte: Simone Gomes

Link para matéria completa: https://jornal.usp.br/ciencias/praias-brasileiras-estao-altamente-poluidas-por-microplastico-indicam-primeiros-resultados-de-estudo/

Resumo: Em fase de coleta em toda a costa brasileira, primeiras análises do Projeto MICROMar sugerem que São Paulo, Paraná, Sergipe e Bahia estão entre estados mais poluídos.

Desde abril de 2023, o pesquisador do Instituto Federal Goiano Guilherme Malafaia e uma equipe de pesquisadores viajam pela costa recolhendo porções de areia e água do mar para avaliar a presença e composição de microplásticos na costa de cada estado do País, através do projeto MICROMar. Com a contribuição de universidades estaduais e federais, entre elas a USP, mais de mil praias já foram visitadas, e a previsão é que o número de amostras chegue a oito mil.

O projeto quer identificar e quantificar o microplástico com base na diversidade do litoral brasileiro, considerando a ocupação, turismo e características climáticas.

“A grande inovação do projeto, não é o estudo do microplástico, mas a extensão do trabalho”, destaca Marcelo Pompêo, professor do Departamento de Ecologia Instituto de Biociências (IB) da USP e um dos pesquisadores envolvidos, sobre a abrangência do estudo no território nacional. 

Os microplásticos são partículas muito pequenas de plástico, de até cinco milímetros. São divididos em primários – usados como matéria-prima em indústrias como a de cosméticos e farmacêuticas – e os secundários, resultantes da fragmentação de pedaços de plástico maiores, ou seja, aquele que descartamos e não é reciclado.

Como poluente, o microplástico é uma ameaça em potencial para o meio ambiente e a saúde de animais e humanos. Por isso, os esforços para encontrar e analisar, tanto a presença quanto o risco que eles representam, têm crescido. “[A pesquisa] é necessária para suprir a ausência de diagnósticos sobre o tema no Brasil”, destaca Malafaia. Apesar de as coletas serem finalizadas apenas em maio, Malafaia diz que as expedições já evidenciaram “que as nossas praias estão altamente poluídas por microplásticos. Em todos os estados foi possível identificar partículas plásticas nas praias”. O pesquisador completa com perspectivas dos resultados: “os estados de São Paulo, Paraná, Sergipe e Bahia provavelmente estarão entre os mais poluídos”.

Expedições e coletas de amostra

Em expedições, o projeto MICROMar já passou por 1190 praias, tendo como único critério de escolha a possibilidade de acesso por terra. “Buscamos realizar coletas em um maior número possível de praias de modo a permitir a inclusão de áreas com diferentes características, apresentando variações de aspectos e indicadores, que serão importantes para relacionarmos com os níveis de poluição microplástica na costa brasileira”, conta Malafaia.

Em São Paulo, por exemplo, foram coletadas amostras em 88 praias, de Ilha Comprida Sul, em Ilha Comprida, à praia de Estaleiro, em Ubatuba. No total, foram cinco expedições. A primeira aconteceu na Paraíba, já a segunda no Espírito Santo. A terceira englobou Bahia, Sergipe, Alagoas, Pernambuco e Rio Grande do Norte.

Na quarta, as coletas foram feitas no Amapá, Pará, Maranhão, Piauí e Ceará. A quinta, e última, foi realizada no Rio Grande do Sul, Santa Catarina, Paraná, São Paulo e Rio de Janeiro.

As coletas, em cada uma das praias, é feita com a determinação de quadrantes, que servem de base para recolher areia e água. Cada quadrante gera cinco amostras de areia. A água é coletada na frente de cada ponto de coleta de areia. Dependendo do tamanho da orla, a praia pode gerar mais ou menos material.

Apesar de fazer parte do projeto, a USP não participou diretamente da pesquisa de campo. “A contribuição da USP é oferecer a nossa expertise, a experiência que a gente tem nas análises de microplástico”, explica Pompêo.

Malafaia ainda esclarece que a atuação da USP, em especial do grupo de pesquisa do professor Marcelo Pompêo, contribuirá “sobretudo, para a determinação dos índices de risco e de carga poluidora, e para a identificação dos fatores ou aspectos que estão contribuindo mais e menos com a poluição do litoral paulista”. A equipe que trabalha com Pompêo também tem contribuído com ações de educação, popularização e divulgação científica.

A poluição por plástico e microplástico no Brasil

No Brasil, a taxa de reciclagem de plástico é de 1,3%, abaixo do nível mundial, que é de 9%. “O Brasil, em particular, ocupa a 4ª posição no ranking dos países que mais produzem lixo plástico no mundo, ficando atrás apenas dos Estados Unidos, China e Índia. Logo, esse cenário tem um impacto direto nos níveis de poluição microplástica nos ecossistemas”, explica Malafaia. Os microplásticos já estão relacionados a danos na saúde de organismos e biomas aquáticos. No caso dos animais marinhos, por exemplo, seu consumo pode gerar uma falsa sensação de saciedade e afetar outras áreas da vida do animal, como a reprodução e o crescimento. Pompêo lembra que “o mar também está trazendo o microplástico que vem de fora [de outros países]. Não é só o microplástico que está vindo da própria costa brasileira”.

“Tirar o microplástico do meio [do dia-a-dia] é impossível, mas nós podemos mudar o uso. Tudo aquilo que é considerado de uso único poderia ser abolido, para que a gente desse um uso mais ‘nobre’ para o microplástico, com produtos que são mais duráveis”, completa Pompêo.

QUESTÕES

01. O polietileno é um polímero plástico amplamente utilizado em uma variedade de aplicações, incluindo embalagens, tubos, recipientes, brinquedos e móveis. É obtido através da polimerização do etileno (eteno) em um processo químico que forma longas cadeias de moléculas de polietileno.

A respeito das moléculas de polietileno, podemos afirmar:

A) apresentam duplas ligações entre carbonos, ou seja, são insaturadas.

B) são bastante resistentes, não sofrendo reações químicas como a combustão.

C) na temperatura ambiente estão organizadas como uma substância gasosa.

D) todos seus átomos de carbono são de geometria tetraédrica.

E) possuem átomos de carbono quiral (assimétricos).

02. O polipropileno é um tipo de plástico derivado do propileno (propeno), obtido através da polimerização desta substância formando longas cadeias. É amplamente utilizado em uma variedade de aplicações devido à sua resistência, leveza e versatilidade. Os principais usos do polipropileno incluem embalagens, como sacolas, recipientes e filmes estiráveis, bem como na fabricação de fibras têxteis para carpetes, tapetes e roupas. Além disso, é empregado na produção de produtos de consumo, como utensílios domésticos, brinquedos, móveis e peças automotivas, devido à sua durabilidade e capacidade de moldagem.

A respeito do polipropileno é INCORRETO afirmar

A) seu monômero tem cadeia normal, mas o polímero tem cadeia ramificada.

B) seu monômero tem cadeia insaturada, mas o polímero tem cadeia saturada.

C) a queima completa do monômero e do polímero geram os mesmos produtos.

D) seu monômero não tem carbonos terciários, mas o polímero tem.

E) tanto o monômero quanto o polímero possuem átomos de carbono quiral.

03. "A reciclagem é o processo de transformar resíduos em novos produtos daquele material, reduzindo o uso de recursos naturais e minimizando o impacto ambiental."

Conforme o conceito acima, um exemplo de reciclagem de plásticos é

A) utilizar garrafas de refrigerante do tipo PET vazias para guardar água na geladeira.

B) incineração de resíduos plásticos para a produção de energia em processos industriais.

C) mistura de resíduos plásticos com outros compostos para produzir material de pavimentação urbana.

D) derretimento e moldagem de resíduos plásticos para a produção de objetos, como brinquedos.

E) destilação térmica dos resíduos plásticos produzindo hidrocarbonetos menores que podem ser usados como combustíveis.

 O GABARITO ENCONTRA-SE AO FINAL DESTA PÁGINA...

GABARITO: 01.D   02.E   03.D

Mercúrio do garimpo causa danos neurológicos aos Yanomami (com questões ao final)

Jornal da USP - Texto: Gabriele Mello - Arte: Diego Facundini

Link para matéria completa: https://jornal.usp.br/ciencias/mercurio-do-garimpo-causa-danos-neurologicos-aos-yanomami/

Resumo: Estudo apontou que todos os Yanomami de nove aldeias assediadas pelo garimpo foram contaminados; neuropatia periférica e desempenho cognitivo reduzido são principais problemas.

A crise sanitária que atinge a terra indígena Yanomami ganhou destaque nos últimos anos, relacionada ao avanço do garimpo ilegal, que tem levado fome, desnutrição, doenças infecciosas e a contaminação por mercúrio para essa população. Em parceria com a Fiocruz, o Departamento de Neurologia do Hospital das Clínicas (HC) da USP avaliou os efeitos neurológicos da contaminação em longo prazo dos indígenas do Alto Rio Mucajaí, em Roraima, por metilmercúrio. O estudo mostrou que neuropatia periférica e desempenho cognitivo reduzido foram as principais consequências neurológicas encontradas.

A neuropatia periférica compreende doenças que afetam os nervos ao longo do corpo, alterando a força e a sensibilidade nos braços, mãos, pernas e pés; sendo a causa mais conhecida, a diabete. Já o desempenho cognitivo reduzido afeta outra série de ações do dia a dia, como memória, aprendizado, linguagem e concentração.

A neuropatia periférica foi encontrada em 30% dos indígenas que participaram do estudo, enquanto o desempenho cognitivo reduzido, em 35% deles. No entanto, entre os 10% que apresentaram níveis de metilmercúrio no organismo acima de 6 microgramas por grama de cabelo – valor equivalente a seis vezes o limite recomendado pela agência de proteção ambiental dos Estados Unidos –, mais de 75% das pessoas apresentaram neuropatia periférica, e mais de 90% tinham o desempenho cognitivo reduzido.

“Não é uma situação em que você vai ter um problema amanhã, um grande número de intoxicados incapacitados. Mas nada impede de ter um grande grau de incapacidade acumulando ao longo dos anos”, comenta Gabriel Kubota, coordenador do Centro de Dor do no HC e um dos autores da publicação na revista Toxics, que explica que a falta de acesso ao sistema de saúde é um agravante da situação.

A contaminação por metilmercúrio

O estudo, liderado pela Fiocruz, mostrou que todos os indígenas Yanomami analisados estavam contaminados por metilmercúrio. Esse tipo de contaminação é conhecida como ambiental. “Nessa situação, o mercúrio cai no ambiente e reage com as moléculas, formando compostos que acabam entrando na cadeia alimentar e sendo ingeridos pelos seres vivos na região”, explica Kubota. A forma mais segura e eficaz de medir os níveis de metilmercúrio acumulado no organismo ao longo do tempo é através do cabelo.

Paulo Basta, pesquisador do Fiocruz e também autor da pesquisa, que atua na área de saúde indígena há mais de 25 anos, explica que “nos últimos anos a região do Alto Rio Mucajaí foi extremamente invadida por garimpeiros”, no entanto, a exposição dos indígenas ao mercúrio teve início na década de 1980, levando a mais de 40 anos de exposição. “A crise sanitária experienciada no território Yanomami em 2022 foi pior que a vivenciada no final dos anos 1980 por causa do potencial devastador maior do garimpo”, completa.

“A gente tem dados nesse sentido [de análise de contaminação de mercúrio] desde a metade da década de 1990, mas continua assim”, sinaliza Kubota. “[O estudo] coloca mais uma pedrinha, mostrando para a gente que, talvez, as coisas não mudaram tanto”, e complementa que “com isso [o estudo], a gente consegue trazer dados para que seja discutido em um nível maior quais as próximas mudanças que poderiam ser feitas para regulamentar e evitar que continue um processo que vai trazer consequências cada vez maiores para essa população”.

Yanomamis do alto rio Mucajaí sofrem com ação do garimpo

O artigo feito em colaboração com o Departamento de Neurologia do HC é parte de um estudo realizado pelo grupo de pesquisa Ambiente, Diversidade e Saúde, da Escola Nacional de Saúde Pública Sergio Arouca (ENSP/Fiocruz), que gerou o relatório técnico Impacto do mercúrio em áreas protegidas e povos da floresta na Amazônia: uma abordagem integrada saúde-ambiente, realizado em parceria com a Escola Politécnica de Saúde Joaquim Venâncio (EPSJV/Fiocruz) e com apoio do Instituto Socioambiental (ISA).

A pesquisa, que acaba de ser divulgada, surgiu por intermédio do pedido da Texoli Associação Ninam do Estado de Roraima, através de carta à Fiocruz, em outubro de 2021. Na carta, a associação demonstra sua preocupação com a presença dos garimpeiros e que, sabendo que a Fiocruz já tinha realizado trabalhos semelhantes, pede que analisem a presença de mercúrio entre os indígenas Ninam, com objetivo de saber se as pessoas e o ambiente estavam contaminados. As visitas, com intuito de coletar informações, começaram em outubro de 2022.

Contando com uma série de recomendações, o relatório evidencia dados como a falta de acesso a serviços de saúde e os efeitos do garimpo na região. Entre as crianças, apenas 15% está com a vacinação em dia, e a contaminação por mercúrio atinge também os peixes e os sedimentos dos rios da região, além de toda a população analisada.

“Não é a primeira vez que a Fiocruz faz uma pesquisa na terra Yanomami e comprova que nossos parentes estão contaminados pelo mercúrio. Isso é muito grave!”, diz o vice-presidente da Hutukara Associação Yanomami (HAY), Dário Vitório Kopenawa em entrevista ao Instituto Socioambiental de Roraima, sobre os resultados encontrados.

No relatório, além das pesquisas voltadas à contaminação do mercúrio, também constam dados sobre a saúde dos Yanomami Ninam, com informações sobre medidas antropométricas, doenças transmissíveis e crônicas, avaliações pediátricas e características sociodemográficas de 300 pessoas de nove aldeias na região do Alto Rio Mucajaí. Paulo Basta destaca que “o mercúrio é só a ponta do iceberg dos problemas relacionados ao garimpo. Nessa base [do iceberg] nós temos uma série de outros problemas. E a gente não pode perder isso de vista quando fala dos impactos do garimpo nas terras indígenas”.

QUESTÕES:

01. "Um estudo, liderado pela Fiocruz, mostrou que todos os indígenas Yanomami analisados estavam contaminados por metilmercúrio. Esse tipo de contaminação é conhecida como ambiental. Nessa situação, o mercúrio cai no ambiente e reage com as moléculas, formando compostos que acabam entrando na cadeia alimentar e sendo ingeridos pelos seres vivos na região."

O texto acima indica uma das consequências da contaminação ambiental pelo mercúrio. O conceito que pode ser relacionado ao problema descrito é:

A) Eutrofização
B) Biorremediação
C) Bioindicadores
D) Magnificação Trófica
E) Autodepuração

02. Em um estudo realizado recentemente pela FioCruz com os indígenas Yanomami Ninam (de Roraima), constatou-se que 80% dos participantes relataram já ter tido malária e 25% das crianças com menos de 11 anos tem anemia.

Considerando essas informações e seus conhecimentos, podemos afirmar:

A) A malária é uma doença causada por protozoário e que pode ser evitada pela aplicação da vacina anti-amarílica.
B) Uma forma de prevenção da malária é o combate aos hospedeiros intermediários, os mosquitos do gênero Anopheles.
C) A anemia das crianças pode ser causada por falta de ferro, proteínas ou vitamina B₁₂ na alimentação.
D) A anemia pode trazer outras complicações para o indivíduo como interferir de forma a aumentar o peso corporal dos indivíduos.
E) A principal característica da malária é a ocorrência de uma febre prolongada e constante, que pode perdurar por vários dias.

03. O esquema abaixo representa o ciclo do mercúrio na natureza:

Sabendo-se que o metilmercúrio (CH₃Hg⁺) é o principal contaminante dos animais e dos seres humanos, podendo ser transferido ao longo da cadeia alimentar, podemos afirmar:

A) A ligação ao grupo metil favorece a maior solubilidade do mercúrio nas gorduras corporais.
B) De acordo com o ciclo apresentado o mercúrio se apresenta como Hg⁰, Hg⁺ e Hg²⁺.
C) Nos sedimentos do fundo podemos encontrar o sulfato de mercúrio.
D) O Hg, no estado de metal líquido, é facilmente absorvido pelos peixes.
E) O (CH₃)₂Hg e o C₂H₆ são classificados quimicamente como hidrocarbonetos.

04. Sabendo-se que o Hg tem número atômico (Z) = 80, podemos afirmar que o cátion Hg²⁺ tem distribuição eletrônica por níveis:

A) 2.8.18.32.18.2
B) 2.8.18.32.18
C) 2.8.18.32.16.2
D) 2.8.18.30.18.2
E) 2.8.18.32.18.4

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GABARITO: 01.D   02.C   03.A   04. B

A química da ressaca (com questões ao final)

REVISTA CIÊNCIA HOJE - Abril 2024 [CH 408] Raoni Schroeder / Instituto de Química / UFRJ

Link para matéria completa: https://cienciahoje.org.br/artigo/a-quimica-da-ressaca/

Resumo: Embora o dia seguinte pareça maldição de Baco, uma nova molécula pode estar por trás das dores de cabeça provocadas pelo vinho tinto.

Durante muito tempo, os sulfitos foram considerados os grandes vilões por trás das dores de cabeça provocadas pelo consumo de vinho tinto. Eles são adicionados ao vinho como conservantes, mais especificamente por seu potencial antioxidante. De fato, muitas pessoas são sensíveis a sulfitos, principalmente quem sofre com asma. Os efeitos colaterais incluem dores de cabeça, urticária, tonturas e dificuldade respiratória. 

Porém, em artigo publicado por pesquisadores da Universidade da Califórnia, uma nova hipótese para esses efeitos indesejados foi levantada, e eis que surge uma nova vilã: a quercetina, molécula da classe dos flavonoides, que são substâncias presentes em diversos vegetais, incluindo a uva. A notícia causou alvoroço e foi disseminada pela grande mídia. Cabe, porém, um olhar mais de perto para a bioquímica envolvida nesse processo. 

A quercetina está relacionada ao metabolismo do etanol, o popular álcool, em nosso organismo. O etanol, por si, é responsável por uma série de efeitos ligados à ressaca, como desidratação, insônia e alterações nos sistemas cardiovascular e endócrino. Mas a história não para aí. 

O etanol é metabolizado no fígado, em um primeiro momento, pela atuação de uma enzima chamada álcool desidrogenase, que leva à formação de um composto tóxico, o acetaldeído, responsável pelas sensações de náuseas e dores de cabeça associadas ao consumo do álcool. Para tentar se livrar do acetaldeído, o organismo o transforma em acetato, com a atuação de uma segunda enzima, a aldeído desidrogenase. O acetato (derivado do ácido acético, aquele presente no vinagre) é inocente e pode estar associado a efeitos benéficos ao organismo humano. É aí que a nossa vilã entra na história! O que a quercetina faz é inibir a atuação da enzima aldeído desidrogenase, bloqueando o metabolismo do acetaldeído e, consequentemente, aumentando a concentração dessa substância tóxica em nosso organismo, o que leva à ressaca.

Vale ressaltar que a aldeído desidrogenase é, na verdade, uma grande família de enzimas que se diferenciam apenas por pequenas variações estruturais. Logo, suas funções vão muito além do metabolismo do acetaldeído – elas atuam na desintoxicação de nossas células, eliminando uma série de toxinas provenientes do metabolismo de fármacos, vitaminas, aminoácidos e até mesmo da ação da radiação ultravioleta. Em nossos tecidos oculares, por exemplo, encontramos altas concentrações de aldeído desidrogenases, que nos protegem dos efeitos nocivos da exposição ao sol. 

As duas isoformas da aldeído desidrogenase mais importantes para o metabolismo do acetaldeído são a ALDH1 e a ALDH2. Esta última, encontrada nas mitocôndrias, tem uma afinidade maior pelo acetaldeído e, por isso, pode convertê-lo em acetato mais rapidamente. O referido artigo relata o efeito inibitório da quercetina na ALDH2. 

O potencial de determinadas substâncias de inibir a aldeído desidrogenase era algo já conhecido pelos cientistas, sendo uma estratégia utilizada no tratamento do alcoolismo. O dissulfiram, descoberto da década de 1940, foi o primeiro fármaco aprovado para tratamento da dependência crônica de álcool e atua justamente dessa forma: pessoas que tomam o medicamento, ao consumirem bebidas alcoólicas, sentem efeitos indesejáveis em razão do acúmulo de acetaldeído no organismo.

Se você chegou até aqui na esperança de que a química possa ajudar a reduzir as dores de cabeça associadas ao consumo de vinho tinto, sinto muito. Por enquanto, a recomendação é beber menos! E também apreciar a beleza do estudo científico, não apenas por trazer uma maior compreensão de como determinadas substâncias atuam em nosso organismo, mas pelas possibilidades que ele pode abrir do ponto de vista tecnológico. Exemplo? A quercetina pode servir como base para o desenvolvimento de novos fármacos que auxiliem no tratamento do alcoolismo, com menos efeitos colaterais que aqueles associados ao dissulfiram. Além disso, compostos capazes de inibir outras isoformas da aldeído desidrogenase estão sendo estudados como alternativas para o tratamento de doenças como o câncer, a obesidade e doenças cardiovasculares.

QUESTÕES

01. A quercetina, presente na uva, é uma substância que pode potencializar a ocorrência da "ressaca" após a ingestão de vinho. Já o dissulfiram é um fármaco utilizado no tratamento da dependência crônica do álcool. Suas fórmulas encontram-se abaixo:

Comparando-se as duas substâncias, é CORRETO afirmar:

A) Ambas possuem átomos de carbono primários.

B) Ambas possuem átomos de carbono de geometria trigonal plana.

C) A combustão completa das duas substâncias origina apenas CO₂ e H₂O.

D) A quercetina possui a função cetona e o dissulfuram possui a função amida.

E) A presença da função álcool na quercetina explica sua presença no vinho.

02. "Durante muito tempo, os sulfitos foram considerados os grandes vilões por trás das dores de cabeça provocadas pelo consumo de vinho tinto. Eles são adicionados ao vinho como conservantes, mais especificamente por seu potencial antioxidante."

Qual dos compostos seguintes é um sulfito e sua fórmula está escrita corretamente?

A) Na₂SO₄

B) NaSO₃

C) KSO₄

D) K₂SO₃

E) NaHSO₄

03. Etanol, acetaldeído e ácido acético possuem em comum: 

A) Ligação dupla carbono-oxigênio. 

B) Dois átomos de carbono em sua estrutura. 

C) Apenas um átomo de oxigênio em sua estrutura. 

D) Átomos de carbono secundário. 

E) Átomos de carbono quiral (assimétrico).

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GABARITO: 01.B   02.D   03.B   

Molécula extraída da peçonha de vespas é promessa para controle da epilepsia (com questões ao final)

Jornal da USP - Texto: Felipe Faustino - Arte : Jornal da USP

Link para texto completo: https://jornal.usp.br/ciencias/molecula-extraida-da-peconha-de-vespas-e-promessa-para-controle-da-epilepsia/

Resumo: Testes em camundongos liderados por equipe da USP em Ribeirão Preto obtiveram composto capaz de bloquear ação de substâncias nocivas aos neurônios.

Venenos e peçonhas podem parecer assustadores à primeira vista. Na natureza, os animais peçonhentos injetam toxinas capazes de alterar o metabolismo de outro animal e até matá-lo, mas também são considerados ferramentas valiosas para a ciência. É o que ocorre com a peçonha da espécie de vespa social típica do Cerrado, conhecida popularmente como marimbondo-estrela. Cientistas brasileiros descobriram na peçonha do inseto uma substância com potencial para tratar epilepsia e, ao mesmo tempo, proteger o cérebro: a occidentalina-1202. 

O estudo, realizado com experimentos em animais, foi conduzido pela pesquisadora Márcia Mortari nos laboratórios de biologia da Faculdade de Filosofia, Ciências e Letras (FFCLRP) da USP, durante seu doutorado sob orientação do professor Wagner Ferreira dos Santos, do Departamento de Biologia da FFCLRP. Os resultados da pesquisa, publicados na Brain Communications, mostram o composto isolado da peçonha da vespa como eficaz no tratamento de modelos agudos e crônicos de epilepsia, sem efeitos colaterais no comportamento motor e cognitivo dos animais testados. Ao lado desses benefícios, observaram também atividade protetora sobre as células nervosas do cérebro. 

Segundo o professor Santos, a occidentalina-1202 consegue atravessar a barreira hematoencefálica (que protege o cérebro de substâncias nocivas presentes no sangue), chegar ao cérebro e bloquear a ação do cainato, uma toxina que atinge os neurônios e é utilizada experimentalmente para induzir crises epilépticas em animais, através dos receptores específicos para o glutamato (ou ácido glutâmico). O composto atua nesse sistema de receptores e protege o cérebro da “excitotoxicidade” que resulta na morte dos neurônios.

“É isso que ocorre na epilepsia, como em outras doenças agudas e crônicas do tecido nervoso”, afirma o professor ao informar que a occidentalina-1202(s) então é capaz de “bloquear a ligação do cainato nos seus receptores, inibindo a continuação desta cascata lesiva, causando a neuroproteção.” 

Dos testes com vespas sociais à occidentalina-1202

Tudo começa com a coleta das vespas fêmeas, que são cuidadosamente congeladas para preservar suas propriedades. Essa seleção não é fácil devido à violência dos insetos. “Para se fazer a coleta de vespas sociais temos que ter paciência e coragem; mesmo com roupa específica de coleta, sempre levei uma ou mais picadas desses insetos. Isso desestimula a continuar os trabalhos com esses himenópteros (grupo de insetos que inclui as vespas sociais)”, conta Santos.  

Após a captura, o veneno é então extraído e purificado. Técnicas de separação específicas dividem a substância em partes menores, buscando identificar as que possuem propriedades medicinais. Depois, “testamos novamente, e em seguida, purificamos completamente o composto capaz de ter o efeito antiepiléptico”, conta Márcia. 

Definido o peptídeo promissor, a equipe de cientistas desenvolvem um análogo, uma cópia modificada quimicamente que resulta então na occidentalina-1202(s), produto sintético que é mantido em solução específica (pH entre 6,8 e 7,0) a 5ºC de temperatura por 72 horas para garantir sua estabilidade e pureza.

Em uma segunda fase, analisam os efeitos dos dois peptídeos (o natural e o sintético) em dois modelos de epilepsia aguda, induzidos por ácido caínico (o cainato) e pentilenotetrazol, substâncias que provocam convulsões.

A dose efetiva foi medida, tal como o índice terapêutico, os sinais elétricos do cérebro e a expressão de um gene chamado C-fos, que está relacionado à atividade neuronal.

Logo após, submetem a molécula sintética occidentalina-1202(s) a estudos mais específicos para avaliar sua eficácia na prevenção e controle de convulsões graves e prolongadas, além de obter informações detalhadas sobre os efeitos no tecido cerebral. 

Já na quarta fase, verificam os possíveis efeitos adversos após a administração crônica, em testes que medem a capacidade de equilíbrio, memória e aprendizagem dos animais. Por fim, propõem um mecanismo de ação com a occidentalina-1202(s), usando modelos computacionais com receptores de cainato, demonstrando como a substância pode ajudar a controlar a atividade elétrica excessiva no cérebro, potencialmente reduzindo as convulsões epilépticas.

A pesquisadora Márcia Mortari acrescenta que, para garantir a segurança em uso a longo prazo, testes seguem em andamento estudando o funcionamento e controle de neurotransmissores, como o glutamato, responsável por transmitir mensagens que estimulam a atividade dos neurônios e que, em níveis excessivos, pode causar crises epilépticas. “Estamos realizando todos os testes necessários para determinar a segurança do uso desse composto, utilizando uma série de ensaios de toxicidade e de determinação de efeitos adversos.” 

Efeitos adversos menores

Caracterizada por convulsões causadas por descargas elétricas anormais no cérebro, a epilepsia atinge cerca de 50 milhões de pessoas ao redor do mundo (dados da Organização Mundial da Saúde, OMS) e o tratamento envolve a administração de fármacos antiepilépticos que, apesar de eficazes no controle das crises, podem provocar uma variedade de efeitos colaterais. Entre eles estão sedação, sonolência, tontura, problemas de memória e concentração, e até mesmo danos à medula óssea e ao fígado. 

Para a agora professora do Instituto de Ciências Biológicas da Universidade de Brasília (UnB) Márcia Mortari, a occidentalina-1202 deve se tornar o início de uma nova classe promissora de peptídeos, extraídos da peçonha de vespas, para o desenvolvimento de medicamentos que interagem com o sistema nervoso central. “São moléculas com grande atividade e seletividade, e, por isso, possuem efeitos adversos menores”, afirma. 

A falha dos atuais tratamentos da epilepsia está na possibilidade de “causar problemas neurobiológicos, cognitivos, psicossociais e reduzir a qualidade de vida do paciente”, acrescenta o professor Santos, lembrando que, em alguns casos, esses medicamentos se tornam ineficazes, o que é chamado de farmacorresistência.

Mesmo comemorando o achado, os cientistas afirmam que testes clínicos são necessários para confirmar se a occidentalina-1202 não oferece efeitos adversos. “Ainda estamos na fase de testes em animais, fase pré-clínica. Não obstante ele não tenha causado efeito motor e cognitivo ruins aos animais de experimentação”, conclui o professor. 

Por que utilizar venenos e peçonhas?

No caso da peçonha das vespas Polybia occidentalis, Márcia lembra que o efeito produzido pelas picadas na defesa e captura de presas sempre intrigou a comunidade científica. “Elas são capazes de usar a peçonha para paralisar suas presas, no caso outros pequenos invertebrados”, explica. Esse efeito, segundo a pesquisadora, gerou a hipótese de que a substância poderia agir no nosso cérebro, reduzindo a atividade excessiva que caracteriza as crises epilépticas.

Assim, o estudo desses compostos oferece “uma oportunidade de entendermos os mecanismos fisiológicos e bioquímicos que operam em diferentes organismos, inclusive em doenças, e assim desenvolver remédios”, afirma Santos, informando que existem inúmeros exemplos na ciência, como o captopril, um remédio para controle da pressão arterial que foi desenvolvido a partir de um peptídeo extraído da peçonha de uma serpente brasileira, a Bothrops jararaca. Outro exemplo, “o ziconotide, um analgésico para controle da dor causada por câncer e/ou AIDS, que não é usado no Brasil, mas foi desenvolvido a partir de um peptídeo de um caracol marinho das Filipinas”. 

A pesquisa, conduzida por Márcia Mortari e Wagner dos Santos na USP em Ribeirão Preto, foi produzida em colaboração com outros pesquisadores da FFCLRP e da Faculdade de Ciências Farmacêuticas de Ribeirão Preto (FCFRP) da USP, além da Universidade de Brasília (UnB) e da Universidade de Lorraine, França. Contou com financiamento do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq), Fundação Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (Capes) e Fundação de Apoio à Pesquisa do Distrito Federal (FAPDF). 

QUESTÕES PROPOSTAS

01. "Testes em camundongos liderados por equipe da USP em Ribeirão Preto obtiveram, a partir da peçonha das vespas Polybia occidentalis, um peptídeo capaz de bloquear ação de substâncias nocivas aos neurônios, a occidentalina-2012. O captopril, fármaco utilizado para controle da pressão arterial, também foi desenvolvido a partir de um peptídeo extraído da peçonha de uma serpente brasileira, a Bothrops jararaca."

Peptídeos são substâncias

A) pertencentes ao grupo dos carboidratos.

B) pertencentes ao grupo dos lipídeos.

C) semelhantes aos esteroides produzidos na suprarrenal.

D) formados por unidades nucleotídeos.

E) formados por aminoácidos ligados por ligações peptídicas.

02. No caso da peçonha das vespas Polybia occidentalis, Márcia lembra que o efeito produzido pelas picadas na defesa e captura de presas sempre intrigou a comunidade científica. “Elas são capazes de usar a peçonha para paralisar suas presas, no caso outros pequenos invertebrados”, explica. Esse efeito, segundo a pesquisadora, gerou a hipótese de que a substância poderia atuar

A) nos tecidos epiteliais secretores.

B) nos tecidos epiteliais de revestimento e absorção.

C) na atividade dos neurônios.

D) nas células vermelhas do sangue humano.

E) no controle da produção de insulina pelo pâncreas.

03. Em um trabalho de pesquisa sobre a obtenção de medicamentos a partir da peçonha de certas vespas lê-se: "Após a captura, o veneno é então extraído e purificado. Técnicas de separação específicas dividem a substância em partes menores, buscando identificar as que possuem propriedades medicinais."

A técnica de separação das substâncias preentes na peçonha, sem implicar em riscos sobre a atividade biológica das substâncias, pode utilizar-se de processos como

A) cromatografia e/ou eletroforese.

B) decantação e/ou destilação.

C) separação magnética e/ou catação.

D) flotação e/ou tamização.

E) destilação fracionada e/ou pasteurização.

O GABARITO ENCONTRA-SE AO FINAL DESTA PÁGINA...

GABARITO: 01.E   02.C   03.A

A pedidos: Justificativa da resposta da questão 03

Como se trata de processos que não podem "implicar em riscos sobre a atividade biológica das substâncias" temos que considerar que não pode acontecer aquecimento (aquecimento desnatura proteínas, perdendo a atividade biológica). Sendo assim as alternativas B e E que envolvem destilação (portanto aquecimento) estão eliminadas. A alternativa C propõe separação magnética (impossível para compostos orgânicos) e catação (impossível para substâncias misturadas em fase líquida). A alternativa D propõe tamização (peneiração), também impossível para substâncias em fase líquida.

Por eliminação sobrou a alternativa A, que é a resposta.

Contudo, muitos alunos não conhecem cromatografia e eletroforese. Quem conhece já marcaria a alternativa A como resposta, direto. São métodos usados para separar substâncias ou fragmentos de substâncias (como proteínas e ácidos nucléicos) em trabalhos de bioquímica. Para conhecer esses processos, acesse o final da aula gravada (a partir do minuto 26): https://youtu.be/TB6YLQcCg9Y?si=qWJ4qCqCms5Y23RY

Cepa de levedura criada na USP produz etanol de segunda geração a partir de açúcares complexos

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Jornal da USP - 08/03/2024 - Texto: Julia Moióli

Resumo: De acordo com estudo divulgado na Scientific Reports, microrganismo geneticamente modificado apresentou potencial para otimizar em até 60% a produção de etanol celulósico sem aumentar a área plantada de cana-de-açúcar.

Uma nova cepa geneticamente modificada da levedura Saccharomyces cerevisiae demonstrou, em condições semelhantes às industriais, potencial para otimizar em até 60% a produção de etanol de segunda geração (2G) no País sem a necessidade de aumentar a área plantada de cana-de-açúcar. Segundo resultados divulgados na revista Scientific Reports, a inovação poderá também reduzir parte dos custos da indústria. O estudo foi conduzido por pesquisadores da USP e colaboradores, com apoio da Fapesp.

A plantação de cana-de-açúcar e seu processamento agroindustrial geram todos os anos milhões de toneladas de biomassa lignocelulósica, resíduo de matéria orgânica composto de lignina, celulose e hemicelulose. Atualmente destinada apenas à queima para a geração de energia elétrica, essa biomassa também pode servir de matéria-prima para a fabricação do etanol 2G, considerado um dos combustíveis com menor pegada de carbono do mundo justamente por utilizar resíduos do processo de fabricação do etanol comum e do açúcar.

Há, no entanto, um obstáculo para o uso da biomassa lignocelulósica: por se tratar de um açúcar complexo, ela não é metabolizada naturalmente pelo microrganismo utilizado na produção tradicional de etanol, a levedura Saccharomyces cerevisiae. Durante a fabricação do combustível 2G, é necessário realizar uma etapa extra de pré-tratamento, com altas temperaturas e altas pressões, e uma etapa de hidrólise, com enzimas que quebram os açúcares e os tornam disponíveis para a fermentação. Somente então é possível a conversão em etanol.

No estudo recentemente publicado, os pesquisadores lançaram mão de sequências gênicas de enzimas encontradas em outros fungos para construir uma nova versão da levedura, capaz de transportar e degradar internamente componentes da hemicelulose (oligossacarídeos) que compõem a biomassa lignocelulósica. Os genes foram, então, inseridos em S. cerevisiae, dando origem a uma nova cepa.

Desenvolvida em parceria com pesquisadores das universidades Estadual de Campinas (Unicamp), de Illinois (Estados Unidos) e de Bath (Reino Unido) e testada em um meio próximo ao real (industrial), a nova levedura carrega ainda outras modificações importantes.

Por meio da substituição de determinados genes, pode metabolizar ácido acético, produto da digestão da hemicelulose normalmente não consumido pelas leveduras, tóxico e que compromete o processo de fermentação.

“Atuamos com engenharia metabólica para dar à levedura a capacidade de ser autossuficiente em processos que ela não seria naturalmente”, explica Dielle Pierotti Procópio, pesquisadora do Instituto de Química (IQ) da USP e primeira autora do estudo.

A cepa mutante produziu 60% mais etanol e 12% menos xilitol (gerado a partir da xilose) do que a cepa controle.

Econômica e ambientalmente correta

O destaque da nova levedura é sua capacidade de aumentar a produção do etanol de segunda geração sem demandar a ampliação da área plantada de cana-de-açúcar. Além disso, pelo fato de ser capaz de metabolizar açúcares complexos, a biomassa não precisa passar por tratamentos químicos severos – esse tipo de processo costuma demandar condições específicas de temperatura e pressão, consumindo mais energia e gerando uma quantidade considerável de resíduos agressivos ao meio ambiente.

Outra vantagem é a redução de custos para a indústria. “Normalmente, os fabricantes precisam comprar enzimas que digerem açúcares complexos, o que encarece consideravelmente o processo – é um custo extra que não existe na produção do combustível tradicional”, explica Thiago Olitta Basso, professor do Departamento de Engenharia Química da Escola Politécnica (Poli) da USP e coordenador do estudo.

“Além disso, condições mais amenas de pré-tratamento levam à diminuição da produção de certos compostos tóxicos, o que permite uma fermentação melhor do etanol de segunda geração e contribui ainda mais para o rendimento”, completa Basso.

De acordo com os pesquisadores, trabalhos futuros podem explorar ainda o potencial dessa nova levedura para controlar bactérias contaminantes, geralmente bactérias láticas, que comprometem o rendimento, pois esses açúcares complexos não são metabolizados por tais contaminantes. Isso reduziria o peso ambiental do uso de antibiótico na indústria.

O artigo Metabolic engineering of Saccharomyces cerevisiae for second-generation ethanol production from xylo-oligosaccharides and acetate pode ser lido em: www.nature.com/articles/s41598-023-46293-8.