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BIOLOGIA GERAL. Rio de Janeiro / 2007 TODOS OS DIREITOS RESERVADOS À UNIVERSIDADE CASTELO BRANCO VICE-REITORIA DE ENSINO DE GRADUAÇÃO E CORPO DISCENTE

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VICE-REITORIA DE ENSINO DE GRADUAÇÃO E CORPO DISCENTE COORDENAÇÃO DE EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA BIOLOGIA GERAL Rio de Janeiro / 2007 TODOS OS DIREITOS RESERVADOS À UNIVERSIDADE CASTELO BRANCO UNIVERSIDADE CASTELO
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VICE-REITORIA DE ENSINO DE GRADUAÇÃO E CORPO DISCENTE COORDENAÇÃO DE EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA BIOLOGIA GERAL Rio de Janeiro / 2007 TODOS OS DIREITOS RESERVADOS À UNIVERSIDADE CASTELO BRANCO UNIVERSIDADE CASTELO BRANCO Todos os direitos reservados à Universidade Castelo Branco - UCB Nenhuma parte deste material poderá ser reproduzida, armazenada ou transmitida de qualquer forma ou por quaisquer meios - eletrônico, mecânico, fotocópia ou gravação, sem autorização da Universidade Castelo Branco - UCB. U n3p Universidade Castelo Branco. Biologia Geral. Rio de Janeiro: UCB, p. ISBN Ensino a Distância. I. Título. CDD Universidade Castelo Branco - UCB Avenida Santa Cruz, Rio de Janeiro - RJ Tel. (21) Fax (21) Responsáveis Pela Produção do Material Instrucional Coordenadora de Educação a Distância Prof.ª Ziléa Baptista Nespoli Coordenador do Curso de Graduação Maurício Magalhães - Ciências Biológicas Conteudista Janyra Oliveira Costa Supervisor do Centro Editorial CEDI Joselmo Botelho BIOLOGIA GERAL Apresentação Prezado(a) Aluno(a): É com grande satisfação que o(a) recebemos como integrante do corpo discente de nossos cursos de graduação, na certeza de estarmos contribuindo para sua formação acadêmica e, conseqüentemente, propiciando oportunidade para melhoria de seu desempenho profissional. Nossos funcionários e nosso corpo docente esperam retribuir a sua escolha, reafirmando o compromisso desta Instituição com a qualidade, por meio de uma estrutura aberta e criativa, centrada nos princípios de melhoria contínua. Esperamos que este instrucional seja-lhe de grande ajuda e contribua para ampliar o horizonte do seu conhecimento teórico e para o aperfeiçoamento da sua prática pedagógica. Seja bem-vindo(a)! Paulo Alcantara Gomes Reitor Orientações para o Auto-Estudo O presente instrucional está dividido em cinco unidades programáticas, cada uma com objetivos definidos e conteúdos selecionados criteriosamente pelos Professores Conteudistas para que os referidos objetivos sejam atingidos com êxito. Os conteúdos programáticos das unidades são apresentados sob a forma de leituras, tarefas e atividades complementares. As Unidades 1, 2 e 3 correspondem aos conteúdos que serão avaliados em A1. Na A2 poderão ser objeto de avaliação os conteúdos das cinco unidades. Havendo a necessidade de uma avaliação extra (A3 ou A4), esta obrigatoriamente será composta por todos os conteúdos das Unidades Programáticas. A carga horária do material instrucional para o auto-estudo que você está recebendo agora, juntamente com os horários destinados aos encontros com o Professor Orientador da disciplina, equivale a 60 horas-aula, que você administrará de acordo com a sua disponibilidade, respeitando-se, naturalmente, as datas dos encontros presenciais programados pelo Professor Orientador e as datas das avaliações do seu curso. Bons Estudos! Dicas para o Auto-Estudo 1 - Você terá total autonomia para escolher a melhor hora para estudar. Porém, seja disciplinado. Procure reservar sempre os mesmos horários para o estudo. 2 - Organize seu ambiente de estudo. Reserve todo o material necessário. Evite interrupções. 3 - Não deixe para estudar na última hora. 4 - Não acumule dúvidas. Anote-as e entre em contato com seu monitor. 5 - Não pule etapas. 6 - Faça todas as tarefas propostas. 7 - Não falte aos encontros presenciais. Eles são importantes para o melhor aproveitamento da disciplina. 8 - Não relegue a um segundo plano as atividades complementares e a auto-avaliação. 9 - Não hesite em começar de novo. BIOLOGIA GERAL SUMÁRIO Quadro-síntese do conteúdo programático... Contextualização da disciplina UNIDADE I FUNDAMENTOS FILOSÓFICOS E SOCIAIS 1.1. O papel e atuação do biólogo Método científico Bioética e Biossegurança... UNIDADE II BIOLOGIA CELULAR, BIOLOGIA MOLECULAR E EVOLUÇÃO 2.1. Noção geral da Biologia Evolução o princípio geral da Biologia Estrutura molecular e celular Bioquímica, biofísica, genética e imunologia Mecanismos de transmissão das características hereditárias... UNIDADE III DIVERSIDADE BIOLÓGICA 3.1. Classificação dos seres vivos Filogenia Organização Biogeografia Etologia Fisiologia dos organismos... UNIDADE IV ECOLOGIA E MEIO AMBIENTE 4.1. Relação entre os seres vivos Dinâmica das populações e comunidades Ecossistema Saúde, educação e ambiente UNIDADE V FUNDAMENTOS DAS CIÊNCIAS EXATAS E DA TERRA 5.1. As ciências da matemática, da química, da física, da estatística e da geologia Glossário... Gabarito... Referências bibliográficas Quadro-síntese do conteúdo programático 11 UNIDADES DO PROGRAMA OBJETIVOS I - FUNDAMENTOS FILOSÓFICOS E SOCIAIS 1.1. O papel e atuação do biólogo 1.2. Método científico 1.3. Bioética e Biossegurança Conscientizar o aluno sobre o papel do biólogo; Formar no aluno um pensamento científico; Informar o aluno sobre a existência de regras e normas para fazer ciência. II - BIOLOGIA CELULAR, BIOLOGIA MOLECULAR E EVOLUÇÃO 2.1. Noção geral da Biologia 2.2. Evolução o princípio geral da Biologia 2.3. Estrutura molecular e celular 2.4. Bioquímica, Biofísica, Genética e Imunologia 2.5. Mecanismos de transmissão das características hereditárias Transmitir ao aluno a noção da Biologia como ciência; Proporcionar ao aluno o entendimento do processo evolutivo; Levar o aluno ao conhecimento da organização molecular e celular; Transmitir ao aluno os conceitos dessas áreas da Biologia; Conduzir o aluno ao entendimento da hereditariedade. III - DIVERSIDADE BIOLÓGICA 3.1. Classificação dos seres vivos 3.2. Filogenia 3.3. Organização 3.4. Biogeografia 3.5. Etologia 3.6. Fisiologia dos organismos Conscientizar o aluno sobre a diversidade biológica; Transmitir ao aluno o conceito de análise filogenética; Proporcionar ao aluno o conhecimento das normas de organização; Transmitir ao aluno o conceito de Biogeografia; Transmitir ao aluno o conceito de Etologia; Proporcionar ao aluno o entendimento do funcionamento dos organismos. 12 UNIDADES DO PROGRAMA OBJETIVOS IV - ECOLOGIA E MEIO AMBIENTE 4.1. Relação entre os seres vivos 4.2. Dinâmica das populações e comunidades 4.3. Ecossistema 4.4. Saúde, educação e ambiente Conscientizar o aluno sobre as relações dos seres vivos entre si e com meio; Conduzir o aluno ao entendimento da relação entre populações e comunidades; Formar no aluno a capacidade de diferenciar os tipos de ecossistemas; Informar o aluno sobre os problemas relacionados à saúde, educação e ambiente, relacionando as áreas para um desenvolvimento sustentável. V - FUNDAMENTOS DAS CIÊNCIAS EXATAS E DA TERRA 5.1. As ciências da matemática, da química, da física, da estatística e da geologia Levar o aluno a relacionar as ciências à Biologia. Contextualização da disciplina 13 Biologia (ciência da vida) expressão originada da Alemanha em 1800 e popularizada pelo naturalista francês Jean Lamarck, com o intuito de reunir as mais variadas disciplinas que se relacionam ao estudo das formas de vida. A disciplina subdivide-se em matérias hierarquizadas da unidade mais simples dos seres vivos, como as células e suas moléculas, até o estudo da população. Devemos abandonar a visão de que a Biologia é um conjunto de termos científicos a serem decorados e substituí-lo por uma visão mais abrangente que entenda a Biologia como uma ampliação dos horizontes acerca de temas essenciais para compreensão do impacto produzido na vida diária da população. O biólogo é um pesquisador envolvido com as disciplinas relacionadas à vida e desenvolve seus estudos através do método científico. O dia 03 de setembro é o dia do biólogo. Esse profissional pode trabalhar em laboratórios de pesquisa, laboratórios de rotina ou em campo, bastando que haja vida a ser estudada. O biólogo pode também estar dentro de uma sala de aula transmitindo seus conhecimentos aos leigos. A Biologia do século XXI avança em grandes saltos, contribuindo para transformar radicalmente a vida: o projeto genoma humano, a clonagem, os transgênicos, a vida em outros planetas, a cura de doenças até então incuráveis etc. Portanto, em uma época de descobertas em grande velocidade, ninguém pode estar alheio a isso. BIOLOGIA GERAL UNIDADE I 15 FUNDAMENTOS FILOSÓFICOS E SOCIAIS 1.1 Papel e Atuação do Biólogo O exercício da profissão exige dupla habilitação: a técnico-científica e a legal. A habilitação técnicocientífica é expressa através da comprovação da capacidade intelectual, pela posse do diploma fornecido pela Autoridade Educacional. A Habilitação Legal cumpre-se com o registro profissional no órgão competente para a fiscalização de seu exercício; no caso dos Biólogos, o Conselho Regional de Biologia de sua jurisdição. O profissional devidamente habilitado, perante as leis, tem três níveis de responsabilidade: civil, trabalhista e ético-profissional. No serviço público de algumas Unidades Federativas, o Biólogo está enquadrado funcionalmente na categoria/cargo de Biólogo; ele recebe outras denominações: Biologista, Professor, Docente, Agente de Saúde, Sanitarista, Técnico, Patologista, Laboratorista, Pesquisador, Analista e outros. Os biólogos executam atividade técnico-científica de grau superior, de grande complexidade, que envolvem: ensino, planejamento, supervisão, coordenação e execução de trabalhos relacionados com estudos, pesquisas, projetos, consultorias, emissão de laudos, pareceres técnicos e suporte técnico-científico nas áreas das Ciências Biológicas, com vistas ao aprimoramento de: estudos e pesquisas de origem, evolução, estrutura morfo-anatômica, fisiologia, distribuição, ecologia, classificação, filogenia e outros aspectos das diferentes formas de vida, para conhecer suas características, comportamento e outros dados relevantes sobre os seres e o meio ambiente; estudos, pesquisas e análises laboratoriais nas áreas de bioquímica, biofísica, citologia, parasitologia, microbiologia e imunologia, hematologia, histologia, patologia, anatomia, genética, embriologia, fisiologia humana e produção de fitoterápicos; estudos e pesquisas relacionadas com a investigação científica ligada à biologia sanitária, saúde pública, epidemiologia de doenças transmissíveis, controle de vetores e técnicas de saneamento básico; atividades complementares relacionadas à conservação, preser-vação, erradicação, manejo e melhoramento de organismos e do meio ambiente e à Educação Ambiental. Se tentarmos imaginar um biólogo, que imagem nos virá à cabeça? Daquele professor meio louco que você teve no pré-vestibular? Do cientista louco misturando porções em um laboratório prestes a explodir? De um zoólogo coletando bichinhos em uma floresta? Você ainda não sabe a dimensão da atuação da Biologia frente às transformações da ciência no século XXI. A Biologia tem ganhado mais espaço na pesquisa, desenvolvimento e execução de projetos para o bem-estar da população. A Biologia deixou de ser aquele mistério restrito aos pesquisadores para se tornar parte do dia a dia da população. O biólogo precisa compreender os fenômenos relacionados à vida de uma maneira geral para que possa fomentar o desenvolvimento sustentável. O biólogo deve ter conhecimentos fundamentais de química, física e matemática, pois as manifestações biológicas são conseqüências das interações entre diferentes moléculas e o raciocínio lógico é fundamental para compreendê-las. 1.2 Método Científico É um conjunto de regras básicas para desenvolver uma experiência controlada para o bem da ciência. A hipótese é o caminho que deve levar à formulação de uma teoria. A hipótese tem o objetivo de explicar o fato, prevendo suas conseqüências, e deve ser testada em experimentos controlados que a comprovem para que, então, seja aceita como teoria. Depois de exaustivamente testada e verificada experimentalmente, uma teoria pode finalmente ser promovida à lei, o último posto da hierarquia científica. Independentemente do resultado, um experimento só será considerado válido se puder ser reproduzido por outras pessoas mantendo-se as mesmas condições. As fases do método científico são: observação do fato, formulação do problema, proposta de uma hipótese, experimento controlado, análise dos resultados e conclusão. A experiência controlada é aquela realizada com técnicas que permitem descartar as variáveis que podem mascarar o resultado, como exemplo, podemos citar o duplo-cego que utiliza duas amostragens: um grupo efetivamente testado e um 16 grupo controle. Por exemplo, para testar a eficiência de um medicamento, divide-se o grupo de portadores da doença em dois, ao primeiro subgrupo é ministrado o medicamento a ser testado e ao segundo é ministrado um comprimido que não possua a substância ativa (um placebo). No final, compara-se o resultado dos dois subgrupos. Nós não podemos ter certeza de que a natureza possua uma ordem previsível e que esta ordem seja imutável. Porém, temos fortes evidências disso, exemplo: toda vez que encostamos no fogo, nos queimamos. Esse fato tem sido assim desde que o homem é capaz de se lembrar e em todos os lugares. Porém, não podemos garantir que continuará assim amanhã ou em algum lugar desconhecido do universo. Assim, para existir, o método científico parte do princípio da imutabilidade dos processos da natureza. Admitindo a existência de uma ordem universal e imutável, torna-se possível prever o comportamento da natureza e este é o mais importante passo do método científico, no que concerne à experiência física. Por exemplo, ao observar que todo cnidário vive na água, podemos estabelecer uma regra geral: cnidários são aquáticos. A indução é apoiada na repetição da experiência e na crença da imutabilidade dos processos. Portanto, o indutivismo é a possibilidade de extrair uma verdade geral a partir da observação de um grupo particular, enquanto dedução é a possibilidade de extrair uma verdade particular a partir de uma geral: se os corais são cnidários, então eles são aquáticos. Surge um problema: quantas observações são suficientes para considerar uma regra realmente universal? Karl Popper apresentou o conceito de falsificabilidade. Nesse conceito uma hipótese só é considerada científica se, através de um experimento, for possível provar sua falsidade. Por exemplo, a hipótese da existência de Deus não é científica, pois não existe experimento imaginável para testá-la, ao passo que a hipótese de que os corais podem viver fora d água é falsificável. Quanto mais vezes a ciência não consegue provar que uma teoria é falsa, maior veracidade ela tem. Quando uma teoria é derrubada, a ciência progride. 1.3 Bioética e Biossegurança Bioética (grego bio vida, ethiké ética) é o estudo transdisciplinar entre Biologia, Medicina e Filosofia, que investiga todas as condições necessárias para uma administração responsável da vida humana. Considera, portanto, a responsabilidade moral de cientistas em suas pesquisas, bem como de suas aplicações. Há cerca de 30 anos, o médico Van Rensselaer Potter criou o neologismo bioética para designar a área científica que se dedicaria a buscar o conhecimento e a sabedoria, objetivando o bem social. O desenvolvimento científico e tecnológico ocorrido nos últimos trinta anos permitiu realizar feitos extraordinários, como a cura de doenças, seqüenciamento de genoma, clonagem, manipulação genética etc. Porém, da mesma forma que esse desenvolvimento aumentou a qualidade de vida, pode provocar danos como desequilíbrios ecológicos e surgimento de novas patologias evidenciando a fragilidade moral da espécie humana. O avanço científico e tecnológico deve ser acompanhado de responsabilidade. As pesquisas podem seguir, teoricamente, diversas direções, mas na prática nem todos os caminhos trazem benefícios para a humanidade. Desta forma, o problema reside no controle ético que deve ser exercido. Assim, a Bioética é uma especificação da Ética e tem por objetivo a reflexão do avanço da biotecnologia em fase das mudanças ocorridas na ciência, no meio ambiente, e as conseqüências destas sobre os seres humanos e o planeta. O objetivo de atuação da Bioética surgiu com a tomada de consciência do homem, de que ele é parte integrante e atuante do meio em que vive. Suas intervenções na natureza devem ser pensadas e refletidas, para que não venha a ser, ele mesmo, vítima de suas próprias ações. São temas dessa área questões delicadas, como a fertilização in vitro, o aborto, a clonagem, a eutanásia e os transgênicos. Outro tema atual e preocupante é a biossegurança. Profissionais da área de saúde, até mesmo profissionais de outras áreas e outros trabalhadores que exercem suas atividades em laboratórios, estão sob risco de desenvolver doença profissional por exposição a agentes infecciosos, radiação, produtos químicos tóxicos etc. Assim é necessário o estabelecimento de regras e normas com objetivo de criar um ambiente de trabalho que minimize ou elimine os riscos de exposição a agentes potencialmente nocivos ao trabalhador, ao restante da população e ao meio ambiente. Os métodos de biossegurança primários são obtidos através de práticas microbiológicas seguras e pelo uso adequado dos equipamentos de segurança, enquanto que a contenção secundária compreende a proteção do ambiente externo contra a contaminação proveniente do laboratório e/ou setores que manipulam agentes nocivos. Essa forma de contenção depende de uma estrutura física e rotina de trabalho adequadas. Para contenção primária, algumas regras básicas devem ser seguidas, tais como: lavar as mãos após manipular material infectante e antes de sair do laboratório; não pipetar com a boca; não fumar, comer, beber, mascar chicletes, guardar alimentos ou aplicar cosmético dentro do laboratório; não lamber etiquetas ou colocar qualquer material na boca (exemplo: canetas); manter o laboratório limpo, organizado e livre de materiais não pertinentes ao trabalho ali desempenhado; desinfetar bancadas de trabalho sempre que houver contaminação com material infectante e no final do dia, de acordo com as rotinas estabelecidas no manual de limpeza e desinfecção; usar jalecos apenas no laboratório; não usar sandálias; não guardar aventais em armários onde são guardadas roupas de rua; usar óculos de segurança, visores ou outros equipamentos de proteção sempre que houver risco de espirrar material infectante ou de contusão com algum objeto; não permitir a entrada de pessoas que desconheçam riscos potenciais de exposição, crianças e animais; manter as portas do laboratório fechadas durante o trabalho; usar luvas em todos os procedimentos com risco de exposição a material infectante; não descartar luvas em lixeiras de áreas administrativas, banheiros etc.; não atender ao telefone com luvas; utilizar equipamentos de proteção individual. Para contenção secundária, devemos verificar algumas regras básicas gerais, especialmente relacionadas à área física dos laboratórios, como: o laboratório deve ser amplo para permitir o trabalho com segurança e facilitar a limpeza e manutenção; paredes, tetos e chão devem ser fáceis de limpar, impermeáveis a líquidos e resistentes aos agentes químicos propostos para sua limpeza e desinfecção. O chão não deve ser escorregadio; tubulação exposta deve estar afastada das paredes; iluminação deve ser adequada para todas as atividades; as bancadas devem ser fixas às paredes, impermeáveis à água e resistentes aos desinfetantes, ácidos, solventes orgânicos e calor moderado; mobiliário deve ser de fácil limpeza. O espaço entre os equipamentos deve permitir a limpeza de toda a área, com o mínimo de deslocamento de equipamentos de grande porte; os materiais de uso diário podem ficar em estoque pequeno dentro do laboratório, porém nunca sobre as bancadas. O restante do material de consumo deve ser estocado em área própria, fora das dependências do laboratório; as portas devem ser mantidas fechadas; autoclave deve estar disponível no mesmo prédio dos laboratórios; a área destinada à guarda de objetos pessoais e ao armazenamento de alimentos para consumo diário deve estar fora do laboratório; em caso de falta de energia elétrica, setores que dispõem de freezer, câmaras frias e fluxos laminar
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