Prova de Ciências da Natureza do ENEM 2017 Resolvida
Questão 1
A retina é um tecido sensível à luz, localizado na parte posterior do olho, onde ocorre o processo de formação da imagem. Nesse tecido, encontram-se vários tipos celulares específicos. Um desses tipos celulares são os cones, os quais convertem os diferentes comprimentos de onda da luz visível em sinais elétricos, que são transmitidos pelo nervo óptico até o cérebro.
Disponível em: www.portaldaretina.com.br. Acesso em: 13 jun. 2012 (adaptado)
Em relação à visão, a degeneração desse tipo celular irá
- A) comprometer a capacidade de visão em cores.
- B) impedir a projeção dos raios luminosos na retina.
- C) provocar a formação de imagens invertidas na retina.
- D) causar dificuldade de visualização de objetos próximos.
- E) acarretar a perda da capacidade de alterar o diâmetro da pupila.
A alternativa correta é letra A) comprometer a capacidade de visão em cores.
A retina é a camada posterior do globo ocular, localizada internamente e pertencente ao sistema nervoso. Neste local, as células sensíveis à luz são os cones, menos sensíveis e estimulados por diferentes comprimentos de onda, ou seja, cores diferentes, e os bastonetes, presentes em maior quantidade e responsáveis principalmente pela visão em pouca luz, como no período noturno.
O esquema a seguir mostra a estrutura do globo ocular e a localização da retina:
Disponível em: http://www.anatomiadocorpo.com/visao/olho-humano-globo-ocular/
A ilustração a seguir nos mostra as duas células mencionadas, cones e bastonetes:
Disponível em: http://www.caciquegaranhuns.com.br/site/optica_olho.php
O enunciado da questão chama a atenção para a possível degeneração dos cones. Como estas células são responsáveis pela visão em cores, esta será a função comprometida quando da possibilidade de lesão ou degeneração que afete apenas este tipo celular.
a) Correta. A degeneração dos cones levará à perda da capacidade de visão em cores.
b) Incorreta. Os raios luminosos penetram no globo ocular através da abertura conhecida como pupila. Estes raios atravessam a lente natural do olho, chamada cristalino, e a imagem é projetada no fundo do globo, no tecido conhecido como retina. Todo esse processo continuará acontecendo no caso de degeneração de qualquer uma das células específicas da retina, pois é um processo físico, que não depende de células localizadas na camada sensível para ocorrer.
c) Incorreta. As imagens que são projetadas na retina aparecem realmente na forma invertida e este é um processo normal. A degeneração de cones não seria capaz de afetar este mecanismo, que também é um processo físico, não dependente das células da retina.
d) Incorreta. A dificuldade de visualização de objetos próximos recebe o nome de hipermetropia. Nesta condição, o olho é um pouco menor (em diâmetro ântero-posterior) que o normal, de forma que as imagens dos objetos mais próximos se formam depois da retina, pois a focalização dos raios luminosos provenientes destes objetos se encontram onde a retina deveria estar, e não onde ela efetivamente está. A causa deste problema não tem relação com os cones ou os bastonetes, e a degeneração de qualquer uma destas células não teria nenhum efeito sobre os sintomas.
e) Incorreta. A pupila corresponde à abertura localizada na parte colorida dos olhos, por onde entra a luz proveniente do ambiente. Esta parte, que recebe o nome de íris, é composta por músculos que podem dilatar ou contrair a pupila. Estes músculos são controlados pelo sistema nervoso autônomo e não recebem influência da retina. Assim, mesmo no caso de degeneração dos cones, o sistema nervoso autônomo, através de suas duas divisões (simpático e parassimpático), continuaria sendo capaz de alterar o diâmetro da pupila.
Questão 2
No manual fornecido pelo fabricante de uma ducha elétrica de 220 V é apresentado um gráfico com a variação da temperatura da água em função da vazão para três condições (morno, quente e superquente). Na condição superquente, a potência dissipada é de 6 500 W. Considere o calor específico da água igual a 4 200 J/(kg °C) e densidade da água igual a 1 kg/L.
Com base nas informações dadas, a potência na condição morno corresponde a que fração da potência na condição superquente?
- A)
- B)
- C)
- D)
- E)
A alternativa correta é letra D)
Para o aquecimento de um volume de água, de densidade e calor específico , por uma temperatura , é necessária uma quantidade de calor dada por
.
Esse calor é fornecido pela potência da ducha durante um intervalo de tempo :
.
Com isso, a potência, em função dos outros parâmetros, é igual a
, EQ(1)
em que identificamos a vazão volumétrica de água na ducha
Para calcular a fração que a potência na condição morno corresponde da potência na condição superquente, tomamos a razão entre ambas, considerando as mesmas densidades, vazão, e calor específico:
Esta última relação mostra que a razão entre as potências é igual à razão entre as variações de temperatura promovidas por essas potências. Escolhemos do gráfico, para uma mesma vazão, valores para as variações de temperatura; tomando quando , temos
Ressaltamos atentar para a grade do gráfico, que não está alinhada às dezenas exatas do eixo de .
Observação. Se utilizarmos os dados oferecidos pelo enunciado na equação EQ(1), obtemos
.
Analogamente, . É evidente que este valor de potência dissipada na condição superquente para o aquecimento da água é diferente daquele oferecido no enunciado, . Se usarmos o valor calculado para a potência na condição morna com o valor oferecido para a potência na condição superquente, encontramos
,
e não encontramos alternativa correta. Porém o valor da alternativa D ainda é o mais próximo a este dentre os oferecidos.
Questão 3
No ar que respiramos existem os chamados “gases inertes”. Trazem curiosos nomes gregos, que significam “o Novo”, “o Oculto”, “o Inativo”. E de fato são de tal modo inertes, tão satisfeitos em sua condição, que não interferem em nenhuma reação química, não se combinam com nenhum outro elemento e justamente por esse motivo ficaram sem ser observados durante séculos: só em 1962 um químico, depois de longos e engenhosos esforços, conseguiu forçar “o Estrangeiro" (o xenônio) a combinar-se fugazmente com o flúor ávido e vivaz, e a façanha pareceu tão extraordinária que lhe foi conferido o Prêmio Nobel.
LEVI, P, A tabela periódica. Rio de Janeiro: Reiume-Dumará, 1994 (adaptado).
Qual propriedade do flúor justifica sua escolha como reagente para o processo mencionado?
- A) Densidade.
- B) Condutância.
- C) Eletronegatividade.
- D) Estabilidade Nuclear.
- E) Temperatura de ebulição.
A alternativa correta é letra C) Eletronegatividade.
A propriedade que justifica a escolha do flúor como reagente é a eletronegatividade, ou seja, a forte tendência do fluor atrais um par de elétrons ao fazer uma ligação.
Questão 4
A reação em cadeia da polimerase (PCR, na sigla em inglês) é uma técnica de biologia molecular que permite replicação in vitro do DNA de forma rápida. Essa técnica surgiu na década de 1980 e permitiu avanços científicos em todas as áreas de investigação genômica. A dupla hélice é estabilizada por ligações hidrogênios, duas entre as bases adenina (A) e timina (T) e três entre as bases guanina (G) e citosina (C). Inicialmente, para que o DNA possa ser replicado, a dupla hélice precisa ser totalmente desnaturada (desenrolada) pelo aumento da temperatura, quando são desfeitas as ligações hidrogênio entre as diferentes bases nitrogenadas.
Qual dos segmentos de DNA será o primeiro a desnaturar totalmente durante o aumento da temperatura na reação de PCR?
- A)
- B)
- C)
- D)
- E)
A alternativa correta é letra C)
A técnica de PCR consiste na replicação da molécula de DNA realizada in vitro, ou seja, as fitas do DNA serão usadas como molde para síntese de novas fitas com sequências complementares. Entretanto, antes da síntese das novas fitas, é fundamental que as pontes de hidrogênio da molécula original sejam rompidas a fim de que as fitas, agora separadas, sejam usadas como molde pela enzima DNA polimerase. A separação das fitas, também chamada de desnaturação, pode ocorrer por alteração do pH ou temperatura do meio. No caso da PCR, a desnaturação ocorre pelo aumento da temperatura da molécula de DNA até aproximadamente 94°C, temperatura na qual as pontes são desfeitas. Na sequência, o termociclador (equipamento no qual a PCR se processa) submete o DNA às variações cíclicas de temperatura, sendo que ao fim do processo, existirão milhões de cópias de um fragmento de DNA. A PCR é uma técnica básica muito empregada para análise de mutações e identificação de indivíduos em testes de paternidade e criminalística.
O DNA (ácido desoxirribonucleico) é uma molécula formada por duas fitas complementares mantidas unidas por pontes de hidrogênio estabelecidas entre os pares de bases nitrogenadas. As bases nitrogenadas encontradas no DNA são: A (adenina), T (timina), C (citosina) e G (guanina), sendo que A e T estabelecem duas pontes de hidrogênio entre si, enquanto que C e G são mantidas unidas por três pontes de hidrogênio.
Imagem retirada de: REECE, J. B. et al. Biologia de Campbell. 10. ed. Porto Alegre: Artmed, 2015.
No caso da PCR, um fragmento de DNA rico em base C e G terá mais pontes de hidrogênio, o que exigirá maior investimento de energia térmica para desnaturação da molécula. Enquanto isso, um fragmento de DNA com menor porcentagem de C e G, sofrerá desnaturação mais facilmente e rapidamente do que uma molécula rica nessas bases. Desse modo, a alternativa C é aquela que traz uma molécula de DNA com menor teor de C e G e, portanto, será a primeira molécula a ser desnaturada na PCR.
Vale ressaltar que, adicionalmente, as bases podem ser classificadas de acordo com suas estruturas moleculares, sendo que A e G são bases púricas, enquanto T e C são bases pirimídicas.
Questão 5
A cromatografia em papel é um método de separação que se baseia na migração diferencial dos componentes de uma mistura entre duas fases imiscíveis. Os componentes da amostra são separados entre a fase estacionária e a fase móvel em movimento no papel. A fase estacionária consiste de celulose praticamente pura, que pode absorver até 22% de água. É a água absorvida que funciona como fase estacionária líquida e que interage com a fase móvel, também líquida (partição líquido-líquido). Os componentes capazes de formar interações intermoleculares mais fortes com a fase estacionária migram mais lentamente.
Uma mistura de hexano com 5% (v/v) de acetona foi utilizada como fase móvel na separação dos componentes de um extrato vegetal obtido a partir de pimentões. Considere que esse extrato contém as substâncias representadas.
Licopeno
α-caroteno
γ-caroteno
Capsorubina
α-criptoxantina
RIBEIRO, N. M.; NUNES, C. R. Análise de pigmentos de pimentões por cromatografia em papel. Química Nova na Escola, n. 29, ago. 2008 (adaptado).
A substância presente na mistura que migra mais lentamente é o(a)
- A) licopeno.
- B) α-caroteno.
- C) γ-caroteno.
- D) capsorubina.
- E) α-criptoxantina.
A alternativa correta é letra D) d) capsorubina.
A fase móvel permeia pelo substrato por um efeito de capilaridade (o papel), o qual ocorre através da combinação da tensão superficial e da interação do líquido com o papel. Assim, a fase móvel pode fluir contra a gravidade arrastando o material de interesse. A migração da substância (material de interesse) ocorre devido à diferença de interação entre a própria molécula com as fases móvel e estacionária. A maior interação com a fase estacionária reterá mais o composto e, portanto, este será menos arrastado pela fase móvel e vice-versa.
Considerando os fatores apresentados, a substância que menos migrará sobre o papel é aquela que apresenta maior interação com a fase estacionária, que neste caso é a água absorvida no papel, conforme explica o enunciado. Como a água é uma substância polar, o composto que será mais retido é a capsorubina, visto que apresenta maior quantidade de grupos OH capazes de estabelecer ligações de hidrogênios com a água da fase estacionária. Assim, a molécula ficará mais tempo retida, ou seja, migrará mais lentamente.
Questão 6
Em algumas residências, cercas eletrificadas são utilizadas com o objetivo de afastar possíveis invasores. Uma cerca eletrificada funciona com uma diferença de potencial elétrico de aproximadamente 10 000 V. Para que não seja letal, a corrente que pode ser transmitida através de uma pessoa não deve ser maior que 0,01 A. Já a resistência elétrica corporal entre as mãos e os pés de uma pessoa é da ordem de 1 000 Ω.
Para que a corrente não seja letal a uma pessoa que toca a cerca eletrificada, o gerador de tensão deve possuir uma resistência interna que, em relação à do corpo humano, é
- A) praticamente nula.
- B) aproximadamente igual.
- C) milhares de vezes maior.
- D) da ordem de 10 vezes maior.
- E) da ordem de 10 vezes menor.
A alternativa correta é letra C) milhares de vezes maior.
Para a situação descrita, o gerador de tensão aplicará sua diferença de potencial (ddp) sobre a pessoa. Um esquema da situação está na figura abaixo, onde indica a força eletromotriz do gerador, sua resistência interna, e a resistência elétrica da pessoa entre os pés e as mãos.
A resistência equivalente total do circuito pode ser determinada aplicando-se a primeira lei de Ohm à malha:
.
Com isso, é possível determinar a resistência interna do gerador:
.
Calculando-se a razão entre as resistências:
,
O que mostra que a resistência interna do gerador é milhares de vezes maior que a resistência do corpo humano.
Questão 7
A terapia celular tem sido amplamente divulgada como revolucionária, por permitir a regeneração de tecidos a partir de células novas. Entretanto, a técnica de se introduzirem novas células em um tecido, para o tratamento de enfermidades em indivíduos, já era aplicada rotineiramente em hospitais.
A que técnica refere-se o texto?
- A) Vacina.
- B) Biópsia.
- C) Hemodiálise.
- D) Quimioterapia.
- E) Transfusão de sangue.
A alternativa correta é letra E) Transfusão de sangue.
A terapia celular é uma técnica que usa células-tronco para prevenir e curar doenças. Um dos tipos de terapia celular mais usados e bem estabelecidos é o transplante de medula óssea, que é empregado na cura de pacientes que sofrem de leucemia, por exemplo. Outros exemplos do uso terapêutico das células-tronco incluem o tratamento da doença de Parkinson (introdução de células nervosas), do diabetes mellitus (introdução de células beta das ilhotas de Langerhans), de doenças cardíacas (introdução de células musculares do miocárdio), da cegueira (cones e bastonetes da retina), de queimaduras (células da pele), entre outras. As células-tronco usadas na terapia celular podem ser originadas a partir de células-tronco embrionárias, células-tronco criadas usando-se a técnica de transferência nuclear de célula somática (clonagem terapêutica) ou células-tronco pluripotentes induzidas (iPSC).
a) Incorreta. A vacinação tem ação preventiva contra doenças, e não curativa, a partir da inoculação de vírus inativos, vírus atenuados, toxinas produzidas por bactérias, subunidades estruturais de vírus ou bactérias ou organismos atenuados (vivo, não patogênico), estimulando nosso sistema imunológico a produzir anticorpos específicos (imunização ativa) e, assim, nos proteger das doenças. Portanto, não podemos considerar como a técnica sugerida no enunciado, ou seja, a de se introduzirem novas células em um tecido para o tratamento de enfermidades em indivíduos.
b) Incorreta. Na biópsia, uma pequena porção de tecido é cirurgicamente retirada do corpo do paciente para análise em laboratório. Podem ser retiradas partes de músculos, pele, ossos etc. Assim, na biópsia, não são inseridas células no corpo do paciente, mas sim retiradas do mesmo.
c) Incorreta. A hemodiálise é um procedimento médico usado para retirar excretas nitrogenadas e outros compostos tóxicos do sangue de pessoas que apresentam disfunção renal. Assim sendo, a hemodiálise não está relacionada à introdução de células novas em tecidos de pacientes.
d) Incorreta. A quimioterapia é um procedimento médico usado para tratar pessoas com câncer. Nessa técnica, são usadas drogas anticâncer para suprimir o desenvolvimento de células tumorais, sendo tais drogas constituídas por substâncias citotóxicas, envolvidas na inibição do processo de divisão celular (mitose). Logo, a quimioterapia não é uma técnica associada à introdução de células para a regeneração de tecidos.
e) Correta. As transfusões sanguíneas são procedimentos relacionados à transferência de células sanguíneas (hemácias e leucócitos) de uma pessoa (doadora) para outra (receptora). Portanto, sendo o sangue um tecido, as transfusões podem ser consideradas técnicas em que se introduzem células novas em um tecido.
Questão 8
A ozonólise, reação utilizada na indústria madeireira para a produção de papel, é também utilizada em escala de laboratório na síntese de aldeídos e cetonas. As duplas ligações dos alcenos são clivadas pela oxidação com o ozônio (O3), em presença de água e zinco metálico, e a reação produz aldeídos e/ou cetonas, dependendo do grau de substituição da ligação dupla. Ligações duplas dissubstituídas geram cetonas, enquanto as ligações duplas terminais ou monossubstituídas dão origem a aldeídos, como mostra o esquema.
Considere a ozonólise do composto 1-fenil-2-metilprop-1-eno:
MARTINO, A. Química, a ciência global. Goiânia: Editora W, 2014 (adaptado).
Quais são os produtos formados nessa reação?
- A) Benzaldeído e propanona.
- B) Propanal e benzaldeído.
- C) 2-fenil-etanal e metanal.
- D) Benzeno e propanona.
- E) Benzaldeído e etanal.
A alternativa correta é letra A) Benzaldeído e propanona.
A reação de ozonólise do 1-fenil-2-metilprop-1-eno pode ser equacionada a partir do esquema fornecido no enunciado. É possível perceber que ocorre a quebra da ligação dupla carbono-carbono, com a inserção de uma ligação dupla com o oxigênio em cada um desses carbonos, como:
Assim, os produtos formados são o benzaldeído e a propanona.
Questão 9
Para demonstrar o processo de transformação de energia mecânica em elétrica, um estudante constrói um pequeno gerador utilizando:
um fio de cobre de diâmetro D enrolado em N espiras circulares de área A;
dois imãs que criam no espaço entre eles um campo magnético uniforme de intensidade B; e
um sistema de engrenagens que lhe permite girar as espiras em torno de um eixo com uma frequência f.
Ao fazer o gerador funcionar, o estudante obteve uma tensão máxima V e uma corrente de curto-circuito i.
Para dobrar o valor da tensão máxima V do gerador mantendo constante o valor da corrente de curto i, o estudante deve dobrar o(a)
- A) número de espiras.
- B) frequência de giro.
- C) intensidade do campo magnético.
- D) área das espiras.
- E) diâmetro do fio.
A alternativa correta é letra A) número de espiras.
A questão aborda o fenômeno da indução eletromagnética. De acordo com a lei de Faraday, a variação do fluxo do campo magnético através de uma espira condutora induz na mesma uma força eletromotriz dada por
. EQ (1)
Onde é o fluxo de campo magnético, dado por
, EQ (2)
sendo o ângulo formado entre o sentido de e o sentido da normal da área . Caso a espira condutora faça parte de um circuito fechado, a força eletromotriz induzida resultará em uma corrente elétrica induzida, cuja intensidade depende da resistência elétrica do circuito de acordo com a primeira lei de Ohm:
.
No caso de um circuito fechado contendo apenas o condutor utilizado para formar as espiras condutoras, a resistência R pode ser obtida pela segunda lei de Ohm:
,
em que é a resistividade do condutor, seu comprimento, e S sua área de secção transversal. De acordo com as equações 1 e 2, para dobrar a intensidade da tensão máxima induzida o estudante pode adotar os seguintes procedimentos:
Dobrar o número de espiras (o que equivale a duplicar a área total, que é dada pela soma das áreas das espiras). Nota: Apesar do enunciado não ter deixado isso claro, admite-se nesse caso que a área de cada espira é mantida constante, o que leva à necessidade de um fio com o dobro do comprimento;
Dobrar a frequência de giro (que equivale a reduzir pela metade o período da variação do fluxo de campo magnético);
Dobrar a intensidade do campo magnético ou
Dobrar a área das espiras
Dentre os procedimentos propostos nas alternativas, o único que não resultaria em uma tensão induzida duas vezes maior seria dobrar o diâmetro do fio (alternativa E)
No entanto, a corrente de curto-circuito (obtida quando as extremidades das espiras são ligadas, formando um circuito fechado) deve permanecer constante. Da primeira lei de Ohm (equação 3) concluímos que para que essa condição seja satisfeita a resistência do circuito também deve ser duplicada.
Voltando aos procedimentos possíveis, o único que satisfaz essa condição (de acordo com a segunda lei da Ohm) é o primeiro: dobrar o número de espiras (e consequentemente o comprimento do condutor).
Questão 10
Uma das estratégias para conservação de alimentos é o salgamento, adição de cloreto de sódio (NaCl), historicamente utilizado por tropeiros, vaqueiros e sertanejos para conservar carnes de boi, porco e peixe.
O que ocorre com as células presentes nos alimentos preservados com essa técnica?
- A) O sal adicionado diminui a concentração de solutos em seu interior.
- B) O sal adicionado desorganiza e destrói suas membranas plasmáticas.
- C) A adição de sal altera as propriedades de suas membranas plasmáticas.
- D) Os íons e provenientes da dissociação do sal entram livremente nelas.
- E) A grande concentração de sal no meio extracelular provoca a saída de água dentro delas.
A alternativa correta é letra E) A grande concentração de sal no meio extracelular provoca a saída de água dentro delas.
O cloreto de sódio (NaCl) é um sal facilmente ionizável em solução aquosa. Além disso, quando aplicado sobre os alimentos exerce forte pressão osmótica, provocando a saída de grande quantidade de água do interior das células para o exterior, onde se encontra o sal.
Esse tratamento induz forte desidratação no alimento, retirando água que seria essencial para o desenvolvimento de microrganismos que poderiam realizar sua decomposição. Por este motivo, a salga dos alimentos sempre foi utilizada como uma forma eficaz de conservação.
É este tipo de conservação que observamos em alguns produtos como o bacalhau salgado e a carne seca.
a) Incorreta. O sal não interfere na concentração interna de solutos, mas na quantidade de água disponível no interior das células.
b) Incorreta. O sal não tem a capacidade de desorganizar a membrana. Por ser solúvel em água, não pode exercer nenhuma grande interação com a membrana, que é predominantemente lipídica.
c) Incorreta. As propriedades da membrana, como sua estabilidade e seletividade, não podem ser afetadas pelo sal.
d) Incorreta. Os íons liberados com a dissociação só podem atravessar a membrana através de canais específicos ou pela atuação de proteínas carreadoras transmembrana, conhecidas como “bombas”, por exemplo a bomba de sódio-potássio.
e) Correta. A concentração elevada no meio extracelular exerce pressão osmótica. Esta pressão atrai a água, que atravessa a membrana plasmática por ser esta semipermeável. Isso desidrata o alimento, impedindo assim o crescimento de microrganismos que poderiam decompor o alimento.