Biologia para um planeta sustentável - 2ª edição

BIOLOGIA para um planeta sustentável

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Armênio Uzunian Ernesto Birner

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2a edição

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BIOLOGIA para um planeta sustentável 2a edição

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BASE NACIONAL COMUM CURRICULAR – BNCC Competências Gerais da Educação Básica

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1. Valorizar e utilizar os conhecimentos historicamente construídos sobre o mundo físico, social, cultural e digital para entender e explicar a realidade, continuar aprendendo e colaborar para a construção de uma sociedade justa, democrática e inclusiva.

2. Exercitar a curiosidade intelectual e recorrer à abordagem própria das ciências, incluindo a investigação, a reflexão, a análise crítica, a imaginação e a criatividade, para investigar causas, elaborar e testar hipóteses, formular e resolver problemas e criar soluções (inclusive tecnológicas) com base nos conhecimentos das diferentes áreas.

3. Valorizar e fruir as diversas manifestações artísticas e culturais, das locais às mundiais, e também participar de práticas diversificadas da produção artístico-cultural.

4. Utilizar diferentes linguagens – verbal (oral ou visual-motora, como Libras, e escrita), corporal, visual, sonora e digital –, bem como conhecimentos das linguagens artística, matemática e científica, para se expressar e partilhar informações, experiências, ideias e sentimentos em diferentes contextos e produzir sentidos que levem ao entendimento mútuo.

5. Compreender, utilizar e criar tecnologias digitais de informação e comunicação de forma crítica, significativa, reflexiva e ética nas diversas práticas sociais (incluindo as escolares) para se comunicar, acessar e disseminar informações, produzir conhecimentos, resolver problemas e exercer protagonismo e autoria na vida pessoal e coletiva.

6. Valorizar a diversidade de saberes e vivências culturais e apropriar-se de conhecimentos e experiências que lhe possibilitem entender as relações próprias do mundo do trabalho e fazer escolhas alinhadas ao exercício da cidadania e ao seu projeto de vida, com liberdade, autonomia, consciência crítica e responsabilidade.

7. Argumentar com base em fatos, dados e informações confiáveis, para formular, negociar e defender ideias, pontos de vista e decisões comuns que respeitem e promovam os direitos humanos, a consciência socioambiental e o consumo responsável em âmbito local, regional e global, com posicionamento ético em relação ao cuidado de si mesmo, dos outros e do planeta.

8. Conhecer-se, apreciar-se e cuidar de sua saúde física e emocional, compreendendo-se na diversidade humana e reconhecendo suas emoções e as dos outros, com autocrítica e capacidade para lidar com elas.

9. Exercitar a empatia, o diálogo, a resolução de conflitos e a cooperação, fazendo-se respeitar e promovendo o respeito ao outro e aos direitos humanos, com acolhimento e valorização da diversidade de indivíduos e de grupos sociais, seus saberes, identidades, culturas e potencialidades, sem preconceitos de qualquer natureza.

10. Agir pessoal e coletivamente com autonomia, responsabilidade, flexibilidade, resiliência e determinação, tomando decisões com base em princípios éticos, democráticos, inclusivos, sustentáveis e solidários.

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BIOLOGIA para um planeta sustentável 2a edição

Armênio Uzunian

Mestre em Ciências, na área de Histologia, pela Universidade Federal de São Paulo.

Médico pela Universidade Federal de São Paulo.

Professor e supervisor de Biologia, em cursos pré-vestibulares na cidade de São Paulo.

Ernesto Birner

Licenciado em Ciências Biológicas pelo Instituto de Biociências da Universidade de São Paulo.

AP

Professor de Biologia na cidade de São Paulo.

Direção Geral: Julio E. Emöd Supervisão Editorial: Maria Pia Castiglia Programação Visual: Mônica Roberta Suguiyama Editoração Eletrônica: Neusa Sayuri Shinya

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Auxiliar Depto. Editorial: Isabela de Paula Silva

Ilustrações: Luis Moura Mônica Roberta Suguiyama Vagner Coelho

Capa: Mônica Roberta Suguiyama

Fotografias da Capa: Shutterstock

Impressão e Acabamento: EGB Gráfica e Editora Ltda.

CIP-BRASIL. CATALOGAÇÃO NA PUBLICAÇÃO SINDICATO NACIONAL DOS EDITORES DE LIVROS, RJ

U99b 2. ed.

Uzunian, Armênio Biologia para um planeta sustentável / Armênio Uzunian, Ernesto Birner. - 2. ed. São Paulo : HARBRA, 2022.

576 p. : il. ; 28 cm Inclui bibliografia ISBN 978-85-294-0559-9

1. Biologia (Ensino Médio) - Estudo e ensino. I. Birner, Ernesto. II. Título.

21-74949

CDD: 570.71 CDU: 573(075.3)

Meire Gleice Rodrigues de Souza – Bibliotecária – CRB-7/6439

AP

BIOLOGIA PARA UM PLANETA SUSTENTÁVEL – 2.a edição Copyright © 2022 por editora HARBRA ltda.

Av. Lins de Vasconcelos, 2334 – Vila Mariana 04112-001 – São Paulo – SP Tel.: (0.xx.11) 5084-2482. Fax: (0.xx.11) 5575-6876 Site: www.harbra.com.br

Todos os direitos reservados. Nenhuma parte desta edição pode ser utilizada ou reproduzida – em qualquer meio ou forma, seja mecânico ou eletrônico, fotocópia, gravação etc. – nem apropriada ou estocada em sistema de banco de dados, sem a expressa autorização da editora.

ISBN 978-85-294-0559-9 Impresso no Brasil

Printed in Brazil

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APRESENTAÇÃO

A contribuição de vocês, jovens estudantes, é fundamental para a obtenção de um planeta sustentável. Graças à sua participação, podemos garantir que o futuro do planeta Terra será auspicioso. Com base nessa visão otimista é que os autores desta obra valorizaram conteúdos essenciais da Biologia para a resolução de problemas atuais, sempre priorizando a contextualização dos temas e a participação ativa de vocês, estudantes.

Também investimos com todo o rigor nas competências e habilidades da nova Base Nacional Comum Curricular (BNCC) e procuramos executar interdisciplinaridades na medida do necessário, integrando os conhecimentos relacionados às Ciências da Natureza.

Para facilitar o desenvolvimento dos temas, os textos foram enriquecidos com seções que apresentam características próprias, como está detalhado em Conheça sua Obra! nas próximas páginas.

Organizamos esta nova edição para habilitá-los como cidadãos participativos, fazendo-os capazes de enfrentar os desafios da vida e compreender a importância das conquistas científicas.

Esperamos, sinceramente, que vocês, estudantes, ao lerem as páginas deste livro, percebam a importância da Biologia para a preservação da biodiversidade e manutenção de um planeta sustentável.

Os desafios não são só nossos, mas de toda a sociedade, à procura de um mundo cada vez melhor para se habitar. E os beneficiados seremos todos nós e os inúmeros seres vivos presentes em nossa biosfera.

Grande abraço,

AP

Os autores

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CONHEÇA SUA OBRA!

ORGANIZAÇÃO! Em linguagem acessível e cientificamente correta, todo o conteúdo de Biologia destinado ao Ensino Médio foi organizado em 10 unidades e 31 capítulos.

MOTIVAÇÃO! Na abertura de cada capítulo, um texto em linguagem jornalística aborda determinado aspecto da questão socioambiental, sempre ligado ao conteúdo do capítulo.

OPINIÃO! Seu ponto de vista! apresenta perguntas para o aluno se posicionar sobre vida, ética, relações sociais, chamando-o a expressar--se com consciência crítica.

Competências gerais da BNCC: 4, 6 e 8.

À margem, o quadro Anote! destaca detalhes e informações relevantes que o aluno deve considerar.

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FARTAMENTE ILUSTRADO! Iconografia esmerada, com diferentes tipos de imagens, complementa o texto e auxilia na compreensão e retenção das informações apresentadas.

INFORMAÇÃO! Destacados do corpo principal do texto, os quadros intitulados Saiba mais! apresentam aprofundamentos do tema, em linguagem extremamente acessível.

CONEXÕES! O quadro Estabelecendo conexões! relaciona os temas abordados no capítulo com outras áreas do conhecimento, cotidiano, tecnologia e saúde.

Competência geral da BNCC: 1.

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CONSCIENTIZAÇÃO! Estimular a discussão, defender ideias e promover a conscientização sobre importantes temas ligados ao meio ambiente, à sustentabilidade e ética & cidadania são os objetivos principais do quadro Questão socioambiental.

Competência geral da BNCC: 7.

DIÁLOGO E COOPERAÇÃO! Agora, reúna a sua equipe! apresenta sugestão de atividade ou discussão em grupo, a fim de promover o respeito ao outro e à diversidade de conhecimentos.

Competências gerais da BNCC: 3, 9 e 10.

QR CODE Colocados à margem do texto, os códigos são utilizados para direcionar o leitor à descoberta de mais conhecimento!

Competência geral da BNCC: 5.

PRODUÇÃO DE CONHECIMENTO! Atividades de pesquisa a serem desenvolvidas por meio das tecnologias digitais de informação são sugeridas no quadro Você na net!

Competência geral da BNCC: 5.

INVESTIGAÇÃO! Uma das ferramentas importantes das ciências é a atividade prática, que leva à reflexão, investigação de causas, elaboração de hipóteses e resolução de problemas. O quadro Desvende & Avalie! busca desenvolver essas habilidades.

Competência geral da BNCC: 2.

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AVALIAÇÃO Ao fim do capítulo, as seções A caminho do ENEM e Teste seus conhecimentos apresentam atividades para avaliar a aquisição do conhecimento. Uma oportunidade para recapitular os principais conceitos abordados.

INTEGRANDO CONHECIMENTOS Ao final de cada unidade, um projeto a ser desenvolvido em grupos visa promover a integração dos conhecimentos adquiridos, estimular a criatividade e o interesse pela busca de soluções.

SUMÁRIO PERSPECTIVAS PARA O FUTURO ................... 11

CAPÍTULO 3 – Importância da preservação

da biodiversidade: populações e comunidades.................................... 53

Desafios da tecnologia..................................................................... 12 A contribuição da ciência aos desafios do futuro .............. 13

3-1. Populações: densidade e crescimento ....................... 54 3-2. Relacionamentos entre os seres vivos na comunidade.............................................................. 55

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Biologia, uma importante área das Ciências da Natureza ......................................................... 14

SERES VIVOS E AMBIENTE: INTERAÇÕES 15

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CAPÍTULO 1 – Problemas ambientais:

nossa “pegada” na Terra .................... 16

3-3. Mudanças na comunidade ao longo do tempo: sucessão ecológica ....................................................... 61

Atividades A caminho do ENEM .......................................................... 63 Teste seus conhecimentos .............................................. 64 CAPÍTULO 4 – Biomas e fitogeografia do Brasil .......

67

4-1. Importantes biomas da biosfera terrestre ................. 68

1-1. A temperatura da Terra está aumentando! ............... 17

4-2. Oceanos também podem ser considerados biomas

1-2. Poluição e a ameaça à sustentabilidade do planeta........................................................................ 19

4-3. Principais biomas de água doce ................................... 71

1-3. Como evitar a inversão térmica que ocorre no inverno? ..................................................................... 20 1-4. Ácidos sulfúrico e nítrico na chuva ácida das grandes cidades .................................................... 21

1-5. Alterações na camada de ozônio.................................. 21 1-6. Eutrofização: excesso de esgoto, detergentes e fertilizantes na água de mares, rios e represas .. 22

70

4-4. Os biomas brasileiros (fitogeografia do Brasil) ........ 72

Atividades

A caminho do ENEM .......................................................... 76 Teste seus conhecimentos .............................................. 77

Integrando conhecimentos – Impactos ambientais causados por ação antrópica: desmatamentos e queimadas florestais ...................................................... 80

1-7. Produção de resíduos e o impacto ambiental ......... 23

1-8. A utilização de inseticidas pode ser evitada?........... 24

Atividades A caminho do ENEM .......................................................... 25 Teste seus conhecimentos .............................................. 26 CAPÍTULO 2 – A importância da Biologia para

a sustentabilidade do planeta .......... 28

2-1. Alternativas de sustentabilidade: biocombustíveis,

O ESTUDO DA CÉLULA 83

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2

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CAPÍTULO 5 – Vida e composição química ...............

84

5-1. Componentes químicos dos seres vivos e da Terra ...

85

5-2. Água: solvente universal .................................................. 86 5-3. Elementos químicos e os sais minerais ...................... 88

2-2. O que a Biologia estuda? ................................................. 30

2-3. Níveis de organização em Biologia .............................. 30

5-4. Compostos orgânicos: átomos de carbono sempre presentes ......................................................... 89

2-4. Alguns conceitos importantes em Ecologia ............. 33

5-5. Vitaminas: sem elas, muitas deficiências ................... 91

2-5. Transferências de energia e ciclagem de elementos químicos na biosfera ....................... 36

5-6. Proteínas: união de aminoácidos.................................. 93

2-6. Fatores limitantes do ecossistema ............................... 39

Atividades A caminho do ENEM .......................................................... 101 Teste seus conhecimentos .............................................. 102

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energia fotovoltaica e energia eólica .................... 29

2-7. Ciclos biogeoquímicos ..................................................... 40 2-8. A investigação científica .................................................. 42 2-9. Origem do Universo e da vida no planeta Terra............................................................. 42 2-10. Hipóteses sobre a evolução do metabolismo.......... 46 Atividades A caminho do ENEM .......................................................... 47 Teste seus conhecimentos .............................................. 48

6

Sumário

5-7. Por que vacinar é importante: imunizações ............. 100

CAPÍTULO 6 – Membrana celular, permeabilidade

e citoplasma ........................................ 106 6-1. A fábrica celular................................................................... 107 6-2. A Citologia tem história.................................................... 107 6-3. Procariótica e eucariótica: os tipos de célula ........... 109

6-4. Os revestimentos celulares ............................................. 110 6-5. A célula eucariótica ............................................................ 113 6-6. A célula procariótica bacteriana ................................... 121

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Atividades A caminho do ENEM .......................................................... 122 Teste seus conhecimentos .............................................. 123 CAPÍTULO 7 – Núcleo, interfase, mitose e meiose ... 127

7-1. Núcleo: local de trabalho da diretoria celular .......... 128

7-2. DNA: componente dos genes ........................................ 129 7-3. Interfase e mitose: a vida das células eucarióticas . 130

7-4. Células haploides e diploides......................................... 132 7-5. Divisão celular ...................................................................... 133 7-6. Fecundação: retorno à diploidia ................................... 141

Atividades A caminho do ENEM .......................................................... 141 Teste seus conhecimentos .............................................. 141 CAPÍTULO 8 – Metabolismos energético

e de controle ......................................... 146

8-1. Metabolismo: síntese, decomposição e controle ... 147

8-2. Fotossíntese: glicose e oxigênio .................................. 147 8-3. Fotossíntese: fases de claro e de escuro .................... 150 8-4. Bactérias: fotossíntese e quimiossíntese.................... 151

8-5. ATP: bateria energética da atividade celular ............ 152 8-6. Fases da respiração aeróbia ............................................ 152

8-7. Fermentação: sem oxigênio ........................................... 155 8-8. Ácidos nucleicos.................................................................. 156

8-9. O código genético .............................................................. 159 8-10. Tradução: síntese de proteínas ...................................... 160

8-11. Mutação gênica ................................................................... 162 Atividades

REPRODUÇÃO, EMBRIOLOGIA E HISTOLOGIA ANIMAL 171

A caminho do ENEM .......................................................... 163

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Teste seus conhecimentos .............................................. 165 Integrando conhecimentos – Alimentação e seus impactos na saúde ............................................................. 168

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de

CAPÍTULO 9 – Reprodução e embriologia animal ... 172

9-1. Mecanismo de perpetuação das espécies ................ 173 9-2. Sistema genital .................................................................... 174 9-3. Do zigoto ao embrião ....................................................... 175 9-4. Parto ........................................................................................ 176 9-5. Sexualidade........................................................................... 177 9-6. Métodos contraceptivos .................................................. 177 9-7. Infecções Sexualmente Transmissíveis (IST)............. 178 9-8. Embriologia animal ............................................................ 180 9-9. Células-tronco ...................................................................... 185

Atividades A caminho do ENEM .......................................................... 187 Teste seus conhecimentos .............................................. 187 CAPÍTULO 10 – Histologia animal ............................. 191

10-1. O que é Histologia?............................................................ 192 10-2. Tecido epitelial ..................................................................... 192 10-3. Tecidos conjuntivos ........................................................... 193 10-4. Tecido nervoso .................................................................... 197 10-5. Tecido muscular ................................................................. 202

Atividades

A caminho do ENEM ......................................................... 205 Teste seus conhecimentos .............................................. 205

Integrando conhecimentos – Fertilização in vitro e desenvolvimento embrionário .................................. 208

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OS ORGANISMOS MAIS SIMPLES 211

4

de

CAPÍTULO 11 – Classificação dos seres vivos

e vírus ................................................ 212 11-1. Classificação dos seres vivos: uma longa trajetória .................................................... 213 11-2. Nomenclatura biológica: Lineu e o sistema binomial ....................................... 216 11-3. Vírus ......................................................................................... 217 Atividades A caminho do ENEM ......................................................... 224 Teste seus conhecimentos .............................................. 225 Sumário

7

CAPÍTULO 12 – Reino Monera .................................... 228

12-1. Bactérias ................................................................................. 229 1 2-2. Cianobactérias ..................................................................... 233 Atividades A caminho do ENEM .......................................................... 235 Teste seus conhecimentos .............................................. 236 CAPÍTULO 13 – Reino Protoctista (ou Protista) ........ 238

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13-1. Tipos de protozoário ......................................................... 239 13-2. Doenças causadas por protozoários ........................... 242

13-3. Algas ........................................................................................ 247 Atividades

A caminho do ENEM ......................................................... 249

Teste seus conhecimentos .............................................. 250 CAPÍTULO 14 – Reino Fungi........................................ 252

14-1. Característica dos fungos ................................................ 253 14-2. Importância dos fungos ................................................... 254 14-3. Reprodução dos fungos ................................................... 255 14-4. Classificação dos fungos .................................................. 256

16-2. Urocordados ......................................................................... 312 16-3. Cefalocordados.................................................................... 312 16-4. Vertebrados .......................................................................... 313

Atividades

A caminho do ENEM .......................................................... 327 Teste seus conhecimentos .............................................. 327

Integrando conhecimentos – Pensamento científico ....... 330

14-5. Associações ecológicas com fungos ........................... 257 Atividades

A caminho do ENEM ......................................................... 258

Teste seus conhecimentos .............................................. 260 Integrando conhecimentos – Organismos do solo e a decomposição de matéria orgânica................................. 262

FISIOLOGIA ANIMAL 333

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CAPÍTULO 17 – Digestão e circulação ....................... 334

17-1. Digestão ................................................................................. 335

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REINO ANIMALIA 265

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de

17-2. Circulação .............................................................................. 339

Atividades

A caminho do ENEM .......................................................... 344 Teste seus conhecimentos .............................................. 344

CAPÍTULO 18 – Respiração, excreção e homeostase 348

18-1. Respiração ............................................................................. 349

15-2. Poríferos ................................................................................. 269

18-2. Excreção ................................................................................. 352

15-3. Cnidários (Celenterados) .................................................. 271

18-3. Manutenção da homeostase .......................................... 354

15-4. Platelmintos .......................................................................... 275

Atividades

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CAPÍTULO 15 – Invertebrados ................................... 266

15-1. Características que distinguem os animais............... 267

15-5. Nematódeos ......................................................................... 279

A caminho do ENEM .......................................................... 355

15-6. Moluscos ................................................................................ 282

Teste seus conhecimentos .............................................. 355

15-7. Anelídeos ............................................................................... 285 15-8. Artrópodes ............................................................................ 290 15-9. Equinodermos ..................................................................... 297 Atividades A caminho do ENEM .......................................................... 301 Teste seus conhecimentos .............................................. 302 CAPÍTULO 16 – Cordados ........................................... 311

16-1. Características e classificação dos cordados ............ 310

8

Sumário

CAPÍTULO 19 – Sistema nervoso, órgãos dos

sentidos e regulação hormonal ....... 360

19-1. Sistema nervoso .................................................................. 361 19-2. Órgãos dos sentidos .......................................................... 367 19-3. Regulação hormonal ......................................................... 370 Atividades A caminho do ENEM .......................................................... 377 Teste seus conhecimentos .............................................. 377

CAPÍTULO 20 – Revestimento, suporte

e movimento ..................................... 382

20-1. Pele........................................................................................... 383

CAPÍTULO 24 – Crescimento, desenvolvimento

e reguladores .................................... 438

20-2. Sistema muscular................................................................ 385

24-1. Diferença entre crescimento e desenvolvimento vegetal ....................................... 439

20-3. Sistema esquelético ........................................................... 386

24-2. Meristema.............................................................................. 439

Atividades

24-3. Hormônios vegetais........................................................... 441

A caminho do ENEM .......................................................... 388

24-4. Fotoperiodismo ................................................................... 443

Teste seus conhecimentos .............................................. 388

24-5. Germinação de sementes ................................................ 444 24-6. Movimentos vegetais ........................................................ 444

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Integrando conhecimentos – Poluição sonora .................... 390

Atividades

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REINO PLANTAE 393

A caminho do ENEM .......................................................... 447

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7

de

Teste seus conhecimentos .............................................. 448

Integrando conhecimentos – O transporte de herbicidas pelas plantas......................................................................... 450

CAPÍTULO 21 – Briófitas e pteridófitas ..................... 394

21-1. A conquista do meio terrestre pelos vegetais ......... 395

21-2. Reprodução vegetal........................................................... 396

GENÉTICA 453

21-3. Briófitas: plantas sem vasos condutores .................... 396

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21-4. Pteridófitas: plantas com vasos condutores ............. 398 Atividades

CAPÍTULO 25 – Primeira Lei de Mendel .................... 454

A caminho do ENEM .......................................................... 401

25-1. A Ciência está cheia de histórias inusitadas ............. 455

Teste seus conhecimentos .............................................. 401

25-2. Mendel, o iniciador da Genética ................................... 455

CAPÍTULO 22 – Gimnospermas e angiospermas ...... 403

22-1. Gimnospermas: plantas com sementes ..................... 404

22-2. Angiospermas: plantas com flores e frutos............... 406 Atividades

A caminho do ENEM .......................................................... 415 Teste seus conhecimentos .............................................. 416 Integrando conhecimentos – A vegetação das cidades .. 418

25-4. Conceitos fundamentais em Genética........................ 458 25-5. Como os genes se manifestam...................................... 466 25-6. Homozigoto dominante ou heterozigoto? ............... 466 25-7. Introdução à probabilidade ............................................ 467 25-8. Alelos múltiplos na determinação de um caráter .. 471

Atividades

A caminho do ENEM .......................................................... 477 Teste seus conhecimentos .............................................. 478

un

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8

de

AP

MORFOLOGIA E FISIOLOGIA VEGETAL 421

25-3. A Primeira Lei de Mendel................................................. 457

CAPÍTULO 23 – Órgãos vegetativos, nutrição vegetal

e transporte das seivas .................... 422

23-1. Órgãos vegetativos de uma planta .............................. 423

23-2. Nutrição vegetal.................................................................. 426 23-3. Tecidos vegetais de proteção......................................... 428 23-4. Sustentação das traqueófitas ......................................... 429 23-5. Tecidos condutores de água e de nutrientes em traqueófitas ............................................................. 429 23-6. Condução da seiva inorgânica....................................... 431 23-7. Condução da seiva elaborada........................................ 433 Atividades A caminho do ENEM .......................................................... 434 Teste seus conhecimentos .............................................. 436

CAPÍTULO 26 – Segunda Lei de Mendel

e linkage ............................................ 482

26-1. Experimentos de Mendel sobre di-hibridismo ........ 483

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EVOLUÇÃO 541

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10

26-2. Linkage .................................................................................... 488 26-3. Ordem dos genes nos cromossomos: disposição CIS e TRANS .............................................. 490

CAPÍTULO 30 – Os mecanismos da evolução............ 542

26-4. Mapas genéticos ................................................................. 491

30-1. Tempo geológico ................................................................ 543

Atividades

30-2. Evolução biológica ............................................................. 544 30-3. Lamarck e Darwin ............................................................... 549

Teste seus conhecimentos .............................................. 493

30-4. Teoria Sintética da Evolução ........................................... 552

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A caminho do ENEM .......................................................... 493

CAPÍTULO 27 – Herança e sexo .................................. 496

27-1. Autossomos e heterossomos ......................................... 497 27-2. Determinação genética do sexo ................................... 497

27-3. Herança ligada ao sexo..................................................... 498

Atividades

A caminho do ENEM .......................................................... 554 Teste seus conhecimentos .............................................. 554

CAPÍTULO 31 – Genética de populações, especiação

27-4. Herança parcialmente ligada ao sexo ......................... 503

e evolução humana .......................... 556

27-5. Herança restrita ao sexo ................................................... 503

31-1. As características dominantes são as mais frequentes?.............................................. 557

27-6. Herança influenciada pelo sexo .................................... 503 27-7. Herança limitada ao sexo ................................................ 504 Atividades

A caminho do ENEM .......................................................... 505

Teste seus conhecimentos .............................................. 505

CAPÍTULO 28 – Interação gênica e citogenética ...... 509

31-2. Frequências gênicas em uma população ao longo do tempo ...................................................... 557 31-3. Especiação ............................................................................. 558 31-4. Evolução humana ............................................................... 564

Atividades

A caminho do ENEM .......................................................... 568

28-1. Interação gênica simples ................................................. 510

Teste seus conhecimentos .............................................. 570

28-2. Interação gênica complementar ................................... 514

Integrando conhecimentos – Evolução biológica e tipos de inteligência .......................................................... 574

28-3. Herança quantitativa (ou poligênica) ......................... 517

28-4. Citogenética ......................................................................... 519 Atividades

A caminho do ENEM .......................................................... 521

Teste seus conhecimentos .............................................. 522 CAPÍTULO 29 – Biotecnologia e engenharia

genética ............................................. 524

29-1. Melhoramento genético e seleção artificial ............. 525

29-2. Manipulação de genes ..................................................... 525 29-3. Fingerprint: a impressão digital do DNA..................... 530

AP

29-4. Terapia gênica ...................................................................... 531 Atividades

A caminho do ENEM .......................................................... 532

Teste seus conhecimentos .............................................. 534 Integrando conhecimentos – Riscos e benefícios da biotecnologia ................................................................. 538

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Sumário

Bibliografia ................................................................... 576

PERSPECTIVAS

PARA O FUTURO

AP

EN d A O S W PA N LO RA AD DI VU PR L O GA IB ID ÇÃ O O. !

Um rio nunca é o mesmo em dois instantes sucessivos. Essa é uma frase resumida do filósofo grego Heráclito de Éfeso. E o seu significado é simples: nada é eterno, tudo muda.

Natureza, seres vivos, conquistas tecnológicas, conhecimentos científicos, comportamento dos seres humanos, conquistas da Medicina para a prevenção e o tratamento de doenças, são memoráveis memoráveisexemplos exemplosdedeque que mudanças mudanças ocorrem, ocorrem, desde desde o surgimento o surgimento da vida daem vida nosso em planeta. nosso planeta.

Seguindo a lógica da teoria da evolução darwiniana, modificações sempre ocorrem e adaptações preexistentes contribuem para a sobrevivência nos diversos ambientes de vida.

O mesmo ocorre com nossa espécie e as conquistas que realiza rotineiramente. Quem diria que, um dia, cientistas conseguiriam pousar na Lua, e, recentemente, em lançamento de uma nave espacial a Marte, conseguiriam produzir oxigênio naquele planeta a partir de moléculas de gás carbônico? E nossas vidas, como têm se comportado ao longo das décadas? Têm sofrido modificações? Quais serão as nossas perspectivas ao longo deste século, tanto em termos profissionais como de sobrevivência?

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Desafios da tecnologia

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Os recursos tecnológicos e de comunicação social de que dispomos atualmente revelam a extraordinária modificação comportamental que atravessamos. A comunicação propiciada pela internet e pelos meios de contato interpessoal é reveladora do progresso tecnológico que experimentamos dia após dia.

Inúmeras vezes as pessoas recorrem a fontes de consulta conhecidas, no sentido de solucionar dúvidas resultantes do aprendizado, quer nas escolas, quer em ambiente residencial. A Medicina, inclusive, progrediu e modificou-se sobremaneira, ao favorecer a chamada “teleconsulta”, ou seja, ao propiciar, mesmo à distância, que um profissional da área médica atenda seu paciente de modo não presencial.

E você, estudante, qual é a sua expectativa futura? O que aguarda nos próximos anos, ao longo de sua vida, relativamente à profissão a ser desempenhada, ou em relação a medidas que adotará em termos de sobrevivência pessoal e da possível família que poderá organizar? O sistema educacional brasileiro tem tentado adaptarse, nos últimos anos, a todos esses desafios. O mesmo vale para você, ao tentar adaptar-se aos desafios que a vida oferece por meio da aquisição de conhecimentos que lhe permitam realizar seus sonhos profissionais, de diversidade, de respeito ao próximo e ao meio ambiente. Tudo isso visando à sustentabilidade do ambiente que o cerca e que lhe permitirá prosseguir em sua trajetória rumo a uma vida de plenas realizações, profissionais e sociais.

A vida lhe apresentará inúmeros desafios. Converse sobre suas dúvidas e ansiedades com seus professores, familiares e pessoas honestas com mais experiência do que você. Reflita e trace sua rota!

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Durante a pandemia de coronavírus-19, quando as escolas estiveram fechadas, os recursos tecnológicos nos permitiram continuar com as aulas, mesmo que à distância, assim como com o trabalho.

A contribuição da ciência aos desafios do futuro

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Os desafios representados por pandemias que atingiram a espécie humana, tais como a gripe espanhola de 1918, que ceifou milhões de vidas, e a atual, causada pelo vírus SARS-CoV-2, que ao se iniciar no final do ano de 2019 continua a preocupar as autoridades médicas e de saúde pública, são exemplos do que você terá que considerar em sua trajetória rumo ao futuro. Como proceder, de agora em diante, ao considerar esses desafios? Que contribuições o estudo da Biologia pode lhe oferecer, no sentido de amenizar as dificuldades que sobrevirão? Que profissão adotar em termos de enfrentamento desses desafios? Será que a saída será desempenhar a profissão de médico, de enfermeiro, psicólogo, biólogo, cientista, profissional da comunicação ou recorrer a alguma outra tarefa que possa realizar o sonho de realização pessoal quanto à futura expectativa de vida?

Ao refletir sobre o futuro, é necessário sempre lembrar da importância da participação diária como cidadão, da aplicação do aprendizado ao longo da vida estudantil, de recorrer a conhecimentos úteis que lhe permitam a “construção de uma bagagem” que lhe auxiliará na resolução dos desafios futuros. Para isso, é fundamental a convivência com os outros participantes do seu grupo, a consolidação e respeito às ideias, mesmo que divergentes, no sentido de se chegar a um consenso que nos habilite transitar pelas diversas fases futuras da vida profissional e familiar.

Reflita sobre seu projeto de vida. Quais são suas principais características pessoais? Com quais disciplinas você tem mais afinidade? Como você imagina que será seu dia de trabalho?

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CAPÍTULO 1 – Problemas ambientais: nossa "pegada" na Terra

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Biologia, uma importante área das Ciências da Natureza

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O respeito à questão socioambiental, à diversidade e às escolhas pessoais de cada participante, a reflexão sobre a vida propriamente dita e em sociedade são aspectos que também permitem caracterizar o estudo da Biologia como área do conhecimento que permite favorecer a sobrevivência de nossa espécie frente a um mundo diversificado e em constante modificação, seja ambiental, tecnológico ou mesmo comportamental. É essa a perspectiva que nos norteou na presente obra, que foi organizada e escrita exatamente pensando em você, estudante, e em como auxiliá-lo com conhecimentos que levará para toda a sua vida.

Os desafios sempre estarão presentes. Uma maneira valiosa de enfrentá-los é a participação constante na aquisição de conhecimentos e a procura por soluções conjuntas que favoreçam a melhor sobrevivência possível a todos os participantes. Sempre atentos aos desafios que a vida nos proporciona. Afinal, como se disse no início desse texto, um rio nunca é o mesmo em dois instantes sucessivos. Do mesmo modo, a vida nunca será a mesma ao longo da nossa caminhada. Para auxiliá-lo, esta obra procura oferecer conhecimentos que permitirão atingir suas conquistas profissionais e pessoais ao longo da vida.

A MELHOR MANEIRA DE PREVER O FUTURO

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É CRIÁ-LO!

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SERES VIVOS E AMBIENTE: 1 INTERAÇÕES

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nossa "pegada" na Terra

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CA PÍ TU LO

Problemas ambientais:

Queimadas florestais constituem uma das principais preocupações no estudo da mudança climática conhecida como aquecimento global, devido ao excesso de gás carbônico atmosférico. Alguns cientistas estimam que essa ocorrência poderá causar, por exemplo, inundação de muitas cidades, desaparecimento de ilhas, alteração no ciclo das chuvas, com reflexos na produção agrícola mundial, substituição gradual da Floresta Amazônica por cerrado, acidificação dos oceanos com riscos para a vida marinha.

Em nosso país, assim como em alguns outros, a exemplo de Austrália, Estados Unidos e certos países europeus, essa ocorrência coloca em risco várias atividades ecológicas. Por exemplo, a umidade da atmosfera amazônica é uma das responsáveis pelos popularmente conhecidos “rios voadores”, nuvens carregadas de umidade que geram chuva nas regiões Centro-Oeste e Sudeste brasileiras.

As previsões para a vida na Terra podem não ser boas, mas são – como o próprio nome indica – visões antecipadas do que pode ocorrer se não fizermos nada. Também está em nossas mãos contribuir para a preservação do planeta: pequenas ações – uso racional da energia elétrica, estímulo à utilização das energias fotovoltaica (solar) e eólica (energia gerada pelos ventos) entre tantas outras – são algumas delas. São medidas que minimizam impactos socioambientais e melhoram as condições de vida em todos os âmbitos (local, regional e/ou global) e garantem a sustentabilidade do planeta.

Seu ponto de vista!

AP

Em sua opinião, que medidas adicionais, além das citadas no texto, poderiam ser adotadas no sentido de amenizar as consequências decorrentes das alterações ambientais que resultaram no incremento do aquecimento global?

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unidade 1 – Seres vivos e ambiente: interações

1-1. A temperatura da Terra está aumentando!

Anote!

b

c

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Depois de surgir vida na Terra, muitos microrganismos e, muito tempo depois, algas e vegetais passaram a remover gás carbônico atmosférico e realizar o processo de fotossíntese. Foi uma valiosa contribuição desses seres autótrofos na manutenção do equilíbrio entre liberação e absorção de CO2.

Atualmente, o aumento do teor de gás carbônico e outros gases organiza uma camada atmosférica gasosa que contribui para retenção de mais calor gerado pela radiação solar que atinge nosso planeta.

E essa retenção de gases contribui decisivamente para o aquecimento do planeta, ou seja, incrementa o aquecimento global.

Perceba que essa camada de gases atua como se fosse o vidro de estufas para plantas, que deixa passar a radiação solar e retém dentro delas o calor. Daí chamarmos a esse processo de efeito estufa. Alguns gases, entre eles o gás carbônico, aumentam esse efeito. É preciso deixar bem claro que o aquecimento da Terra foi e continua sendo fundamental para o desenvolvimento da vida em nosso planeta. Sem ele, a Terra congelaria. Então, por que o receio do efeito estufa? O problema é que a espessura da camada de gases está aumentando, devido principalmente à crescente emissão de gás carbônico proveniente da queima de combustíveis fósseis (derivados de petróleo, carvão mineral e gás natural) e das queimadas de florestas, notadamente nas regiões tropicais. Mais calor retido provoca aumento exagerado da temperatura terrestre.

MÔNICA ROBERTA SUGUIYAMA/acervo da editora

Figura 1-1. Efeito estufa. (a) Parte da radiação solar atinge a superfície terrestre sob a forma de calor. (b) Grande parcela desse calor é refletida e retida pelo “cobertor” de gases que circunda a atmosfera. (c) O calor retido aquece a Terra, transformando-a em uma estufa.

AP

O gás metano (CH4) é 21 vezes mais potente do que o CO2 na retenção do calor gerado pela luz do Sol. É, portanto, um gás de estufa. É gerado em aterros sanitários e no tubo digestório de animais como o boi e a vaca.

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FLORIDA-STOCK/SHUTTERSTOCK

Esse aumento da temperatura terrestre se reflete igualmente nas regiões polares, o que pode causar o derretimento do gelo nelas existente, o que compromete a sobrevivência de inúmeras espécies animais, como, por exemplo, a dos ursos polares, além do consequente aumento do volume da água oceânica.

Capítulo 1 – problemas ambientais: nossa "pegada" na terra

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Saiba mais!

Mais CO2, mais fotossíntese. Mas, há um limite?

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As plantas e muitos seres marinhos absorvem gás carbônico e, com a utilização da luz solar e da água (em um processo chamado de fotossíntese), produzem várias substâncias orgânicas, liberando o gás oxigênio como subproduto.

A devolução de gás carbônico para a atmosfera ocorre por três mecanismos: a respiração dos seres vivos, a decomposição de restos orgânicos dos seres vivos e a queima de substâncias contendo carbono (combustíveis fósseis como os derivados de petróleo, o carvão mineral e o gás natural).

Até pouco tempo, esse ciclo encontrava-se em equilíbrio, ou seja, a devolução do gás carbônico para a atmosfera era compensada pela sua retirada por fotossíntese. Ocorre que a queima excessiva dos combustíveis fósseis, além das queimadas das florestas, provocou um desequilíbrio, aumentando a taxa desse gás na atmosfera e, consequentemente, a

acentuação do efeito estufa. Qual é a solução? A resposta é diminuir as emissões de gás carbônico e retirar o excedente desse gás da atmosfera. A primeira medida já está sendo adotada por alguns países. Quanto à segunda alternativa, ou seja, o sequestro de carbono, é preciso deixar bem claro que o principal mecanismo de retirada do carbono da atmosfera continua sendo a fotossíntese. Nesse sentido, o plantio de árvores é uma medida extremamente benéfica, já que elas armazenam grande quantidade de carbono na madeira. Ao mesmo tempo, devemos estimular projetos que evitem desmatamentos.

Outro mecanismo é o relativo à descarbonização da atmosfera. O que significa isso? Consiste no estímulo à utilização das chamadas fontes de energia limpa, ou seja, que não emitem gases de estufa. Entre elas, podemos citar o hidrogênio, a captação de energia solar, o uso de energia dos ventos (eólica), entre outras.

A atenuação do efeito estufa

AP

Atualmente, em nosso país têm sido utilizados satélites e drones, na supervisão e prevenção de ocorrência de desmatamentos (na foto, desmatamento florestal). O emprego desses artefatos se enquadra perfeitamente no que se denomina de Tecnologias Digitais de Informação e Comunicação (TDIC) e contribuirá bastante para atenuar as consequências do aumento do efeito estufa e do incremento do aquecimento global.

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PARALAXIS/SHUTTERSTOCK

Um primeiro passo para diminuir a emissão de gás carbônico para a atmosfera foi dado em 1997, ocasião em que 141 países assinaram um protocolo em Kyoto, no Japão, comprometendo-se a reduzir em 5% as emissões de gases que aumentam o efeito estufa até o ano 2012. Esse protocolo foi ratificado por cerca de 120 países e entrou em vigor em 2005. Para o cálculo dessa redução, os países devem tomar como base a quantidade de gases de efeito estufa que lançaram na atmosfera em 1990.

No Brasil, uma das medidas para reduzir a emissão de gases, além, é claro, da redução do desmatamento e das queimadas florestais notadamente nas matas Amazônica, Atlântica, no Pantanal mato-grossense e no Cerrado, é o uso de combustíveis alternativos, ou seja, não derivados do petróleo, como o álcool etílico e o biodiesel, além do estímulo para utilização das energias fotovoltaica e eólica.

Já a questão da água é ainda mais complexa, pois, além de políticas para o meio ambiente e desenvolvimento sustentável, em muitas regiões do planeta o controle sobre a água é uma ferramenta de poder. Dados do Fundo das Nações Unidas para a Infância (UNICEF) indicam que menos da metade da população mundial tem acesso à água tratada. Entre as medidas mais urgentes para minimizar o problema de escassez de água estão o uso de forma mais responsável; a preservação das regiões de mananciais; evitar a contaminação do solo com produtos químicos que possam percolar até o lençol-d’água subterrâneo, inutilizando-o para o consumo; a reutilização da água, entre outras.

Independentemente de como o faremos, é preciso preservar a todo custo a água, pois sem ela é impossível a vida.

Objetivos de Desenvolvimento Sustentável!

1-2. Poluição e a ameaça à sustentabilidade do planeta

A poluição é quase sempre consequência da atividade humana. É causada pela introdução de substâncias que normalmente não estão no ambiente ou que nele existem em pequenas quantidades. Portanto, dizer que poluir é simplesmente sujar é emitir um conceito, senão errado, no mínimo impreciso. Então, convém deixar claros dois conceitos básicos para o entendimento deste capítulo:

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Em setembro de 2019, líderes mundiais lançaram a “Década da Ação”, um movimento para acelerar o alcance dos Objetivos de Desenvolvimento Sustentável (ODS) em todo o mundo. Esses ODS são um apelo global à ação para acabar com a pobreza, proteger o meio ambiente e o clima e garantir que as pessoas, em todos os lugares, possam desfrutar de paz e de prosperidade. Foram estabelecidos objetivos e metas claras, para que todos os países adotem medidas de acordo com suas próprias prioridades e atuem no espírito de uma parceria global que orienta as escolhas necessárias para melhorar a vida das pessoas, agora e no futuro. Para conhecer os ODS e as metas estabelecidas, leia o QR Code ao lado ou acesse <https://brasil.un.org/pt-br/sdgs>.

 poluição é a introdução de qualquer material ou energia (calor) em quantidades que provocam alterações indesejáveis no ambiente;

 poluente é o resíduo introduzido em um ecossistema não adaptado a ele

ou que não o suporta nas quantidades em que é introduzido. Com isso, o lançamento excessivo de poluentes (e seu não recolhimento) é uma séria ameaça à sustentabilidade do planeta.

AP

Quando fazemos uma análise da poluição, precisamos diferenciar os resíduos que já existiam na natureza e cujo teor aumentou, devido às atividades do homem, daqueles resíduos que não existiam na natureza e passaram a se acumular no ambiente, exercendo efeitos danosos. No primeiro caso, estão o gás carbônico (CO2), os restos de alimentos e as fezes humanas. No segundo caso, substâncias como materiais plásticos e inseticidas utilizados na agricultura.

Na verdade, a poluição não é um problema recente. A partir do instante em que a espécie humana começou a crescer exageradamente e a ocupar cada vez mais espaços para a sua sobrevivência, o destino dos resíduos produzidos na vida diária passou a ser um problema mais difícil de solucionar.

Além disso, a sobrevivência humana depende de se encontrarem novas fontes de energia e de se proporcionar a melhoria do bem-estar individual, que envolve, entre outras coisas, o aprimoramento dos meios de transporte, já que o deslocamento para pontos distantes exige a criação de meios eficientes de locomoção. No entanto, esses meios, associados à modernização das indústrias, contribuem cada vez mais para a liberação, no ambiente, de substâncias que até então não existiam ou existiam em pequena quantidade, e que passam a constituir uma ameaça para a vida na Terra.

Saiba mais!

Resíduos plásticos e materiais particulados É crescente a preocupação das autoridades de saúde pública das grandes cidades relativamente à existência danosa de materiais particulados. São compostos de partículas sólidas ou líquidas de tamanho e forma que lhes permitem ficar em suspensão na atmosfera após a sua emissão.

Automóveis, ônibus, caldeiras a óleo, termelétricas, processos e operações industriais, a queima da vegetação, bem como pólen, esporos e materiais biológicos são as principais fontes. Inaladas pelas pessoas, são extremamente danosas à saúde, podendo provocar doenças no sistema respiratório (asma, pneumonias) e no sistema cardio-vascular.

Seu ponto de vista!

Em sua opinião, que medidas poderiam ser implantadas no bairro em que você mora no sentido de minimizar os efeitos prejudiciais causados pelo descarte irregular dos materiais não biodegradáveis?

AS PÁGINAS 20 A 576 FORAM SUPRIMIDAS NESTA VISUALIZAÇÃO. Para maiores informações entre em contato conosco: promocao@harbra.com.br