Resoluções das atividades

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1 LIVRO BIOLOGIA Resoluções das atividades Sumário Aula 9 Código genético e síntese proteica... Aula 0 Engenharia Genética: Técnica do DNA recombinante... Aula Exame de DNA e Projeto Genoma Humano... Aula Introdução à Citologia e à Microscopia...8 Aula 9 0 A 0 A 0 E Código genético e síntese proteica O código genético consiste na relação entre os nucleotídios (bases nitrogenadas) no RNAm e os aminoácidos por eles codiicados. Cada bases nitrogenadas do RNA mensageiro (RNAm) constituem uma unidade denominada códon, que uma vez traduzida, codiica um certo aminoácido no peptídio. O termo genoma descreve o conjunto de genes e, consequentemente, de moléculas de DNA de um organismo, tendo cada organismo um genoma próprio, idêntico em todas as suas células somáticas. Assim, os textos empregam de forma inadequada o termo código genético, uma vez que ambos se referem, na verdade, ao genoma. Analisando cada item: Atividades para sala a) (F) A supressão das três primeiras bases nitrogenadas implica na eliminação de um códon no RNAm transcrito, ou seja, na ausência de um aminoácido no peptídio traduzido. b) (F) A substituição da a base nitrogenada por outra implica na alteração do o códon no RNAm transcrito, ou seja, na alteração do o aminoácido no peptídio traduzido (exceto se a mutação gerar um códon sinônimo), desde que a mutação não gere um códon de terminação. c) (F) A inclusão de mais três bases nitrogenadas no inal da molécula implica na introdução de um códon no RNAm transcrito, ou seja, na adição de um aminoácido no inal do peptídio traduzido, desde que a mutação não gere um códon de terminação. 0 C d) (F) A substituição das três primeiras bases nitrogenadas por outras implica na alteração do o códon no RNAm transcrito, ou seja, na alteração do o aminoácido no peptídio traduzido (exceto se a mutação gerar um códon sinônimo), desde que a mutação não gere um códon de terminação. e) (V) A supressão da a base nitrogenada faz com que todos os códons a partir daí sejam lidos com uma base de defasagem, o que altera todos os códons no RNAm da mutação em diante, e, consequentemente, todos os aminoácidos seguintes, excetuando-se coincidências e surgimento de códons sinônimos ou de terminação. Perceba que todos os aminoácidos serão substituídos após a supressão da a base, ao contrário das outras situações, que alteram apenas um aminoácido. Ribossomos são organelas citoplasmáticas responsáveis pela síntese proteica, atuando, quando associados a moléculas de RNA mensageiro, em uma forma conhecida como polirribossomos. Em um polirribossomo, o RNAm é simultaneamente traduzido por vários ribossomos, produzindo várias cópias do peptídio a ser gerado. Assim, analisando cada item: I. (V) Como, na igura, a tradução está ocorrendo da esquerda para a direita, o ribossomo percorreu um menor trecho do RNAm, tendo traduzido menos códons deste, de modo que o polipeptídio ainda está com poucos aminoácidos, justiicando estar mais curto. II. (V) Como o RNAm que está sendo traduzido é o mesmo, as proteínas produzidas em,,, e 6 apresentam a mesma sequência de aminoácidos. III. (F) O pareamento de um anticódon ACC, no RNAt, será dado por um códon UGG no RNAm, pois o RNA não contém timina, mas sim uracila. IV. (V) O RNAt transporta aminoácidos até os polirribossomos para que sejam utilizados na síntese de proteínas.

2 BIOLOGIA LIVRO 0 E 0 C 0 C 0 B Atividades propostas O código genético é universal, ou seja, é o mesmo em praticamente todos os seres vivos conhecidos, de bactérias a animais, com pouquíssimas exceções, como a existência de alguns códons codiicando aminoácidos diferentes. I. (F) Uma vez que há 6 códons para codiicar os 0 aminoácidos, o código genético é degenerado, isto é, há mais códons que aminoácidos, de modo que cada códon deine um único aminoácido, mas um mesmo aminoácido pode ser codiicado por mais de um códon. II. (V) O RNA ribossômico é parte integrante estrutural do ribossomo, além de funcionar como ribozima, ou seja, catalisador. III. (V) No processo de síntese proteica, de início, ocorre ligação da molécula de RNA transportador com o aminoácido metionina (equivalente ao códon de iniciação AUG) à subunidade menor do ribossomo; em um segundo momento, esse conjunto se liga ao RNA mensageiro; em um último momento, a subunidade maior é acrescentada ao sistema. Assim, a subunidade menor pode ser descrita como o sítio de ligação do RNA transportador ao RNA mensageiro. Dá-se o nome de códon a cada trinca de bases nitrogenadas no RNAm que codiica um determinado aminoácido no peptídio traduzido. Como as moléculas representadas na igura possuem uracila, caracterizam o RNA. Analisando os RNA representados, observa-se que o número de aminoácidos codiicados pela sequência de bases entre o sítio de início da tradução e a mutação é igual ao número de códons (trincas de bases), ou seja, oito, como se observa a seguir:...augacgggcgacacacagagcgacugggacugc... Sítio de início da tradução Sequência normal Sequência mutante...augacgggcgacacacagagcgacuggaacugc Os códons são trios de bases nitrogenadas no RNA mensageiro (RNAm) que codiicam determinados aminoácidos no peptídio. No entanto, existem os códons de parada, que servem apenas para determinar o im do processo de tradução. Se o 0º códon do RNA mensageiro é um códon de parada, é correto airmar que o peptídio traduzido contém 9 aminoácidos. 0 C 06 B 07 C 08 D Segundo o texto, a guanina oxidada (G*) pode passar a se emparelhar à timina (T) na replicação do DNA, que é complementada pela adenina (A) na molécula replicada. Assim, nas células-ilhas resultantes da divisão celular, o trecho de DNA em questão, G*CG* CCC TG*T ACG* ATA, passará a ser ACA CCC TAT ACA ATA, em que são alterados três códons. Como dois desses códons são idênticos, são dois os aminoácidos que poderão ser substituídos na proteína sintetizada. Analisando cada item: I. (V) A maioria das mutações que altera apenas um nucleotídio (mutações pontuais) acaba gerando um códon que codiica um aminoácido distinto daquele que é codiicado originalmente (mutações de sentido trocado), sendo mais raras aquelas que originam códons nonsense de terminação (mutações sem sentido, que geram um dos três códons, UGA, UAA ou UAG) e códons sinônimos (mutações silenciosas, que geram um códon sinônimo, normalmente, alterando somente a ª base do códon). II. (V) Como mencionado anteriormente, as mutações de sentido trocado originam um códon diferente do anterior, não sinônimo e não de terminação; enquanto as mutações sem sentido originam um dos três códons de terminação. III. (V) Mutações sem sentido podem criar códons de terminação antes do momento adequado, antecipando o im da tradução e originando peptídios mais curtos pela ausência de um ou mais aminoácidos. IV. (F) Mutações gênicas promovem alterações em genes que passam de dominantes a recessivos, ainda que os genes recessivos que surgiram por mutações sem sentido originem proteínas defeituosas; em homozigotos, os dois genes defeituosos implicam em produção somente de proteínas defeituosas, o que normalmente é letal, mas em heterozigotos, a existência de uma cópia funcional do gene evita efeitos mais graves. Para intensiicar a síntese proteica (tradução), pode-se promover o aumento na produção de cópias do RNAm (transcrição), bem como colocar mais ribossomos para traduzir esse mesmo RNAm. Se as histonas H de boi e ervilha diferem em dois aminoácidos, as sequências de ácidos nucleicos que os traduzem distinguem-se entre si em pelo menos dois códons, podendo diferir de a 6 bases nitrogenadas. Além disso, podem haver outras diferenças entre seus ácidos nucleicos que levam à formação de códons sinônimos em seus RNA mensageiros, de modo que podem ocorrer diferenças em vários pontos de seus genes.

3 LIVRO BIOLOGIA 09 D 0 B Ácidos nucleicos são caracterizados como polinucleotídios, isto é, polímeros de nucleotídios. Os nucleotídios são compostos por uma molécula de açúcar do grupo das pentoses (desoxirribose no DNA e ribose no RNA), uma base nitrogenada purina (adenina e guanina) ou pirimidina (timina no DNA e uracila no RNA) e um grupo ácido fosfórico (fosfato). A molécula de DNA é formada por uma dupla hélice de polinucleotídios, enquanto a molécula de RNA é formada por uma ita simples de polinucleotídios. Em alguns vírus, o DNA é de ita simples; e o RNA, de ita dupla. Uma vez que o antibiótico A inibe a tradução (leitura do RNAm pelo ribossomo para a montagem da cadeia peptídica), a interrupção na síntese proteica é imediata. Como o antibiótico B inibe a transcrição (produção de RNAm a partir da codiicação do gene no DNA), os RNAm já sintetizados são traduzidos, de modo que, nesse caso, a síntese proteica não é interrompida imediatamente, mas só após a degeneração dos RNAm já existentes antes da adição do antibiótico ao meio. Aula 0 0 A 0 E Engenharia Genética: Técnica do DNA recombinante Atividades para sala (V) A letra A representa o corte do DNA de interesse (DNA a ser clonado) e do vetor (plasmídio) por enzimas de restrição. (V) A letra B representa o plasmídio ligado ao DNA de interesse por enzimas DNA ligase, formando, então, um plasmídio recombinante. (V) A letra C representa a expressão do DNA de interesse no plasmídio recombinante, no caso, com a produção de insulina humana a partir de informação dada pelo gene humano, que é induzido a funcionar na bactéria. (F) Nucleoide é o DNA cromossomial bacteriano disperso diretamente no citoplasma, não sendo afetado pela introdução do plasmídio recombinante. Por meio da técnica do DNA recombinante, que emprega enzimas de restrição para cortar fragmentos especíicos de DNA, é possível transferir genes de interesse de um indivíduo para qualquer outro indivíduo. Organismos geneticamente modiicados (OGM) são aqueles que foram alterados por Engenharia Genética, de maneira que, nos seres transgênicos, essa alteração ocorre por incorporação de genes de outra espécie. Assim, a técnica pode transferir genes entre quaisquer espécies, independentemente de sua classiicação. 0 C 0 E 0 D 0 A Um possível problema advindo do cultivo dessas plantas se dá pela transferência de genes da planta transgênica cultivada para espécies selvagens na região, com possíveis impactos ambientais negativos pela disseminação da resistência aos herbicidas nas populações vegetais naturais. No caso descrito no texto, o risco ambiental é baixo porque a soja transgênica analisada não tem possibilidade de cruzamento com outras plantas, e o perigo de polinização cruzada com outro tipo de soja é de apenas %, o que torna praticamente impossível o cruzamento com espécies selvagens. A terapia gênica consiste na introdução de genes capazes de corrigir defeitos genéticos de indivíduos por meio da introdução de um DNA recombinante com o gene adequado. Essa técnica também pode ser usada em indivíduos saudáveis para melhorar o desempenho de atletas, recebendo o nome de doping genético. No caso em questão, como a miostatina inibe a reprodução das células-satélite do músculo, a injeção de um gene que codiica uma proteína capaz de bloquear a ação da miostatina estimularia a reprodução das células-satélite do músculo, levando ao aumento do volume de ibras musculares. Atividades propostas A técnica descrita no texto permitiu aos pesquisadores produzirem uma célula bacteriana com um cromossomo artiicial com o DNA dotado de uma sequência de nucleotídios inteiramente especiicada por seus interesses, abrindo a possibilidade de desenvolver micro-organismos com DNA modiicado para produzir substâncias úteis ao homem, como medicamentos e vacinas. Contudo, não se pode argumentar que a célula foi gerada artiicialmente porque seus componentes, membrana e citoplasma, haviam sido produzidos a partir da informação do DNA da bactéria original, o qual havia sido substituído pelo DNA artiicial produzido pelos pesquisadores. Antígenos são substâncias orgânicas estranhas ao organismo e que geram uma resposta do sistema imunitário. A alergia (ou anailaxia) é uma hipersensibilidade imunológica a certos antígenos fracos, conhecidos como alérgenos, contra os quais nem todos os indivíduos oferecem resposta. Os tipos mais comuns de alergia estão relacionados aos anticorpos do grupo das imunoglobulinas E (ou IgE), que, ao entrarem em contato com os antígenos, liberam histamina e outros agentes inlamatórios que provocam a dilatação dos vasos sanguíneos e alteram sua permeabilidade, gerando edema, vermelhidão e coceira. Vegetais transgênicos, por conterem algumas proteínas diferentes daquelas encontradas nos vegetais não transgênicos, podem provocar reações alérgicas ao serem consumidos por indivíduos.

4 BIOLOGIA LIVRO 0 D 0 A 0 D 06 E 07 D As principais ferramentas nessa técnica são as enzimas de restrição, que cortam o DNA em trechos especíicos. Outras importantes ferramentas são os vetores, como plasmídios, que suportam o gene de interesse para clonagem e inserção no organismo a ser modiicado, e a enzima DNA ligase, que liga fragmentos de DNA distintos, formando o que se chama de DNA recombinante. As enzimas de restrição são encontradas na natureza em bactérias, agindo na proteção contra vírus bacteriófagos, ou seja, na remoção do DNA de vírus bacteriófagos que tentem se incorporar ao genoma bacteriano. Cada uma das cerca de 0 enzimas de restrição conhecidas é obtida em uma linhagem diferente de bactérias e corta um trecho diferente de DNA, especíico para cada enzima. Para que o gene de interesse se expresse no indivíduo modiicado, é necessário que ele seja encontrado em todas as células do indivíduo. Como é inviável modiicar todas as células de um organismo pluricelular adulto, a modiicação deve ser feita nos gametas dos genitores ou no zigoto do indivíduo. Assim, o zigoto modiicado, ao se dividir por mitose para originar as várias células do adulto, transfere o gene para todas essas células, de modo que o gene se expressa no adulto. I. (V) Plantas transgênicas podem ser fabricadas de modo a produzir substâncias que as tornem mais resistentes a herbicidas, permitindo o uso de maior quantidade desses produtos sem prejuízos à lavoura, ou, então, plantas que sejam tóxicas a insetos, diminuindo o uso de inseticidas na lavoura. II. (V) Outro objetivo da manipulação genética é produzir plantas que deem frutos com melhor textura, proporcionando maior aceitação ao consumidor; o amadurecimento lento prolonga o tempo de armazenamento e transporte, facilitando sua comercialização. III. (V) Plantas mais resistentes a geadas, à acidez do solo e à escassez de água podem ser cultivadas em ambientes até então restritivos às plantas selvagens, como locais muito frios, de solo tóxico e/ou muito secos. Uma das utilidades da técnica do DNA recombinante está na produção de vegetais que possuem genes que aumentam sua qualidade, como a resistência a certos agrotóxicos. Por outro lado, o cultivo dessas plantas pode causar o problema da migração de genes da planta transgênica cultivada para plantas convencionais de uma região. Como o principal método de disseminação desses transgenes se dá pelo cruzamento por meio da polinização, deve-se evitar o contato do pólen da planta transgênica com a convencional. 08 B 09 D 0 E A vacina de DNA consiste na aplicação de um DNA recombinante contendo o gene para a produção do antígeno, que induz a reação do sistema imune do indivíduo contra o patógeno, por meio de anticorpos e células de memória. Por ser estável, o DNA mantém-se ativo por toda a vida do indivíduo vacinado; dessa forma, a vacina de DNA torna permanente o estímulo à reação do sistema imune, eliminando a necessidade de doses extra após certo tempo. Então, analisando os itens: a) (F) Vacinas de DNA são constituídas por DNA microbiano enxertado em um vetor e adicionado a uma célula receptora. b) (V) Vacinas de DNA introduzem o DNA microbiano nas células do hospedeiro, sendo este transcrito em RNAm e traduzido em proteínas microbianas. c) (F) Vacinas de DNA levam à produção de proteínas microbianas, que induzem a formação de linfócitos B de memória e anticorpos no hospedeiro. d) (F) Para que se produzam vacinas de DNA contra vírus com material genético de RNA, pode-se preparar a vacina com uma sequência de nucleotídios que é transcrita em um RNAm traduzível em alguma proteína do vírus em questão. e) (F) Vacinas de DNA induzem a produção de anticorpos por toda a vida do indivíduo receptor. A terapia gênica é uma técnica que usa princípios de Engenharia Genética para corrigir defeitos genéticos. No procedimento mais comum, a técnica ex vivo, removem- -se células do indivíduo a ser tratado, adicionando-lhes vírus modiicados com DNA recombinante contendo genes para corrigir o defeito em questão. As células, já modiicadas, são, então, reintroduzidas no indivíduo a ser tratado. No caso descrito no texto, os genes BRCA, do termo Breast Cancer (câncer de mama, em inglês), são genes reguladores da divisão celular cujo defeito aumenta o risco de câncer. Para reduzi-lo, poderiam ser utilizados vírus recombinantes com versões adequadas dos referidos genes. I. (F) Para a expressão de uma característica genética, o ideal é que todas as células do organismo geneticamente modiicado apresentem o gene inserido; alteração impraticável em fase adulta devido ao grande número de células. Assim, as modiicações devem ser feitas no zigoto ou nos gametas que vão originá-lo, para que todas as células do adulto apresentem a característica pretendida. II. (V) Na seleção artiicial, o cruzamento controlado para a seleção de certa característica envolve cruzamentos por várias gerações, pois com a recombinação genética aleatória na produção de gametas na meiose, por crossing-over e separação dos cromossomos homólogos, não se pode garantir como serão as características da descendência em um único cruzamento.

5 LIVRO BIOLOGIA III. (V) Clones são organismos geneticamente idênticos a um organismo parental. Assim, uma vez que um indivíduo com certas qualidades é produzido, seja por seleção artiicial ou por Engenharia Genética, a clonagem garantirá a produção de organismos obrigatoriamente de mesma qualidade. IV. (F) Como mencionado, na meiose de células germinativas para produzir gametas, a recombinação genética aleatória não garante apenas a característica de interesse na prole. Aula 0 C Exame de DNA e Projeto Genoma Humano Atividades para sala O exame de DNA ingerprint ( impressão digital de DNA ) para paternidade é feito pelo corte do DNA dos indivíduos envolvidos (criança, supostas mães e supostos pais), por meio de enzimas de restrição especíicas, seguido pela separação por eletroforese dos fragmentos de DNA, da qual resulta um padrão de fragmentos de DNA (bandas) único para cada pessoa (excetuando-se gêmeos univitelinos), herdado metade do pai e metade da mãe. Os pais biológicos da criança são aqueles em que ocorre coincidência de todas as bandas da criança com as do pai e da mãe. Veja: Bebê Pai Mãe Pai Mãe Pai Mãe Pai Mãe Pai Mãe 0 A 0 A zigoto, e as mitocôndrias paternas se degeneram. Dessa forma, deverá haver coincidência entre o DNA mitocondrial do rapaz e de sua linhagem materna, ou seja, mãe e/ ou avó materna. Analisando as relações: I. Enzimas endonucleases de restrição (I) cortam o DNA em sequências especíicas (B). II. Clonagem gênica (II) é a cópia do gene de interesse, que pode ser feita pela introdução dele em uma célula, que é, então, induzida a se multiplicar (E). III. Eletroforese (III) é a separação de fragmentos de DNA com diferentes tamanhos ao longo de um gel condutor de corrente elétrica (D). IV. Transgênico (IV) é um organismo geneticamente modiicado com genes de outra espécie incorporados ao seu genoma (A). V. Engenharia Genética (V) é o conjunto de procedimentos e técnicas empregadas na manipulação do DNA (C). O Projeto Genoma Humano, desenvolvido entre 990 e 00, teve o objetivo de sequenciar todos os genes da espécie humana, ou seja, determinar a sequência de bases nitrogenadas no DNA de cada gene, o que possibilitou a identiicação da sequência de bases de seus respectivos RNAm e, assim, dos peptídios codiicados por eles e suas funções. A expectativa é, com o mapeamento, identiicar principalmente genes relacionados a doenças e à propensão a doenças, possibilitando o diagnóstico e o tratamento precoce dessas enfermidades. Atividades propostas 0 D As três faixas marcadas indicam bandas do bebê que só aparecem na mãe do casal A faixa marcada indica uma banda do bebê que só aparece no pai do casal Assim, conclui-se que o casal é o dos pais da criança. O DNA mitocondrial tem origem exclusivamente materna, visto que o DNA do espermatozoide não permanece no 0 B O exame de DNA permite a identiicação de indivíduos pelo seu código genético, podendo ser usado em casos em que se necessita determinar a paternidade. Nesse caso, o DNA dos envolvidos, ou seja, do indivíduo, da mãe e do(s) provável(is) pai(s), é comparado no exame. De início, o DNA dos envolvidos é fragmentado por meio de enzimas de restrição e separado por eletroforese, após a qual as moléculas de DNA aparecem no diagrama como bandas, em que fragmentos idênticos de amostras distintas assumem a mesma posição. São utilizadas, então, sondas radioativas complementares ao DNA não codiicante ( DNA lixo ) para marcá-lo. Uma vez que este é hipervariável, varia enormemente de um indivíduo para outro, de modo que cada indivíduo (excetuando-se gêmeos univitelinos) tem um padrão único de bandas marcadas com as referidas sondas. Entretanto, como metade do DNA do indivíduo é herdada de cada um dos pais, metade das bandas marcadas do indivíduo devem ser iguais às de sua mãe, e outra metade deve ser igual às de seu pai. Logo, a coincidência da posição

6 BIOLOGIA LIVRO de bandas de amostras distintas no diagrama de eletroforese indica igualdade entre elas, conirmando que, de fato, metade do DNA do indivíduo é idêntico ao de seu pai, o que comprova a paternidade. Assim, comparando-se as bandas dos envolvidos no caso, pode-se observar que as bandas da criança ausentes na mãe vêm do pai: Regiões genômicas Possíveis alelos Mãe Filho Pai Comuns à mãe e à criança A Comuns ao pai e à criança B Comuns à mãe e à criança Comuns ao pai e à criança C Comuns ao pai e à criança Comuns à mãe e à criança D Comuns ao pai e à criança Comuns à mãe e à criança E Comuns ao pai e à criança Comuns à mãe e à criança Desse modo, as regiões que o ilho recebeu, obrigatoriamente, do pai são, respectivamente,,,, e. 0 A O texto descreve a realização de um exame de DNA para descobrir a identidade de uma vítima de acidente pelo DNA por meio de seus restos mortais. Segundo o texto, o número de cópias de um mesmo cromossomo por célula maximiza a chance de se obter moléculas não degradadas pelo calor da explosão, aumentando as chances de se obter DNA viável da vítima para comparação com o DNA parental. Entre as opções, os peritos necessitam escolher, entre cromossomos autossômicos (em cada célula, duas cópias de DNA de cada par de autossomos), cromossomos sexuais (em cada célula, duas cópias de DNA de cromossomo X em mulheres e uma cópia de cromossomo X e outra de cromossomo Y em homens) ou DNA mitocondrial (em cada célula, milhares de cópias, uma vez que há milhares de mitocôndrias, cada qual com um DNA mitocondrial). Assim, como há mais cópias de DNA mitocondrial por célula, a maior chance de obter DNA não degradado pela explosão é exatamente pela análise desse DNAmt. 0 C 0 C 0 C 06 A A técnica de Reação em Cadeia da Polimerase (PCR) emprega uma enzima denominada Taq polimerase, extraída de bactérias Thermus aquaticus, para produzir várias cópias de uma molécula de DNA. Esse processo é denominado clonagem ou ampliicação de DNA, útil em técnicas como o DNA recombinante e o exame de DNA. Na dúvida entre dois irmãos gêmeos dizigóticos (bivitelinos) em relação à paternidade de uma criança, o exame de DNA pode indicar corretamente o pai, uma vez que o seu material genético não é igual ( a situação, com Alfredo). Contudo, na segunda situação (Renato), o exame de DNA não esclarece a dúvida sobre a paternidade, uma vez que gêmeos monozigóticos possuem DNA exatamente idêntico, de modo que ambos terão o DNA igualmente compatível com o da criança. Eritrócitos, também chamados de hemácias ou glóbulos vermelhos, são células sanguíneas que não possuem núcleo, logo, não contêm material genético utilizável em exames de DNA. No caso em questão, deve-se comparar, no diagrama fornecido, o DNA do réu () com o da amostra masculina obtida na vagina da vítima (). Observe: 6

7 LIVRO BIOLOGIA 07 D Amostras de sangue Vítima Conteúdo vaginal Fração feminina Réu Fração masculina. Amostra de sangue da vítima.. Amostra de sangue do acusado.. Fração feminina do esfregaço vaginal da vítima.. Fração masculina do esfregaço vaginal da vítima. Discordante entre o suspeito e a amostra Coincidente entre o suspeito e a amostra Conclui-se, então, que a amostra na fração masculina do esfregaço vaginal não possui DNA correspondente ao do réu. Como o DNA deve ser idêntico, todas as bandas deveriam ser coincidentes entre o DNA do réu e da amostra. Mosaico é o termo que descreve, em genética, um indivíduo com células de constituição genética distinta, resultante de várias situações, sendo a mais comum a ocorrência de mutações em células não sexuais, as quais não são hereditárias. A ocorrência de mosaicos pode diicultar a análise dos exames de DNA, uma vez que a coleta do material genético das células distintas do indivíduo em mosaico mostra um DNA diferente do restante das células. Assim, analisando cada item: a) (F) O mosaicismo pode surgir a partir de mutações espontâneas, mas que não necessariamente resultam em lesões malignas, ou seja, cânceres. b) (F) O mosaicismo pode ocorrer em poucas células de um indivíduo que, adulto, tem trilhões de células, sendo muitas vezes difícil de ser identiicado. c) (F) Se essa mutação ocorrer nas células que originam as células germinativas, todos os gametas do indivíduo terão o gene mutante, bem como 00% de seus descendentes; se essa mutação ocorrer nas células que originam somente as células somáticas, nenhum dos gametas do indivíduo terá o gene mutante, tampouco 00% de seus descendentes. d) (V) A análise de várias células de um indivíduo por exame de DNA pode indicar quais são as portadoras de mosaicismo pela sequência diferente de nucleotídios em seu DNA mutante. e) (F) No exame de DNA ingerprint ( impressão digital de DNA ), para a identiicação de criminosos, compara-se o DNA de uma amostra encontrada no local do crime com o DNA do suspeito, conirmando-se que a amostra de DNA é realmente do suspeito apenas se houver 00% de coincidência entre os DNAs analisados. Assim, mesmo que outra pessoa apresente uma mutação semelhante à do suspeito, é impossível haver 00% de coincidência das sequências nucleotídicas, o que reduz o risco 08 C 09 B de uma pessoa ser condenada injustamente pelo crime. Entretanto, o criminoso portador de mosaicismo pode não ser identiicado positivamente se a amostra de DNA no local do crime for comparada a uma célula com DNA diferente do da amostra. a) (F) Na técnica do exame de DNA, utiliza-se enzimas de restrição que cortam trechos especíicos de DNA, gerando as chamadas bandas. A ocorrência de polimorismos pode ocasionar cortes em regiões diferentes, produzindo fragmentos maiores ou menores que o normal, e/ou marcáveis ou não marcáveis por uma sonda especíica, originando diferenças no padrão geral de bandas, incluindo aquelas marcadas por sondas. b) (F) Apesar de todos os indivíduos de uma mesma espécie possuírem alguns padrões em comum de bandas de DNA, o padrão geral de cada indivíduo é único, como já mencionado, excetuando clones e irmãos gêmeos univitelinos. c) (V) Polimorismos de DNA podem ser analisados pela quebra do DNA do genoma por uma enzima de restrição apropriada, seguida pela identiicação de bandas especíicas por meio de sondas radioativas. A identiicação de uma banda dentro dos fragmentos de DNA resultantes do corte é feita por eletroforese, que separa esses fragmentos de DNA pelo tamanho. Polimorismos, tais como genes alelos de um mesmo lócus, resultam em bandas de tamanhos diferentes. d) (F) Combinando técnicas de genética clássica e de genética molecular, é possível estimar a localização de um determinado marcador genético no cromossomo. e) (F) Existem enzimas de restrição conhecidas que cortam o DNA em sequências de nucleotídios especíicas para cada uma delas. Em relação aos alelos, existem poucos para um gene, normalmente apenas dois (dominante e recessivo), embora haja casos de múltiplos alelos para um gene, como no sistema ABO de grupos sanguíneos. Um alelo recessivo surge por meio da mutação do alelo dominante, que pode ocorrer em vários pontos do DNA e dar ao alelo um caráter polimórico. Entretanto, vários polimorismos não necessariamente caracterizam vários alelos, pois podem ocorrer em genes diferentes (não alelos) ou mesmo em segmentos de DNA não codiicante ( DNA lixo ). I. (F) A compreensão das funções de cada gene pode elucidar os mecanismos por trás de várias doenças e auxiliar no seu tratamento, mas não se pode airmar que todas as doenças passarão a ter cura. II. (V) A identiicação de genes relacionados a doenças e sua detecção em indivíduos por meio de técnicas de exame de DNA proporcionarão um diagnóstico precoce de doenças genéticas e de fundo genético. III. (V) A identiicação da função de cada gene vai permitir a associação do gene determinado a alguma condição patológica em particular. 7

8 BIOLOGIA LIVRO IV. (F) Não há métodos preventivos contra doenças hereditárias. Entretanto, a identiicação de genes relacionados a doenças nos genitores pode permitir, por meio de aconselhamento genético, que casais com alto risco de terem ilhos doentes optem por não ter crianças, bem como a identiicação de embriões com genes para doenças. Em técnicas de fertilização in vitro, permitirão a seleção de embriões saudáveis para a gravidez. 0 D O termo eugenia designa os estudos e as práticas cientíicas e sociais voltadas para a melhoria da qualidade genética de uma população, sendo um tema muito controverso e sujeito a questionamentos éticos. Como o termo eugenia diz respeito a humanos, o melhoramento genético das raças de rebanhos bovinos não é considerado uma prática dessa técnica. Aula 0 B 0 E 0 E Introdução à Citologia e à Microscopia Atividades para sala Bactérias são seres constituídos de células procarióticas, que não contêm núcleo delimitado por carioteca, mas sim um nucleoide, cujo material genético está disperso no citoplasma e é constituído de um único cromossomo formado por DNA circular e desnudo (não associado a proteínas histonas). Células bacterianas em geral se reproduzem de modo assexuado, com uma divisão celular denominada amitose, caracterizando o processo de bipartição ou cissiparidade. A simplicidade do material genético e a habilidade de gerar clones na reprodução assexuada são aspectos que justiicam o uso de bactérias em Engenharia Genética, como na técnica do DNA recombinante para a produção de seres transgênicos. As células possuem uma região chamada núcleo, cuja função é abrigar o material genético dos organismos. Em algumas células, esse núcleo é delimitado por uma membrana (membrana nuclear ou carioteca). Algumas células, porém, não possuem uma carioteca, e o seu material genético está diretamente em contato com o citoplasma. Nesses casos, o núcleo não está organizado e é preferencialmente chamado de nucleoide, característico de seres procariontes. Além disso, não há organelas membranosas em células procarióticas. Pode-se então dizer que elas não apresentam a propriedade de compartimentalização. Dessa forma, o chamado sistema de endomembranas (composto por RE, complexo golgiense, mitocôndrias etc.) está ausente. As únicas organelas encontradas em organismos procariontes são os ribossomos. A Teoria Celular, elaborada por cientistas como Schleiden, Schwann e Virchow, no século XIX, apresenta quatro premissas básicas: 0 B 0 D Para uma estrutura ser caracterizada como uma célula, deve apresentar pelo menos quatro componentes obrigatórios: 0 A. A célula é a unidade morfoisiológica básica com a qual todos os seres vivos são formados, de modo que os itens I e II são verdadeiros.. Todas as propriedades de um ser vivo dependem das propriedades de suas células.. Toda célula se origina de uma célula preexistente, e a continuidade da vida é mantida por meio da replicação de seu material genético, de modo que o item III é verdadeiro.. A célula é a menor unidade da vida, portanto partículas subcelulares, tais como as organelas, não podem ser consideradas estruturas vivas. O olho humano desarmado tem limite de resolução de cerca de 0, a 0, mm, tamanho maior que a maioria das células. O microscópio óptico possibilita um grau de aumento de cerca de 000 vezes e limite de resolução de cerca de 00 a 00 nm, que permite visualizar várias estruturas celulares. Algumas delas, no entanto, só são visíveis ao microscópio eletrônico, que possibilita um aumento de 00 mil vezes, resultando em um limite de resolução de cerca de 0, nm, que permite visualizar estruturas inacessíveis ao microscópio óptico. Estruturas como parede celular, núcleo, cloroplastos e vacúolos são visíveis tanto ao microscópio óptico quanto ao eletrônico. Usando corantes especíicos, estruturas como cromossomos, nucléolos e mitocôndrias são visíveis tanto ao microscópio óptico quanto ao eletrônico. Estruturas como membrana plasmática, complexo golgiense, lisossomos e ribossomos são visíveis apenas ao microscópio eletrônico, mas não ao microscópio óptico. Assim, podem ser observados em células vivas, não coradas, examinadas ao microscópio óptico, cloroplastos, vacúolos e núcleo. Atividades propostas Material genético em forma de moléculas de DNA, as quais controlam aspectos como reprodução, hereditariedade e controle metabólico; Membrana celular lipoproteica para manter a homeostase por meio do controle das trocas de substâncias com o meio; Capacidade de produzir energia, seja por respiração, fermentação, fotossíntese ou quimiossíntese; Ribossomos para a produção de proteínas. Dessa maneira, toda célula apresenta membrana plasmática, DNA e RNA. a) (V) De acordo com a Lei de Spencer, quanto menor a célula, maior a relação superfície/volume desta, e consequentemente melhor sua nutrição. Como as células procarióticas são pequenas, apresentam 8

9 LIVRO BIOLOGIA 0 B 0 B grande relação superfície/volume, não precisando de compartimentalização, ou seja, de sistema de endomembranas. Em células eucarióticas, de maiores dimensões, a menor relação superfície/volume que haveria é compensada pelo aumento de superfície, proporcionado pela compartimentalização. b) (F) De acordo com a Lei de Hertwig, a relação entre o núcleo e o citoplasma é mais ou menos constante para a maioria das células (relação núcleo-plasmática ou RNP) em torno de ou. c) (F) O mesossomo é uma dobra de membrana plasmática em células procarióticas relacionada a atividades de respiração aeróbia e divisão celular, mas não é considerada uma organela. d) (F) A compartimentalização das células eucarióticas promove um acréscimo das suas superfícies internas, aumentando sua relação superfície/volume. e) (F) Ribossomos são as únicas organelas encontradas em todos os tipos de células, sendo também as únicas organelas encontradas em células procarióticas. As únicas organelas presentes em procariontes são os ribossomos. Em células procarióticas, os ribossomos são menores, ditos 70S, enquanto em células eucarióticas os ribossomos são maiores, ditos 80S. Antibióticos, como estreptomicina, tetraciclina e cloranfenicol atacam os ribossomos 70S de bactérias, sem afetar os ribossomos 80S de eucariontes, inibindo a síntese proteica de modo seletivo nas células procarióticas. Dá-se o nome de transcrição ao processo pelo qual o DNA é copiado em RNA, e dá-se o nome de tradução ao processo pelo qual o RNA orienta a síntese de proteínas nos ribossomos. Em células eucarióticas, que contêm núcleo organizado por carioteca, a transcrição ocorre no núcleo, e, a seguir, a tradução ocorre no citoplasma. Em células procarióticas, cujo material genético está diretamente disperso no citoplasma, transcrição e tradução podem ocorrer de modo simultâneo no mesmo compartimento celular o citoplasma, conforme evidenciado na igura. Assim, o diagrama mostra a transcrição e a tradução do código genético em procariontes. 06 D 07 D 08 E De acordo com a Lei de Driesch ou Lei do Volume Constante, células do mesmo tipo em indivíduos da mesma espécie possuem o mesmo volume. Assim, as células de uma criança têm o mesmo tamanho das de um adulto, cuja maior quantidade de células é o que diferencia o indivíduo nas duas fases da vida. Ao se dividirem e gerarem células menores, as células da zona de crescimento da raiz mantêm uma grande relação superfície/volume, facilitando o rápido intercâmbio de substâncias nutrientes e de material de excreção. Como a maioria das células é menor que o limite de resolução do olho humano, somente com o advento do microscópio é que a Biologia pôde avançar até seu estado atual. O microscópio óptico utiliza feixes de luz e lentes para ampliar a imagem; sendo ele simples, contém apenas uma lente; e sendo composto, contém duas lentes. A lente mais próxima do olho do observado é denominada ocular (A), e a lente mais próxima do objeto de estudo é denominada objetiva (C). Observação: Comparando a igura a seguir com a da questão, encontra-se: Lente ocular Prisma Lente objetiva Espécime Platina Condensador Filtro de luz Controles de movimento da platina Controles de ajuste de foco 0 C Em células procarióticas, o DNA é desnudo (não associado a histonas), circular e organizado em apenas um cromossomo disperso no citoplasma, no qual forma um nucleoide não delimitado por carioteca. Além do DNA cromossomial, as células procarióticas possuem plasmídios, DNA extracromossomial desnudo e circular, com genes não essenciais à vida da célula e relacionados a fenômenos como a conjugação bacteriana e a resistência a antibióticos. Assim, os componentes que contêm DNA na célula procariótica são o nucleoide e o plasmídio. Lâmpada Espelho A: lente ocular; B: iltro de luz; C: lente objetiva; D: condensador (para concentrar a luz sobre o objeto de estudo); E: controle do ajuste do foco; F: platina (suporte para o objeto de estudo); G: corpo do microscópio; H: base do microscópio. 9

10 BIOLOGIA LIVRO 09 C Para que seja possível observar determinada estrutura, seu valor multiplicado pelo aumento do microscópio tem que ser igual, no mínimo, ao limite de resolução do olho humano de cerca de 00 μm. Dessa forma, pode-se escrever: Estrutura Aumento = Limite de resolução do olho No caso em questão, sabendo que o aumento total máximo do microscópio óptico está em torno de 000 vezes: Menor estrutura visível ao MO Aumento máximo do MO = Limite de resolução do olho humano Menor estrutura visível ao MO 000 = 00 μm Menor estrutura visível ao MO = 00 µm = 0, μm 000 Como não há a opção, substitui-se a unidade de μm para nm, lembrando que μm = 0 nm Menor estrutura visível ao MO = 0, μm 0 nm = 00 nm. 0 E Em microscopia, utilizam-se corantes para permitir a visualização de estruturas celulares, como no método H&E, no qual o corante hematoxilina cora estruturas ácidas (como os ácidos nucleicos do núcleo) em roxo, e o corante eosina cora estruturas básicas (como as proteínas básicas do citoplasma) em cor-de-rosa. Em células com intensa atividade de síntese proteica, o citoplasma apresentará grande quantidade de ribossomos, formados principalmente por RNAr (ácido ribonucleico), o que tornará o citoplasma ácido e corado pela hematoxilina. 0

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