Exercícios Propostos Engenharia Genética Professor Fernando

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1 Exercícios Propostos Engenharia Genética Professor Fernando 1. (Ufrj) No início do projeto do genoma humano, havia duas estratégias a considerar: I) sequenciar o ADN total dos cromossomos diretamente; II) extrair todos os ARNs mensageiros, produzir ADN a partir desses ARNs mensageiros e sequenciar apenas esse ADN. Nos dois casos, a técnica de sequenciamento era a mesma. Por que a segunda estratégia é mais rápida e, portanto, mais econômica? 2. (Ufrj) Uma técnica usada como uma ferramenta da taxonomia emprega a seguinte abordagem: extrai-se o ADN de um organismo e este é, então, marcado com fósforo radioativo. O ADN radioativo é então desnaturado (suas cadeias são separadas por calor) e posto em contato com o ADN de um outro organismo, igualmente desnaturado, porém não radioativo. Após a hibridação (reassociação formando moléculas híbridas), é possível medir quanto ADN radioativo existe num ADN de cadeia dupla. Foi feito um experimento em que o ADN do organismo 1 (ADN radioativo) foi "hibridado" com o ADN não radioativo de três outros organismos, obtendo-se os seguintes resultados: ADN do organismo 1 + ADN do organismo 1 = 100% de radioatividade no ADN híbrido ADN do organismo 1 + ADN do organismo 2 = 10% de radioatividade no ADN híbrido ADN do organismo 1 + ADN do organismo 3 = 40% de radioatividade no ADN híbrido ADN do organismo 1 + ADN do organismo 4 = 85% de radioatividade no ADN híbrido Qual o organismo que pertence à mesma espécie do organismo 1? Justifique sua resposta. 3. (Ufrj) Em Junho de 2001, foi publicada a sequência quase completa do genoma humano. Esse projeto contou com a participação de diversos laboratórios, que individualmente determinaram a sequência de vários trechos diferentes do ADN de todos os cromossomos, a partir da amostra de somente um indivíduo, que permaneceu anônimo. Sabe-se, no entanto, que o ADN era de um indivíduo do sexo masculino. Por que foi importante determinar a sequência do ADN de um homem e não de uma mulher? 4. (Ufrj 2002) Uma das primeiras experiências de terapia genética foi realizada com indivíduos hemofílicos cujo gene para o fator VIII de coagulação era defeituoso. Na terapia foram retiradas células da pele do paciente. Estas células receberam cópias do gene normal para o fator VIII e foram posteriormente reintroduzidas no indivíduo. Os resultados mostraram um aumento significativo na produção do fator VIII nos indivíduos tratados. Supondo que o indivíduo tratado venha a ter filhos com uma mulher cujos genes para o fator VIII sejam defeituosos, existe possibilidade de nascimento de uma criança não hemofílica? Justifique sua resposta. 5. (Ufscar) Considerando situações hipotéticas, Maria manteve relações sexuais com dois irmãos, gêmeos dizigóticos, nascendo destas relações Alfredo. Em outra situação, também hipotética, Paula engravidou-se ao manter relações sexuais com dois irmãos, gêmeos monozigóticos, nascendo Renato. Abandonadas, ambas reclamaram na Justiça o reconhecimento de paternidade, determinando o Juiz a realização dos testes de DNA. Após receber os resultados, a Justiça pronunciou-se sobre a paternidade de uma das crianças e ficou impossibilitada de pronunciar-se sobre a paternidade da outra criança. Responda: a) sobre a paternidade de qual criança o juiz pronunciou-se? b) por que não pôde o juiz se pronunciar sobre a paternidade da outra criança? 6. (Uff) Em um acidente, embora os corpos das vítimas fiquem queimados e irreconhecíveis, foi possível preparar, a partir de fragmentos de tecidos, amostras de DNA nuclear e mitocondrial de todos os mortos. Faleceram no acidente dois filhos de uma senhora, cada um de um casamento. Uma das formas possíveis de identificar os despojos dos filhos dessa senhora consiste em verificar se existe homologia do: a) DNA mitocondrial da senhora com o DNA mitocondrial das vítimas b) DNA mitocondrial da senhora com o DNA nuclear das vítimas c) DNA nuclear do marido e do ex-marido da senhora com o DNA mitocondrial das vítimas d) DNA mitocondrial do marido e do ex-marido da senhora com o DNA mitocondrial das vítimas e) DNA nuclear da senhora com o DNA mitocondrial das vítimas

2 7. (Pucmg) A vacina de DNA é a mais recente forma de apresentação de antígeno que veio revolucionar o campo da vacinologia. O processo envolve a inoculação direta do DNA plasmidial, que possui o gene codificador da proteína antigênica, que será expressa e produzida no interior das células do indivíduo. Esse tipo de vacina apresenta uma grande vantagem sobre as demais, pois fornece para o hospedeiro a informação genética necessária para que ele fabrique o antígeno preservando todas as suas características importantes na indução de uma resposta imune eficiente. Isso sem gerar os efeitos colaterais que podem aparecer quando são utilizados patógenos vivos, ou os problemas proporcionados pela produção das vacinas de subunidades em microorganismos. (Fonte: Desenvolvimento de vacinas gênicas. "Scientific American", 1999.) Com base no texto, foram feitas as seguintes afirmações: I. A imunidade desenvolvida pela vacina de DNA não é imediata, mas é de longa duração. II. O indivíduo geneticamente vacinado passa a produzir tanto os antígenos quanto os anticorpos. III. Patógenos vivos não podem ser usados como vacina, pois não determinam imunidade e sim doenças. IV. Os antígenos produzidos pelo DNA plasmidial são capazes de combater patógenos que infectem o hospedeiro. São afirmações CORRETAS: a) I e II b) II e IV c) III e IV d) I e III 8. (Unesp) O primeiro teste de terapia gênica humana utilizou células sanguíneas, pois estas são de fácil obtenção e de fácil reintrodução no corpo. A paciente foi uma menina com a doença da imunodeficiência combinada severa. Esta criança possuía um sistema imune extremamente deficiente e não podia defender-se contra infecções. Sua doença era a mesma que a do "menino da bolha", que viveu sua curta vida em um ambiente estéril. A causa da doença da menina era um defeito em um gene que codifica a enzima adenosina desaminase (ADA). Os cientistas do National Institute of Health dos Estados Unidos coletaram sangue da menina, separaram os linfócitos (células brancas) e usaram um retrovírus para introduzir uma cópia correta do gene nestas células. Então eles reintroduziram os linfócitos na paciente. As células alteradas produziram a enzima que faltava e, hoje, a menina é mais saudável do que antes. a) A partir do exemplo apresentado no texto, explique em que consistem, de maneira geral, os tratamentos denominados "terapia gênica". b) Selecione e transcreva o segmento do texto que justifica a afirmação de que a terapia gênica é um exemplo de engenharia genética. 9. (Pucmg) Vírus têm sido utilizados como veículo para introduzir genes de interesse em células específicas de um animal vivo. Devido à ação terapêutica desses genes, o processo vem sendo denominado de terapia genética. Recentemente, cientistas conseguiram que ratos gorduchos ficassem magrinhos após injetar nos roedores um gene capaz de transformar as células que armazenam gordura, tornando-as capazes de sinalizar para o cérebro do animal a sensação de saciedade. Um gene que controla a proteína leptina foi colocado dentro de um vírus da gripe desativado, o qual, atuando como "Cavalo de Tróia", introduziu o gene nos adipócitos dos roedores que, duas semanas depois, estavam comendo 30% menos e seus adipócitos estavam menores e repletos de mitocôndrias. (Texto parcialmente extraído do "Jornal Folha de S. Paulo" de 10/02/04.) A utilização de vírus em terapias genéticas, como a descrita acima, é uma realidade nas pesquisas atuais. Assinale a opção INCORRETA. a) Genes inseridos no material genético viral podem ser transcritos no interior da célula. b) Os vírus apresentam código genético diferente do da célula que invadem. c) Alguns vírus têm a capacidade de inserir seu material genético no genoma da célula hospedeira. d) É possível torná-los incapazes de se reproduzir no interior da célula infectada. 10. (Uff) Recentes descobertas têm provocado grande discussão por poderem alterar o futuro do esporte. Nessas pesquisas, foi mostrada a existência de duas proteínas que atuam regulando o crescimento das células musculares: o fator de crescimento IGF-1 e a miostatina. O crescimento muscular é estimulado pelo fator IGF-1 e limitado pela miostatina. A partir desse conhecimento é possível modular o crescimento muscular por meio de vários procedimentos. ("Scientific American Brasil", 08/2004) Analise os procedimentos a seguir e aponte aquele que poderia promover o desenvolvimento mais duradouro da massa muscular, em indivíduos sedentários, se executado uma única vez, sem deixar vestígios detectáveis em exames de sangue ou urina.

3 a) Introduzir nas células musculares novas cópias de RNA mensageiro que codifica o fator IGF-1. b) Injetar anticorpos produzidos contra a proteína miostatina. c) Introduzir nas células musculares nova cópia do gene do fator IGF-1, utilizando técnicas aplicadas em terapia gênica. d) Injetar a proteína miostatina mutada que bloqueia a ação da miostatina normal por competir pelo seu receptor. e) Injetar anticorpos produzidos contra o IGF (Uff) A terapia gênica, uma promessa da biotecnologia moderna, consiste na cura de defeitos genéticos pela introdução de genes normais em celulas de indivíduos doentes. Algumas metodologias em estudo utilizam retrovírus modificados como veículo de introdução do gene desejado. Por exemplo, na β-talassemia, doença caracterizada pela produção de hemoglobina anormal devido a uma deleção no gene que codifica a cadeia β da globina, poderia ser usado um retrovírus modificado, contendo a informação para a síntese da β-globina. Nesse caso, deveriam ser realizadas três etapas: 1. coletar células da medula óssea do paciente; 2. colocar as células coletadas em contato com o retrovírus modificado, para que essas sejam infectadas; 3. reintroduzir as células infectadas no paciente. A seguir, estão esquematizadas a partícula viral original, antes da manipulação (Esquema I), e quatro diferentes partículas virais modificadas (Esquemas II, III, IV e V). - o símbolo esférico e negro, indicado em algumas figuras, indica que a partícula viral contém as enzimas transcriptase reversa e integrase (insere o material genético de origem viral no genoma da célula). a) Explique por que, no caso do tratamento da talassemia, as células retiradas da medula óssea são as indicadas para serem infectadas com as partículas virais adequadamente modificadas. b) Indique qual dos retrovírus modificados, apresentados nos esquemas acima, seria o mais indicado para ser usado nesse tratamento. Justifique sua resposta. 12. (Fgv) Uma loja de animais mantinha para venda 4 exemplares de arara azul-e-amarela e alegava aos fiscais que os exemplares haviam nascido em cativeiro, a partir de um casal mantido em um criatório autorizado pelo IBAMA. Contudo, os fiscais suspeitaram se esses exemplares teriam nascido em cativeiro ou se teriam sido capturados na natureza. Para esclarecer a questão, colheu-se uma amostra de sangue de cada um dos animais e fez-se um teste para determinação de paternidade pelo método do DNA-Fingerprint. O DNA foi extraído das células por processos químicos, fragmentado com enzimas específicas, colocado sobre um gel e submetido à corrente elétrica. Fragmentos menores migram mais rapidamente em direção a um dos polos da corrente. A migração diferencial dos fragmentos forma bandas de DNA no gel, que podem ser visualizadas por tratamentos específicos. O padrão de bandas é exclusivo de cada indivíduo. A ilustração apresenta o resultado do teste - X representa o trecho de ácido nucléico viral, que codifica as proteínas necessárias para a formação de novas partículas virais no interior da célula hospedeira. - Y representa o trecho de ácido nucléico introduzido, que contém a informação para a síntese da cadeia β da globina. Os resultados obtidos indicam que podem ser filhos do casal, mantido pelo criador, a) os 4 exemplares. b) apenas os exemplares machos. c) apenas os exemplares fêmeas. d) apenas os exemplares 1 e 4. e) apenas os exemplares 2 e 3.

4 13. (Ufg) O exame de paternidade através da comparação de DNA sequenciado vem sendo utilizado para determinar progenitores. É possível determinar o pai de um recém-nascido quando a dúvida sobre a paternidade desse recém-nascido está entre gêmeos univitelinos? Justifique sua resposta. 14. (Ufu) CONVERSÃO CELULAR: Cientistas israelenses induzem células hepáticas a produzir insulina em laboratório e propõem técnica para tratar diabetes tipo 1. De acordo com a técnica esquematizada a seguir, células de fígado são cultivadas em laboratório. Um vírus é inserido nas células, contendo um gene que, em células do pâncreas, está ligado à produção de insulina. As células se diferenciam em cultura, ficando mais parecidas com as que existem no pâncreas (células beta). Os cientistas acreditam que as células transformadas possam futuramente ser usadas no combate ao diabetes tipo 1. síntese de proteínas -, nós e esses grandes macacos africanos somos 99% iguais. ("Folha de S.Paulo", ) A despeito da similaridade genética, continua-se considerando que homens e chimpanzés são espécies diferentes, que apresentam características diferentes. Desse modo, em função das informações do texto, pode-se dizer que a maior contribuição para a diferença fenotípica entre essas espécies seja devida à a) sequência de bases nitrogenadas no DNA. b) quantidade de DNA presente no núcleo das células desses organismos. c) quantidade de lócus gênicos. d) expressão diferenciada dos genes. e) sequência de aminoácidos das proteínas. 16. (G1 - cps) Um par de esqueletos humanos, datados pelos arqueólogos como sendo do período Neolítico (com 5 ou 6 mil anos), foi encontrado perto de Mantova, Itália, num eterno abraço. Com relação ao procedimento descrito, responda os itens a seguir. a) Cite UMA desvantagem do uso de vírus como vetores de terapia gênica. b) Qual é a vantagem da terapia gênica descrita, quando comparada ao tratamento de diabéticos com transplante de células de pâncreas de indivíduos mortos? 15. (Fgv) CONSÓRCIO DECIFRA GENOMA DO CHIMPANZÉ. As diferenças no DNA de humanos e chimpanzés são de apenas 4% dos quase 3 bilhões de bases (letras químicas A, T, C e G) que compõem ambos os genomas. E boa parte dessas modificações se deu de maneira trivial ao longo dos cerca de 6 milhões de anos transcorridos desde o ancestral comum de ambos, com a mera troca de uma letra num gene, a duplicação de um conjunto de letras qualquer ou a deleção de outro. Quando se olha para os genes em si - isto é, os trechos de DNA que se traduzem em alguma função, como a O DNA mitocondrial, presente no citoplasma das células, é de herança materna, posto que o citoplasma do zigoto provém do óvulo. Esse DNA sofre poucas modificações e, por essa razão, vem sendo utilizado em muitos estudos antropológicos. Se, no caso do achado arqueológico na Itália, for constatado que o DNA das mitocôndrias dos dois esqueletos são diferentes, pode-se concluir que se trata de a) mãe e filho. b) mãe e filha. c) irmão e irmã. d) gêmeos fraternos. e) filhos de mães diferentes. 17. (Fuvest) TESTE DE DNA CONFIRMA PATERNIDADE DE BEBÊ PERDIDO NO TSUNAMI Um casal do Sri Lanka que alegava ser os pais de um bebê encontrado após o tsunami que atingiu a Ásia, em dezembro, obteve a confirmação do fato através de um exame de DNA. O menino, que ficou

5 conhecido como "Bebê 81" por ser o sobrevivente a dar entrada no hospital de Kalmunai, era reivindicado por nove casais diferentes. "Folhaonline", 14/02/2005 (adaptado). Algumas regiões do DNA são sequências curtas de bases nitrogenadas que se repetem no genoma, e o número de repetições dessas regiões varia entre as pessoas. Existem procedimentos que permitem visualizar essa variabilidade, revelando padrões de fragmentos de DNA que são "uma impressão digital molecular". Não existem duas pessoas com o mesmo padrão de fragmentos com exceção dos gêmeos monozigóticos. Metade dos fragmentos de DNA de uma pessoa é herdada de sua mãe e metade, de seu pai. Com base nos padrões de fragmentos de DNA representados a seguir, qual dos casais pode ser considerado como pais biológicos do Bebê 81? 19. (Ufscar)... Assim como uma receita de bolo é composta de diversas instruções, o genoma também é composto de milhares de comandos, que chamamos genes. Aliás, cada ser vivo tem sua própria receita, seu próprio GENOMA... Cada um de nossos genes, composto por uma sequência específica de DNA, é uma instrução dessa receita. Entretanto, podem existir "versões" diferentes para cada gene, formas diferentes de uma mesma instrução... (Lygia da Veiga Pereira, "Sequenciaram o genoma humano...e agora?" Adaptado) a) Através de qual processo se originam as "versões" diferentes de cada gene a que se refere a autora? b) No texto, a palavra destacada GENOMA poderia ser substituída por código genético? Justifique. 20. (Enem) Define-se genoma como o conjunto de todo o material genético de uma espécie, que, na maioria dos casos, são as moléculas de DNA. Durante muito tempo, especulou-se sobre a possível relação entre o tamanho do genoma - medido pelo número de pares de bases (pb) -, o número de proteínas produzidas e a complexidade do organismo. As primeiras respostas começam a aparecer e já deixam claro que essa relação não existe, como mostra a tabela a seguir. 18. (Unifesp) Leia os dois textos a seguir. No futuro, será possível prescrever uma alimentação para prevenir ou tratar doenças como obesidade e diabetes, baseando-se na análise do CÓDIGO GENÉTICO de cada paciente (...). ("Veja", ) Hiasl e Rosi são chimpanzés (...), seus representantes legais reivindicam a equiparação de seus direitos aos dos 'primos' humanos, com quem têm em comum quase 99% do CÓDIGO GENÉTICO (...). ("Época", ) O código genético é universal, ou seja, é o mesmo para todos os organismos. Portanto, a utilização desse conceito está incorreta nos textos apresentados. O conceito que substitui corretamente a expressão CÓDIGO GENÉTICO nos dois textos é: a) genoma. b) carga genética. c) genoma mitocondrial. d) sequência de aminoácidos. e) sequência de nucleotídeos. De acordo com as informações do texto, a) o conjunto de genes de um organismo define o seu DNA. b) a produção de proteínas não está vinculada à molécula de DNA. c) o tamanho do genoma não é diretamente proporcional ao número de proteínas produzidas pelo organismo. d) quanto mais complexo o organismo, maior o tamanho de seu genoma. e) genomas com mais de um bilhão de pares de bases são encontrados apenas nos seres vertebrados.

6 21. (Enem) Durante muito tempo, os cientistas acreditaram que variações anatômicas entre os animais fossem consequência de diferenças significativas entre seus genomas. Porém, os projetos de sequenciamento de genoma revelaram o contrário. Hoje, sabe-se que 99% do genoma de um camundongo é igual ao do homem, apesar das notáveis diferenças entre eles. Sabe-se também que os genes ocupam apenas cerca de 1,5% do DNA e que menos de 10% dos genes codificam proteínas que atuam na construção e na definição das formas do corpo. O restante, possivelmente, constitui DNA não-codificante. Como explicar, então, as diferenças fenotípicas entre as diversas espécies animais? A resposta pode estar na região não-codificante do DNA. S. B. Carroll et al. O jogo da evolução. In: "Scientific American Brasil", jun./2008 (com adaptações) A região não-codificante do DNA pode ser responsável pelas diferenças marcantes no fenótipo porque contém a) as sequências de DNA que codificam proteínas responsáveis pela definição das formas do corpo. b) uma enzima que sintetiza proteínas a partir da sequência de aminoácidos que formam o gene. c) centenas de aminoácidos que compõem a maioria de nossas proteínas. d) informações que, apesar de não serem traduzidas em sequências de aminoácidos, interferem no fenótipo. e) os genes associados à formação de estruturas similares às de outras espécies. 22. (Fuvest) Em vez de sequenciar as bases nitrogenadas de todos os cromossomos de uma planta com um genoma muito grande, pesquisadores selecionaram partes desse genoma para sequenciar. Somente as sequencias de DNA que correspondem ao conjunto dos RNA mensageiros transcritos no fruto serão estudadas. O DNA a ser sequenciado foi sintetizado em laboratório, tendo como molde as moléculas de RNA extraídas dos frutos. a) Se os cientistas fossem sequenciar todo o genoma dessa planta, haveria diferença se o material genético viesse do fruto ou da folha da planta? Justifique. b) No estudo das sequências que tiveram como molde RNA mensageiro, faria diferença se esse RNA mensageiro fosse extraído das folhas ou dos frutos? Justifique. primeira pista sobre a natureza da alteração molecular da hemoglobina falcêmica (HbS) foi obtida por Linus Pauling e colaboradores, que usaram eletroforese (processo de separação de proteínas diferentes) para comparar HbS com a hemoglobina de adulto normal, a Hb A. Uma eletroforese foi executada com cinco amostras de sangue (I, II, III, IV e V), retiradas de diferentes pelo casal. Sabendo que a amostra I pertence ao pai, é correto afirmar, EXCETO: a) A mostra de sangue III certamente pertence a uma das filhas do casal. b) A filha adotada pode ser heterozigota desde que a mãe adotiva seja homozigota. c) Se a mãe for heterozigota para os alelos que determinam a anemia falciforme, a amostra V pertence à filha adotada. d) Se a amostra V foi retirada da mãe, a amostra III só pode ter sido retirada da filha adotada. 24. (Unicamp) Testes de paternidade comparando o DNA presente em amostras biológicas são cada vez mais comuns e são considerados praticamente infalíveis, já que apresentam 99,99% de acerto. Nesses testes podem ser comparados fragmentos do DNA do pai e da mãe com o do filho. Um teste de DNA foi solicitado por uma mulher que queria confirmar a paternidade dos filhos. Ela levou ao laboratório amostras de cabelos dela, do marido, dos dois filhos e de um outro homem que poderia ser o pai. Os resultados obtidos estão mostrados na figura a seguir. 23. (Pucmg) A anemia falciforme é uma das doenças hereditárias mais comuns no Brasil, afetando igualmente homens e mulheres. A

7 e) de marcadores genéticos em cromossomos autossômicos, pois estes, além de serem transmitidos pelo pai e pela mãe, estão presentes em 44 cópias por célula, e os demais, em apenas uma. a) Que resultado a análise mostrou em relação à paternidade do Filho 1? E do Filho 2? Justifique. b) Num teste de paternidade, poderia ser utilizado apenas o DNA mitocondrial? Por quê? 25. (Enem) Uma vítima de acidente de carro foi encontrada carbonizada devido a uma explosão. Indícios, como certos adereços de metal usados pela vítima, sugerem que a mesma seja filha de um determinado casal. Uma equipe policial de perícia teve acesso ao material biológico carbonizado da vítima, reduzido, praticamente, a fragmentos de ossos. Sabe-se que é possível obter DNA em condições para análise genética de parte do tecido interno de ossos. Os peritos necessitam escolher, entre cromossomos autossômicos, cromossomos sexuais (X e Y) ou DNAmt (DNA mitocondrial), a melhor opção para identificação do parentesco da vítima com o referido casal. Sabe-se que, entre outros aspectos, o número de cópias de um mesmo cromossomo por célula maximiza a chance de se obter moléculas não degradadas pelo calor da explosão. Com base nessas informações e tendo em vista os diferentes padrões de herança de cada fonte de DNA citada, a melhor opção para a perícia seria a utilização a) do DNAmt, transmitido ao longo da linhagem materna, pois, em cada célula humana, há várias cópias dessa molécula. b) do cromossomo X, pois a vítima herdou duas cópias desse cromossomo, estando assim em número superior aos demais. c) do cromossomo autossômico, pois esse cromossomo apresenta maior quantidade de material genético quando comparado aos nucleares, como, por exemplo, o DNAmt. d) do cromossomo Y, pois, em condições normais, este é transmitido integralmente do pai para toda a prole e está presente em duas cópias em células de indivíduos do sexo feminino. 26. (Ueg) As técnicas de engenharia genética podem ser consideradas ferramentas que possibilitam a identificação de pessoas com base na análise do DNA, além de propiciar aconselhamentos genéticos e resolver casos de paternidade desconhecida e problemas criminais. Sobre essas técnicas e sua importância, é CORRETO afirmar: a) o aconselhamento genético é indicado para casais normais e consanguíneos, em que um dos cônjuges recebeu irradiação ionizante ou fez ingestão de drogas mutagênicas. b) a terapia gênica, também conhecida como geneterapia, consiste em introduzir genes anormais e recombinantes em pessoas que tenham o alelo que causa uma determinada doença. c) a identificação de pessoas com base na análise do DNA possibilita um nível de certeza similar ao utilizado nas impressões digitais, ambas as técnicas são conhecidas como DNA fingerprint. d) a engenharia genética permite alterar a composição gênica dos indivíduos num intervalo de tempo maior, visto que a reprodução seletiva não permite a manipulação de genes. 27. (Ufpr) A técnica de hibridização de DNA permite identificar o parentesco que existe entre diferentes organismos. Ela consiste em produzir fragmentos de DNA de um determinado organismo, separar as duas fitas de DNA desses fragmentos e promover a ligação entre esses fragmentos de DNA de fita simples e os fragmentos de DNA de fita simples de outro organismo, correspondente a um mesmo gene para ambos os organismos estudados. Para qual dos pares de organismos apresentados abaixo deve ser mais fácil separar as duas fitas de DNA após um processo de hibridização? a) Beija-flor e crocodilo. b) Minhoca e ouriço-do-mar. c) Chimpanzé e humano. d) Anêmona e medusa. e) Tubarão e lambari. 28. (Ufu) Dentre as aplicações atuais da genética molecular, temos os testes de identificação de pessoas por meio do DNA. Essa técnica, que pode ser usada para identificar suspeitos em investigações policiais, consiste em detectar e

8 comparar sequências repetitivas ao longo de trechos da molécula de DNA, regiões conhecidas como VNTR (número variável de repetições em sequência). A figura a seguir ilustra os padrões de VNTRs de quatro pessoas envolvidas ( uma vítima (V) e 3 suspeitos (S1, S2 e S3) em uma investigação policial e de uma prova (P) coletada no local do crime: Gabarito: Resposta da questão 1: No caso do sequenciamento direto do ADN, os resultados revelam tanto a sequência das regiões codificadoras (os genes) quanto a das não codificadoras, que representam quase 90% do genoma. Com a segunda estratégia são sequenciados somente os genes, isto é, regiões codificadoras. Resposta da questão 2: O organismo 4. A quantidade de radioatividade no ADN híbrido é diretamente proporcional à homologia entre as cadeias do ADN, logo o indivíduo 4 tem maior homologia com o indivíduo 1. Espera-se encontrar maior homologia entre indivíduos da mesma espécie. Considerando as afirmações e a figura acima apresentada, responda: a) A qual dos suspeitos (S1, S2 ou S3) pertence a prova (P)? Justifique a sua resposta. b) Que tipo de material pode ser coletado e servir de prova em um caso como esse? c) Por que os resultados desse tipo de análise têm alto grau de confiabilidade? 29. (Ufop) Um avião da companhia Air France que havia decolado na noite do domingo, 30 de maio de 2009, do Rio em direção a Paris, desapareceu com 228 pessoas a bordo passageiros e 12 tripulantes. Segundo boletim mais recente, divulgado pela secretaria, foram identificados 43 dos 50 corpos, entre brasileiros e estrangeiros. A pedido dos familiares, as identidades das vítimas foram mantidas em sigilo. Peritos do IML e representantes da Secretaria de Defesa Social de Pernambuco informaram que a identificação dos corpos restantes será feita a partir de exames de DNA. (Texto adaptado de matérias do jornal Folha de São Paulo, de 01/06 e 10/06/2009.) Com base no texto, responda às questões propostas. a) Por que é possível a identificação de corpos utilizando-se a molécula de DNA? b) Seria necessário incluir amostras de parentes das vítimas (pai, mãe, irmãos) durante as análises para a identificação dos corpos? Por quê? Resposta da questão 3: Como o projeto visava determinar a sequência completa de todos os cromossomos humanos, era importante incluir nesse conjunto o cromossomo Y. Como o cromossomo Y só existe nos indivíduos do sexo masculino, assim o doador teria que ser um indivíduo desse sexo. Resposta da questão 4: Não há possibilidade de nascer uma criança não hemofílica, pois ambos os pais são hemofílicos e a terapia genética altera somente células somáticas e os gametas são produzidos por células da linhagem germinativa. Resposta da questão 5: a) Alfredo é filho de um dos gêmeos dizigóticos. Os gêmeos são geneticamente diferentes tornando possível a determinação da paternidade através da análise do DNA. b) Renato é filho de um dos gêmeos monozigóticos. Tais gêmeos são idênticos geneticamente, o que impossibilita a determinação da paternidade pelo exame do DNA. Resposta da questão 6: [A] Resposta da questão 7: [A] Resposta da questão 8: a) Alteração de gene para produção de uma proteína normal. b) A causa da doença da menina era um defeito em um gene que codifica a enzima adenosina desaminase (ADA). Os cientistas do National Institute of Health dos Estados Unidos coletaram

9 sangue da menina, separaram os linfócitos (células brancas) e usaram um retrovírus para introduzir uma cópia correta do gene nestas células. Então eles reintroduziram os linfócitos na paciente. As células alteradas produziram a enzima que faltava Resposta da questão 9: [B] Resposta da questão 10: [C] Resposta da questão 11: a) Nas células da medula óssea existem células precursoras dos eritrócitos. Após receberem a cópia do gene, que codifica a cadeia peptídica da hemoglobina, essas células se diferenciarão em eritrócitos que produzirão a hemoglobina normal. b) O retrovírus modificado mostrado no esquema IV. Essa partícula viral tem a capacidade de inserir a cópia do gene da cadeia β da hemoglobina no cromossomo das células hospedeiras, porque contém as enzimas transcriptase reversa e integrase. Além disso, não tem a capacidade de produzir novas partículas virais que infectariam as outras células do paciente, pois o trecho X do ácido nucléico do vírus original foi retirado. Resposta da questão 12: [E] Resposta da questão 13: Os gêmeos ditos univitelinos são originários da fecundação de um mesmo óvulo por um mesmo espermatozoide, o que os tornam geneticamente idênticos e não identificáveis através do sequenciamento de DNA, não sendo portanto possível definir a paternidade do recém-nascido em questão. Resposta da questão 14: a) A possibilidade de não ocorrer a incorporação do gene relacionado à produção do hormônio ou provocar alterações genéticas indesejáveis nas células do fígado. b) Maior grau de confiabilidade, supondo que o gene que será inserido nas células do fígado deve induzir a produção de insulina com maior eficiência. Células de outros indivíduos podem provocar rejeição e, neste caso, não apresentar a mesma eficiência na produção de insulina. Resposta da questão 15: [A] Resposta da questão 16: [E] Resposta da questão 17: [C] Resposta da questão 18: [A] Resposta da questão 19: a) As mutações são responsáveis pelas versões diferentes de cada gene. b) Não. Código genético refere-se a sequências de bases nitrogenadas (códons) que codificam os aminoácidos de uma proteína. Resposta da questão 20: [C] O genoma representa todo o material genético de um organismo e nem todo este DNA é constituído por genes. Os genes são transcritos e vão dar origem a diferentes proteínas. Resposta da questão 21: [D] Algumas moléculas de DNA não codificante estão envolvidas na regulação da atividade de regiões codificantes. Resposta da questão 22: a) Não. Todas as células do vegetal, originadas do desenvolvimento do zigoto, apresentam o mesmo genoma. b) Sim. A expressão diferencial dos genes deve produzir diferentes tipos de moléculas de RNA mensageiro. Resposta da questão 23: [D] Resposta da questão 24: a) O filho 1 é do outro homem porque não há coincidência de bandas do DNA com as do marido, já o filho 2 é do marido pois as barras são coincidentes. b) Não, pois o DNA mitocondrial tem origem materna. Resposta da questão 25: [A] O DNA mitocondrial é o mais indicado para ser usado nesse caso. Como uma única célula pode conter várias mitocôndrias, esta pode fornecer várias cópias de um único cromossomo. Resposta da questão 26: [A] O aconselhamento genético atende, em geral, casais preocupados com a possibilidade de gerar descendentes com problemas de origem genética, entre eles, casais consanguíneos e casais normais em que um dos cônjuges recebeu irradiação ionizante ou fez ingestão de drogas mutagênicas. A terapia gênica consiste em modificar o material genético de células de um indivíduo, introduzindo nelas um gene normal que lhes dá a capacidade de sintetizar uma substância que não produziam. Essa

10 introdução é feita com um vetor (geralmente um vírus) capaz de inserir o gene nas células. Na terapia gênica não são introduzidos genes anormais e/ou recombinantes (formado pela reunião de dois pedaços de DNA obtidos de fontes diferentes). A expressão DNA Fingerprint referese a uma técnica de separação de segmentos de DNA que permite a identificação genética dos indivíduos. Não está relacionada com a análise das impressões digitais. A alternativa A, portanto, é a mais indicada para ser assinalada. Resposta da questão 27: [B] Na técnica de identificação de parentesco por hibridização de DNA, quanto mais próximas duas espécies estiverem entre si, maior será o número de nucleotídeos complementares entre suas cadeias de DNA, mais firmes ficarão, sendo mais difícil separá-las após um processo de hibridização. Dessa forma, deve ser mais fácil separar as duas fitas de DNA após a hibridização entre o DNA de minhoca e de ouriço-do-mar, uma vez que são a dupla de animais com grau de parentesco mais distante entre si. Resposta da questão 28: a) A prova (P) pertence ao suspeito 3 (S3), pois os padrões de VNTRs (bandas escuras) em P e S3 são iguais. b) Um teste como esse geralmente é feito a partir do DNA extraído de uma amostra de sangue, mas qualquer célula nucleada poderá ceder material genético para esse exame. c) Como o padrão genético é diferente para cada pessoa (com exceção dos gêmeos univitelínicos), a quebra do DNA de uma pessoa com enzimas de restrição produzirá um padrão de fragmentos típico para cada pessoa, conferindo um grau de confiabilidade que ultrapassa 99,9% para esse tipo de análise. Resposta da questão 29: a) A identificação de corpos utilizando-se a molécula de DNA é possível porque o DNA contém regiões polimórficas em que há repetições particulares para cada pessoa. Enzimas de restrição (endonucleases) fazem a fragmentação do filamento de DNA, produzindo fragmentos de tamanhos variáveis que, após a análise de seu padrão eletroforético, podem ser utilizados para a identificação de pessoas. b) Sim. É necessário incluir parentes das vítimas porque as amostras de DNA da vítima precisam ser comparadas com as dos parentes para que ocorra a identificação do perfil familiar e assim seja possível identificar o corpo.