Atividades sobre Células-tronco, transgênicos e clonagem

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1 CURSO TÉCNICO EM BIOTECNOLOGIA SUBSEQUENTE Aluno(a): Módulo: I Data: Professor(a): Fábio Zanella Comp. Curricular: Genética Aplicada CÉLULAS-TRONCO Atividades sobre Células-tronco, transgênicos e clonagem 1. Atualmente existem inúmeros estudos sobre o desenvolvimento dos tratamentos de indivíduos com células tronco, principalmente para tecidos cujas células não são capazes de se multiplicar, regenerando parte do tecido morto de um órgão afetado pela morte dessas células. Dentre os tecidos animais que NÃO se regeneram porque suas células adultas e maduras não são capazes de reproduzir, encontramos os tecidos: a) Nervoso e muscular b) Nervoso e epitelial c) Sanguíneo e ósseo d) Ósseo e muscular e) Epitelial e muscular 2. Após a fecundação, a célula-ovo inicia o processo de divisões celulares sucessivas, originando várias células iguais, que, pelo processo de diferenciação celular, irão originar os diversos tecidos do futuro organismo. Esse processo é denominado de totipotência, principal característica das células-tronco embrionárias. Considere que um grupo de pesquisadores desenvolve estudos com células-tronco nãoembrionárias e necessita utilizar células com potencial de originar diferentes tipos celulares. Para o sucesso dessa pesquisa, dentre os tipos celulares citados abaixo, o mais recomendado é o de: a) células do epitélio intestinal b) células da glia c) células adiposas d) células da medula óssea vermelha e) células musculares TRANSGÊNICOS 3. A enzima poligalacturonase, que digere a parede celular de células vegetais, é a principal responsável pela maturação de frutos como o tomate. Para retardar o amadurecimento e evitar as perdas durante o armazenamento, utilizou-se uma técnica na qual o gene que codifica a enzima citada foi inserido, de maneira invertida, no genoma de um tomateiro. O esquema adiante mostra os produtos da transcrição do gene normal da enzima e do gene inserido, ambos ativos nesse tomate geneticamente modificado.

2 a) Descreva a interação que ocorre entre os produtos da transcrição dos genes normal e inserido no tomate geneticamente modificado e indique a característica dessas moléculas que permite a interação. Os RNA mensageiros transcritos do gene normal e do gene inserido formam um RNA de dupla hélice ou híbrido. A disposição das bases destes dois RNA mensageiros são exatamente complementares. b) Explique por que haverá um aumento no tempo de amadurecimento desse tomate geneticamente modificado. Havendo a interação entre os RNA mensageiros transcritos a partir destes dois genes, restarão menos mensageiros normais (fita simples) capazes de serem traduzidos em enzima, ao nível ribossomal. Em consequência, a concentração da enzima diminuirá nas células, o que retardará o processo de maturação. 4. A biotecnologia tornou possível a transferência de material genético entre os mais diversos organismos. Os conhecimentos da área são aplicados com sucesso na produção industrial da insulina e do hormônio de crescimento, que são administrados a pacientes de todo o planeta. Sobre a produção de organismos geneticamente modificados, é correto afirmar: a) Fragmentos de DNA exógeno são inseridos no genoma de células hospedeiras por meio de plasmídeos. b) O genoma exógeno é inserido no núcleo hospedeiro por meio de vetores protéicos conhecidos como plasmídeos. c) O DNA gênico endógeno é inserido no núcleo de células hospedeiras por meio de plastídeos funcionais. d) O DNA endógeno é transferido para genomas hospedeiros por meio de plasmídeos mitocondriais. e) Fragmentos de genes exógenos são inseridos no genoma das células hospedeiras por meio de plastídeos nucleares. 5. No vaga-lume há um gene que determina produção de luciferase, enzima responsável pela oxidação da substância luciferina, levando à produção de luz. Através da engenharia genética, esse gene foi transferido para uma célula vegetal e, a partir desta, obteve-se uma planta inteira. Após ser regada com solução de luciferina, a referida planta começou a emitir luz. O resultado desse experimento indica que a planta: a) incorporou um segmento de RNA do vaga-lume, a partir do qual as células da planta produziram RNA e b) incorporou um segmento de RNA do vaga-lume, a partir do qual as células da planta produziram DNA e c) incorporou um segmento de DNA do vaga-lume, que possibilitou às células da planta a produção de d) incorporou um segmento de DNA do vaga-lume, que não possibilitou a produção de RNA e nem de e) não expressou o gene do vaga-lume.

3 6. Recentemente, foram constatados casos de transporte de pólen de espécies de canola transgênica para plantas silvestres (ervas daninhas). Estas passaram a apresentar a característica da canola transgênica, ou seja, alto poder de resistência a herbicidas. Sobre esse fato, é INCORRETO afirmar que a) as espécies de canola são transgênicas, pois expressam genes que incorporaram de outras espécies. b) o pólen da canola transgênica transportou material genético para plantas silvestres. c) as espécies silvestres incorporaram e expressaram material genético da canola transgênica. d) o RNA da canola transgênica foi transferido e incorporado ao genoma das ervas daninhas, tornando-as resistentes a agentes químicos. e) as ervas daninhas passaram a produzir proteínas da canola transgênica. 7. Porcos têm sido criados transgenicamente para que seus órgãos possam ser transplantados em homens; cientistas desenvolvem ovelhas "autotosquiáveis", isto é, a lã cai sozinha no devido tempo; gens de galinha são introduzidos em batatas, deixando os vegetarianos confusos com a perspectiva de cruzar animais com plantas... ("CICLO VITAL", vol. 4, 1999, p.14.) A citação anterior mostra avanços da Engenharia Genética. Assinale a(s) proposição(ões) VERDADEIRA(S) sobre a transgenia e suas implicações com relação à saúde e ao meio ambiente. (01) Cientistas interferem na evolução natural das espécies, alterando geneticamente animais e plantas. (02) Os genes alienígenas permitem ao organismo receptor produzir substâncias que nunca produziriam em condições naturais. (04) Os alimentos transgênicos não representam nenhuma ameaça à saúde humana, e por isso não necessitam ser testados em outras espécies de animais, antes de chegarem ao homem. (08) a produção de insulina, a partir de transferência de genes humanos para bactérias, que passam, incontinentimente, a produzir esse hormônio, é uma das experiências bem sucedidas da transgenia. (16) Os organismos transgênicos são aqueles que recebem segmentos de DNA da mesma espécie. (32) É fundamental o estabelecimento de limites, tanto por parte dos cientistas como dos governantes, para que as manipulações genéticas não resultem em impactos ambientais irreversíveis. 8. Recentemente foi noticiada a criação de uma planta transgênica, capaz de produzir hemoglobina. Para que isso fosse possível, essa planta recebeu: a) os anticódons que determinam a seqüência de aminoácidos nessa proteína. b) os ribossomos utilizados na produção dessa proteína. c) o fragmento de DNA, cuja seqüência de nucleotídeos determina a seqüência de aminoácidos da hemoglobina. d) O RNAm que carrega os aminoácidos usados na síntese de hemoglobina. e) somente os aminoácidos usados nessa proteína. 9. O primeiro transplante de genes bem sucedido foi realizado em 1981, por J.W. Gurdon e F.H. Ruddle, para obtenção de camundongos transgênicos, injetando genes da hemoglobina de coelho em zigotos de camundongos, resultando camundongos com hemoglobina de coelho em suas hemácias. A partir destas informações, pode-se deduzir que: a) o DNA injetado foi incorporado apenas às hemácias dos camundongos, mas não foi incorporado aos seus genomas. b) o DNA injetado nos camundongos poderia passar aos seus descendentes somente se fosse incorporado às células somáticas das fêmeas dos camundongos. c) os camundongos receptores dos genes do coelho tiveram suas hemácias modificadas, mas não poderiam transmitir essa característica aos seus descendentes. d) os camundongos transgênicos, ao se reproduzirem, transmitiram os genes do coelho aos seus descendentes. e) o RNAm foi incorporado ao zigoto dos embriões em formação.

4 10. Uma biotecnologia conhecida como "construção anti-senso" (sem sentido) foi utilizada para a produção de tomate transgênico. A transformação genética do tomateiro consistiu na incorporação (no genoma da planta) e na expressão de um segmento de DNA, que apresenta uma sequência de nucleotídeos, complementar àquela do gene natural. Esse gene natural codifica para a produção de uma enzima, essencial à biossíntese do etileno. Com base no exposto, responda as questões a seguir. a) Qual o resultado da transcrição do gene natural (I) e do "gene anti-senso" (II), presentes no segmento de DNA (molde) das plantas modificadas, mostrado a seguir? 3' ATTCGGC TAAGCCG TAAGCCG 5'(DNA): (I): UAAGCCG...; (II): AUUCGGC...; b) Segundo as regras de emparelhamento dos pares de bases, que fenômeno ocorrerá como resultado do encontro, no citoplasma, entre esses dois RNA mensageiros, determinados no item anterior, e qual a consequência para o processo de tradução? b1. Emparelhamento dos RNA / Formação de RNA de fita dupla; b2. A tradução será inibida; c) A transformação genética foi realizada de modo que a expressão do "gene anti-senso" ocorra apenas nos tecidos do ovário floral. Qual o resultado final mais provável de todo esse processo? c) Não haverá a síntese de etileno nos tecidos do fruto, e o fruto não amadurecerá; d) Qual a principal vantagem para os produtores de tomate que passarem a utilizar essas plantas transgênicas? d) Poderão armazenar os frutos por mais tempo, depois de colhidos. CLONAGEM 11. No início do ano de 1996, pesquisadores anunciaram o nascimento da ovelha Dolly, considerada o primeiro clone de mamífero gerado artificialmente. Um dos objetivos dessa pesquisa foi a melhoria da pecuária, através da formação de rebanhos homogêneos. Clones, no entanto, ocorrem naturalmente no cotidiano, lembra o geneticista Ademar Freire Maia em um artigo do Boletim "Germinis" do Conselho Federal de Biologia, de maio/junho de a) Qual seria a desvantagem biológica de um rebanho de clones? Um rebanho de clones seria constituído de indivíduos geneticamente idênticos e igualmente suscetíveis ao impacto ambiental. b) Dê exemplos de clones que ocorrem naturalmente. Clonagem natural pode ser observada (além de inúmeros vegetais) na mitose em amebas, bipartição bacteriana e fragmentação nas estrelas-do-mar. 12. Dois cientistas realizaram uma experiência com o objetivo de estudar a transmissão das informações contidas nos genes do núcleo de células de diferentes tecidos. Núcleos de óvulos de rã não-fertilizados foram substituídos por núcleos de células somáticas, retiradas de uma mesma rã. Os cientistas observaram que a grande maioria destas células, com seus novos núcleos, resultaram na formação de embriões normais. Explique por que: a) esses núcleos transplantados de células somáticas de diferentes tecidos deram origem a indivíduos normais e idênticos. São normais porque o DNA de células somáticas contém todos os genes necessários à formação do indivíduo normal. São idênticos porque o DNA de uma célula somática é idêntico ao DNA de qualquer outra célula somática do mesmo indivíduo. b) o resultado da experiência seria diferente se tivessem sido usados núcleos de células germinativas. Os indivíduos não seriam idênticos porque as células germinativas são haploides e, durante sua formação, ocorreram recombinação gênica ("crossing-over") e segregação independente dos pares de cromossomos homólogos.

5 13. A figura a seguir (Folha de São Paulo, 6/8/98) baseia-se no livro Remaking Eden (Refazendo o Éden) de Lee Silver, o qual afirma que cenas como estas não só são possíveis, como inevitáveis. A B Admitindo-se a possibilidade de clonar seres humanos e com base no que tem sido publicado nos principais jornais e revistas do País, responda: a) Como o bebê da figura acima poderia ter sido gerado? a) A mãe biológica (B) doou células somáticas das quais foram retirados os núcleos diploides. Outra mulher (A) doou óvulos. Feita a transferência do núcleo diploide (B) para o óvulo (A) previamente enucleado, o embrião gerado "in vitro" é implantado no útero da "mãe de aluguel", a mulher A. Após o período normal de gestação, nascerá um clone com as mesmas características genéticas da mulher B. b) Qual seria o sexo do bebê gerado por esse processo? Justifique sua resposta. O clone seria, necessariamente, do sexo feminino já que o núcleo diploide que lhe deu origem é proveniente de uma mulher, portadora de dois cromossomos sexuais X. 14. O esquema a seguir mostra uma clonagem reprodutiva humana. Nesse processo, o núcleo de uma célula somática de um tenista é retirado, (1), é removido o núcleo de um ovócito, (2) e finalmente é introduzido o núcleo da célula do atleta no ovócito enucleado, (3). Essa nova célula, (4), é transferida para um útero para que se desenvolva e forme um embrião. O embrião se desenvolverá, e o adulto (5) terá praticamente as mesmas características fenotípicas do indivíduo que doou o núcleo, uma vez que o fenótipo é resultado do genótipo (DNA) mais as influências do ambiente. Por muito tempo, o núcleo foi considerado uma organela que apresentava as seguintes estruturas: um envoltório, o material genético (DNA, RNA), o nucléolo e enzimas. Em 1997, porém, cientistas britânicos descobriram uma nova estrutura nuclear, que foi denominada de retículo nucleoplasmático, sendo descrita como uma estrutura membranosa que está envolvida no processo de regulação de cálcio. Com base no texto e em seus conhecimentos, é INCORRETO afirmar que: a) o núcleo é uma organela exclusiva das células eucarióticas. No seu interior, estão presentes várias enzimas, entre elas as envolvidas nos processos de transcrição e replicação.

6 b) o nucléolo é responsável pela síntese do RNA ribossômico; este - juntamente com proteínas - forma os ribossomos, estruturas importantes no processo de tradução. c) todo o DNA da nova célula formada na clonagem citada no texto, (4), será a célula doadora do núcleo. d) o envoltório nuclear é formado por duas membranas, sendo que cada uma delas é composta por duas camadas de lipídios com proteínas inseridas. 15. Um clone de mamífero foi obtido, em laboratório de biotecnologia, retirando-se o núcleo de uma célula somática de um animal adulto (animal 1) e introduzindo-o (somente o núcleo) em um óvulo enucleado (óvulo com o material genético nuclear removido) de um outro animal (animal 2). O embrião obtido foi transferido para o útero de um terceiro animal (animal 3), o qual se desenvolveu até o nascimento, originando o animal clonado (animal 4). Em relação ao DNA, nuclear e mitocondrial, do animal clonado, assinale a(s) proposição(ões) correta(s): 01) O DNA nuclear do animal 4 é igual ao do animal 2. 02) O DNA mitocondrial do animal 4 é igual ao do animal 2. 04) O DNA nuclear do animal 4 é igual ao do animal 1. 08) O DNA mitocondrial do animal 4 é igual ao do animal 3. 16) O DNA nuclear do animal 4 é igual ao do animal 3. 32) O DNA mitocondrial do animal 4 é igual ao do animal 1.