Estruturas Pedagógicas Direção-Geral dos Estabelecimentos Escolares Direção de Serviços da Região Centro Área disciplinar de Biologia e Geologia Ano letivo 2015/2016 FICHA DE AVALIAÇÃO DE BIOLOGIA E GEOLOGIA Ano: 11º Turma: C e D Data: 23/02/2016 Duração: 100 MINUTOS Classificação: O Professor: Enc. Educação: Data / / Nome do aluno Nº VERSÃO 1 MOD.01, revisão 0 Página 1 de 11
Grupo I Expressão génica em Candida albicans Alguns fungos são patogénicos, isto é, possuem a capacidade de provocar doença. A sua patogenicidade pode estar relacionada com um crescimento descontrolado, como acontece em Candida albicans. O fungo Candida albicans tem um conjunto de características especiais que o tornam num microrganismo patogénico único. Por exemplo, tem um sistema de morfogénese altamente sofisticado que lhe permite apresentar várias formas, alterando a sua morfologia em resposta a estímulos ambientais. Estes fungos podem reproduzir-se por via clonal ou por via parassexual (fusão de duas hifas que possuem núcleos geneticamente diferentes). Cientistas portugueses participaram na descoberta de um padrão alterado no código genético de Candida albicans. Neste organismo, o codão UGC, que codifica para o aminoácido de leucina, é descodificado como serina, através de um RNA de transferência mutante. Esta alteração ao código genético, entre outras alterações, modifica significativamente a expressão genética e a fisiologia do género Candida, apoiando a teoria segundo a qual a evolução de códigos genéticos alternativos representa um mecanismo que pode conduzir ao aparecimento de novas espécies e ao aumento da patogenicidade. Na Tabela 1, estão registados os resultados de um estudo de sequenciação do genoma de várias espécies filogeneticamente relacionadas com o género Candida. Na resposta a cada um dos itens de 1 a 6, selecione a única opção que permite obter uma afirmação correta. 1. Segundo a classificação de Whittaker modificada (1979), Candida albicans pertence ao reino Fungi e é um ser (A) procarionte fotossintético. (B) procarionte quimiossintético. (C) eucarionte heterotrófico. (D) eucarionte autotrófico. MOD.01, revisão 0 Página 2 de 11
2. A alteração do código genético em Candida albicans resultou de uma modificação no (A) codão de mrna que codifica a serina. (B) codão de mrna que codifica a leucina. (C) trna que transportava a serina. (D) trna que transportava a leucina. 3. A proteína alterada resultou diretamente da (A) transcrição do DNA. (B) tradução do mrna. (C) tradução do DNA. (D) transcrição do mrna. 4. A reprodução por gemulação em Candida albicans predomina quando as condições do meio são (A) favoráveis, e envolve processos de divisão mitótica. (B) desfavoráveis, e envolve processos de divisão meiótica. (C) favoráveis, e envolve processos de divisão meiótica. (D) desfavoráveis, e envolve processos de divisão mitótica. 5. As espécies fortemente patogénicas do género Candida, relativamente às restantes espécies do mesmo género, assinaladas na Tabela 1, apresentam (A) maior valor AT/GC e possuem pares de cromossomas homólogos. (B) menor valor AT/GC e possuem pares de cromossomas homólogos. (C) maior valor AT/GC e não possuem pares de cromossomas homólogos. (D) menor valor AT/GC e não possuem pares de cromossomas homólogos. (8) 6. Faça corresponder cada estrutura celular referida na coluna A à(s) respetiva(s) função(ões) associada(s) à obtenção de energia dos nutrientes pelos fungos, que consta(m) da coluna B. Utilize cada letra e cada número apenas uma vez. COLUNA A COLUNA B (a) Retículo endoplasmático rugoso (b) Vesículas golgianas (c) Mitocôndria (d) Membrana plasmática (e) Complexo de Golgi (1) Absorção de micromoléculas. (2) Digestão de substâncias orgânicas. (3) Endocitose de enzimas digestivas. (4) Maturação de enzimas hidrolíticas. Oxidação de compostos orgânicos. (6) Fixação de dióxido de carbono. (7) Síntese e transporte de proteínas. (8) Transporte e exocitose de enzimas digestivas. MOD.01, revisão 0 Página 3 de 11
(15) 7. Explique por que razão se pode admitir que, perante uma mudança ambiental, Candida albicans apresente vantagem competitiva sobre Candida lusitaniae. Grupo II O Beagle num tubo de ensaio A utilização de populações de microrganismos de ciclo de vida curto permite estudar a evolução em "tempo real". Baseado nesta premissa, Richard Lenski iniciou, em 1988, uma experiência de seleção que ainda dura até aos dias de hoje. O desenho experimental é surpreendentemente simples: 12 populações da bactéria Escherichia coli, geneticamente iguais, foram cultivadas em tubos idênticos, contendo um meio líquido com glicose como única fonte de alimento e suficiente para alimentar a população de bactérias por 24 horas. Todos os dias, 1% de cada população foi transferida para um novo tubo com glicose suficiente para alimentar a população de bactérias por mais 24 horas e assim sucessivamente, até à atualidade. Em 1994, 10 000 gerações depois, Lenski pretendeu avaliar as alterações na capacidade de adaptação ao meio das populações que "evoluíram" nos tubos de ensaio. Para isso, colocou amostras das populações que evoluíram com amostras das populações ancestrais (iguais às utilizadas no início da experiência), na proporção de 1:1, nas mesmas condições experimentais utilizadas anteriormente para os ciclos de crescimento de 24 horas. Dessa forma promoveu a competição entre as bactérias dos dois tipos e, pela frequência de cada uma na população total, era possível avaliar a que apresentava maior aptidão (para identificar as duas populações foi utilizado um marcador genético de cor). As amostras da mistura foram cultivadas em meios sólidos que permitiram que as colónias derivadas das bactérias evoluídas e ancestrais pudessem ser distinguidas com base na sua cor. A mudança na proporção dos dois tipos foi, então, usada para estimar a aptidão das linhas que evoluíram em relação ao ancestral. Os resultados revelaram que a aptidão relativa das 12 populações experimentais tinha aumentado em cerca de 40%. E este aumento refletiu-se de duas formas: as populações passaram a crescer mais rapidamente em sucessivos tubos e o tamanho celular médio quase que duplicou. MOD.01, revisão 0 Página 4 de 11
Figura 1. Representação esquemática simplificada da experiência de Lenski. (Baseado em http://www.nature.com/nature/journal/v457/n7231/box/nature07892_bx1.html) Na resposta a cada um dos itens 1 a 6, selecione a única opção que permite obter uma afirmação correta. 1. Ao misturar os dois tipos de bactérias, Lenski usou as mesmas condições experimentais utilizadas anteriormente para os ciclos de crescimento de 24 horas, (A) para garantir que os resultados fossem apenas decorrentes da capacidade diferencial de adaptação das duas populações. (B) para garantir que as bactérias da população evoluída fossem as mais aptas naquele meio. (C) para que as bactérias da população que evoluiu nesse meio estivessem bem adaptadas a ele. (D) porque a glicose se revelou essencial ao crescimento das bactérias. 2. Como as 12 populações iniciais eram geneticamente idênticas, (A) a seleção natural não pôde atuar. (B) a única fonte de variação para a seleção natural agir foram as novas mutações que ocorreram. (C) a única fonte de variação para a seleção natural agir foi o tamanho das bactérias da população inicial. (D) a única fonte de variação para a seleção natural agir foi a recombinação génica resultante da reprodução. 3. Lenski verificou que as bactérias que "evoluíram" na experiência tinham (A) maior aptidão para aquele meio, porque eram maiores do que as ancestrais. (B) menor aptidão para aquele meio, porque em competição com as ancestrais se tornaram mais numerosas. (C) maior aptidão para aquele meio, porque em competição com as ancestrais se tornaram mais numerosas. (D) menor aptidão para aquele meio, porque eram maiores do que as ancestrais. MOD.01, revisão 0 Página 5 de 11
4. Na experiência de Lenski, a seleção natural favoreceu as bactérias que (A) sofreram mutações que lhes conferiam maior tamanho e ciclos reprodutivos mais curtos. (B) se "esforçaram" por aumentar de tamanho e se reproduziram mais rapidamente. (C) na população inicial tinham maior tamanho e maior capacidade reprodutiva. (D) sofreram maior número de mutações. 5. O fundo genético da população usada na evolução experimental alterou-se devido à ocorrência de (A) deriva genética e seleção natural. (B) mutações e seleção natural. (C) mutações e migrações. (D) seleção natural do tipo disruptivo. 6. Podemos considerar que a seleção natural do tipo estabilizador é antievolucionista, porque (A) torna o fundo genético de uma população mais homogéneo. (B) aumenta a variabilidade genética de uma população. (C) para determinado gene, aumenta a frequência dos seus alelos "extremos". (D) os fenótipos de maior adaptabilidade estão separados por um fenótipo intermediário de menor adaptabilidade. (9) 7. Estabeleça a sequência correta dos acontecimentos seguintes relacionados com a evolução ocorrida na experiência de Lenski. A. A população de bactérias não apresenta diferenças genéticas. B. A população é toda constituída por indivíduos que apresentam maior aptidão relativa para o meio. C. Durante a replicação do DNA associada à bipartição ocorrem erros. D. Em cada geração reproduzem-se mais indivíduos maiores e com maior capacidade reprodutiva. E. Na população de bactérias surgem indivíduos de maior tamanho com maior capacidade reprodutiva. / / / / MOD.01, revisão 0 Página 6 de 11
(15) 8. Os avanços nas diferentes áreas das ciências biológicas e das tecnologias forneceu um conjunto de conhecimentos que permitiram reformular a teoria darwinista da evolução, naquilo que ficou conhecido como teoria sintética da evolução ou neodarwinismo. Indique as principais limitações da teoria darwinista e explique como no neodarwinismo são esclarecidos esses aspetos. (10) 9. Devido à caça predatória, no final do século XIX, a população de elefantes-marinhos do Norte estava reduzida a 20 indivíduos. Várias medidas permitiram inverter esta tendência e, na atualidade, a população destes animais cresceu para cerca de 30 000 indivíduos. Considerando o seu fundo genético, explique por que motivo esta população deverá ter uma aptidão evolutiva menor que a população de elefantes-marinhos do Sul, cuja população não sofreu esta oscilação no números de indivíduos. MOD.01, revisão 0 Página 7 de 11
Grupo III Evolução de alguns mamíferos aquáticos A Figura 2 ilustra uma possível relação filogenética entre diferentes vertebrados: um tubarão, um ictiossauro (réptil extinto) e um golfinho. Figura 2 Na resposta a cada um dos itens de 1 a 7, selecione a única opção que permite obter uma afirmação correta. 1. Relativamente aos dados da figura 2, é possível afirmar que (A) o ictiossauro pode ser considerado um fóssil de transição entre Peixes e Mamíferos. (B) de acordo com Cuvier, a extinção do ictiossauro pode ser explicada pela incapacidade de adaptação da espécie, perante uma mudança do ambiente. (C) as barbatanas peitorais do tubarão e os membros anteriores do ictiossauro desempenham idêntica função, sendo consideradas estruturas análogas. (D) a evolução de vários grupos de Vertebrados a partir de uma espécie ancestral é um exemplo de evolução convergente. 2. De acordo com a classificação dos organismos de Whittaker modificada, o reino Animalia distingue-se dos restantes reinos por (A) todos os indivíduos que o integram serem eucariontes multicelulares. (B) poder englobar organismos que obtêm alimento por ingestão. (C) todos os organismos desempenharem o papel de macroconsumidores nos ecossistemas. (D) todos os indivíduos apresentarem tecidos muito especializados. 3. Os estudos científicos permitiram reunir um elevado conjunto de provas a favor da ocorrência da evolução. Constitui um argumento a favor do evolucionismo a (A) lei da herança dos carateres adquiridos. (B) semelhança anatómica entre estruturas de seres de espécies diferentes. (C) existência de plantas e animais aquáticos e terrestres. (D) exploração de ambientes semelhantes por grupos taxonómicos distintos. MOD.01, revisão 0 Página 8 de 11
4. A circulação nos mamíferos é dupla e (A) completa, permitindo uma menor eficiência na oxigenação dos tecidos. (B) completa, permitindo uma maior eficiência na oxigenação dos tecidos. (C) incompleta, permitindo uma maior eficiência na oxigenação dos tecidos. (D) incompleta, permitindo uma menor eficiência na oxigenação dos tecidos. 5. Com base nos dados da figura 2, é expectável considerar que o sistema de trocas gasosas evoluiu, do organismo mais primitivo, de uma hematose (A) branquial sem oxigenação do sangue para uma hematose pulmonar nos golfinhos. (B) pulmonar para uma hematose traqueal típica dos répteis. (C) branquial para uma hematose pulmonar nos golfinhos. (D) cutânea para uma hematose traqueal típica dos répteis. 6. Na maioria dos Répteis e dos Mamíferos (A) a hematose traqueal contribui para uma eficiente oxigenação das células. (B) o revestimento do corpo contribui para a manutenção da temperatura corporal constante. (C) o predomínio de ácido úrico como produto de excreção azotado permite a economia de água. (D) a fecundação interna permite a reprodução em ambiente terrestre. 7. No processo de excreção dos tubarões (A) a urina formada é muito concentrada em sais. (B) ocorre libertação de amónia e ácido úrico. (C) ocorre excreção de elevadas quantidades de água, formando uma urina diluída. (D) não ocorre reabsorção de água. Grupo IV O Ornithorhynchus anatinus é a única espécie de ornitorrinco ainda viva. As características quase antagónicas deste grupo corpo coberto de pelo, reprodução por ovos, alimentação das crias com leite mas sem mamilos, bico semelhante ao de uma ave e esporões que produzem veneno nas patas traseiras dos machos têm fascinado os cientistas desde que foi descoberto. Com que classes Ornithorhynchus anatinus estará mais relacionado geneticamente? Com os membros da Classe Anfíbios, da Classe Aves ou da Classe Mamíferos? Para responder a esta questão, foi realizada uma investigação baseada nos genes que estão associados à produção da enzima lactase (LCT), devido à importância desta enzima para os mamíferos, dado que apenas estes produzem leite com lactose para alimentar as suas crias. O gene LCT foi pesquisado em vários seres: Mus musculus (rato-doméstico), Bos taurus (vaca), Gallus gallus (galinha), Xenopus laevis (rã-africana), Homo sapiens (Homem) e Ornithorhynchus anatinus (ornitorrinco). Os investigadores ficaram surpreendidos com a presença da enzima lactase nos organismos Xenopus laevis e Gallus gallus, dado que estes não são mamíferos e não produzem leite. Na árvore filogenética representada na figura 3, pode observar-se as relações evolutivas entre os seres estudados. Na árvore filogenética, a proximidade de um organismo com outro reflete como este está relacionado com o outro organismo. Adaptado de Morrell, Mia, Phylogenetic Relationships of Ornithorhynchus anatinus. Figura 3. Árvore filogenética sobre o gene LCT. MOD.01, revisão 0 Página 9 de 11
1. O estudo apresentado sugere que o ornitorrinco, relativamente ao gene para a enzima lactase, se encontra mais próximo filogeneticamente da espécie (A) Bos taurus, porque apresenta, em relação a esta, maior número de nucleótidos diferentes no LCT. (B) Bos taurus, porque apresenta, em relação a esta, menor número de nucleótidos diferentes no LCT. (C) Xenopus laevis, porque apresenta, em relação a esta, menor número de nucleótidos diferentes no LCT. (D) Xenopus laevis, porque apresenta, em relação a esta, maior número de nucleótidos diferentes no LCT. 2. Na árvore filogenética, as bifurcações correspondem a momentos de (A) convergência evolutiva, revelados por semelhanças na sequência de nucleótidos do gene da lactase. (B) divergência evolutiva, revelados por diferenças na sequência de nucleótidos do gene da lactase. (C) divergência evolutiva, revelados por semelhanças na sequência de nucleótidos do gene da lactase. (D) convergência evolutiva, revelados por diferenças na sequência de nucleótidos do gene da lactase. 3. As características do ornitorrinco, genes parecidos com os de outros mamíferos, mas também com os de répteis e de aves, permitem que se considere a seguinte hipótese: (A) ser uma espécie em vias de extinção. (B) ser um fóssil vivo. (C) pode ajudar no estudo da evolução dos mamíferos. (D) ser um ancestral direto dos répteis. 4. O diagrama da figura 3 representa um sistema de classificação (A) vertical com base em argumentos citológicos. (B) horizontal com base em argumentos citológicos. (C) horizontal com base em argumentos bioquímicos. (D) vertical com base em argumentos bioquímicos. 5. Segundo o sistema de classificação de Whittaker modificado, os mamíferos como o ornitorrinco pertencem, inequivocamente, ao Reino Animalia por apresentarem (A) mobilidade e nutrição por ingestão. (B) diferenciação tecidular elevada e heterotrofia. (C) células eucarióticas e nutrição por absorção. (D) multicelularidade e tecidos especializados. 6. A designação Ornithorhynchus anatinus refere-se ao taxon (A) espécie, porque apresenta nomenclatura binominal, sendo o primeiro o nome do género. (B) género, porque apresenta nomenclatura binominal, sendo o segundo o nome da espécie. (C) espécie, porque se encontra escrito em itálico. (D) subespécie, porque está escrito em latim. MOD.01, revisão 0 Página 10 de 11
7. A família dos ornitorrincos não tem um único ramo, como inicialmente se pensava. A sua árvore evolutiva teve, pelo menos, uma ramificação que originou Obdurodon dicksoni e Obdurodon tharalkooschild e outra que originou Ornithorhynchus anatinus. Obdurodon dicksoni e Obdurodon tharalkooschild partilham mais semelhanças entre si do que com Ornithorhynchus anatinus porque (A) apresentam o mesmo restritivo específico. (B) pertencem ao mesmo género. (C) são da mesma subespécie. (D) apresentam restritivo específico diferente. (8) 8. Os ornitorrincos pertencem ao Reino Animalia. Faça corresponder a cada um dos reinos da coluna A as respetivas características da coluna B. Coluna A (a) Monera (b) Fungi (c) Animalia (d) Plantae Coluna B (1) Heterotróficos por absorção (2) Heterotróficos multicelulares diferenciados (3) Parede celular de natureza celulósica (4) Autotróficos ou heterotróficos Parede celular com colagénio (10) 9. Considerando os dados da árvore filogenética apresentada na figura 3, explique a posição de Ornithorhynchus anatinus relativamente aos outros seres apresentados na árvore. FIM MOD.01, revisão 0 Página 11 de 11