Plano de Aulas Biologia Módulo 22 Genética molecular e biotecnologia
Resolução dos exercícios propostos Retomada dos conceitos 10 CAPÍTULO 1 1 a As bases nitrogenadas são complementares por meio de pontes de hidrogênio, a adenina liga-se unicamente à timina, e a citosina liga-se unicamente à guanina. Esse tipo de ligação é idêntico para qualquer espécie de ser vivo. O nucleotídeo do DNA é formado por três partes: um grupo fosfato, a desoxirribose e a base nitrogenada. A adenina liga-se sempre à timina, e a guanina liga-se à citosina; essas ligações ocorrem por meio de pontes de hidrogênio. 3 d A estrutura do DNA é a mesma nos seres vivos eucariontes: a forma é de dupla-hélice (helicoidal). O DNA é composto por desoxirribose, fosfato e bases nitrogenadas. Cromossomos circulares e plasmídeos estão presentes em células procarióticas. 4 c No DNA, a citosina liga-se à guanina; se há 30% de citosina, deve haver também 30% de guanina. A adenina e a timina devem apresentar porcentagens iguais; por exclusão, chega-se à alternativa c. 5 a O pareamento ocorre entre as bases adenina e timina, unidas por duas pontes de hidrogênio, e guanina e citosina, unidas por três pontes de hidrogênio (representadas por traços horizontais). CAPÍTULO 2 1 d A molécula de RNA é uma fita simples, e não dupla. No RNA, há a base uracila em vez da timina. A síntese de moléculas de RNA ocorre a partir do DNA. O RNA pode ser encontrado no citoplasma celular. 2 b No RNA o açúcar é a ribose, e a base nitrogenada diferente do DNA é a uracila. 3 b Um nucleotídeo do DNA é formado por três partes: um glicídio (desoxirribose), ácido fosfórico e uma base nitrogenada. 4 d Na transcrição, o RNA é produzido a partir do DNA. A tradução é a síntese de proteínas a partir do RNAm. 5 a Um códon é uma trinca de bases nitrogenadas que define um aminoácido constituinte de uma proteína. 6 c A sequência do RNAm é sempre complementar à porção do DNA que a originou. Assim, o códon AUG do RNAm corresponde, no DNA, ao TAC e não contém a base guanina. 7 e O códon é uma trinca de bases nitrogenadas que define um aminoácido. 8 e A sequência GAC do DNA corresponde a CUG (leucina), a sequência TGA corresponde a ACU (treonina) e a sequência TCT corresponde a AGA (arginina). 9 e A correspondência no RNAm seria GAC, que por sua vez corresponde a CTG no DNA. 10 d Código genético é a correspondência entre códons e aminoácidos por eles codificados. Um polissomo é o conjunto de ribossomos que traduzem simultaneamente um único RNAm. A tradução é o processo de síntese proteica a partir da molécula de RNAm. Um códon é uma trinca de nucleotídeos do RNAm que codifica um aminoácido. Já o anticódon é a trinca correspondente do RNAt. 11 c O sistema de codificação genética é basicamente o mesmo para todos os seres vivos; ele é universal. O DNA não deixa o núcleo, mas é transcrito em moléculas de RNA que, no citoplasma, serão traduzidas em proteínas.
12 b O DNA não tem a base nitrogenada uracila, presente apenas no RNA. transcrição tradução 13 a) DNA RNAm proteína b) Não. Sendo o código genético degenerado, diferentes trincas de nucleotídios especificam o mesmo aminoácido. 14 a) AUG AGU UGG CCU G. b) Serina Triptofano Prolina. c) Metionina Serina Glicina. 15 a) Arginina, pois é o único aminoácido que foi traduzido por códons diferentes (AGA e AGG). 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 5 -GGCTCA AUG GCC AGA AGU AGU UUA GCC GGC CAU UUA AGG CAU UAG UUACUAA_3 b) Não, pois o código genético é degenerado. Alguns aminoácidos podem ser codificados por diferentes códons, e não seria possível saber qual dos códons estava presente no RNAm que foi traduzido. CAPÍTULO 3 1 b A paternidade pode ser confirmada em testes de DNA em que há correspondência de fragmentos do material genético (DNA) do pai, da mãe e da criança. A análise de DNA envolve trechos da molécula (regiões VNTR) e não apenas uma base; além disso, a uracila não está presente no DNA. O material biológico para testes de paternidade não precisa ser necessariamente o sangue é necessário apenas que contenha DNA. Os filhotes do suposto casal devem ter os mesmos trechos de DNA do pai ou da mãe não pode haver trechos diferentes. Assim, somente os animais 3 podem ser filhos desse casal. 3 a A introdução de genes de uma espécie (Schistosoma) em outra indica o processo de transgenia. O antígeno da vacina em questão é a substância que desencadeia a produção de anticorpos na cobaia logo, é a própria proteína codificada pelos genes da bactéria transgênica. 4 b O código genético é dito universal, pois é basicamente o mesmo em todos os seres vivos, ou seja, o código genético é uma linguagem formada pelas mesmas letras para qualquer ser vivo; portanto, podemos transferir letras (genes) de uma espécie para outra. 5 e Organismos transgênicos são aqueles que recebem genes de outra espécie. 6 c O fenótipo dos organismos transgênicos não pode ser alterado ao longo da vida, pois os genes são inseridos na fase embrionária dos seres vivos, que já nascem modificados. O aprimoramento de qualidades dos animais, ao longo de gerações, é o chamado melhoramento genético. Organismos transgênicos recebem genes de outra espécie. A criação de seres transgênicos pode alterar o curso da evolução, por mudar características que modificam o valor adaptativo de uma espécie. 7 a Os objetivos da criação de espécies transgênicas são variados; a criação de novos organismos não tem como objetivo substituir espécies já existentes. Os organismos transgênicos podem transmitir os genes para as gerações seguintes, pois o genoma de todas as suas células inclusive das células sexuais que ele produzir é alterado. O aprimoramento das espécies por meio de cruzamentos selecionados, ao longo das gerações, é chamado melhoramento genético. 8 Os gêmeos ditos univitelinos são originários da fecundação de um mesmo óvulo por um mesmo espermatozoide, o que os torna geneticamente idênticos e não identificáveis por meio do sequenciamento de DNA, não sendo, portanto, possível definir a paternidade do recém- -nascido em questão. 9 I. O teste de paternidade é feito com DNA não somente de células sanguíneas, mas de qualquer tecido que o contenha. II. O filho apresenta 50% de seu material genético proveniente da mãe e 50% do pai. A semelhança genética do primo em questão seria menor que 50%. III. O material genético pode ser colhido dos restos mortais de cadáveres, como ossos ou fios de cabelo. CAPÍTULO 4 1 d As plantas A e B são homozigotas para as características, e a planta C, resultado do cruzamento 11
de A e B, é heterozigota no caso do milho, cientistas concluíram que as plantas híbridas (cruzamento entre duas linhagens ou variedades de uma mesma espécie) são superiores às plantas homozigóticas. Essa condição é conhecida como vigor híbrido. 2 a) A amniocentese é a retirada de líquido amniótico do abdome materno para fins de análise genética. O procedimento deve ser realizado somente por técnicos especializados, no período entre a 15ª- e a 18ª- semana de gravidez. As amostras demoram duas semanas para produzir resultados. A amniocentese é utilizada para avaliação citogenética, permitindo detectar a existência de síndromes como a de Down e estabelecer o sexo do feto, importante quando se preveem doenças ligadas ao sexo, como a hemofilia. Também é usada para revelar anomalias bioquímicas hereditárias, como galactosemia. Isso é possível graças à presença de células do feto no líquido aminiótico. b) O risco de se ter um bebê com alteração cromossômica, como a síndrome de Down, aumenta com a idade da mãe. Exercícios de integração 1 b A replicação é a produção de uma cópia do DNA, com base em uma molécula de DNA preexistente. Se ocorrerem erros nessa cópia, eles serão herdados pelas moléculas-filhas e, portanto, o RNA e as proteínas produzidas a partir dele serão também defeituosos. As proteínas são produzidas nas células com base em instruções comandadas pelo código genético do DNA, o diretor de cena. As proteínas realizam a maioria das funções celulares (enzimas, componentes estruturais etc.) e são, por isso, denominadas atores do drama molecular pelo autor do texto. 3 d Para determinar um número mínimo de genes de uma espécie, um raciocínio utilizado poderia ser supor que os genes presentes na maioria dos grupos são essenciais, básicos para o funcionamento de uma célula. Além disso, genes que comandam os processos de replicação da molécula de DNA, transcrição e tradução (produção de proteínas) devem estar presentes em qualquer célula, por se tratar de funções fundamentais a sua existência. 4 b No RNAm encontra-se a informação sobre a ordem em que devem ser unidos os aminoácidos constituintes da proteína. De acordo com o quadro, o RNAm é produzido pelo DNA proveniente do milho; portanto, a estrutura primária da proteína corresponde ao DNA desse vegetal. 12 5 5 Os genes são pedaços de DNA das células, tanto eucarióticas quanto procarióticas. Um gene orienta a formação de uma proteína. As informações genéticas são passadas de uma célula a outra por meio do DNA, e não das proteínas. 6 b Na sequência de DNA apresentada, cada trinca de bases corresponde a um aminoácido: TGA treonina GTA histidina GCA arginina TCA serina GAC leucina CAA valina A fita complementar de RNA pareia-se com o DNA da seguinte forma: guanina com citosina, adenina com uracila, citosina com guanina e uracila com adenina. Logo, a sequência complementar de RNA é CAUACUGUUAGU, excetuando-se a primeira e a última trinca de bases, que indicam o início e o término da cadeia polipeptídica. A partir desse RNA, podemos encontrar as bases complementares do RNAt que carregam um aminoácido. Logo, o primeiro códon do RNAm é CAU; o RNAt, portanto, carrega a sequência GTA, que corresponde a histidina, e assim por diante. 7 04 + 08 = 12 O código genético é considerado degenerado porque a maioria dos aminoácidos é codificada por mais de um códon. A síntese de proteínas
ocorre na matriz citoplasmática. Uma mesma sequência de códons pode codificar mais de um aminoácido; por isso, nem sempre a alteração dos códons modifica a sequência de aminoácidos na cadeia polipeptídica. 8 d Um mesmo ribossomo percorre a fita de RNAm para sintetizar uma proteína. Sem a transcrição (produção da molécula de RNA a partir da molécula de DNA), a tradução (produção do polipeptídeo a partir da cadeia de RNA) não poderá ser feita. A sequência de bases do RNAm determina qual RNAt se ligará a ele e dará a sequência do polipeptídeo. A forma de uma proteína depende do tipo de aminoácido que a constitui. A degeneração do código genético permite que códons diferentes codifiquem para um mesmo aminoácido; assim a alteração no códon nem sempre leva à substituição do aminoácido. 9 a O RNAm codifica as proteínas, indicando a ordem de seus aminoácidos esse processo é chamado de tradução. 10 a) Os corrimãos correspondem a uma sucessão alternada de fosfato e desoxirribose (açúcar). Os degraus são constituídos por pares de bases nitrogenadas, unidas por pontes de hidrogênio, em que adenina pareia com timina, e citosina com guanina. b) O DNA realiza a transcrição, isto é, produz o RNA mensageiro, cuja sequência de trincas de nucleotídios (códons) determina a sequência em que os aminoácidos devem ser unidos entre si nos ribossomos, constituindo a proteína. c) As proteínas podem ser diferenciadas pelo número, tipo e sequência de seus aminoácidos. 11 a) Como C = G e C + G = 58%, temos: C = G = 58% 2 = 29%. Da mesma forma, como: A = T e A + T = 100% 58% = 42%, temos: A = T = 21%. b) Porque a proporção de bases apresentada refere-se às duas cadeias da molécula de DNA, não sendo possível determinar a proporção de citosina na cadeia que será transcrita. 12 Trata-se da mesma técnica, ou seja, a introdução de genes de um organismo em outro. A transgenia procura provocar as alterações desejadas no organismo que recebe os novos genes. 13
Gabarito Retomada dos conceitos CAPÍTULO 1 1 a 3 d 4 c 5 a CAPÍTULO 2 1 d 5 a 9 e 2 b 6 c 10 d 3 b 7 e 11 c 4 d 8 e 12 b transcrição tradução 13 a) DNA RNAm proteína b) Não. Sendo o código genético degenerado, diferentes trincas de nucleotídios especificam o mesmo aminoácido. 14 a) AUG AGU UGG CCU G. b) Serina Triptofano Prolina. c) Metionina Serina Glicina. 15 a) Arginina, pois é o único aminoácido que foi traduzido por códons diferentes (AGA e AGG). 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 5 -GGCTCA AUG GCC AGA AGU AGU UUA GCC GGC CAU UUA AGG CAU UAG UUACUAA_3 b) Não, pois o código genético é degenerado. Alguns aminoácidos podem ser codificados por diferentes códons, e não seria possível saber qual dos códons estava presente no RNAm que foi traduzido. CAPÍTULO 3 1 b 5 e 6 c 3 a 7 a 4 b 8 Os gêmeos ditos univitelinos são originários da fecundação de um mesmo óvulo por um mesmo espermatozoide, o que os torna geneticamente idênticos e não identificáveis por meio do sequenciamento de DNA, não sendo, portanto, possível definir a paternidade do recém- -nascido em questão. 9 I. O teste de paternidade é feito com DNA não somente de células sanguíneas, mas de qualquer tecido que o contenha. II. O filho apresenta 50% de seu material genético proveniente da mãe e 50% do pai. A semelhança genética do primo em questão seria menor que 50%. III. O material genético pode ser colhido dos restos mortais de cadáveres, como ossos ou fios de cabelo. CAPÍTULO 4 1 d 2 a) Amniocentese é a retirada de líquido amniótico do abdome materno para fins de análise genética. O procedimento deve ser realizado somente por técnicos especializados, no período entre a 15ª- e a 18ª- semana de gravidez. As amostras demoram duas semanas para produzir resultados. A amniocentese é utilizada para avaliação citogenética, permitindo detectar a existência de síndromes como a de Down e estabelecer o sexo do feto, importante quando se preveem doenças ligadas ao sexo, como a hemofilia. Também é usada para revelar anomalias bioquímicas hereditárias, como galactosemia. Isso é possível graças à presença de células do feto no líquido aminiótico. b) O risco de se ter um bebê com alteração cromossômica, como a síndrome de Down, aumenta com a idade da mãe. 14
Exercícios de integração 1 b 4 b 5 5 3 d 6 b 7 04 + 08 = 12 8 d 9 a 10 a) Os corrimãos correspondem a uma sucessão alternada de fosfato e desoxirribose (açúcar). Os degraus são constituídos por pares de bases nitrogenadas, unidas por pontes de hidrogênio, em que adenina pareia com timina, e citosina com guanina. b) O DNA realiza a transcrição, isto é, produz o RNA mensageiro, cuja sequência de trincas de nucleotídios (códons) determina a sequência em que os aminoácidos devem ser unidos entre si nos ribossomos, constituindo a proteína. c) As proteínas podem ser diferenciadas pelo número, tipo e sequência de seus aminoácidos. 11 a) Como C = G e C + G = 58%, temos: C = G = 58% 2 = 29%. Da mesma forma, como: A = T e A + T = 100% 58% = 42%, temos: A = T = 21%. b) Porque a proporção de bases apresentada refere-se às duas cadeias da molécula de DNA, não sendo possível determinar a proporção de citosina na cadeia que será transcrita. 12 Trata-se da mesma técnica, ou seja, a introdução de genes de um organismo em outro. A transgenia procura provocar as alterações desejadas no organismo que recebe os novos genes. 15