VOLUME 3 | BIOLOGIA 1 Resoluções de Atividades Sumário Aula 11 – Tecnologia do DNA recombinante, clonagem e células-tronco.........1 Aula 12 – Aplicações de tecnologias relacionadas ao DNA na determinação da paternidade, investigação criminal e identificação de indivíduos..........2 Aula 13 –Biotecnologia e sua aplicação na produção de alimentos, fármacos e componentes biológicos.....................................................................3 Tecnologia do DNA recombinante, Aula 11 clonagem e células-tronco Atividades para Sala 01 C I.(V) II.(V) III.(F) Como as células obtidas são retiradas de um embrião humano com dois dias, não foi ainda possível ocorrer a formação do botão embrionário, que é formado por volta do 5o dia. 02 E Todas as afirmações dos itens I, II e III estão corretas. 03 A As células-tronco, ao contrário das demais células do organismo, apresentam a capacidade de se diferenciar em alguns tipos de células de nosso corpo. Para que isso ocorra, é necessário que as mesmas sejam cultivadas sob condições específicas in vitro, para que, a partir do acréscimo de certos fatores, elas possam dar início a seu processo de diferenciação, originando certos tipos celulares. 04 D As enzimas de restrição ou endonucleases de restrição são enzimas capazes de cortar o DNA de vários locais específicos, caracterizados por uma determinada sequência de nucleotídeos. 05 D As bactérias possuem pequenas moléculas circulares de DNA, denominadas de plasmídios, que atribuem certas capacidades às bactérias, como a resistência a antibióticos. Estes plasmídios são utilizados como vetores (molécula utilizada para inserção do DNA de interesse) por não conterem genes essenciais para a reprodução desses microrganismos. Atividades Propostas 01 D As células-tronco constituem células indiferenciadas e de alto poder mitótico. Sendo assim, as células-tronco podem sofrer diferenciação para compor áreas lesionadas de determinados tecidos funcionais. Uma vez cultivadas e transplantadas sob condições específicas, as células-tronco podem ser utilizadas para fins terapêuticos, como a regeneração de tecidos, o tratamento de doenças genéticas, entre outros fatores. Aula 14 – Introdução à citologia e origem e evolução da célula........................4 Aula 15 – Membrana plasmática.........................................................................5 02 E 1 – Enzima de restrição. 2 – DNA recombinante. 3 – Organismo transgênico. 03 C As células-tronco, ao contrário das demais células do organismo, são indiferenciadas, e, por isso, podem dar origem a diferentes tecidos no organismo. Tais células podem ser classificadas como: células-tronco embrionárias ou células-tronco totipotentes (uma das mais estudadas e utilizadas, pois têm a capacidade de se diferenciar em qualquer um dos cerca de 200 tipos de células do corpo de um humano adulto); células-tronco pluripotentes e células-tronco multipotentes. 04 D As enzimas de restrição ou endonucleases de restrição são importantes ferramentas utilizadas pela biotecnologia. Essas enzimas apresentam a propriedade especial de reconhecer regiões específicas do DNA e de promover o seu corte. Com isso, é possível o corte estratégico neste ponto. 05 D a) Incorreto. A tecnologia do DNA recombinante baseia-se na troca de pedaços de DNA de espécies diferentes. b) Incorreto. Na clonagem, é transplantado um núcleo de uma célula diploide para uma célula reprodutora (ovócito II) anucleada. c) Incorreto. Enzimas de restrição são especializadas em cortar fragmentos de DNA em sítios específicos (sítio de restrição ). d) Correto. A técnica de reação em cadeia da polimerase, chamada comumente de PCR (do inglês, Polymerase Chain Reaction), é um processo que permite a replicação (produção de muitas cópias) de DNA in vitro. e) Incorreto. Plasmídeos são moléculas circulares de DNA que não participam dos mecanismos de controle da reprodução bacteriana, mas podem atribuir a bactérias algumas características, como a capacidade de produzir sustâncias que as possibilitam destruírem certos antibióticos. 06 A Para que um organismo modificado geneticamente seja capaz de produzir uma proteína humana, deve ter o gene humano (molécula que contém a informação genética para a síntese da substância em questão) para tal proteína inserido no DNA da espécie em questão. Pré-Universitário | 1 VOLUME 3 | BIOLOGIA 1 07 A Através da clonagem de DNA ou clonagem gênica é possível obter um grande número de moléculas de DNA idênticas, mesmo a partir de um único fragmento de DNA, fazendo uso de algumas técnicas, como a do PCR, ou então pelo uso de vetores de clonagem molecular, como as bactérias. 08 E Para que o material genético de interesse possa ser inserido nos embriões de anfíbios, as células necessitam estar indiferenciadas. À medida que as mesmas iniciam o processo de especialização ou diferenciação, o sucesso na inserção do DNA de interresse no genoma do embrião diminui. 09 E Um DNA é tido como recombinante quando é fruto da fusão de certo(s) gene(s) de uma espécie, que em um segundo momento podem ser unidos a moléculas de DNA de outra espécie. Este(s) novo(s) gene(s) irá comandar no corpo do organismo transgênico a síntese de novas cadeias polipeptídicas específicas. fila, e se revelam de modo semelhante a um código de barras. Dessa forma, a criança teria, em sua carga genética, 50% do padrão materno e 50% do padrão paterno, assim, somente P2 atende a esses requisitos. 03 A O descendente do casal (pai e mãe) é a vítima 1, pois se compararmos as bandas de DNA no exame de identificação molecular (DNA) do casal, considerando as bandas de cima para baixo como de 1 a 7, veremos que as bandas 1, 4 e 6 presentes em V1 são provenientes da mãe, enquanto as bandas 3, 5 e 7 do mesmo foram herdadas do pai. 04 C A criança IV pode ser filho biológico desse casal, já que é possível observar que todos os fragmentos de DNA visualizados em seu teste tem origem da mãe (3a banda) e do pai (1a, 2a e 4a banda) em questão. 05 E O projeto Genoma Humano tem como objetivos mapear e sequenciar todos os pares de bases (nucleotídeos) do DNA dos cromossomos humanos e identificar todos os genes dentro desta sequência de DNA. 10 V, F, V, F (V) (F) São obtidos segmentos de DNA, com genes de interesse, através de cortes com endonucleases. Atividades Propostas (V) (F) Se duas diferentes moléculas de DNA forem cortadas por uma mesma enzima de restrição, poderão ser produzidos fragmentos diferentes, devido às diferenças na sequência de nucleotídeos da cadeia de DNA. Aula 12 Aplicações de tecnologias relacionadas ao DNA na determinação da paternidade, investigação criminal e identificação de indivíduos 01 C Como os gêmeos dizigóticos, gêmeos falsos ou fraternos da 1a situação, são fruto de uma poliovulação, ou seja, foram originados a partir de dois pares de óvulo/ espermatozoide diferentes, eles apresentam constituição genética distinta, possibilitando a identificação da paternidade deles. 02 A O projeto Genoma Humano tem como objetivos mapear e sequenciar todos os pares de bases (nucleotídeos) do DNA dos cromossomos humanos e identificar todos os genes dentro desta sequência de DNA. 03 C Atividades para Sala 01 A Cromossomos autossomos são aqueles que desempenham várias funções e estão contidos em homens e mulheres. O DNA mitocondrial é de herança materna, pois, quando ocorre a união de óvulo e espermatozoide, as mitocôndrias do zigoto estão presentes no citoplasma do óvulo, havendo várias cópias dessa molécula no organismo. 02 B Esse teste permite a visualização de diferenças em sequências de bases nitrogenadas do DNA entre indivíduos. Essas unidades do DNA são conhecidas como VNTRs, que significa: número variável de repetições em 2 | Pré-Universitário Durante o processo de fecundação, recebemos de nossos pais o material genético que nos caracteriza molecularmente de forma única. No interior do espermatozoide e do óvulo, estão os cromossomos, encontrados em cada uma de nossas células, sendo que metade destes (23 cromossomos) herdamos de nosso pai e a outra metade, de nossa mãe. Dessa forma, ao observarmos o teste de DNA realizado, identificaremos os mesmos fragmentos presentes no bebê 81 no casal indicado no item c. 04 D O projeto Genoma Humano conseguiu mapear e sequenciar todos os pares de bases (nucleotídeos) do DNA dos cromossomos humanos. Entretanto, esse é apenas o início de todo o interesse envolvido no trabalho. Outra importante tarefa, por exemplo, é identificar todos os genes dentro dessa sequência de DNA. VOLUME 3 | BIOLOGIA 1 05 D Através do sangue coletado de um indivíduo são selecionados os leucócitos. Não é possível utilizar as hemácias, já que estas perdem seu núcleo durante seu processo de formação e, por consequência, não apresentam o DNA nuclear utilizado na caracterização molecular do indivíduo. 06 C O projeto Genoma Humano sequenciou os pares de bases (nucleotídeos) do DNA presente nos cromossomos humanos. O conhecimento sobre a correspondência entre as trincas (códons) de bases nitrogenadas e os respectivos aminoácidos codificados foi realizado de forma independente e anterior a esse projeto. 07 A O DNA mitocondrial é herdado na fecundação a partir do óvulo, portanto, todos nós transportamos DNA mitocondrial de origem materna. Dessa forma, é possível, a partir da análise do DNA mitocondrial, identificar a herança genética entre a senhora e seus dois filhos. 08 B Através da criação de DNA recombinante, é possível: realizarmos hibridização de material genético entre dois indivíduos, traçando assim seu grau de parentesco; criarmos bactérias transgênicas capazes de sintetizar uma série de compostos como hormônios humanos, drogas etc.; utilizar vetores para inserir genes funcionais em indivíduos com alguma anomalia genética. Entretanto, para que uma espécie extinta seja recuperada, temos que obter todo o seu genoma íntegro. Como apenas algumas condições específicas permitem a conservação do DNA a longo prazo, a recuperação de uma espécie extinta não depende apenas da tecnologia do DNA recombinante. 09 A O DNA fingerprint tornou-se um teste confiável e amplamente utilizado na identificação de pessoas devido a sua alta precisão. Exames realizados de forma criteriosa podem atingir um grau de certeza de 99,999999% (utilizando 30 lócus) na inclusão (resultado positivo) e 100% (certeza absoluta) na exclusão (resultado negativo). Aula 13 Biotecnologia e sua aplicação na produção de alimentos, fármacos e componentes biológicos Atividades para Sala 01 A Transgênicos ou organismos geneticamente modificados são produtos que possuem materiais genéticos de outros organismos, essa modificação é possível mediante a engenharia genética. 02 E I-(V); II-(V); III-(V); IV-(V). 03 D As enzimas de restrição agem cortando o DNA da bactéria em pontos específicos. 04 V, V, F, V, F (V) (V) (F)Participação de micro-organismos fermentadores. (V) (F)O melhoramento de plantas pode ser obtido, também, a partir de cruzamentos selecionados de cultivadores que, naturalmente, já exibem características de interesse. 05 C I.(V) II. (F) Endonucleases de restrição são enzimas capazes de vasculhar o DNA à procura de fragmentos, internamente na fita, específicos do DNA denominados sítios de restrição (uma sequência exata de DNA), realizando o corte nesses locais. III.(F)Exonucleases de restrição tem como finalidade catalisar a clivagem dos ácidos nucleicos nas suas extremidades. IV.(V) Atividades Propostas 10 V, F, F, V, F (V) (F)As sequências obtidas não corresponderão exatamente ao DNA de qualquer pessoa, já que cada um herda material genético característico de seus progenitores (pais), além do fato de ocorrerem permutações e mutações no material genético, criando, assim, individualidades exclusivas a cada pessoa. (F)Devido ao mesmo motivo descrito no item anterior, cada um apresenta diferenças estruturais em seus cromossomos. (V) (F)Pelo mesmo motivo citado no segundo item, o material genético, variando entre cada indivíduo, irá produzir uma sutil diferença na proporção de bases nitrogenadas (bases púricas de adenina e guanina) presentes nos mesmos. 01 C a) Incorreto. O que torna um indivíduo resistente a pragas não é a variabilidade genética, mas, na realidade, o gene específico (gerador de tal resistência) que foi inserido. b) Incorreto. Os plasmídeos são pequenas moléculas de DNA circular e provenientes de bactérias. c) Correto. Genes codificam sequências polipeptídicas que, nesse caso, exercem as ações de resistência a pragas. d) Incorreto.Plantas que naturalmente apresentam resistência a pragas passam a seus descendentes tal característica. e) Incorreto.Devido à clonagem gerar indivíduos geneticamente iguais entre si, isso diminui a variabilidade genética, o que é prejudicial em termos evolutivos, pois uma nova praga poderia dizimar todos os clones de plantas. Pré-Universitário | 3 VOLUME 3 | BIOLOGIA 1 02 D I. (F) A toxina Bt age como pressão de seleção para insetos resistentes que já existam dentre os indivíduos da população, a toxina não causa o surgimento dessa resistência. II. (F) Insetos tolerantes e insetos sensíveis não habitam no mesmo local, logo não existe entre eles sobreposição de nicho ecológico ou mesmo benefício alimentar (comensalismo) entre os indivíduos. III.(V) IV.(V) 08 B Organismos nos quais se tenha introduzido DNA de outra espécie ou DNA modificado da mesma espécie chamados organismos geneticamente modificados (OGM) ou transgênicos. Todos os descendentes desses animais transgênicos apresentarão as mesmas características se eles forem clonados. 09 D 03 V, F, V, V, F (V) (F)No Brasil, o plantio comercial de organismos geneticamente modificados começou em 2004, por meio de medida provisória, que autorizou o cultivo de soja transgênica. Hoje, a maior expansão dos transgênicos no território nacional se dá justamente no cultivo da soja, já que o país é o segundo maior produtor do grão no mundo, estando assim entre os países que mais possuem áreas cultivadas com transgênicos. (V) (V) (F)Vários pesquisadores afirmam que as pesquisas sobre alimentos transgênicos são inconclusivas por não apresentarem dados empíricos que determinem sua real ação no organismo, dessa forma eles não descartam a possibilidade de o consumo dos organismos geneticamente modificados acarretarem prejuízos à saúde humana e animal. 04 D A polinização do milho pode ocorrer através de insetos, pássaros ou correntes de ventos, podendo um grão-de-pólen se propagar por até nove quilômetros. Dessa forma, a criação de um espaço entre as duas culturas, transgênica e não transgênica, tenta dificultar o transporte de grãos de pólen de uma para a outra. 05 E Como ocorreu neste caso uma reprodução sexuada convencional, ou seja, um macho forneceu seus espermatozoides e a fêmea seu óvulo, a fusão de gametas originou um indivíduo que herdou material genético (50% de cada) de seus parentais (pai e mãe). 06 D I.(V) II.(V) III. (F) No melhoramento genético clássico, ocorre a mistura de todo o conjunto de genes dos organismos parentais, em combinações aleatórias por meio de cruzamentos. Já a engenharia genética realiza a transferência do material genético de um organismo para outro, permitindo que as alterações no genoma sejam previsíveis. IV.(V) 07 C As informações para fabricar polipeptídeos estão inscritas na molécula de DNA em uma linguagem codificada, denominada código genético. Nessa codificação, cada trinca de bases de uma das cadeias do DNA corresponde a um aminoácido na proteína codificada. 4 | Pré-Universitário A insulina reduz o nível de glicose no sangue e é um hormônio produzido pelo pâncreas. Uma pessoa que sofre de diabetes melito tipo I perde a capacidade de produzir insulina, havendo necessidade de reposição desse hormônio. Dessa forma, a produção de insulina pela técnica do DNA recombinante tem como consequência ajudar no tratamento de indivíduos diabéticos. 10 A O único item errado é aquele que diz que a letra B representa a estrutura que, após ser introduzida na bateria hospedeira, impede o funcionamento do nucleoide. Na verdade a estrutura B, quando introduzida na bactéria hospedeira, induz o nucleoide a funcionar de acordo com o tipo de material genético nele contido. Introdução à citologia e origem e Aula 14 evolução da célula Atividades para Sala 01 E A célula A representa uma célula de organismo procarionte (bactérias e arqueobactérias), já que nela não podemos observar um envelope nuclear ou carioteca e nem um sistema de organelas membranosas (retículo endoplasmático, complexo golgiense etc.). A célula B representa as células de organismos eucariontes (protozoários, fungos, animais e vegetais), fato observado pela presença de material genético protegido por uma carioteca e pela presença de um sistema de organelas. 02 C Apesar de os vírus apresentarem material genético protegido por uma cápsula proteica (II-verdadeiro) e de sofrerem modificações ao longo do tempo devido a alterações em seu material genético (III- verdadeiro), eles são entidades biológicas acelulares (I-falso). 03 E A descoberta da célula é creditada ao pesquisador inglês Robert Hooke. Mathias Jacob Schleiden postulou que: “Todos os vegetais são formados por células” e Theodor Schwann estendeu essa afirmação ao postular que "todos os animais são formados por células”, que o levou à premissa básica da teoria celular: “Todos os seres vivos são formados por células”. 04 A Com o aumento do volume celular, a relação entre superfíce e volume celular fica muito pequena, o que leva a célula a se dividir e voltar a ter uma relação que favoreça uma nutrição adequada. VOLUME 3 | BIOLOGIA 1 05 V, V, F, V (V) (V) (F)Os vírus não apresentam estruturas celulares. (V) Atividades Propostas 01 C Apesar de os olhos humanos não poderem observar a organela citoplasmática mitocôndria ou o padrão estriado presente nas células do músculo estriado esquelético, o microscópio óptico tem um poder de resolução de 0,2 µm, o que nos permite a visualização de um pontinho diminuto, mas que é o gameta feminino, a maior célula humana. Mesmo com o microscópio óptico, não é possível a visualização de estruturas em nível molecular como a molécula de ATP ou mesmo os vírus, que só foram observados com a criação da microscopia eletrônica. 02 A • O citoplasma varia de volume. • O mesossomo e o nucléolo não dispensam outras organelas, pois têm uma produtividade inferior quando comparadas a estas. • Há o aumento da superfície interna das células eucarióticas com a compartimentalização. 03 F, V, V, F, F (F)Se considerarmos a teoria celular que estabelece “que todo e qualquer organismo vivo é constituído por células”, estaríamos descartando os vírus dessa classificação, tornando a alternativa falsa, pois para a maior parte dos cientistas, os vírus correspondem a organismos vivos constituídos por DNA ou RNA como material genético e destituído de organização celular. (V) (V) (F)Existem organismos procariotos que são anaeróbios restritos e, portanto, promovem a oxidação parcial de compostos orgânicos por fermentação. (F)O autotrofismo corresponde à capacidade de síntese de matéria orgânica a partir de uma fonte de energia, seja ela luminosa (FOTOSSÍNTESE) ou a partir da oxidação de substâncias inorgânicas (QUIMIOSSÍNTESE). 07 C Todas as células apresentam membrana celular, DNA e ribossomos, entretanto as células animais não têm parede celular, que está presente em células vegetais, bacterianas, na maioria das algas e nos fungos. 08 B Os vírus apresentam estrutura acelular. Bactérias e cianofíceas são procariontes. Os demais seres são eucariontes. 09 A Células procarióticas: ___ x ___ Células eucarióticas: mitocôndrias, centríolos e peroxissomos. Células procarióticas e eucarióticas: DNA, RNA, ribossomos e proteínas. 10 D Os vírus são organismos desprovidos de organização celular, apresentando organização molecular constituída de uma cápsula de proteínas (capsídeo) envolvendo um tipo de ácido nucleico (DNA ou RNA). Alguns podem possuir um envelope formado por uma membrana lipoproteica, envolvendo o capsídeo. São parasitas intracelulares obrigatórios. Aula 15 Membrana plasmática Atividades para Sala 01 B 02 D I. (V) II. (V) III (F). Na bicamada lipídica da membrana, os fosfolipídios têm a sua porção hidrofílica voltada para a água presente no meio extra e o intracelular, enquanto a porção hidrofóbica fica protegida do contato com a água, ficando voltada para o interior dessa bicamada. 04 B São partes fundamentais de uma célula: membrana plasmática, citoplasma e núcleo (organizado ou não, chamado de nucleoide). 05 F, V, V, F, V (F)Os vírus são organismos acelulares, portanto, destituídos de organização celular. (V) (V) (F)Os vírus são parasitas intracelulares obrigatórios, pois necessitam da maquinaria celular para realização de sua reprodução por montagem. (V) 06 E Os vírus, em especial os bacteriófagos, podem desempenhar funções semelhantes aos antibióticos, dentre elas, ocasionar a lise da célula hospedeira e impedir sua multiplicação. O glicocálix é um revestimento externo composto por radicais glicídicos associados aos fosfolipídios, formando os glicolipídios, ou as proteínas, formando as glicoproteínas. Tal estrutura tem como função proteger a superfície das células de possíveis lesões, além de apresentar propriedades imunitárias (Ex.: antígenos dos diferentes grupos sanguíneos) ou de intervir nos fenômenos de reconhecimento celular. 03 E Analisando a representação esquemática, podemos concluir que a célula A foi posta em uma solução hipotônica, enquanto a célula B foi colocada em uma solução hipertônica e, finalmente, a célula C estava em uma solução isotônica. Consequentemente, caso a célula A seja colocada no meio em que está a célula C, a mesma perderá água; da mesma forma, a célula B, nessas condições, ganhará água. Dessa forma, as três células em questão (A, B e C) acabarão por atingir a mesma concentração osmótica. Pré-Universitário | 5 VOLUME 3 | BIOLOGIA 1 04 A 06 A De acordo com a figura, as estruturas representadas são fosfolipídio e proteína, respectivamente. 05 E A água e as substâncias polares não carregadas passam livremente pela membrana plasmática, sem gasto de energia. Na difusão passiva e facilitada, não há gasto de energia. 06 D I. Transporte de solvente (água) se dá por osmose; II. De gases como O2 e CO2 se dá por difusão; III.Os íons K+ e Na+ movimentam-se contra um gradiente de concentração por transporte ativo. Atividades Propostas 01 A Ao colocarmos a célula vegetal em uma solução hipertônica, nesse caso rica em açúcares, aquela, que é hipotônica em relação ao meio, perderá água por osmose. Dessa forma, ocorrerá a plasmólise da célula e o descolamento da membrana plasmática da parede celular. 02 E No transporte passivo, o fluxo de substâncias ocorre através da membrana plasmática (com ou sem o auxílio de proteínas) devido a um gradiente osmótico. As substâncias se deslocam do local de maior concentração para o de menor concentração, sendo este um processo físico de difusão (1-III). No transporte ativo, certas substâncias são transportadas através de proteínas de membrana plasmática contra o seu gradiente osmótico, ou seja, do local de menor concentração para o de maior concentração, havendo, nesse caso, um grande consumo energético por parte da célula (2-I). Na difusão facilitada, uma substância flui do local de maior concentração para o de menor concentração, através de proteínas de membranas que aceleram este deslocamento (3-II). 03 A Em células vegetais plasmolisadas, a membrana celular “descola” da parede celular e o citoplasma se retrai. 04 C Colocada em um meio hipertônico (considerando as condições fisiológicas normais, a concentração salina do citoplasma de um eritrócito gira em torno de 0,9%), por osmose, haverá perda de água, em uma tentativa de se aproximar as concentrações salinas intra e extracelular. 05 C I.(V) II. (F) As células bacterianas apresentam membrana plasmática e o revestimento externo não é o glicocálix. III. (F) Difusão ativa (bomba de sódio e potássio). IV.(V) V.(V) 6 | Pré-Universitário De acordo com o texto, a autora se refere ao modelo do mosaico-fluido da membrana plasmática, que é formada por uma dupla camada de lipídios (fosfolipídios) com proteínas mergulhadas nessa dupla camada lipídica. Dessa forma, a membrana plasmática é considerada permeável a algumas substâncias que entram e saem da célula. Quando ocorre a passagem de substâncias sem gasto de ATP, esse transporte é chamado de passivo; quando ocorre gasto de ATP, esse transporte é chamado de ativo. Um dos transportes passivos é osmose, que é a passagem de água de meio hipotônico para o hipertônico. A difusão é a passagem de soluto do meio hipertônico para o hipotônico. 07 A Microvilosidades: aumento da superfície de absorção. 08 B A região hidrófoba (apolar) dos fosfolipídios se encontra na parte mediana destes. A estrutura 2 assinala a região hidrofílica dos fosfolipídios. 09 A O glicocálice é um revestimento externo específico, que facilita a aderência entre células adjacentes e o reconhecimento de antígenos. 10 F, F, V, V, V, F (F)Na osmose, a passagem de solvente se dá do sentido menos concentrado para o mais concentrado. (F)Na difusão facilitada, as moléculas de proteína participam do processo sem gasto de energia, atuando como transportadoras. (V) (V) (V) (F)Na exocitose, os lisossomos que atuam na digestão intracelular participam na liberação dos resíduos.