Questões de mestrado - Melhoramento de Plantas

Questões de mestrado - Melhoramento de Plantas

(Parte 1 de 6)

BIOLOGIA CELULARE

Conselho do Programa de Pós-Graduação em Agronomia “Genética e Melhoramento de Plantas”

Maria Lúcia Carneiro Vieira Coordenadora

Isaias Olívio Geraldi Suplente

Márcio de Castro Silva Filho Membro

Akihiko Ando

Aline Aparecida Pizzirani-Kleiner Antonio Augusto Domingos Coelho

Augusto Tulmann Neto Carlos Alberto Labate

Cláudio Lopes de Souza Júnior

Elizabeth Ann Veasey

Flávio Cesar Almeida Tavares

Gerhard Bandel

Isaias Olívio Geraldi

João Lúcio de Azevedo

José Branco de Miranda Filho Luis Eduardo Aranha Camargo Márcio de Castro Silva Filho

Margarida Lopes Rodrigues Aguiar-Perecin

Maria Lúcia Carneiro Vieira

Natal Antonio Vello

Paulo Yoshio Kageyama Ricardo Antunes Azevedo

Roland Vencovsky

Silvia Maria Guerra Molina Vicente José Maria Savino

Apresentaçãoi
Programa de Biologia Celular e bibliografiai
Programa de Genética Geral e bibliografiaiv
Questões de Biologia Celular1
Questões de Genética Geral26
Anexo 1. Código Genético5
Anexo 2. Tabela de Qui-Quadrado56

Conselho do Programa de Pós-Graduação em Agronomia “Genética e Melhoramento de Plantas”, ESALQ/USP

O Conselho do Programa de Pós-Graduação em Agronomia “Genética e Melhoramento de Plantas” (PPG-GMP) da ESALQ/USP decidiu organizar, imprimir e deixar disponível na Secretaria de Pós-Graduação do Departamento de Genética uma coleção de questões que têm sido solicitadas nas provas de suficiência em “Biologia Celular” e “Genética Geral” para seleção de pós-graduandos nos últimos anos.

Esta coleção de questões tem por finalidade servir de orientação para o estudo dos candidatos ao PPG-GMP. Além disso, esta coleção também deverá contribuir para homogeneizar as condições preparatórias entre os candidatos das diferentes regiões geográficas.

As questões das provas futuras poderão ser totalmente diferentes da presente coleção. O Conselho do PPG-GMP mantém o compromisso de respeitar os programas anexos de “Biologia Celular” e “Genética Geral”.

Esta coleção é propriedade intelectual de todos os Professores do PPG-GMP que têm dedicado parte do seu tempo em organizar as provas nos últimos anos. A eles e aos pósgraduando do Programa de Aperfeiçoamento em Ensino (PAE), que fizeram a revisão final das questões, manifestamos os agradecimentos.

Conselho do PPG-GMP

Conselho do Programa de Pós-Graduação em Agronomia “Genética e Melhoramento de Plantas”, ESALQ/USP

Introdução: A importância da Biologia Celular para a Biologia Geral e para a Agronomia. Métodos de estudo da célula: Técnicas microscópicas e preparação de lâminas. Microscopia ótica e eletrônica: Métodos moleculares de estudo da célula. Constituição química da célula: Noções básicas de citoquímica e importância do DNA, proteínas, lipídeos, polissacarídeos, água, sais minerais e demais constituintes químicos da célula. Morfologia da célula: Estrutura e propriedades típicas de células vegetais e animais primitivos e evoluídos. Crescimento, diferenciação e organização celular. Membrana plasmática e parede celular: Estrutura, funções e propriedades. Importância da membrana plasmática para a nutrição celular, recepção de estímulos externos e interações entre as células nos tecidos. Fibras vegetais e sua importância para a Agricultura.

Citoplasma: hialoplasma, membranas internas da célula e síntese de macromoléculas: Estrutura e funções do hialoplasma, citoesqueleto, retículo endoplasmático, aparato de Golgi, lisossomos e peroxissomos. Importância na síntese e secreção de macromoléculas. Organelas transdutoras de energia: Mitocôndrias e cloroplastos. Estrutura, funções e propriedades. A importância da atividade mitocondrial para o desenvolvimento de plantas e animais. Eficiência fotossintética em programas de Melhoramento. O sistema genético das mitocôndrias e dos cloroplastos. Núcleo e cromossomos: Estrutura e função do núcleo.Núcleo celular e maquinaria para a síntese protéica. Nucléolo e biossíntese de ribossomos estrutura e função da cromatina e dos cromossomos. Cromossomos e evolução cariotípica. Tipos especiais de cromossomos. Mapas citológicos. Importância da caracterização do cariótipo (número e morfologia dos cromossomos) para os estudos de Evolução, em Programas de Melhoramento e na Biotecnologia. Divisão celular: Mitose e Meiose: Ciclo mitótico e mitose. Importância da mitose para a diferenciação, crescimento e reprodução de plantas e animais. Meiose e reprodução. Meiose e suas consequências genéticas. Relações entre meiose e leis de Mendel. Importância para a Agricultura. Gametogênese - Importância em plantas e animais. Aberrações cromossômicas, numéricas e estruturais: Classificação e sua importância para a Evolução e para a Agricultura.

Bibliografia recomendada AGUIAR-PERECIN, M.L.R.; BANDEL, G. Biologia celular. Piracicaba: DECALQ, 1994. 141p.

ALBERTS, B. et al. Biologia molecular da célula. 3.ed. Porto Alegre: Artes Médicas, 1997. 1294p.

DE ROBERTIS, E. D. P.; DE ROBERTIS JUNIOR, E.M.F. Bases da biologia celular e molecular. 2. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 1993, 332p.

FARAH, S. B. DNA Segredos e mistérios. São Paulo: Sarvier, 1997, 276p. MANTELL, S. H.; MATTHEWS, J.A. ; MCKEE, R.A. Princípios de biotecnologia em plantas: uma introdução à engenharia genética de plantas. Ribeirão Preto: SBG, 1994, 3 p.

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USP/ESALQ, Questões de Biologia Celular e Genética Geral. Piracicaba: Departamento de Genética, 1999, 57p.

ZAHA, A. (Coord.). Biologia molecular básica. 2 ed. Porto Alegre: Mercado Aberto, 2000, 336p.

Conselho do Programa de Pós-Graduação em Agronomia “Genética e Melhoramento de Plantas”, ESALQ/USP iv PROGRAMA DE GENÉTICA GERAL

Importância e objetivos da genética; genética na agricultura: Histórico, descobertas mais relevantes na genética, uniformidade, variabilidade, interrelações entre genética, melhoramento e demais áreas da Agricultura. Mendelismo: Herança monogênica (1ª Regra da Genética), conceito de alelo e de interação alélica, segregação gamética e zigótica, teste do X2. Genes mendelianos em plantas, animais e microrganismos. Princípio da distribuição independente (2ª Regra da Genética), interações não alélicas. Polialelia: Segregação e distribuição na população; testes de alelismo, genes letais. Sistemas de incompatibilidade em plantas superiores. Ligação gênica: (3ª Regra da Genética), permuta e recombinação, teste de dois e três pontos, interferência. Mapas genéticos: metodologia clássica e molecular. Ligação, recombinação e mapeamento de genes através do cruzamento-teste e em F2. Recombinação em microrganismos: Metodologia de estudo em bactérias, fungos filamentosos, leveduras e vírus. Importância de estudos com microrganismos na Genética e na Agricultura. Mecanismos de determinação do sexo: mecanismo gênico e cromossômico da determinação do sexo em plantas e animais superiores. Herança ligada ao sexo. Genes limitados e influenciados pelo sexo. Herança extracromossômica: Elementos genéticos extracromossômicos, plasmídeos, DNA mitocondrial e cloroplastidial. Base molecular da macho-esterilidade em plantas; importância para o melhoramento. Herança poligênica e princípios de genética quantitativa: Base genética de caracteres quantitativos, ação gênica e distribuição de frequências, decomposição de variância fenotípica e suas relações com a seleção; coeficiente de herdabilidade e progresso esperado na seleção; predição do comportamento de híbridos e mestiços. Heterose, interação genótipo x ambiente. Genética de Populações: Estrutura genética de populações, endogamia, frequências gênicas e genotípicas em populações panmíticas, expressão de Wright, equilíbrio de Castle-Hardy-Weinberg, fatores que alteram o equilíbrio, seleção contra o homozigoto recessivo. Marcadores genéticos. Evolução: Conceito, fatores evolutivos; Moderna Teoria Sintética da Evolução. Genética Molecular: Natureza molecular do material genético, conceito de gene, código genético, replicação e transcrição do DNA , síntese de proteínas; expressão e regulação do gene. Elementos genéticos móveis. Organização do material genético em procariotos e eucariotos. Mutação: Conceito e importância, mecanismo molecular, mutação de ponto, agentes mutagênicos, obtenção e tipos de mutantes. Genética Fisiológica: Mecanismos de expressão e regulação gênica, desenvolvimento e diferenciação. Conceito de pleiotropia. Princípios de genética e biotecnologia: Engenharia genética, plasmídeo, etapas para obtenção de moléculas híbridas, enzimas de restrição, manipulação e transferência de genes. Importância para a Agricultura, Pecuária, Indústria e Medicina. A Biotecnologia e o papel da Genética.

Bibliografia recomendada

CARVALHO, H.C. Fundamentos da genética e evolução. 3.ed. Rio de Janeiro:

Conselho do Programa de Pós-Graduação em Agronomia “Genética e Melhoramento de Plantas”, ESALQ/USP

Atheneu, 1987.

COSTA, S.O.P. (Coord.). Genética molecular e de microrganismos: os fundamentos da engenharia genética. São Paulo: Manole, 1987. 559p.

FERREIRA, M. E.;GRATTAPAGLIA, D. Introdução ao uso de marcadores, RAPD,

RFLP em análise genética. Brasília: Embrapa, 1995, 220p.

GARDNER, E.J.; SNUSTAD, D.P. Genética. 7.ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 1986. 497 p.

GRIFFITHS, A. J. F. et al. An introduction to genetic analysis. 6.ed. New York: W.H.

Freeman, 1996. 916p

MANTELL, S. H.; MATTHEWS, J.A. & MCKEE, R.A. Princípios de biotecnologia em plantas: uma introdução à engenharia genética de plantas. Ribeirão Preto: SBG, 1994, 3 p.

METTLER, L.E. Genética de populações e evolução. São Paulo: EDUSP, 1973. 262p. STRICKBERGER, M.W. Genetics. 3.ed. New York: MacMillan, 1985. 842p. RAMALHO, M.A.P.; SANTOS, J.B.; PINTO, C.A.B.P. Genética na agropecuária. 4.ed.

São Paulo: Globo, 1995. 359p.

WALLACE, B. Basic population genetics. Irvington: Columbia University Press, 1981. 688p.

Questões - Biologia Celular

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1) O esquema abaixo representa uma célula-mãe da meiose do milho (2n = 20 cromossomos).

Somente um cromossomo desta espécie é representado no esquema: o cromossomo nº 6. No braço longo deste cromossomo aparecem dois pequenos pontos pretos: são "Knobs" cromossômicos, utilizados como marcadores citológicos. Estes "Knobs" não mudam de posição e não desaparecem de uma geração para outra, isto é, uma vez presentes, passam aosdes aos descendentes em cruzamentos. No par de homólogos nº 6 do esquema somente um dos cromossomos tem dois "Knobs", o outro não tem nenhum. a) Esquematize um quiasma b) Esquematize a diáda resultante dessa permuta. c) Esquematize a tétrada resultante dessa permuta. d) Qual a frequência de gametas formados (esquematize) supondo-se que 10% das células-mãe da meiose apresentam permuta ?

GkGk’ significa que no cromossomo 6 há um "knob" (k) na posição próxima ao centrômero e há outro "knob" (k') na posição distante do centrômero.

2) O cruzamento interespecífico em plantas geralmente resulta num híbrido F1 estéril, que não deixa descendentes.

a) Do ponto de vista citogenético, por que os híbridos F1 são estéreis ? b) Se ocorrer a duplicação cromossômica (natural e induzida) nas células desses híbridos

F1 estéreis podem se formar indivíduos viáveis , férteis e que produzem descendentes. Qual é a denominação citogenética desses descendentes férteis ? Alguns autores acham que “esses descendentes férteis são uma nova espécie formada!" Justifique esta afirmação. c) Esquematize um cruzamento qualquer onde os parentais tenham número diferente de cromossomos. Esquematíze também o F1, a duplicação, e o F2, representando somente o número de cromossomos.

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3) Complete o quadro abaixo, indicando as diferenças entre autopoliploidia e alopoliploidia.

Indique os genomas por: A, B, AB, etc. Indique os números de cromossomos por: n, 2n, 3n, etc.

Número de CromossomosGenoma(s) a) Haplóide b) Diplóide c) Autotriplóide d) Autotetraplóide e) Autopentaplóide f) Alotriplóide g) Alotetraplóide

Entre as plantas poliplóides, destacam-se os alotetraplóides férteis. Porque que um determinado tipo de alotetraplóide é fértil? Os alotetraplóides férteis tem qual constituição genômica específica ?

4) Suponha um indivíduo 2n = 4, em que todos os cromossomos são metacêntricos, Faça um esquema das seguintes fases da meiose: a) Leptóteno b) Diplóteno c) Metáfase I d) Anáfase I e) Anáfase I

5) Qual é a importância do Complexo de Golgi, da Parede Celular e dos Cloroplastos para a

Célula Vegetal ? Qual é a importâcia dessas 3 organelas para a produção vegetal ?

6) Um segmento de uma molécula de DNA tem a seguinte sequência de bases nitrogenadas numa de suas cadeias:

a) Represente esquematicamente esse segmento, com as duas cadeias: b) Represente esquematicamente um segmento de m-RNA formado a partir desse DNA, de tal modo que a sequência de bases seja complementar ao novo segmento formado na cadeia de DNA. c) Suponha que no segmento do DNA (do enunciado desta questão) ocorresse uma modificação na 1ª molécula de adenina, sendo esta substituída por timina. Represente esquematicamente este segmento de DNA, com as duas cadeias. d) Represente esquematicamente o m-RNA formado a partir do novo segmento de DNA, considerando a fita complementar como sendo a ativa. e) Como se denomina o fenômeno que ocorreu nos ítens c) e d)? Quais seriam as consequências ?

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7) Uma planta de milho Yy foi autofecundada e obteve-se uma espiga segregante. Complete o esquema abaixo indicando a frequência dos gametas e zigotos. (Y e Y_: Grãos Amarelos; y: Grãos Brancos).

Microsporogênese C.M.M.

Macrosporogênese

_ A ESPIGA DA PLANTA SEGREGA 3 :1

Favor fazer um esquema legível, destacando o Y “grande" do "y" pequeno !

a) preencher os espaços pontilhados () indicando os genótipos G dos núcleos

8) O gene su “sugary” do milho controla o caráter enrugado das sementes. O genótipo su su su (triplo recessivo) determina o caráter de sementes enrugadas do milho. Supondo-se uma planta de milho heterozigota Su su, que seja autofecundada, pergunta-se: Quais os genotípos o os fenótipos resultantes? Para responder esta pergunta, favor preencher os espaços pontilhados. generativos, dos núcleos polares e dos endospermas. Indicar os genótipos G e os fenótipos F dos endospermas. b) preencher os espaços pontilhados sendo que as sementes resultantes da autofecundação da planta Su su têm as seguintes proporções de genótipos e de fenótipos de endospermas:

% das sementes têm endosperma com genótipo...........e com fenótipo........

..........% das sementes têm endosperma com genótipo...........e com fenótipo.......

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GG ............................
G
G
F
G
F
G
G
F
G
F

9) A figura abaixo mostra 3 células de uma espécie vegetal a) Qual o nome das fases das 3 células: 1- 2- 3- b) Quais as principais características das 3 fases ? c) Quantos cromossomos tem esta espécie:

n=2n= ......

10) Esquematizar a metáfase da mitose, a metáfese da meiose, o cariótipo e o idiograma de uma espécie com 2n=6 cromossomos, onde o cromossomo maior é duas vezes maior que o "intermediário", e este é duas vezes maior que o cromossomo menor. O cromossomo maior é acrocêntrico, o "intermediário" é sub-metacêntrico, e o cromossomo menor é metacêntrico.

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