Apostila - Concurso Vestibular - Biologia - Módulo 02

Apostila - Concurso Vestibular - Biologia - Módulo 02

(Parte 4 de 7)

Você deve ter percebido que, em Ciência, as hipóteses são formuladas a partir do uso das informações disponíveis. Com o acúmulo de mais dados, algumas hipóteses são reforçadas e outras são abandonadas. As Leis de Hereditariedade de Mendel continuam válidas, mas existem casos especiais que são variações. Vamos ver um exemplo disso nas questões a seguir.

QE 14:QE 14:QE 14:QE 14:QE 14: Agora podemos voltar às observações iniciais dessa Unidade. Ficou claro para você por que filhos são parecidos com os pais e por que filhos de mesmos pais podem ser diferentes? Explique de uma forma resumida como isso se relaciona com as leis de hereditariedade propostas por Mendel.

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4. (Fuvest)4. (Fuvest)4. (Fuvest)4. (Fuvest)4. (Fuvest) O daltonismo é causado por um alelo recessivo de um gene localizado no cromossomo X. Em uma amostra representativa da população, entre 1000 homens analisados, 90 são daltônicos. Qual é a porcentagem esperada de mulheres daltônicas nessa população? a) 0,81% b) 4,5% c)9% d) 16% e) 83%

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5. (Fuvest) 5. (Fuvest) 5. (Fuvest) 5. (Fuvest) 5. (Fuvest) Na genealogia abaixo, os símbolos cheios representam pessoas afetadas por uma doença genética rara.

O padrão de herança que melhor explica o heredograma é a) autossômico dominante, porque a doença afeta os dois sexos. b) autossômico dominante, porque a doença aparece em todas as gerações. c) autossômico dominante, porque aproximadamente 50% da prole é afetada. d) dominante ligado ao sexo, porque todas as filhas de homens afetados são afetadas. e) recessivo ligado ao sexo, porque não há transmissão de homem para homem.

Esses são exemplos de genes que se localizam em um dos cromossomos sexuais e, portanto, não possuem herança mendeliana clássica. Você pode pesquisar nos livros outros tipos de herança não-mendelianas ou variantes dela.

Unidade 2 Genética molecular

Organizadores Paulo Takeo Sano

Lyria Mori

Elaboradores Cristina Yumi Miyaki

Rodrigo Venturoso Mendes da Silveira

Como vimos na Atividade 1, os genes (fatores) estão localizados nos cromossomos e mais, os genes são seqüências de DNA. Cada cromossomo possui uma única molécula dupla fita de DNA (Figura 3), que é duplicada antes da divisão celular. No caso dos experimentos de Mendel, estamos falando de meiose. Imagine que, se um gene de uma característica (textura da semente) se encontra em um cromossomo e o gene de uma outra característica (cor da semente) se localiza em outro cromossomo, ao final da meiose os cromossomos se segregam independentemente e, conseqüentemente, as duas características se segregam de modo independente na formação dos gametas.

Figura 3 – Representação esquemática de DNA no cromossomo.

Atualmente sabemos por que as sementes de ervilha estudadas por Mendel podem ser lisas ou rugosas. Nas sementes lisas, uma enzima modifica moléculas de amido. Já nas sementes rugosas, essa enzima está ausente e as sementes acumulam sacarose, o que leva a uma pressão osmótica maior e, conseqüentemente, ao acúmulo de maior quantidade de água e maior volume das sementes (esse assunto você já estudou no Módulo 1 – Biologia Celular e pode rever se necessário). Ao amadurecer, as sementes de ervilha perdem a água; assim, as rugosas, como ficaram mais inchadas, ao secar, tornam-se enrugadas, enquanto as lisas, por não terem acumulado muita água, permanecem lisas. E o que isso tem a ver com os “fatores” de Mendel? Resolva a questão a seguir para discutirmos isso.

Os fatores de Mendel, que hoje são denominados genes, são segmentos de DNA (ácido desoxirribonucléico) que são usados como modelos para produzir RNA (ácido ribonucléico). No caso de genes que codificam para proteínas, eles serão modelos para produzir RNA mensageiros que, por sua vez, vão carregar para o citoplasma as informações (que estavam no núcleo) para a síntese de proteínas (polipeptídeos). Usando termos mais técnicos: o DNA é transcrito em RNA mensageiro, que é traduzido em um polipeptídeo. Para tornar tudo isso mais claro, resolva o exercício do Provão a seguir.

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6. (Fuvest)6. (Fuvest)6. (Fuvest)6. (Fuvest)6. (Fuvest) Em seu trabalho com ervilhas, publicado em 1866, Mendel representou os fatores hereditáios determinantes dos estados amarelo e verde do caráter cor da semente pelas letras A e a, respectivamente. O conhecimento atual a respeito da natureza do material hereditáio permite dizer que a letra A usada por Mendel simboliza a) um segmento de DNA com informação para uma cadeia polipeptídica. b) um segmento de DNA com informação para um RNA ribossômico. c) um aminoácido em uma proteína. d) uma trinca de bases do RNA mensageiro. e) uma trinca de bases do RNA transportador.

João trabalha em uma confeitaria cujo proprietário é alemão. Todas as manhãs este deixa, sobre a mesa da cozinha, uma receita em português e os ingredientes de um bolo que João deve preparar. A receita original, escrita em alemão, fica guardada no escritório da confeitaria. Somente o patrão de João pode abrir o escritório e escrever, em português, a receita a ser utilizada naquele dia.

1. Para explicar a leigos o funcionamento de uma célula, fazendo uma analogia com o texto, o bolo, seus ingredientes, a receita em português e a receita em alemão corresponderão, respectivamente, a:

a) aminoácido, nucleotídeos, DNA e RNA. b) nucleotídeo, aminoácidos, RNA e DNA. c) polipeptídeo, aminoácidos, RNA e DNA. d) DNA, RNA, polipeptídeo e aminoácido. e) DNA, aminoácidos, nucleotídeo e polipeptídeo.

2. Continuando a analogia, o escritório, a cozinha e João corresponderão, respectivamente, aos seguintes componentes de uma célula de eucarioto:

a) citoplasma, núcleo e cromossomo. b) núcleo, citoplasma e ribossomo. c) citoplasma, núcleo e membrana nuclear. d) núcleo, citoplasma e cromossomo. e) cromossomo, membrana nuclear e citoplasma.

3. Alguns bolos são servidos assim que saem do forno, enquanto outros recebem acabamento especial. Na analogia considerada, o local da confeitaria onde os bolos recebem recheio e cobertura, corresponde:

No caso da textura das sementes de ervilha, basta uma cópia do alelo que produz a enzima que modifica o amido para que o fenótipo da semente seja liso. Esse alelo é um segmento de DNA de cerca de 3.300 pares de nucleotídeos (ou pares de bases). O outro alelo, que não produz a enzima, possui 4.100 pares de bases. Esse segmento de DNA de 800 pares de bases adicionais leva à interrupção da produção da enzima correta.

Como o maquinário celular consegue localizar quais seqüências de DNA devem ser transcritas em RNA? Existem marcas no início e no final dos genes que vão sinalizar o início e o término da síntese do RNA. Essas marcas são seqüências especiais de pares de bases que são chamadas, respectivamente, regiões promotoras e seqüências de término de transcrição.

Na Figura 4 está esquematizada a estrutura de um gene. Analise-a e veja que: 1) o DNA dupla fita representado na figura continua tanto antes da região promotora como após a seqüência de término de transcrição; 2) é na região promotora onde a enzima que produz RNA (polimerase do RNA) se encaixa para iniciar a síntese; 3) após o encaixe, a polimerase do RNA se desloca sobre o DNA, separando a dupla-hélice e sintetiza a molécula de RNA usando como modelo uma das cadeias de DNA (vermelha); portanto, esse RNA possui seqüência complementar à esse segmento de DNA; 4) a polimerase do RNA progride até encontrar a seqüência de término de transcrição.

Figura 4 – Representação esquemática de um gene.

PPPPPRRRRROVÃOOVÃOOVÃOOVÃOOVÃO ( ( ( ( (CCCCCONTONTONTONTONT.).).).).) a) à mitocôndria.

b) ao retículo endoplasmático rugoso. c) ao peroxissomo. d) ao lisossomo. e) ao complexo de Golgi.

QE 15: QE 15: QE 15: QE 15: QE 15: Sabendo agora que o estado da textura da semente deve-se à presença ou ausência de uma enzima, você consegue explicar como isso se relaciona com o fenótipo ser dominante ou recessivo e sua relação com o genótipo?

QE 16: QE 16: QE 16: QE 16: QE 16: Pesquise nos livros as características da estrutura do DNA e escreva-as no seu caderno.

QE 17: QE 17: QE 17: QE 17: QE 17: Se a polimerase do RNA usasse como modelo a outra cadeia de DNA (verde), a seqüência do RNA produzido seria a mesma que a seqüência da molécula de RNA representada na Figura 4? Explique levando em conta a complementaridade das bases nitrogenadas das duas cadeias do DNA.

Fonte: PEB I- Aperfeiçoamento de professores - Construindo Sempre - Biologia, p 37, 2002.

o RNAOlha, é ele quem carrega a informação que está no DNA e que será

Você deve estar perguntando por que é necessário saber tanta coisa sobre transformada em proteínas; e você já viu que as proteínas são muito importantes para manter o bom funcionamento celular e, conseqüentemente, na determinação das características de um indivíduo. Mas como a seqüência de DNA de um gene pode determinar a seqüência de aminoácidos de uma cadeia polipeptídica? Seguindo regras estabelecidas no código genético. Segundo o dicionário Aurélio, código é “um sistema de símbolos (letras, números ou palavras) usado para representar um certo significado preestabelecido, às vezes secreto”. Assim, no código genético, sabe-se que: 1) cada aminoácido de uma proteína é especificado por uma seqüência de três bases de nucleotídeos no RNA mensageiro correspondente (códon); 2) quase todos os aminoácidos possuem mais de um códon correspondente; 3) cada códon corresponde a um único aminoácido; 4) mas existem três códons sem aminoácidos associados (códons sem sentido ou de término de tradução) e que determinam o final da região da molécula de RNA mensageiro que codifica proteína; 5) todo polipeptídeo inicia-se com um códon determinado que se localiza na extremidade inicial do RNA mensageiro (códon de início de tradução).

Só existe esse tipo de RNA que codifica para proteínas e é chamado de

RNA mensageiro (RNAm)? Não, existem também: 1) os RNA ribossomais (RNAr), que se associam a proteínas formando os ribossomos (estruturas citoplasmáticas responsáveis pela a síntese de proteínas) e 2) os RNA transportadores (RNAt), que capturam aminoácidos livres na célula e os conduzem até os ribossomos; cada RNAt possui uma seqüência de três bases chamada de anticódon, que se emparelha de modo complementar com o códon no RNAm. Como você pode ver, esses tipos de RNA também são essenciais na síntese de proteínas e vamos discutir isso a seguir.

A síntese de um polipeptídeo se inicia com a associação de um ribossomo, um RNA mensageiro (RNAm) e um RNA transportador (RNAt) especial. O anticódon desse RNAt especial se emparelha com o códon de início da tradução no RNAm, assim, o aminoácido inicial da cadeia polipeptídica que será sintetizada se posiciona no local correto, aguardando a ligação do próximo aminoácido. O ribossomo possui dois compartimentos, sendo que em cada um apenas uma molécula de RNAt pode se encaixar. Vamos representar a tradução com a atividade descrita a seguir.

QE 18: QE 18: QE 18: QE 18: QE 18: Procure em um livro a tabela do código genético e a analise buscando compreender as regras listadas.

QE 19:QE 19:QE 19:QE 19:QE 19:Analise a seguinte frase: “Ave sem asa não voa”, ela é lógica? Se a letra “s” for

retirada ou perdida, a frase se torna: “Ave ema san aov oa”, ela continua lógica? E se dessa frase for retirado “sasasasasa”, temos: “Ave ema nao voa”, volta a ter lógica? Será que você consegue estabelecer alguma relação dessas frases e o código genético? Explique.

QE 20:QE 20:QE 20:QE 20:QE 20:Voltando para a primeira frase: “Ave sem asa não voa”, se a letra “s” for substituída

por “t”, a frase fica: “Ave tem asa não voa”. Ela tem lógica (não é o caso da ema)? Será que você consegue estabelecer alguma relação dessas frases e o código genético? Explique.

Figura 5 – Representação da atividade de tradução

Vamos imaginar uma seqüência de 15 bases de um gene que codifica para proteína representado pela frase: “Ave sem asa não voa”. Cada uma das bases é representada por uma letra da frase. A perda de 1 base representada pela letra “s” resulta em: “Ave ema san ãov ao” e a oração perde a coerência (e a proteína também não funcionaria bem). A substituição dessa mesma letra “s” da frase inicial por um “t” resulta em uma frase diferente e com nexo: “Ave tem asa não voa” (é o caso da ema). No caso da seqüência de bases, tanto a perda (ou ganho) quanto a substituição de base constituem mutações, ou seja, mudanças em relação ao estado inicial.

AAAAATIVIDADETIVIDADETIVIDADETIVIDADETIVIDADE 2 2 2 2 2 TTTTTrrrrradução (sínadução (sínadução (sínadução (sínadução (síntttttese de prese de prese de prese de prese de protototototeínas)eínas)eínas)eínas)eínas)

Faça um grupo com 4 ou 5 colegas. Corte um retângulo de papel de 15 x 3 cm e escreva “ribossomo”. Faça uma marca bem no meio do comprimento do papel para demarcar 2 compartimentos do ribossomo (veja a Figura 5). Corte 7 retângulos de papel de 7 x 5 cm para representar 7 códons de um RNAm; coloque-os lado a lado sobre a mesa e escreva neles: AAG, AUG, GCC, ACA, UCC, UGA e CAU. Siga essa ordem da esquerda para a direita. O AUG é o códon de início e o UGA é o de término, sublinhe-os. Faça 4 triângulos isósceles de papel de 7 cm e escreva, em cada um, os anticódons para os códons AUG, GCC, ACA e UCC. Corte 4 quadrados de papel de 5 cm e escreva em cada um os nomes dos aminoácidos correspondentes a cada um desses 4 códons: met (metionina), ala (alanina), tre (treonina) e fen (fenilalanina). Grude com fita o anticódon e seu aminoácido. Olhe a Figura 4 e vamos simular a tradução: 1) posicione na mesa o RNAt especial + aminoácido sobre o códon de início, sem sobrepô-lo; 2) posicione o primeiro compartimento do ribossomo sobre o conjunto de RNAt especial + aminoácido; 3) observe o segundo códon e procure o RNAt com anticódon complementar, coloque esse RNAt + aminoácido sobre o segundo códon e abaixo do segundo compartimento do ribossomo; 4) ligue os 2 aminoácidos com fita e corte a fita que liga o RNAt inicial ao seu aminoácido; 5) desloque o ribossomo para a direita de modo que o RNAt correspondente ao segundo códon se posicione sob o primeiro compartimento; 6) retire o RNAt especial que agora está fora do ribossomo; 7) repita o mesmo procedimento até encontrar o códon de término. Deu para entender como acontece a síntese de proteínas dentro da célula?

QE 21: QE 21: QE 21: QE 21: QE 21: No enunciado da questão 2 da FUVEST de 2004 que já discutimos, há a seguinte frase “[...] um dos representantes de um par de alelos mutou por perda de uma seqüência de pares de nucleotídeos”. Agora que já vimos a ligação entre seqüência do DNA e seqüência de proteínas, que tipos de efeitos essa perda de “[...] seqüência de pares de nucleotídeos” pode ter ao nível da seqüência do polipeptídeo sendo sintetizado e o fenótipo? Além da perda de pares de nucleotídeos, que outros tipos de mutações você encontra nos livros e quais tipos de efeitos elas podem gerar ao nível da seqüência do polipeptídeo sendo sintetizado e o fenótipo?

As mutações são eventos bons ou ruins? Depende da maneira como encaramos. Uma mutação em um gene pode levar a uma doença, mas a mutação traz variabilidade genética e, sem ela, não há evolução biológica e não haveria essa diversidade de organismos que vemos hoje; até a espécie humana não estaria aqui...

Hoje temos disponível uma tecnologia que nos permite manipular o DNA de modo bem controlado. Isso se iniciou no meio da década de 1970, quando foram descobertas enzimas capazes de cortar a dupla-fita do DNA em seqüências de pares de bases específicas. Essas enzimas foram denominadas de enzimas de restrição.

truídos os organismos transgênicos tão famososOu seja, é possível inserir

Ao cortar DNA de origens diferentes com uma mesma enzima de restrição, podemos combiná-los, criando moléculas novas. É assim que são consum gene de interesse em um organismo que não o possui e ele passa a produzir o produto desse gene. Um exemplo é o hormônio insulina, tão importante para diabéticos, que é produzido por bactérias transgênicas.

Outra aplicação decorrente do desenvolvimento dessas tecnologias é, por exemplo, o teste de paternidade que vemos nas novelas e programas de televisão. Você sabe como esse teste funciona? Como vimos, um indivíduo herda seu material genético de seus pais. Metade dos cromossomos tem origem materna e metade tem origem paterna. Assim, é importante coletar amostras de células da mãe, do possível pai e do filho. Essas amostras serão fontes de material genético. Para entendermos melhor, vamos resolver e discutir a questão a seguir.

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7. (Fuvest)7. (Fuvest)7. (Fuvest)7. (Fuvest)7. (Fuvest) Num caso de investigação de paternidade, foram realizados exames para identificação de grupos sangüíneos e análise de DNA. A tabela abaixo resume os resultados parciais da análise de grupos sangüíneos (do menino, de sua mãe e do suposto pai) e de duas seqüências de DNA (do menino e do suposto pai), correspondentes a um elemento localizado num autossomo e outro no cromossomo X.

Considerando apenas essa tabela, podemos afirmar que a) os resultados dos grupos sangüíneos excluem a possibilidade do homem ser pai da criança; os outros exames foram desnecessários.

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