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16 C IT O G E N É T IC A CICLO CELULAR Compreende todo o período que vai desde o surgimento da célula até o momento em que ela se divide. O ciclo celular é dividido em duas etapas principais: divisão celular e interfase. A divisão compreende a mitose, divisão do núcleo, e é normalmente seguida imediatamente pela citocinese, divisão do citoplasma. INTERFASE O período que antecede a divisão celular é chamado de interfase. Este período é caracteriza- se por intensa atividade metabólica. A interfase é dividida em três períodos: 1) Período G1: a letra G vem da palavra gap, que significa “intervalo”, em inglês. Nesse período, A quantidade de DNA que a célula possui num determinado momento do ciclo celular varia de acordo com os períodos sendo mínima no período G1, dobra em S, atinge o valor máximo em G2 e volta a ser mínima na telófase, como mostrado no gráfico abaixo. ocorre crescimento da célula até alcançar seu tamanho normal. Há intensa produção de RNA no núcleo, e síntese de proteínas no citoplasma. 2) Período S: vem de synthesis. Nele, a célula duplica seu material genético, graças à replicação do DNA da cromatina. Após a duplicação, o cromossomo, que era formado por um cromonema, passa a ter dois filamentos unidos pelo centrômero. São duas cromátides- irmãs. 3) Período G2: duplicado todo o material hereditário, a célula entra em outro período de crescimento, semelhante ao G1, mas com menor produção de RNA e de proteínas. É o momento de aparecimento das proteínas que irão constituir o fuso mitótico, assumindo um arranjo especial organizado pelos centríolos. C IT O G E N É T IC A 17www.biologiatotal.com.br MITOSE É o processo de divisão que origina duas células- filhas com o mesmo número de cromossomos da célula-mãe. A mitose para os seres unicelulares, significa reprodução. Quando um protozoário se divide, está, na verdade, originando 2 novos indivíduos. Para os pluricelulares, divisão celular se relaciona com 1) Crescimento: o aumento do tamanho do indivíduo se dá pelo aumento do número e do tamanho das células. 2) Renovação celular: certos tecidos substituem periodicamente suas células graças às divisões de células precursoras. Assim ocorre a renovação dos glóbulos vermelhos do sangue e da camada superficial da epiderme. 3) Regeneração: alguns tecidos, como o tecido hepático, têm grande poder de substituir células mortas graças às divisões das células restantes. 4) Cicatrização: nos casos de perda de células devido a lesões acidentais ou provocadas, ocorre substituição do tecido original por outro, formando o que chamamos de cicatriz. Isto ocorre quando se faz uma cirurgia, por exemplo. 5) Manutenção do número de cromossomos da célula: a mitose pode ocorrer em células haploides (N), diploides (2N), triploides (3N), etc. Todas originam 2 células-filhas com o mesmo número de cromossomos. As pesquisas mostram que, com o crescimento da célula, a relação entre o volume celular e a área da sua membrana se torna desproporcional até alcançar um valor crítico, que desencadeia a divisão celular. Como a superfície da membrana é importante para as trocas com o meio externo, se essa superfície fica pequena em relação ao volume interno a ser mantido, a célula entra em divisão originando duas células-filhas menores e, portanto, capazes de absorver os nutrientes necessários à sobrevivência da célula ou tecido. Na mitose, verificamos comportamentos característicos dos cromossomos, mudanças na estrutura do núcleo, da membrana nuclear, dos centríolos e do nucléolo. As fases da mitose são em número de quatro e são denominadas como: prófase, metáfase, anáfase e telófase. A. PRÓFASE É a mais longa. Tem início com um discreto aumento de volume do núcleo. A cromatina começa a se espiralizar. Os nucléolos desaparecem. Os centríolos já duplicados migram para os polos da célula. Durante a migração, fibras proteicas se colocam como raios ao redor dos centríolos, formando o áster. Surgem, também, fibras que ligam um par de centríolos ao outro, formando o fuso mitótico ou fuso acromático. No final da prófase, a carioteca se rompe e os cromossomos, através dos centrômeros, ligam- se às fibras do fuso mitótico. B. METÁFASE Os cromossomos se colocam na região equatorial da célula. As cromátides-irmãs, ainda unidas pelo centrômero, atingem seu grau máximo de condensação, tornando-se bem visíveis ao microscópio. É nesta fase que melhor se visualiza os cromossomos. C. ANÁFASE Seu início é marcado pela divisão dos centrômeros e separação das cromátides-irmãs. As fibras do fuso mitótico se encurtam e tracionam os cromossomos arrastando as cromátides-irmãs para polos opostos (metacinese). No final dessa fase, em cada polo há número de cromossomos igual ao que havia na célula que iniciou a divisão, embora agora com apenas um filamento cada um. Tem início a desespiralização dos cromossomos. 18 C IT O G E N É T IC A D. TELÓFASE Os cromossomos desespiralizados estão dispostos em dois conjuntos, um em cada polo. Cada conjunto é envolvido por uma nova carioteca, que surge pela fusão de segmentos do retículo endoplasmático. Desaparecem os filamentos do áster e do fuso mitótico. 1. Prófase Cromossomos duplicados em condensação Cromátides irmãs Fibras cromossômicas Cromossomos condensados alinhados no equador (placa metafásica) Carioteca Nucléolo em desaparecimento 2. Metáfase 3. Anáfase 4. Telófase Encurtamento das fibras cromossômicas Reaparecimento dos nucleólos Reorganização das cariotecas Divisão citoplasmática (citocinese) Cromossomos irmãos migrando para polos opostos Na região equatorial, em toda a circunferência da célula, surge o sulco de divisão, e, à medida que se aprofunda, aumenta o estrangulamento nesta região. Ocorre a separação das duas células-filhas. É a citocinese. LEITURA COMPLEMENTAR Cientistas descobrem que é impossível escapar do envelhecimento A fonte da juventude é uma lenda espalhada por várias culturas. Quem bebe das suas águas impede seu envelhecimento e torna- se para sempre jovem. Mas pelo jeito isso sempre será uma lenda, já que os cientistas descobriram que envelhecer pode ser retardado, mas nunca evitado. Etapas da mitose A busca por algo que nos tornaria sempre jovens, é algo que foi muito explorado em lendas de diferentes culturas. Porém, para seres vivos multicelulares como nós humanos, a coisa é um pouco difícil... Seres multicelulares são complexos e têm muitos tipos diferentes de células, que formam C IT O G E N É T IC A 19www.biologiatotal.com.br MITOSE NA CÉLULA VEGETAL Em linhas gerais, a mitose da célula vegetal segue os mesmos passos da mitose animal, com algumas diferenças. As principais diferenças são: a) A célula vegetal superior não possui centríolos. Durante a formação do fuso mitótico, as fibras convergem para pontos localizados em polos opostos na célula, mas não orientados em direção aos centríolos. A mitose vegetal é anastral. Como a célula animal tem centríolo e forma áster, sua mitose é astral. b) A célula animal sofre estrangulamento na região equatorial, que termina por dividi-la em duas (citocinese centrípeta). Na célula vegetal, Porque mudanças são necessárias! Brincadeiras à parte, a mitose não deixa de ser um processo de mudança para a célula, afinal através dela, ela vai se dividir. A mitose é o processo que resulta em células- filhas com o mesmo número de cromossomos da célula-mãe. tecidos e que ainda se organizam em órgãos. Ou seja, quando envelhecemos não somos nós, mas cada uma das nossas células. Algumas células não são repostas durante a nossa vida, então com o passar do tempo, elas simplesmente não fazem o que têm que fazer corretamente. Isso, por exemplo, é o que acontece com o embranquecimento do cabelo. As células não produzem melanina como faziam quando eram jovens. Sem a melanina, o cabelo fica branco! O envelhecimento causa um outroefeito nas células. Ao envelhecerem, em vez de ficarem “preguiçosas” e diminuírem a atividade, elas começam a se dividir muito rapidamente. As células que se proliferam muito rapidamente não formam um tecido saudável, mas uma massa de células que pode continuar crescendo continuamente. Estamos falando dos tumores que teremos na velhice, mesmo não apresentando sintomas de alguma doença. Então, conforme o tempo passa, para os seres multicelulares essas duas coisas acontecem simultaneamente. Se tentarmos fazer com que as células preguiçosas voltem a trabalhar como antes, podemos desencadear o crescimento desenfreado das células cancerígenas. Se por outro lado, tentamos controlar as células que se proliferam muito, as células preguiçosas começam a ficar mais numerosas e os órgãos acabam não funcionando corretamente. Os pesquisadores descobriram que envelhecer é uma verdade incontestável, as células do nosso corpo estão em constante competição e isso é o que causa o envelhecimento. Fonte: Phys.org. 20 C IT O G E N É T IC A não há estrangulamento. No final da telófase, vesículas originadas no complexo de Golgi se colocam no plano equatorial, no centro da célula. O conjunto de vesículas chama-se fragmoplasto, que forma a lamela média. c) Como a formação do fragmoplasto ocorre do centro para a periferia, a citocinese é centrífuga. Persistem falhas na parede celulósica recém- formada, através das quais se estabelecem pontes citoplasmáticas entre as células. São os plasmodesmos. CONTROLE DA DIVISÃO CELULAR Nas células que se dividem ativamente, a interfase é seguida da mitose, culminando na citocinese. Sabe-se que a passagem de uma fase para outra é controlada por fatores de regulação - de modo geral proteicos – que atuam nos chamados pontos de checagem do ciclo celular. Dentre essas proteínas, se destacam as ciclinas, que controlam a passagem da fase G1 para a fase S e da G2 para a mitose. Se em algumas dessas fases houver alguma anomalia, por exemplo, algum dano no DNA, o ciclo é interrompido até que o defeito seja reparado e o ciclo celular possa continuar. Caso contrário, a célula é conduzida à apoptose (morte celular programada). A origem das células cancerosas está associada a anomalias na regulação do ciclo celular e à perda de controle da mitose. Alterações do funcionamento de genes controladores do ciclo celular, em decorrência de mutações, são relacionados ao surgimento de um câncer. Diferença entre a citocinese de uma célula vegetal e uma célula animal. C IT O G E N É T IC A 21www.biologiatotal.com.br LEITURA COMPLEMENTAR Células de mulher que morreu em 1951 salvam vidas até hoje Tudo começou quando, em 1951, Henrietta Lacks, uma mulher de origem humilde, começou a sentir fortes dores no útero. Diagnosticada com câncer cervical (no colo de útero), seu tumor surpreendeu os médicos pela velocidade com que se multiplicava. Henrietta não resistiu ao câncer e morreu ainda no mesmo ano, mas deixou um legado para a ciência. Enquanto sua família sofria a dor da sua perda, um novo capítulo se iniciou no mundo das pesquisas médicas. Durante sua cirurgia, uma amostra do seu tumor foi retirada sem autorização. Desde então, as células de Henrietta – que foram batizadas de HeLa em referência às iniciais de seu nome – circulam por laboratórios de todo o mundo e são usadas para pesquisas científicas, tendo se tornado as primeiras células imortais da história. Células humanas somáticas normais em cultura possuem um potencial de divisão limitado, já que os telômeros são encurtados a cada divisão celular, o que implica no envelhecimento da célula. Os telômeros são segmentos de DNA encontrados nas extremidades dos cromossomos e responsáveis por manter a estabilidade estrutural do material genético. Ao final de cada divisão celular, os telômeros perdem partes de sua estrutura, até o momento em que, após diversas divisões, estes se tornam pequenos demais para protegerem os cromossomos. Quando isto acontece, as células perdem a sua função ou morrem, encurtando o tempo de vida do organismo. Já as células de Henrietta possuem a capacidade de serem cultivadas indefinidamente em laboratório. Isso porque elas expressam a enzima telomerase, que impede o encurtamento dos telômeros. Para se ter uma ideia, as células de Henrietta já vivem há mais tempo fora do que viveram dentro do seu corpo durante a vida. Por conta de suas características únicas, as células HeLa já permitiram o desenvolvimento de vacinas (inclusive a primeira vacina contra a poliomielite) e tratamentos para diversas doenças. Elas também já foram até levadas para o espaço para tentar entender o que ocorreria com as células humanas em situações de gravidade zero. Atualmente, as HeLa são comercializadas diariamente em todo o mundo, gerando milhões de lucro. E a família Lacks? Os familiares só descobriram que parte de Henrietta estava viva anos mais tarde. Ao mesmo tempo em que ficaram orgulhosos pelas células de Henrietta terem salvado milhares de vidas, se sentiram desrespeitados e lesados por nunca terem sido consultados. Em 2013, a família conquistou o controle parcial sobre o acesso de cientistas ao código de DNA das células de Henrietta. Entretanto, eles ainda lutam na justiça por uma indenização. Isso levanta uma interessante reflexão sobre a ética: vale tudo pelo avanço da ciência? O que você acha disso? Fontes: Biogerontology; New York Times. Até hoje, as células de Henrietta Lacks, retiradas sem seu consentimento durante uma cirurgia, circulam por laboratórios de todo o mundo e são usadas para pesquisas científicas. 22 E X E R C ÍC IO S Qual número corresponde à melhor etapa para que esse estudo seja possível? 1 2 3 4 5 a a b b c c d d e 3 4 (UEL 2016) Observe a figura a seguir e responda à questão (PUCRJ 2015) Vimblastina é um fármaco quimioterápico padrão usado para tratar câncer. Devido ao fato de ela interferir no alinhamento dos microtúbulos, sua efetividade está diretamente relacionada à inibição da formação do fuso mitótico. fosforilação de proteínas regulatórias. respiração celular. síntese de DNA. produção de protease. Para estudar os cromossomos, é preciso observá- los no momento em que se encontram no ponto máximo da sua condensação. A imagem corresponde ao tecido da raiz de cebola, visto ao microscópio, e cada número marca uma das diferentes etapas do ciclo celular. Células de embrião de drosófila (2n=8), que estavam em divisão, foram tratadas com uma substância que inibe a formação do fuso, impedindo que a divisão celular prossiga. Após esse tratamento, quantos cromossomos e quantas cromátides, respectivamente, cada célula terá? 4 e 4. 4 e 8. 8 e 8. 8 e 16. 16 e 16. EXERCÍCIOS (IFCE 2016) É uma característica da mitose originar células-filhas com o dobro do número de cromossomos da célula-mãe. originar células-filhas com metade do número de cromossomos da célula-mãe. a divisão celular utilizada na formação dos gametas. originar células-filhas com o mesmo número de cromossomos da célula-mãe. a divisão celular utilizada apenas na formação dos espermatozoides. 1 2 a a a b b b c c c d d d e e e CAIU NO ENEM - 2018 CAIU NA FUVEST - 2018 (UECE 2016) Segundo o Instituto Nacional de Câncer (INCA), as células cancerosas multiplicam-se de maneira descontrolada, mais rapidamente do que as células normais do tecido à sua volta, invadindo-o. Geralmente, elas têm capacidade para formar novos vasos sanguíneos que as nutrirão e manterão as atividades de crescimento descontrolado. O acúmulo dessas células forma os tumores malignos. Dependendo do tipo da célula do tumor, alguns dão metástases mais rápidas e mais precocemente, outros o fazem bem lentamente ou até não o fazem. Fonte: http://www2.inca.gov.br/wps/wcm/connect /inca/portal/home. O processo de multiplicação dessas célulasse dá por mitose. metástase. meiose. disseminação. Determinadas substâncias quimioterápicas utilizadas para o tratamento de indivíduos com câncer agem nas células impedindo a sua multiplicação, pois interferem na formação de microtúbulos. A partir dessa informação, assinale a alternativa que apresenta, corretamente, a ação dessas substâncias nas células tumorais. Bloquear a formação do fuso acromático coordenado pelos centrossomos. Obstruir a permeabilidade seletiva da membrana plasmática. Inibir a produção de enzimas dos peroxissomos. Evitar a respiração celular que ocorre nas mitocôndrias. Impedir o transporte de nutrientes no ergastoplasma. a b c d e E X E R C ÍC IO S 23www.biologiatotal.com.br a b c d e 5 6 7 (IFSP 2012) Bioquímicos, médicos, biólogos, químicos, entre outros, podem trabalhar em pesquisa e descobrir substâncias que podem interferir em algum mecanismo celular e com isso auxiliar na saúde humana. Entre elas, está a vimblastina, alcaloide que impede a formação das proteínas chamadas microtúbulos, presentes nas fibras do fuso. Ela pode inibir divisões mitóticas, impedindo, assim, o crescimento de um tumor. inibir divisões meióticas, impedindo, assim, a formação de células somáticas. reduzir a digestão lipídica, favorecendo a perda de massa corpórea. facilitar a perda de proteínas durante a digestão, favorecendo o emagrecimento. estimular a divisão citoplasmática do final da mitose, estimulando o crescimento. (CEFET MG 2014) O DNA apresenta diferentes níveis de condensação, conforme representado na figura. (UFG 2008) O ciclo celular pode ser interrompido em determinadas fases para evitar a produção de células com erro no DNA. A ausência de controle da divisão celular relaciona-se diretamente com o desenvolvimento de neoplasia (câncer). Um exemplo de controle do ciclo celular é a interrupção em G 1 pela proteína p53, quando uma lesão no DNA é detectada. O que ocorre com uma célula quando essa proteína é ativada? a a a a a b b b b b c c c c c d d d d d e e e e e No momento em que o DNA de uma célula somática humana for visualizado no nível “F” de condensação, está ocorrendo o processo de síntese de proteínas. multiplicação celular. permutação cromossômica. produção de ácido ribonucleico. duplicação do material genético. Permanece em G 0 . Interrompe a síntese de DNA. Duplica os cromossomos. Torna-se poliploide. Passa para a fase S. 8 9 10 (UFPA 2008) O período que precede a mitose é denominado de intérfase. Nessa fase ocorre a duplicação do DNA, evento que garante a transmissão das informações existentes na célula original para cada uma das células-filhas. A duplicação do DNA origina a formação de pares de cromátides-irmãs presas uma à outra pelo centrômero. cromossomos homólogos ligados pelos quiasmas. nucléolos portadores de genes alelos. cromossomos duplos, cada um com uma cromátide. cromatinas diploides dispersas no nucléolo. (UNIFESP 2008) Analise a figura (IFCE 2011) Quando ocorre a divisão celular descontrolada das células de determinada região do organismo, pode ocorrer a formação de um tumor. Nos tumores benignos, as células permanecem no local, prejudicando apenaso órgão onde se originou o tumor ou os tecidos vizinhos. O câncer é um tumor maligno prejudicial que se espalha para outras regiões do corpo. O processo celular envolvido nessa desobediência genética é chamado de ligação e origina células haploides. fissão e ocorre nas células eucarióticas dos animais evoluídos. mitose e tem participação dos centríolos. cromossômico e origina duas células diploides. mitose celular e origina células haploides. A figura representa um cromossomo em metáfase mitótica. Portanto, os números I e II correspondem a: cromossomos emparelhados na meiose, cada um com uma molécula diferente de DNA. cromátides não-irmãs, cada uma com uma molécula idêntica de DNA. cromátides-irmãs, cada uma com duas moléculas diferentes de DNA. cromátides-irmãs, com duas moléculas idênticas de DNA. cromossomos duplicados, com duas moléculas diferentes de DNA. 24 E X E R C ÍC IO S (FUVEST 2014) A sequência de fotografias abaixo mostra uma célula em interfase e outras em etapas da mitose, até a formação de novas células. (UEL 2015) Leia o texto a seguir. Quando se fala em divisão celular, não valem as regras matemáticas: para uma célula dividir significa duplicar. A célula se divide ao meio, mas antes duplica o programa genético localizado em seus cromossomos. Isso permite que cada uma das células- filhas reconstitua tudo o que foi dividido no processo. AMABIS, J. M.; MARTHO, G. R. Biologia. v.1. São Paulo: Moderna, 1994. p.203. Considerando uma célula haploide com 8 cromossomos (n=8) assinale a alternativa 14 15 a a a a b b b b c c c c d d d d e e e 11 (FMP 2017) Na maioria das células eucarióticas, o sistema de controle celular ativa a progressão do ciclo celular em três principais pontos de verificação. O primeiro ponto de verificação é no final da G 1 , o segundo é o ponto de verificação G 2 /M, e o terceiro é a transição entre metáfase e anáfase. A figura abaixo representa o sistema de controle do ciclo celular em células eucarióticas. (UFU 2015) O gráfico a seguir mostra variações da quantidade de DNA por núcleo durante o ciclo celular de uma célula animal. (UDESC 2015) A figura representa, de maneira resumida, as fases da Interfase (G1; S e G2) e de Divisão (M) do ciclo de vida de uma célula, o chamado ciclo celular. 12 13 No segundo ponto de verificação, o evento do ciclo celular que já está concluído é a formação do fuso mitótico duplicação dos centrossomos condensação dos cromossomos desintegração do envelope celular ordenação dos cromossomos na placa equatorial Em qual dos períodos encontramos o cromossomo constituído por duas cromátides-irmãs, cada uma contendo uma molécula de DNA, e a ocorrência da migração das cromátides-irmãs para os polos da célula, respectivamente? T2 e T3. T1 e T3. T3 e T4. T1 e T4. Em relação ao ciclo celular, assinale a alternativa correta. M é a fase mais longa na maioria das células. Em M ocorre a duplicação dos cromossomos. Em G2 ocorre a verificação do processo de duplicação do DNA. Em S os cromossomos se apresentam altamente compactados. Em G1 inicia-se a compactação dos cromossomos. Considerando que o conjunto haploide de cromossomos corresponde à quantidade N de DNA, a quantidade de DNA das células indicadas pelos números 1, 2, 3 e 4 é, respectivamente, N, 2N, 2N e N. N, 2N, N e N/2. 2N, 4N, 2N e N. 2N, 4N, 4N e 2N. 2N, 4N, 2N e 2N. E X E R C ÍC IO S 25www.biologiatotal.com.br (FUVEST 2013) Na figura abaixo, está representado o ciclo celular. Na fase S, ocorre síntese de DNA; na fase M, ocorre a mitose e, dela, resultam novas células, indicadas no esquema pelas letras C. (UFRGS 2013) A figura abaixo representa o ciclo celular de uma célula eucariótica. Assinale a alternativa ( CFTMG 2013) Observe a fase do processo de divisão celular de uma célula, cuja ploidia é 2n = 2, conforme a figura. (PUCRS 2008) A mitose ocorre em diferentes estágios: Na __________, os cromossomos replicados, compostos de um par de _________ se condensam, o fuso é montado, a membrana nuclear desaparece e o nucléolo não é mais visível. Na _________, os cromossomos replicados se alinham no centro da célula. Na _________, os pares de _________ se separam, dividindo igualmente os cromossomos para as células-filhas. Na _________, as novas células se separam. Finalmente, a citocinese separa os componentes citoplasmáticos. A sequência das palavras que completam corretamente as frases é: prófase - centrômeros - anáfase - metáfase - cromátides - telófase prófase - centrômeros - metáfase -anáfase - cromátides - telófase prófase - cromátides - metáfase - anáfase - centrômeros - telófase telófase - cromátides - metáfase - anáfase - centrômeros - prófase telófase - centrômeros - anáfase - metáfase - cromátides - prófase 16 17 19 18 a a a b b b c c c d d d e e que apresenta, corretamente, a constituição cromossômica dessa célula em divisão na fase de metáfase da mitose. 8 cromossomos distintos, cada um com 1 cromátide. 8 cromossomos distintos, cada um com 2 cromátides. 8 cromossomos pareados 2 a 2 cada um com 1 cromátide. 8 cromossomos pareados 2 a 2 cada um com 2 cromátides. 8 cromossomos pareados 4 a 4 cada um com 2 cromátides. a a b b c c d d e e Considerando que, em G 1 , existe um par de alelos Bb, quantos representantes de cada alelo existirão ao final de S e de G 2 e em cada C? 4, 4 e 4. 4, 4 e 2. 4, 2 e 1. 2, 2 e 2. 2, 2 e 1. correta em relação à interfase. A interfase é o período em que não ocorre divisão celular, e a célula permanece sem atividade metabólica. As células que não se dividem são normalmente mantidas em G0. O nucléolo desaparece durante o G1. A quantidade de DNA permanece constante durante o período S. O G2 caracteriza-se pela presença de cromossomos constituídos de uma única cromátide. Conclui-se que a fase mostrada na figura refere-se à mitose, pois se fosse meiose as cromátides irmãs estariam afastando-se em direção aos polos da célula. a visualização dos cromossomos seria impossível. os cromossomos mudariam de formato. o número cromossômico seria diferente. 26 E X E R C ÍC IO S A imagem representa a variação da quantidade de DNA ao longo do ciclo celular de uma célula eucariótica. Em relação aos eventos que caracterizam as mudanças observadas na imagem, pode-se afirmar: A duplicação do DNA ocorre a partir da etapa G 1 , finalizando na G 2 . A redução do número cromossômico é concretizada pela separação dos cromossomos homólogos na etapa M. A divisão equacional da etapa M é justificada a partir dos eventos de replicação que ocorrem na etapa S. A condensação do material genético é essencial para que o processo de replicação seja plenamente completado na etapa M. A expressão da informação genética é garantida a partir dos eventos realizados exclusivamente na etapa S. (UEL 2011) O processo de mitose é essencial para o desenvolvimento e o crescimento de todos os organismos eucariotos. 23 (COL. NAVAL 2015) No nosso corpo ocorrem dois tipos de divisão celular: a mitose, nas células do corpo em geral, e a meiose, nas células germinativas. Com relação à mitose e à meiose no corpo humano, é correto afirmar que na mitose, a partir de células iniciais com 46 cromossomos, formam-se células com a metade do número de cromossomos. a mitose é a divisão celular que forma os espermatozoides e os óvulos. na meiose, a partir de células iniciais com 46 cromossomos, formam-se células com 23 cromossomos. a meiose é a divisão celular que permite o crescimento dos organismos e a substituição das células que envelhecem e morrem. tanto na mitose quanto na meiose ocorre perda de cromossomos durante a divisão celular. (UEPB 2012) Leia atentamente as proposições abaixo acerca do ciclo celular e, em seguida, assinale a alternativa correta. Raramente, durante a telófase, ambas as cromátides de um cromossomo podem migrar juntas para o mesmo polo celular — é a não disjunção cromossômica, que leva a um erro na distribuição dos cromossomos: uma das células-filhas fica com um cromossomo a mais e a outra, com um cromossomo a menos. As duas situações são denominadas aneuploidias. O ciclo celular está divido em duas etapas: divisão celular, período que compreende a mitose e a citocinese, e interfase, período compreendido entre duas divisões celulares consecutivas, sendo este o período de menor duração total do ciclo celular de células que se multiplicam ativamente. Durante a metáfase, os cromossomos duplicados são deslocados para a região equatorial da célula. Prossegue o processo de condensação cromossômica, que atingirá o nível máximo na anáfase, período em que também ocorre a separação dos centrômeros e a consequente separação das cromátides-irmãs. A interfase é subdividida em três fases: G1, que antecede a duplicação do DNA cromossômico; S, período em que ocorre a duplicação do DNA cromossômico; G2, período que sucede a duplicação cromossômica. Células que se dividem com pouca frequência podem entrar em uma fase denominada G0: seu metabolismo continua normal, mas a divisão celular é bloqueada; em determinadas situações, a célula pode ser estimulada a reingressar na fase G1 e volta a se dividir. O paquíteno é a segunda subfase da prófase 1, na meiose 1. Nesta subfase, ocorre o fenômeno da permutação ou crossing-over, que tem importante significado biológico, pois a troca de fragmentos entre cromátides homólogas permite o rearranjo dos genes, o que leva a uma maior variedade de gametas formados por um indivíduo. 20 21 22 a a a a b b b b c c c c d d e e d d e e (UESC 2011) Com base na figura e nos conhecimentos sobre o ciclo celular, é correto afirmar: O período durante o qual ocorre a síntese do DNA é maior que o período em que não ocorre síntese alguma de DNA. Ao final de um ciclo celular, a quantidade de material genético, nos núcleos de cada célula-filha, equivale ao dobro da célula parental. O tempo gasto para o pareamento cromossômico na placa equatorial equivale ao tempo gasto para síntese de DNA. Em mais da metade do tempo da mitose, as cromátides estão duplicadas, separadas longitudinalmente, exceto no centrômero. Durante a fase mais longa da mitose, as cromátides- irmãs se separam uma da outra e migram para as extremidades opostas da célula. E X E R C ÍC IO S 27www.biologiatotal.com.br (UPE 2013) A proliferação celular exagerada está diretamente relacionada ao desenvolvimento de câncer. Tem-se como exemplo de bloqueio desse processo o uso de drogas antimitóticas, que desorganizam o fuso mitótico. Em relação à formação e ao papel do fuso mitótico em condições normais, é CORRETO afirmar que a carioteca, membrana nuclear formada por proteínas fibrosas do citoesqueleto, está envolvida na formação do fuso mitótico, essencial à adesão celular. o citoesqueleto é uma rede citoplasmática de ácidos nucleicos envolvidos no processo da formação do fuso mitótico, de lisossomos e do acrossomo, responsáveis pela mitose. os centríolos são cilindros formados por actina e miosina, envolvidos na formação do fuso mitótico, dos cílios e flagelos, que auxiliam na movimentação celular. os centrômeros são responsáveis pela formação do fuso mitótico constituído de carboidratos, essencial ao direcionamento do ciclo celular. os microtúbulos são constituídos de tubulinas e formam o fuso mitótico, responsável pela correta segregação dos cromossomos durante a divisão celular. (UDESC 2010) Assinale a alternativa correta quanto à mitose na espécie humana, referente à fase da anáfase (1), da prófase (2), da telófase (3) e da metáfase (4), respectivamente: (1) Os cromossomos duplicados na interfase começam a se condensar. (2) Ocorre a separação das duas cromátides-irmãs. (3) Os cromossomos se deslocam em direção à região da placa equatoriana e há a formação do fuso mitótico. (4) Os cromossomos se descondensam e as fibras do fuso mitótico desaparecem. (1) Os cromossomos se deslocam em direção à região da placa equatoriana e há a formação do fuso mitótico. (2) Os cromossomos duplicados na interfase começam a se condensar. (3) Os cromossomos se descondensam e as fibras do fuso mitótico desaparecem. (4) Ocorre a separação das duas cromátides-irmãs. (1) Ocorre a separação das duas cromátides-irmãs. (2) Os cromossomos se descondensam e as fibras do fuso mitótico desaparecem.(3) Os cromossomos duplicados na interfase começam a se condensar. (4) Os cromossomos se deslocam em direção à região da placa equatoriana e há a formação do fuso mitótico. (1) Os cromossomos duplicados na interfase começam a se condensar. (2) Ocorre a separação das duas cromátides- irmãs. (3) Os cromossomos se descondensam e as fibras do fuso mitótico desaparecem. (4) Os cromossomos se deslocam em direção à região da placa equatoriana e há a formação do fuso mitótico. (1) Ocorre a separação das duas cromátides-irmãs. (2) Os cromossomos duplicados na interfase começam a se condensar. (3) Os cromossomos se descondensam e as fibras do fuso mitótico desaparecem. (4) Os cromossomos se deslocam em direção à região da placa equatoriana e há a formação do fuso mitótico. (UFLA 2010) Apresentam-se a seguir eventos que ocorrem durante o processo de divisão celular mitótico. Analise os eventos e marque a alternativa CORRETA. I – Condensação máxima dos cromossomos II – Segregação cromatídica (CFTMG 2010) A questão refere-se ao gráfico a seguir. (UFU 2010) O ciclo celular é um processo fisiológico que acontece todos os dias na dinâmica de funcionamento do corpo humano. Seja na reparação, formação ou renovação de tecidos, ou ainda na formação de gametas, a atividade celular é intensa. Neste processo, são eventos do ciclo celular: I - Condensação máxima dos cromossomos. II - Reorganização do nucléolo. III - Duplicação dos cromossomos. IV - Separação das cromátides-irmãs. Os eventos acima citados correspondem, respectivamente, a: Prófase, fase S da intérfase, telófase, anáfase. Fase S da intérfase, prófase, metáfase, telófase. Metáfase, telófase, fase S da intérfase, anáfase. Metáfase, anáfase, prófase, telófase. (UPE 2011) A figura abaixo representa um corte histológico de raiz de cebola, na qual estão enumeradas diferentes fases do ciclo celular. 24 25 26 27 28 29 a b c d d a b c d e a a a b b b c c c d d d III – Cromossomos no equador da célula IV – Desestruturação da carioteca Na metáfase ocorrem somente os eventos I e III ocorrem somente os eventos I e II ocorrem somente os eventos II e IV ocorrem somente os eventos II e III Um pesquisador, com a finalidade de estudar a forma e o tamanho dos cromossomos de uma célula, interrompeu a divisão celular na fase em que eles se encontravam na máxima condensação. Analisando esse processo, pode-se deduzir, corretamente, que a fase em questão é a de número 1 2 3 4 28 E X E R C ÍC IO S Assinale a frase que identifica corretamente a fase 5 (cinco) e a estrutura apontada com uma seta. A interfase está subdividida nas fases S, G1 e G2. A estrutura apontada é o cloroplasto. Na metáfase, os cromossomos estão alinhados na placa equatorial. A estrutura apontada é o cloroplasto. Na metáfase, os cromossomos estão alinhados na placa equatorial. A estrutura apontada é a parede celular. Na telófase, ocorre a descondensação dos cromossomos e a citocinese centrípeta. A estrutura apontada é o fragmoplasto. Na telófase, ocorre a descondensação dos cromossomos e a citocinese centrífuga. A estrutura apontada é o fragmoplasto. a b c d e (PUCRJ 2015) Considere as afirmações relativas à mitose. I. O nucléolo começa a desaparecer na prófase. II. Os núcleos filhos são geneticamente idênticos ao núcleo dos pais. III. As cromátides irmãs se separam no início da anáfase. IV. Cromossomos homólogos fazem sinapse na prófase. V. Um único núcleo dá origem a dois núcleos-filhos idênticos. Estão corretas: Apenas I, II, IV, V. Apenas I, II, III, V. Apenas II, III, IV, V. Apenas I, II, V. Todas as afirmações. 30 a b c d e ANOTAÇÕES C IT O G E N É T IC A 29www.biologiatotal.com.br GABARITO DJOW MITOSE CAIU NO ENEM - 2018 CAIU NA FUVEST - 2018 [C] [D] 1 - [D] A mitose é um tipo de divisão celular que origina células-filhas com o mesmo número de cromossomos da célula-mãe. 2- [A] O aumento do número de células em tumores ocorre sempre por mitoses. 3 - [A] As substâncias quimioterápicas utilizadas no combate ao câncer podem bloquear a formação do fuso acromático coordenado pelos centrossomos e, dessa forma, impedir que as células tumorais se multipliquem desordenadamente. 4- [A] A vimblastina é um medicamento que interfere na formação do fuso mitótico, por modificar o alinhamento dos microtúbulos durante a divisão celular. 5 - [A] Os medicamentos inibidores da formação dos microtúbulos de tubulina podem ser utilizados como agentes antimitóticos. A não formação do fuso de divisão é capaz de inibir o crescimento de tumores. 6 - [B] Durante o processo de multiplicação celular o material genético (DNA) encontra-se duplicado e condensado. 7- [B] 8- [A] 9 - [D] 10 - [C] Um tumor se forma a partir das sucessivas mitoses que ocorrem de modo descontrolado em um tecido. A mitose ocorre com a participação dos centríolos e origina duas células diploides. 11 - [B] A duplicação dos centrossomos ocorre na fase S do ciclo celular, que antecede o segundo ponto de verificação, G 2 /M. 12- [C] O período em que a célula animal possui cromossomos duplicados e constituídos por duas cromátides-irmãs, cada uma formada por uma molécula de DNA de cadeia dupla é o T3. A migração das cromátides-irmãs ocorre em T4. 13- [C] Durante o período G2 da interfase ocorre o processo de verificação do processo de duplicação do DNA ocorrido no período S. Caso a duplicação não esteja correta, o ciclo celular é interrompido. 14 - [D] Considerando que a célula 1 é diploide (2N) e está no período G1 da interfase, pode-se afirmar que a célula 2 acha-se na prófase da mitose e possui 4N de DNA; a célula 3, em anáfase também apresenta 4N de DNA e a célula 4, no final da telófase, possui 2N de DNA em seu núcleo. 15 - [B] Durante a metáfase da mitose serão observados 8 cromossomos distintos, cada um com 2 cromátides-irmãs unidas pelo centrômero. 16 - [E] Durante o período S e no período G 2 da interfase, os alelos B e b estão duplicados, apresentando, portanto, dois representantes de cada. Em C, ao final da mitose, cada célula filha possuirá um representante de cada alelo. 17 - [B] Durante a interfase não ocorre divisão celular, mas a célula está submetida à intensa atividade metabólica relacionada à execução de suas mais diferentes funções. As células que não se dividem permanecem em uma subfase do G1 que é designada como G0. O nucléolo está presente durante a interfase e desaparece durante a divisão celular. O período S caracteriza-se pela duplicação do DNA resultando em cromossomos compostos de duas cromátides. Essa constituição é medida no período G2 e só se desfaz mediante divisão celular. 18- [C] A mitose é uma divisão equacional. Pode ocorrer em células n e 2n. RESPOSTA COMENTADA http://bit.ly/2pNXuiU RESPOSTA COMENTADA http://bit.ly/2pNYCTA RESPOSTA COMENTADA http://bit.ly/2pNPo9S RESPOSTA COMENTADA RESPOSTA COMENTADA RESPOSTA COMENTADA RESPOSTA COMENTADA RESPOSTA COMENTADA RESPOSTA COMENTADA RESPOSTA COMENTADA RESPOSTA COMENTADA RESPOSTA COMENTADA RESPOSTA COMENTADA RESPOSTA COMENTADA RESPOSTA COMENTADA RESPOSTA COMENTADA http://bit.ly/2FpXQ6s http://bit.ly/2G5lIxb http://bit.ly/2G5m9Yl http://bit.ly/2DbQmSv http://bit.ly/2Ftj2bw http://bit.ly/2G6zmQL http://bit.ly/2FuUKOg http://bit.ly/2G84yz6 http://bit.ly/2G8DcJ5 http://bit.ly/2FvfV2U http://bit.ly/2Gaw0Mv http://bit.ly/2FrBz8d http://bit.ly/2FuHnOd 30 C IT O G E N É T IC A 19 - [D] Caso a célula 2n = 2 estivesse em metáfase meiótica I, o arranjo cromossômico seria diferente e os cromossomos homólogos estariam pareados. Se estivesse em metáfase meiótica II, o número de cromossomos seria diferente. Nesse caso, observaríamos apenas um cromossomo duplicado preso à região meridiana do fuso de microtúbulos. 20- [C] Durante a divisão celular meiótica, as células germinativasdiploides com 46 cromossomos formam células gaméticas haploides com 23 cromossomos. 21- [D] Células interfásicas podem permanecer no período G0 e não se dividir. Em determinadas situações, essas células entram no período G1, passam pelo período S e G2 e sofrem mitose. Esse fenômeno ocorre em certos tipos celulares específicos, como, por exemplo, neurônios, células que, normalmente, não se duplicam. 22- [C] A divisão equacional do material genético durante a anáfase da mitose só é possível devido à replicação semiconservativa do DNA no período S da interfase precedente. 23- [D] Durante a prófase, fase mais longa da mitose, o material genético encontra-se duplicado e separado longitudinalmente, exceto no centrômero, região que prende as cromátides irmãs. 24- [E] Os microtúbulos do fuso mitótico são constituídos pela proteína tubulina e são responsáveis pela correta separação durante o processo de divisão celular. 25- [E] A primeira fase da mitose é a prófase (2), quando se inicia a condensação dos cromossomos e ocorre a fragmentação da carioteca. A fase seguinte é a metáfase (4), quando os cromossomos condensados migram para a região equatorial da célula, formando a placa equatorial ou metafásica. Logo após a metáfase inicia-se a anáfase (1), fase em que ocorre a separação das cromátides-irmãs, puxadas para polos opostos pelo encurtamento dos microtúbulos do fuso do centrossomo. Na telófase (3), última fase da mitose, os cromossomos se descondensam, as fibras do fuso mitótico desaparecem, uma nova carioteca organiza-se ao redor de cada conjunto de cromossomos e ocorre a divisão citoplasmática (citocinese) para a formação de duas células-filhas. 26- [A] Durante a mitose, os processos de desestruturação da carioteca e segregação cromatínica ocorrem, respectivamente, durante a prófase a anáfase. 27- [B] A fase da mitose em que os cromossomos encontram-se na máxima condensação é a metáfase, representado pelo número 2. As fases da mitose são: prófase (1), metáfase (2), anáfase (3) e telófase (4). 28- [C] A sequência das fases do ciclo celular é: interfase (G1, S e G2) → prófase → metáfase → anáfase → telófase. Na fase S da telófase ocorre a duplicação dos cromossomos, na metáfase, a condensação máxima dos cromossomos, na anáfase ocorre a separação das cromátides-irmãs e na telófase ocorre a reorganização do nucléolo. 29- [E] A fase identificada corresponde à telófase da mitose, que ocorre nas células da raiz da cebola. Nessa fase, os cromossomos sofrem descondensação e a célula se divide por meio da formação da lamela média, a partir de fragmoplastos arranjados de forma centrífuga na região equatorial do citoplasma. 30- [B] O pareamento (sinapse) dos cromossomos homólogos ocorre no zigóteno da prófase I da meiose. ANOTAÇÕES RESPOSTA COMENTADA http://bit.ly/2pOIByG RESPOSTA COMENTADA http://bit.ly/2pOLvno RESPOSTA COMENTADA http://bit.ly/2pPb2Nd RESPOSTA COMENTADA http://bit.ly/2pNWv28 RESPOSTA COMENTADA http://bit.ly/2pOPTT9 RESPOSTA COMENTADA http://bit.ly/2pP9z9C RESPOSTA COMENTADA http://bit.ly/2pOauH9 RESPOSTA COMENTADA http://bit.ly/2pNZgQX RESPOSTA COMENTADA http://bit.ly/2pNXoHX RESPOSTA COMENTADA http://bit.ly/2pP386i RESPOSTA COMENTADA http://bit.ly/2pNR4QF RESPOSTA COMENTADA http://bit.ly/2pNWLAg 6 E X E R C ÍC IO S A P R O F U N D A D O S MITOSE a a 01 01 01 b b c 02 02 0204 04 0408 08 08 16 16 (FUVEST 2017) O sulfato de vincristina é uma substância usada para o tratamento de tumores. Esse quimioterápico penetra nas células e liga-se à tubulina, impedindo a formação de microtúbulos. Que processo celular, importante para o tratamento, é bloqueado, quando não se formam microtúbulos? Como os microtúbulos participam desse processo? Para o tratamento, o quimioterápico pode ser colocado dentro de lipossomos, vesículas limitadas por bicamada de constituição lipoproteica. Que estrutura celular tem composição semelhante à do lipossomo, o que permite que ambos interajam, facilitando a ação do quimioterápico na célula? (UEPG 2016) Sobre os processos envolvidos nas etapas de divisão celular, assinale o que for correto. Nos seres eucariotos e sexuados ocorrem dois tipos de divisão celular: mitose, que forma células com o mesmo número de cromossomos e com informações genéticas idênticas à célula-mãe; e meiose, que reduz o número de cromossomos à metade (haploide). A célula permanece em interfase na maior parte do tempo, período em que os cromossomos permanecem em um intenso grau de compactação e com baixa atividade das organelas. Na fase de prófase da meiose I, o crossing-over permite trocas de pedaços entre os cromossomos homólogos, fazendo surgir novas combinações genéticas. Na primeira etapa da meiose, os cromossomos homólogos se separam durante a anáfase I. (UEPG 2016) A divisão da célula faz parte do que os biólogos denominam ciclo celular. Este é um período que se inicia com a origem da célula, a partir de uma célula preexistente, e termina quando ela se divide em duas células-filhas. Com relação ao ciclo celular, assinale o que for correto. Os citologistas dividem o ciclo celular em duas etapas: divisão celular e interfase. A divisão celular compreende a mitose e a citocinese (divisão do citoplasma). A interfase é definida como o período entre duas divisões celulares consecutivas. Durante a interfase, os filamentos cromossômicos permanecem descondensados e distribuídos no interior do núcleo, constituindo a cromatina. Na interfase, a célula está em plena atividade, produzindo moléculas de RNA que são utilizadas na síntese proteica. É também durante a interfase que a célula cresce e que as moléculas de DNA dos cromossomos se duplicam, preparando a célula para a próxima divisão. As fases da mitose são, em sequência: prófase, metáfase, anáfase, telófase. (UEM-PAS 2016) Sobre a divisão celular nos eucariotos, assinale o que for correto. A meiose e a fecundação são fenômenos opostos, pois a meiose, sendo uma divisão reducional, produz gametas com metade do número de cromossomos, típico de uma espécie, enquanto a fecundação restitui a diploidia. A interfase é um período do ciclo celular que antecede a mitose e a meiose. Nela não ocorrem eventos importantes para a geração de novas células. Na meiose, os cromossomos homólogos separam-se durante a anáfase I e, durante a anáfase II, separam-se as cromátides. Ao final da mitose, a citocinese das células vegetais ocorre do centro para a periferia, recebendo o nome de citocinese centrífuga. Em células animais, o crossing-over ocorre na prófase, em cromossomos não homólogos da mitose ou da meiose. (UNICID - MEDICINA 2016) Após a descoberta da estrutura da molécula de DNA, surgiram três modelos para explicar como ocorre sua duplicação. A figura ilustra três possíveis modelos de duplicação da molécula de DNA. 14 15 16 18 19 (UFJF-PISM 1 2016) As divisões celulares, mitose e meiose, são processos importantes para a manutenção e perpetuação das espécies. Durante o ciclo celular, nos dois tipos de divisões celulares, o período em que a célula não está se dividindo (intérfase), é conhecido como período de “repouso” celular. Com base no seu conhecimento sobre o ciclo celular responda: Por que o termo “repouso” celular é inapropriado para a intérfase? Em qual período da intérfase observa-se uma maior quantidade de DNA? Quantas cromátides apresentam os cromossomos no período G2 da intérfase? 17 Na prófase ocorre o desaparecimento da carioteca. A lâmina nuclear se desfaz e as membranas componentes da carioteca fragmentam-se em pequenas vesículas, que se espalham pelo citoplasma. E X E R C ÍC IO S A P R O F U N D A D O S 7www.biologiatotal.com.br a 01 01 a b 02 02 b C 04 04 08 08 16 16 32 32 Dos modelos apresentados, qual deles representa a duplicação da molécula de DNA proposto por Watson e Crick? Justifiquesua resposta. Em que fase do ciclo celular mitótico ocorre a duplicação da molécula de DNA? Por que a célula precisa realizar esse processo? (UFSC 2015) A figura abaixo representa a chegada e a proliferação de células tumorais no tecido hepático provenientes do tecido pulmonar. (IFSC 2015) Considerando a figura abaixo e sobre o ciclo celular, assinale a soma da(s) proposição(ões) CORRETA(S): (UFJF-PISM 1 2015) Sabemos que cada tipo de célula possui um período específico para a realização do ciclo celular e que há dois tipos de divisão celular: mitose e meiose. De acordo com as etapas abaixo, responda: Qual a principal diferença encontrada entre metáfase mitótica e a metáfase I da meiose? Na mitose, em quais fases ocorrem os seguintes fenômenos? (1) desaparecimento do núcleo, (2) divisão dos centrômeros e (3) migração das cromátides irmãs. (UFSC 2014) O gráfico indica, em escala logarítmica, a relação dos casos de câncer em diversos órgãos com a idade dos indivíduos. Com relação ao gráfico e ao desenvolvimento de câncer, indique a soma da(s) proposição(ões) CORRETA(S) 22 20 21 23 A origem das células cancerosas está associada a anomalias na regulação do ciclo celular e à perda de controle da mitose. A mitose é um processo de divisão celular característico de células somáticas vegetais e animais, podendo ocorrer em outros eucariotos. A mitose é constituída pelas seguintes fases: prófase, metáfase, anáfase e telófase. Alguns autores costumam citar uma quinta fase – a prometáfase – intermediária entre a prófase e a metáfase. No final da mitose, a separação do citoplasma é chamada de cariocinese. Resumidamente, a mitose é o processo pelo qual uma célula haploide dá origem a duas outras células diploides, idênticas à célula-mãe e entre si. A interfase é um período de intensa atividade metabólica e de maior duração do ciclo celular. Na anáfase os cromossomos atingem o máximo em espiralização, encurtam e se localizam na região equatorial da célula. Por que a mitose da célula vegetal é chamada de acêntrica? Com base na figura e nos conhecimentos atuais sobre o câncer, é CORRETO afirmar que: falhas nos mecanismos de controle do ciclo celular podem desencadear a formação de tumores. no câncer, as células mitóticas se transformam em células meióticas. uma das estratégias nas pesquisas de combate ao câncer é a indução à apoptose das células tumorais por meio da manipulação da regulação gênica. a figura representa um exemplo de metástase. o câncer é uma doença de origem genética sobre a qual nenhum fator ambiental tem influência. as células tumorais apresentam alta taxa metabólica devido à intensa proliferação celular. 8 E X E R C ÍC IO S A P R O F U N D A D O S (UEM-PAS 2014) A continuidade da vida na Terra deve-se à reprodução, ou seja, à capacidade de os organismos produzirem descendentes semelhantes a si mesmos. Sobre a reprodução dos seres vivos, assinale o que for correto. Nas bactérias e nos protozoários, a reprodução assexuada envolve a duplicação do material genético e a divisão do próprio organismo. A reprodução sexuada de organismos eucariontes unicelulares e pluricelulares envolve fusão de material genético dos gametas. A reprodução sexuada possibilita a variabilidade genética dos descendentes, a qual decorre das recombinações entre cromossomos durante a meiose. Os animais apresentam ciclo de vida haplobionte diplonte, com a fusão de dois gametas haploides, originados por meiose gamética, e formação de zigoto diploide. Nas plantas, o ciclo de vida diplonte envolve a meiose espórica, com formação do esporófito haploide, que produz gametas diploides. (UFSC 2011) Assinale a(s) proposição(ões) correta(s). O ciclo celular é dividido em duas etapas: Divisão Celular e Interfase. Nesta última etapa (Interfase), subdividida em G1 – S – G2, a célula realiza seu metabolismo e se prepara, quando necessário, para a etapa da divisão celular. O tempo que as células permanecem na etapa chamada de Interfase é o mesmo entre os diferentes tipos celulares. No período do desenvolvimento embrionário, o ciclo celular compreende etapas de Interfases longas e etapas de divisões celulares rápidas. Na fase S da Interfase ocorre o processo de duplicação do DNA. Durante a Interfase o DNA está em plena atividade, formando o RNA com as informações para a síntese proteica. Em G2 a quantidade de DNA é a mesma que em G1. A frequência com que as células entram em divisão celular varia com o tipo e o estado fisiológico de cada uma delas. Na etapa chamada de divisão celular, pode ocorrer tanto a mitose como a meiose, em qualquer célula do corpo humano. (UERJ 2011) Normalmente não se encontram neurônios no cérebro em plena divisão celular. Entretanto, no Mal de Alzheimer, grandes quantidades dessas células iniciam anormalmente o ciclo de divisão. Estudos mostram que até 10% dos neurônios nas regiões atingidas por tal degeneração tentaram iniciar a divisão celular. Contudo, nenhum deles conseguiu terminá-la, pois não foi observado o sinal mais característico da consumação da divisão de uma célula: cromossomos alinhados no meio dos neurônios. S. Herculano-Houzel. Adaptado de O cérebro nosso de cada dia. Rio de Janeiro: Vieira e Lent, 2002. Nomeie o tipo de divisão celular ao qual o texto faz referência e a fase dessa divisão correspondente ao alinhamento dos cromossomos. (UEPG 2011) No que se refere à cromatina, assinale o que for correto. Aparece em todas as etapas da mitose: prófase, metáfase, anáfase e telófase. Aparece apenas na anáfase, pois, apenas nesta etapa a cromatina é importante no processo da divisão celular. Está presente no núcleo interfásico e aparece durante a divisão celular com uma organização estrutural diferente, transformando-se nos cromossomos. É formada por nucleoproteínas. (UEL 2013) Um pesquisador determinou as variações nos números de cromossomos e de moléculas de DNA, ao longo do tempo, em células vegetais em reprodução sexuada e assexuada. As variações na quantidade de moléculas em cada célula, nos dois casos, estão representadas nas figuras A e B. 24 27 28 26 25 01 01 01 01 02 02 02 02 04 04 04 04 08 08 08 08 16 16 16 32 32 64 64 Nos indivíduos na faixa de 20 a 30 anos, são mais comuns casos de câncer de esôfago. O tipo de câncer com maior probabilidade de se desenvolver a partir dos 50 anos, tanto em homens quanto em mulheres, é o da próstata. Entre os tipos mostrados no gráfico, o câncer de pele é o que afeta de maneira mais precoce os indivíduos. Uma pessoa de 80 anos tem aproximadamente 500 vezes mais chances de ter câncer de próstata do que uma pessoa de 40 anos. Não se pode concluir que a idade dos indivíduos esteja relacionada com o desenvolvimento de cânceres. As mutações genéticas que levam uma célula a se tornar cancerosa têm origem em fatores ambientais ou hereditários. Estatisticamente, o câncer de esôfago é mais precoce que o de estômago. Que tipo de divisão celular está caracterizado na figura A? E na figura B? Qual tipo corresponde às células em reprodução sexuada? Qual tipo corresponde às células em reprodução assexuada? Justifique suas respostas. Explique as características genéticas dos descendentes das reproduções sexuada e assexuada. a b E X E R C ÍC IO S A P R O F U N D A D O S 9www.biologiatotal.com.br (UNESP 2010) Apelo assexual – Caso único na natureza, espécie de formiga dispensou seus machos e descobriu que, ao menos para ela, sexo não vale a pena. Trata-se da Mycocepurus smithii, uma espécie de formiga que não tem machos: a rainha bota ovos que crescem sem precisar de fertilização, originando operárias estéreis ou futuras rainhas. Aparentemente, este mecanismo de reprodução traz uma desvantagem, que é a falta de diversidade genética que pode garantir a sobrevivência da espécieem desafios ambientais futuros. Duas hipóteses foram levantadas para explicar a origem destes ovos diploides: a primeira delas diz que os ovos são produzidos por mitoses e permanecem diploides sem passar por uma fase haploide; a segunda sugere que se formam dois ovos haploides que fertilizam um ao outro. (Unesp Ciência, novembro de 2009. Adaptado.) Considere as duas hipóteses apresentadas pelo texto. Cada uma dessas hipóteses, isoladamente, reforça ou fragiliza a suposição de que essa espécie teria desvantagem por perda de variabilidade genética? Justifique suas respostas. (UEPG 2010) Sobre a intérfase, que é o período que precede a divisão celular, assinale o que for correto. Na intérfase a célula produz proteínas, aumenta de tamanho e gera a duplicação do DNA presente na cromatina. A intérfase é muito mais longa do que a divisão celular propriamente dita. O aspecto do núcleo nessa fase é muito diferente daquele observado durante a divisão celular. Durante a divisão celular a cromatina se organiza e transforma-se em vários bastonetes individuais, os cromossomos. Nucléolos e carioteca, presentes durante toda a intérfase, desaparecem durante a divisão celular. Se observada na intérfase, a cromatina parece um conjunto embaralhado de filamentos finos. Durante a divisão celular, cada um desses filamentos espirala-se, enrolando-se sobre si mesmo. Dessa forma, o filamento fica mais curto e mais espesso, condensando-se. (UNICAMP 2010) O esquema a seguir representa três fases do ciclo celular de uma célula somática de um organismo diploide. (UEG 2010) A apoptose é conceituada como a morte celular programada, sendo um evento biológico muito comum nos tecidos animais. Sobre essa temática, responda ao que se pede: Identifique uma contribuição deste fenômeno na manutenção das células corporais dos organismos vivos. Exemplifique, utilizando um grupo de animais, um processo biológico que pode ser considerado apoptose. (UEM 2016) Em células eucarióticas, a relação nucleoplasmática (RNP) é dada pela fórmula na qual V N representa o volume do núcleo celular e V C representa o volume total da célula. Assinale o que for correto. Em células eucarióticas, o material genético fica localizado no núcleo. No processo de mitose de células eucarióticas, a fragmentação do envoltório nuclear (carioteca) se inicia na prófase. A relação nucleoplasmática também pode ser obtida pela fórmula . Uma célula com RNP = 2 tem menos de 60% de seu volume ocupado pelo núcleo. Em uma célula esférica, cujo núcleo é também esférico com raio igual à metade do raio da célula, tem-se N C N V RNP , V V = − N C N C V V V 1 V − 1 RNP . 7 = 29 30 31 32 33 01 01 02 02 04 04 08 08 16 16 Qual é o número de cromossomos em uma célula haploide do organismo em questão? Justifique sua resposta. Identifique se a célula representada é de um animal ou de uma planta. Aponte duas características que permitam fazer sua identificação. Justifique. a a b b 10 E X E R C ÍC IO S A P R O F U N D A D O S GABARITO DJOW MITOSE 14: a) O tratamento com o sulfato de vincristina bloqueia o processo de divisão celular mitótico. Os microtúbulos, formados pela proteína tubulina, prendem-se aos cromossomos duplicados pelos seus centrômeros e fracionam os cromossomos-filhos para os polos opostos da célula. Eles são os responsáveis pela correta separação das cromátides-irmãs durante a anáfase da mitose. b) A estrutura celular que apresenta a composição química semelhante ao lipossomo é a membrana plasmática. A fusão das vesículas com a membrana celular permite a introdução do quimioterápico no meio intracelular. 15: 01 + 04 + 08 = 13. [01] Verdadeiro. Nos seres vivos eucariotos e sexuados, a mitose forma duas células-filhas com o mesmo número de cromossomos da célula-mãe; e a meiose reduz pela metade o número de cromossomos, tornando-se haploide. [02] Falso. O tempo da interfase depende do tipo de célula e seu estado fisiológico e os cromossomos estão descondensados. Dependendo do estágio da interfase, a célula permanece em atividade ou repouso. [04] Verdadeiro. O crossing-over ocorre na prófase I, em que há trocas entre os cromossomos homólogos, aumentando a variabilidade genética. [08] Verdadeiro. Os cromossomos homólogos se separam durante a anáfase I (meiose I). 16: 01 + 02+ 04 + 08 + 16 = 31. Todos os itens estão corretos e relacionados ao ciclo celular observado em células que se renovam. 17: a) Durante a interfase, as células produzem RNA, proteínas e aumentam o seu volume (período G1). No período S ocorre síntese de DNA e, consequentemente, a duplicação dos cromossomos. b) A maior quantidade de DNA é verificada no período G2 da interfase. c) Em humanos com cariótipo normal, verificam-se no período G2, 46 cromossomos duplicados, cada um com 2 cromátides, e, portanto, 92 cromátides no total. 18: 01 + 04 + 08 = 13. A meiose é uma divisão celular reducional, com metade dos cromossomos da espécie em questão. Nela, os cromossomos homólogos são separados durante a anáfase I e as cromátides durante a anáfase II. O crossing-over é um processo que ocorre na prófase I da meiose, com troca de material genético entre cromossomos homólogos. A fecundação é a junção dos gametas haploides, originando células diploides. A interfase é um período do ciclo celular, chamado de S, importante para a divisão celular, momento de síntese, onde ocorre a duplicação do DNA, para posterior divisão. A citocinese centrífuga é característica das células vegetais e corresponde ao processo de divisão do citoplasma, iniciando do centro da célula, avançando para as extremidades. 19: a) O modelo C representa a duplicação da molécula de DNA proposta por Watson e Crick, indicando que cada uma das moléculas de DNA serve como molde para a formação de uma nova cadeia, chamada de replicação semiconservativa. b) A duplicação da molécula de DNA ocorre na Intérfase, no intervalo chamada S (Síntese), processo que antecede a mitose propriamente dita. A célula precisa replicar o DNA para a divisão e produção de uma nova célula. 20: 01 + 02 + 16 = 19. [04] Falsa. A divisão do citoplasma corresponde à citocinese. [08] Falsa. A mitose de uma célula haploide origina duas células haploides. [32] Falsa. A máxima espiralização cromossômica ocorre durante a metáfase. 21: a) Na mitose a placa equatorial é formada pelos cromossomos duplicados e não pareados. Na Meiose I a placa equatorial é formada por bivalentes (homólogos pareados). b) 1 – prófase; 2 – anáfase; 3 –anáfase. c) Por não apresentar centríolo. 22: 01 + 04 + 08 + 32 = 45. [02] Falso. A proliferação celular descontrolada que caracteriza o câncer é exclusivamente mitótica. [16] Falso. O desenvolvimento do câncer é influenciado por diversos fatores ambientais, tais como: tabagismo, radiação UV, entre outros. 23: 04 + 08 + 32 = 44. [01] INCORRETO: O câncer de esôfago é mais comum na faixa acima dos 70 anos. [02] INCORRETO: O câncer de próstata somente ocorre em homens. [16] INCORRETO: O gráfico mostra uma correlação direta entre a idade avançada e a incidência de câncer. [64] INCORRETO: Estatisticamente, o câncer de estômago é mais precoce que o de esôfago. 24: 01 + 02 + 04 + 08 = 15. Em todos os organismos vivos diploides (2N) e sexuados, os gametas sempre serão células haploides (N). 25: a) No esquema da figura A está representada a mitose, e na figura B a meiose. As células em reprodução sexuada correspondem à meiose, isto é, figura B. Podemos justificar pela produção de quatro células ao final do processo e redução no número de cromossomos em cada célula formada. Na reprodução assexuada a estabilidade no número de cromossomos nas células formadas é o ponto principal, ou seja, mantém o número de cromossomos que pode ser observado na formação das duas células ao final do processo. b) Os descendentes formados pelo processode reprodução sexuada diferem dos pais por apresentar uma mistura de material genético de ambos, já no processo de reprodução assexuada as características genéticas se mantêm como ocorre na clonagem. 26: 04 + 08 = 12. A cromatina torna-se evidente à microscopia óptica e eletrônica durante a metáfase e anáfase, devido à condensação ou espiralização das nucleoproteínas. 27: 04 + 08 + 32 = 44 O período interfásico varia de acordo com o tipo celular considerado. Durante o período de desenvolvimento embrionário, as células normalmente apresentam período interfásico curto e divisões mitóticas rápidas. No período G2 da interfase, os cromossomos estão duplicados, contendo o dobro da quantidade de DNA observado no período G1. A meiose ocorre apenas nas células componentes da linhagem celular germinativa presentes nos testículos e ovários. E X E R C ÍC IO S A P R O F U N D A D O S 11www.biologiatotal.com.br 28: Mitose; metáfase. Neurônios são células somáticas que normalmente não sofrem divisão. A presença de cromossomos duplicados, condensados e alinhados no interior das células indica que estão passando pela metáfase mitótica 29:A hipótese de que ovos diploides surgem por divisões mitóticas de células precursoras diploides reforça a suposição de que essa espécie de formiga apresenta desvantagem por perda de variabilidade genética, pois a mitose produz células cromossômica e geneticamente idênticas. A hipótese de que os ovos diploides são resultantes da fusão de células haploides pressupõe que essas células haploides foram formadas por divisões meióticas, nas quais ocorrem fenômenos que ampliam a variabilidade genética: o crossing-over (permutação), a segregação independente dos cromossomos homólogos e a união de células recombinadas. Essa hipótese fragiliza a suposição de perda de variabilidade genética na população de formigas. 30: 01 + 02 + 04 + 08 + 16 = 31 Todas as afirmativas são corretas. A intérfase é o período do ciclo celular que precede a divisão celular. Durante a intérfase, a célula realiza suas funções metabólicas, cresce em tamanho, produz proteínas e duplica seu DNA. Durante a divisão celular a cromatina condensa-se tornando-se mais espessa e curta, sendo então denominada cromossomo. 31:a) o número de cromossomos na célula haploide do organismo em questão é 2 (n=2). Na anáfase representada é possível observar a separação das cromátides irmãs de 4 cromossomos. Sabendo que a célula diploide apresenta um par de cada cromossomo, conclui-se que 2n é igual a 4 e, portanto, n=2. b) a célula representada é de um animal. As características desta célula que permitem sua identificação são: ausência de parede celular, citocinese centrípeta e presença de centríolos. 32:a) A apoptose é um mecanismo útil para manter o equilíbrio interno dos organismos multicelulares. Várias são as contribuições da apoptose na manutenção das células somáticas de organismos vivos. Uma delas está no controle do número de células de um organismo, que é efetivado não apenas pela velocidade da divisão celular, mas também pelo controle da morte celular. Se as células não são mais necessárias, elas morrem pela ativação da morte celular programada. Outra contribuição desse fenômeno na manutenção das células corporais dos mamíferos é o desencadeamento da apoptose nas células portadoras de DNA lesado, o que contribui para a diminuição da frequência de câncer nesses organismos. b) A metamorfose das rãs é um exemplo da utilização de apoptose por um grupo de animais. Quando um girino se transforma numa rã, as células na cauda são induzidas a sofrer apoptose e morrem. A cauda que não é mais necessária para a rã desaparece. 33: 01 + 02 + 04 + 16 = 23. [Resposta do ponto de vista da disciplina de Biologia] [01] Correta. [02] Correta. [Resposta do ponto de vista da disciplina de Matemática] ANOTAÇÕES N N C C CN N N C N C C N C N C C V V V V VV V V V V V V V V V 1 V V = = ⋅ = − − −− [04] Correta. Simplificando a relação dada: [08] Incorreta. Uma célula com RNP = 2 tem mais de 60% de seu volume ocupado pelo núcleo. Calculando: N C N N C N N C N C C N V 2 2 2V 2V V 2V 3V V V V 0,67V V V 3 = → − = → = → = → ≈ − [16] Correta. Calculando: N 3 C 3 3 N 3 3 3C N 4 V R 3 4 R 4 V R 3 8 24 4 4 4 R 4 24 4 124 24 24 RNP 4 4 4 4 32 4 24 28 28 V 7 R R 3 24 3 24 24 RNP V V ð ð ð ð ð ð = = = = = = ⋅ = → = − − − = → − C IT O G E N É T IC A 59www.biologiatotal.com.br SÍNTESE PROTEICA A síntese de proteínas dentro da célula ocorre devido à interação do núcleo com o citoplasma. No núcleo o DNA sintetiza o RNAm (mensageiro) de uma das suas cadeias, transcrevendo o código de uma proteína específica. Depois de produzido, o RNAm desloca-se para o citoplasma e liga-se aos ribossomos que passam agora a “ler” a sequência de bases nitrogenadas do RNAm. A leitura do código é feita por “trincas” de bases nitrogenadas; cada “trinca” do RNA corresponde a um códon que irá determinar a colocação de um aminoácido específico na cadeia proteica. Isso caracteriza a tradução do código genético. Na figura acima está representado o dogma central da biologia: replicação, transcrião e tradução. O dna, como molécula mais importante de uim ser vivo, passa por estas transformações para manter a vida Existem 64 códons diferentes que codificam 20 aminoácidos. Logo, cada aminoácido da proteína é codificado por 1, 2, 3 ou 4 códons do RNAm, sendo o código genético chamado degenerado. Para a formação da proteína participam os RNAm, RNAt e ribossomos. Os RNAt são moléculas pequenas que possuem um anticódon, o qual deve reconhecer o aminoácido específico, fixá- lo e, com ele a reboque, procurar um local do RNAm (um códon) onde o seu anticódon encaixe perfeitamente. O apoio para isso será dado pelo ribossomo. A identificação dos aminoácidos na cadeia polipeptídica se dá em função da sequência de códons do RNAm. Estes podem ser identificados de acordo com a tabela a seguir: CÓDIGO GENÉTICO O gene corresponde a uma sequência particular de DNA, codificadora de uma informação (proteína ou RNA). A expressão gênica envolve a cópia de regiões específicas do DNA (os genes) numa molécula de mRNA e a passagem da informação contida na sequência de nucleotídeos desse mRNA para uma sequência de aminoácidos. As moléculas de RNA são sintetizadas por um processo conhecido como transcrição, similar a replicação do DNA. Quando se diz que um gene é expresso em um dado tecido, significa que neste tecido é feita uma molécula de mRNA usando este gene como molde e esta molécula de RNA serve como molde para a “montagem” da proteína correspondente Neste processo uma das fitas do DNA atua como modelo para que o pareamento de bases complementares possa acontecer. Após a transcrição do DNA a fita de mRNA é liberada da molécula de DNA, voltando o DNA a conformação original. O mRNA então transcrito dirige a síntese da molécula proteica, enquanto 60 C IT O G E N É T IC A outras moléculas de RNA (tRNA) servem como transportadores dos aminoácidos envolvidos, ou se encontram como componentes ribossômicos. Em síntese, o DNA pode se replicar e dar origem a novas moléculas de DNA; pode ainda ser transcrito em RNA, e este por sua vez traduz o código genético em proteínas. Isso é conhecido como o Dogma Central da Biologia. A quantidade de mRNA produzido a partir de uma região particular do DNA é controlada por proteínas regulatórias, que se ligam a sítios específicos no DNA. Como cada molécula de mRNA pode ser traduzida em milhares de cópias de uma cadeia polipeptídica, a informação contida numa pequena região do DNA pode dirigir a síntese de milhões de cópias de uma proteína específica. Conter a informação genética significa não somente armazenar e transmitir ao longo das gerações, mas expressar, ou seja, servir de molde para a síntese de RNAs e alguns desses serem traduzidos nas proteínas correspondentes.LEITURA COMPLEMENTAR Entenda o filme “O óleo de Lorenzo”! O filme “O óleo de Lorenzo” conta a história real de um menino de oito anos que possui uma doença rara chamada adrenoleucodistrofia (ALD). Lutando contra o tempo em uma época em que pouco se sabia sobre a doença, os pais do menino passaram a pesquisar por si próprios um possível tratamento para a criança. O filme termina com a descoberta de um óleo – o óleo de Lorenzo – que reduz fortemente o desenvolvimento da doença. Mas qual a relação entre a doença de Lorenzo, o óleo que estagnou seu desenvolvimento e os neurônios que todos nós possuímos? C IT O G E N É T IC A 61www.biologiatotal.com.br Lorenzo ficou famoso ao sobreviver por muito tempo a esta doença que até então não tem cura. Imagem: Daily Mail A bainha de mielina otimiza o transporte de impulsos nervosos ao longo do axônio, e sua destruição resulta em danos no sistema neurológico dos pacientes com adrenoleucodistrofia. Imagem: John Wiley & Sons, Inc. ANOTAÇÕES A adrenoleucodistrofia é uma doença genética ligada ao cromossomo X, e que por isso acomete principalmente homens. Extremamente rara, a ALD resulta de alterações em uma proteína transportadora de membrana dos peroxissomos – responsáveis pela degradação dos ácidos graxos –, interferindo na atividade normal destas organelas. Uma vez alterada, a proteína não consegue mais realizar sua função e os ácidos graxos de cadeia longa, que deveriam entrar nos peroxissomos para serem degradados, acumulam-se nos tecidos do organismo, resultando em sintomas progressivos, como fraqueza corporal e distúrbios neurológicos.Os distúrbios neurológicos são os sintomas mais importantes da doença e ocorrem devido ao acúmulo dos ácidos graxos nos tecidos cerebrais, que resultam na redução da transmissão de impulsos nervosos. Mas de que maneira o acúmulo de ácidos graxos interferem na transmissão nervosa?Nossos neurônios são células diferenciadas com prolongamentos compridos chamados axônios. Os impulsos nervosos são transmitidos entre os neurônios sendo deslocados ao longo dos axônios. Ao redor desses prolongamentos existe uma camada protetora chamada bainha de mielina, que também facilita a transmissão de impulsos nervosos, otimizando a comunicação entre os neurônios. Agora que sabemos como funcionam os neurônios e a bainha de mielina, podemos entender de que forma a ALD resulta em distúrbios neuronais: os ácidos graxos de cadeia longa acumulados no tecido cerebral destroem a bainha de mielina, interferindo no deslocamento dos impulsos e dificultando a transmissão nervosa. Mas de que forma o óleo de Lorenzo impede o desenvolvimento da doença? O óleo é uma mistura de ácidos graxos de cadeia curta que, aliado a uma dieta restritiva, reduz a produção de ácidos graxos de cadeia longa, diminuindo seu acúmulo no organismo. A real eficácia do óleo ainda não está comprovada cientificamente, mas o tratamento parece ter surtido efeito em Lorenzo, que viveu até os 30 anos de idade – 20 anos a mais do que o previsto pelos médicos. Fonte: Biochimie. 62 E X E R C ÍC IO S a b c d 3 4 Sobre o material genético, assinale o que for correto. A duplicação do material genético de eucariotos ocorre durante a anáfase da mitose. Entende-se por gene o segmento de DNA capaz de codificar um RNA. Em um gene ativo, a RNA polimerase está complementando os desoxinucleotídeos da região codificante com ribonucleotídeos complementares e realizando ligações fosfo-di-ester entre eles. Toda mutação em genes que codificam proteínas em eucariotos altera a sequência de aminoácidos na proteína codificada neste gene. Eucariotos se distinguem de procariotos, neste quesito, por possuírem histonas associadas ao DNA, formando cromatina. EXERCÍCIOS (UECE 2015) A molécula de DNA armazena informação genômica que é transcrita e traduzida por mecanismos elegantes como os de transcrição e tradução. Entretanto, entre os distintos indivíduos biológicos construídos por mensagem contida no DNA, há uma singularidade biológica que se repete, mas se diferencia pelo modo como esta é organizada. Essa descrição corresponde à(s) molécula de RNAr. moléculas de RNAt. bases nitrogenadas. molécula de RNAm. (UECE 2015) Sobre os ácidos nucleicos (DNA e RNA) é correto afirmar que o RNA é formado por segmentos denominados genes, responsáveis pela produção de proteínas nos seres vivos. o processo de produção de uma molécula de RNA a partir de uma molécula de DNA é chamado de tradução. DNA é composto por uma desoxirribose e um grupo fosfato, sendo suas quatro bases nitrogenadas: adenina, citosina, guanina e timina. dentre as bases nitrogenadas, a timina é exclusiva do RNA. (UNISINOS 2012) Em 1953, James Watson e Francis Crick descreveram a estrutura do DNA (ácido desoxirribonucleico). O DNA armazena as informações genéticas que coordenam o desenvolvimento e o funcionamento dos seres vivos em unidades chamadas genes. Sua estrutura é formada por um 1 2 CAIU NA UEM - 2016 a a a b b b c c c d d d e longo polímero de unidades simples de nucleotídeos (monômeros), e sua cadeia principal, por moléculas de açúcares e fosfato intercaladas, unidas por ligações fosfodiéster. Ligada a cada molécula de açúcar, está uma das quatro bases nitrogenadas, cuja sequência, ao longo da molécula de DNA, constitui a informação genética. A leitura dessas sequências é realizada pelo RNA mensageiro (ácido ribonucleico), que copia parte da cadeia de DNA por um processo chamado transcrição, e, posteriormente, a informação contida neste é “traduzida” em proteínas pela tradução. Embora a maior parte do RNA produzido seja utilizada na síntese de proteínas, pode também ter função estrutural (RNA ribossômico), que faz parte da constituição dos ribossomos. Das bases nitrogenadas listadas abaixo, qual ocorre exclusivamente na estrutura do DNA? Adenina Uracila Timina Guanina Citosina (IFSUL 2011) As proteínas são substâncias essenciais da estrutura das células vivas e podem ser formadas por um ou mais polipeptídios. O processo de síntese de uma cadeia polipeptídica consiste em unir aminoácidos de acordo com a sequência de códons de RNAm. Como essa sequência é determinada pelas bases de DNA que serviu de molde ao RNAm, a síntese de proteínas é denominada duplicação semiconservativa. transcrição gênica. tradução gênica. programação genética. 01 02 04 08 16 E X E R C ÍC IO S 63www.biologiatotal.com.br 6 7 a a a b b b c c c d d d e e e 8 9 10 (PUCRJ 2010) Como consequência de uma mutação hipotética em uma molécula de RNA mensageiro, podemos esperar que ocorram diversas mudanças, à exceção de alterações: na transcrição reversa desse RNA para DNA. na autoduplicação do DNA que o originou. na tradução dessa molécula de RNA. moleculares em proteínas estruturais originadas desse RNA. funcionais em proteínas enzimáticas originadas desse RNA. (ENEM 2009) A figura seguinte representa um modelo de transmissão da informação genética nos sistemas biológicos. No fim do processo, que inclui a replicação, a transcrição e a tradução, há três formas proteicas diferentes denominadas a, b e c. Depreende-se do modelo que a única molécula que participa da produção de proteínas é o DNA. o fluxo de informação genética, nos sistemas biológicos, é unidirecional. as fontes de informação ativas durante o processo de transcrição são as proteínas. é possível obter diferentes variantes proteicas a partir de um mesmo produto de transcrição. a molécula de DNA possui forma circular e as demais moléculas possuem forma de fita simples linearizadas. (UFRGS 2008) O esquema a seguir representa uma etapa do processo de tradução. Assinale a alternativa que identifica, correta e respectivamente, os componentes indicados pelas setas 1, 2 e 3 do esquema. polipeptídeo - RNA transportador -códon proteína - RNA mensageiro - anticódon RNA mensageiro - RNA ribossômico - anticódon RNA mensageiro - RNA ribossômico - RNA transportador polipeptídeo - RNA mensageiro - aminoácido (UFSCAR 2007) O exame de um epitélio e do tecido nervoso de um mesmo animal revelou que suas células apresentam diferentes características. Isso ocorre porque as moléculas de DNA das duas células carregam informações diferentes. os genes que estão se expressando nas duas células são diferentes. o mecanismo de tradução do RNA difere nas duas células. o mecanismo de transcrição do DNA nas duas células é diferente. os RNA transportadores das duas células são diferentes. (UNESP 2004) Erros podem ocorrer, embora em baixa frequência, durante os processos de replicação, transcrição e tradução do DNA. Entretanto, as consequências desses erros podem ser mais graves, por serem herdáveis, quando ocorrem na transcrição, apenas. na replicação, apenas. na replicação e na transcrição, apenas. na transcrição e na tradução, apenas. em qualquer um dos três processos. (CFTMG 2007) A figura a seguir representa o processo de síntese de proteínas denominado tradução, do qual participam três tipos de RNA com a possibilidade de serem: 1 - associados às proteínas, compondo os ribossomos. 2 - estruturados em filamentos simples, contendo o códon. 3 - ligados aos aminoácidos, constituindo o anticódon. Esses tipos de RNA são, respectivamente, ribossômico, mensageiro, transportador. transportador, mensageiro, ribossômico. mensageiro, ribossômico, transportador. ribossômico, transportador, mensageiro. 11 a a b b c c d d e 5 a b c d e (FATEC 2017) Hormônio do crescimento de plantas é alvo de pesquisa chinesa Um grupo de pesquisadores tem como principal objetivo desvendar o funcionamento dos hormônios nas plantas. “Um desses fitormônios é o etileno, molécula de gás que regula uma ampla gama de processos, incluindo o amadurecimento de frutos, o envelhecimento de folhas e de flores, a tolerância ao estresse e a defesa 64 E X E R C ÍC IO S formação dos nucleotídeos. tradução do RNA mensageiro. formação dos triglicerídeos. transcrição do DNA. síntese dos polissacarídeos. (UNICAMP 2012) Em um experimento, um segmento de DNA que contém a região codificadora de uma proteína humana foi introduzido em um plasmídeo e passou a ser expresso em uma bactéria. Considere que o 50º códon do RNA mensageiro produzido na bactéria a partir desse segmento seja um códon de parada da tradução. Nesse caso, é correto afirmar que: A proteína resultante da tradução desse RNA mensageiro possui 50 aminoácidos. A proteína resultante da tradução desse RNA mensageiro possui 49 aminoácidos. A proteína resultante da tradução desse RNA mensageiro possui 150 aminoácidos. Nenhuma proteína é formada, pois esse RNA mensageiro apresenta um códon de parada. (IFSP 2012) A produção de uma proteína no interior das células eucarióticas poderia ser comparada a uma linha de produção de uma indústria. Para que o trabalho ocorra, é necessária a síntese de uma molécula de RNA mensageiro e esta será utilizada pelos ribossomos para que a proteína seja sintetizada. Pode-se afirmar que a síntese de RNA mensageiro ocorre no citosol e a síntese proteica ocorre no núcleo celular. a síntese de RNA mensageiro é denominada tradução e a de proteínas chama-se transcrição. o RNA mensageiro apresenta uma sequência de anticódons que serão traduzidos pelos ribossomos. a proteína é formada por aminoácidos que foram trazidos pelos RNA mensageiros até os ribossomos. os ribossomos realizam a tradução da molécula de RNA mensageiro no citosol da célula. (UERJ 2014) As características abaixo são referentes aos processos de replicação, transcrição e tradução, que ocorrem em seres vivos. I. A síntese de proteínas tem início antes mesmo do término da transcrição. II. A grande maioria dos genes contém íntrons, retirados antes da tradução. III. A síntese de proteínas sempre ocorre em ribossomos livres no citoplasma. IV. O processo de replicação possui uma única origem. As características I, II, III e IV estão associadas, respectivamente, aos organismos indicados em: eucariotos – eucariotos – procariotos – eucariotos eucariotos – procariotos – eucariotos – procariotos procariotos – eucariotos – procariotos – procariotos procariotos – procariotos – eucariotos – procariotos 14 15 a a a a a b b b b b c c c c c d d d d d e e 12 13 a b c d e contra patógenos”, explicou o pesquisador Hongwei Guo, professor da Escola de Ciências da Vida da Universidade de Pequim. “Temos estudado fatores que medeiam a regulação de respostas de plantas ao etileno, como a interação com outros fitormônios. Essas interações indicam a existência de complexas redes de sinalização na ação do etileno nas plantas”. Entre esses outros hormônios, o pesquisador mencionou a citocinina, a auxina e a giberelina. “Identificamos que os fatores de transcrição conhecidos como EIN3 e EIL1 representam uma integração fundamental nas ações entre o etileno e outros fitormônios”, disse Guo. Fatores de transcrição como o EIN3 e EIL1 são proteínas essenciais no controle da expressão genética. Quando elas se ligam ao DNA de células eucarióticas, permitem que haja uma ligação entre a enzima RNA-polimerase e o DNA, possibilitando, assim, a transcrição e a futura tradução. Caso a equipe de pesquisadores consiga suprimir fatores de transcrição como o EIN3 e o EIL1 em algumas células, elas deverão apresentar, quando comparadas às demais células, maior concentração de DNA. maior concentração de clorofilas. maior concentração de cloroplastos. menor concentração de celulose. menor concentração de RNA. (UNESP 2016) Nas células ocorrem reações químicas para a síntese de moléculas orgânicas necessárias à própria célula e ao organismo. A figura mostra a reação química de formação de uma estrutura molecular maior a partir da união de três outras moléculas menores. Esta reação química ocorre no interior da célula durante a E X E R C ÍC IO S 65www.biologiatotal.com.br - o códon UGG aparece duas vezes na porção desse RNA que codifica o peptídeo. Observe, na tabela abaixo, a identificação de alguns códons: O aminoácido metionina, introduzido no peptídeo pelo códon iniciador, é imediatamente removido após o término da tradução. A percentagem de triptofano na composição da molécula desse peptídio é de: 1,48% 1,55% 4,44% 4,65% (UFC 2007) O pesquisador Gustavo obtém pectinase, no meio de cultura líquido, produzida pelo fungo ‘Aspergillus niger’, para ser empregada na indústria de sucos. Gustavo não precisa destruir o fungo para obter a enzima; ele simplesmente separa o meio de cultura do microrganismo e isola a enzima deste meio. De acordo com o texto, assinale a alternativa correta. O ‘Aspergillus niger’ é um organismo que possui mesossomo; desta forma, a síntese da enzima ocorre nas membranas do mesossomo e depois ela é secretada para o meio de cultura. O caminho da produção da pectinase começa com a transcrição, no citoplasma, do seu RNAm, que é traduzido por ribossomos e depois é ancorado nas membranas do retículo endoplasmático rugoso, onde a tradução é concluída. A síntese da pectinase começa no citoplasma e termina nas membranas do retículo endoplasmático rugoso. Em seguida, esta enzima passa para o complexo de Golgi e é secretada, via vesículas de secreção, para o meio de cultura. A síntese da pectinase começa no núcleo e termina nas membranas do retículo endoplasmático liso. Em seguida, esta enzima passa para o lisossomo, depois para o complexo de Golgi e é secretada, via vesículas de secreção, para o meio de cultura. A síntese da pectinase começa no mesossomo e termina nas membranas do retículo endoplasmático rugoso. Emseguida, esta enzima passa para o complexo de Golgi e é secretada, via vesículas de secreção, para o meio de cultura. (UFU 2007) O gráfico a seguir representa a produção de proteínas por duas populações celulares mantidas “in vitro”. A primeira população celular é representada pela sequência 1 e a segunda pela sequência 2. A seta vertical indica o tempo exato de administração da Droga x. (FUVEST 2012) Uma mutação, responsável por uma doença sanguínea, foi identificada numa família. Abaixo estão representadas sequências de bases nitrogenadas, normal e mutante; nelas estão destacados o sítio de início da tradução e a base alterada. O ácido nucleico representado acima e o número de aminoácidos codificados pela sequência de bases, entre o sítio de início da tradução e a mutação, estão corretamente indicados em: DNA; 8. DNA; 24. DNA; 12. RNA; 8. RNA; 24. (UFTM 2011) Considere o seguinte trecho: (...) apesar de suas enormes diferenças, peixes e mamíferos têm aproximadamente os mesmos genes, tal como os crocodilos e os pardais. (François Jacob. O ratinho, a mosca e o homem.) O que explica a produção dessa diferença é a existência de um código genético universal e degenerado entre os seres vivos. a ocorrência do mesmo tipo de transcrição e de tradução que acontecem nesses genes. que diferentes tipos de RNA mensageiro são transcritos em cada espécie. a preservação do dogma central da biologia, isto é, um gene para cada proteína. a existência de um ancestral comum entre os mais distintos seres vivos. (UERJ 2010) Alguns vírus, como o da poliomielite, contêm RNA de fita simples (+), que podem funcionar diretamente como mensageiros na célula infectada. Esses RNA possuem uma sequência nucleotídica necessária para que o códon de iniciação da síntese proteica seja identificado, como mostra o esquema a seguir: Considere, para um RNAm desse tipo, que sintetiza um peptídeo viral, as seguintes informações: - se a base nitrogenada adenina do códon de iniciação é a de número 1, a base uracila do códon de terminação será a de número 133, seguindo-se o sentido da tradução; a a a a b b b b c c c c d d d d e e e 16 17 18 19 20 66 E X E R C ÍC IO S Com base no gráfico apresentado, é correto afirmar que a Droga x inibe o processo de tradução de forma mais lenta na sequência 2. mais rápida na sequência 2. mais rápida na sequência 1. que em ambas as sequências a velocidade é a mesma Apenas 1. Apenas 2. Apenas 3. Apenas 1 e 2. 1, 2 e 3. (UECE 2009) Sobre os Ácidos Nucleicos, são feitas as seguintes afirmações: I. São macromoléculas, de elevada massa molecular, que possuem ácido fosfórico, açúcares e bases purínicas e pirimidínicas, em sua composição. II. Ocorrem em todas as células vivas e são responsáveis pelo armazenamento e transmissão da informação genética e por sua tradução, que é expressa pela síntese protéica. III. Encontram-se presentes no núcleo dos procariotos e dispersos no hialoplasma dos eucariotos. IV. Encontram-se, normalmente, organizados sob a forma de fita simples ou dupla. Das quatro afirmações anteriores, são verdadeiras apenas a I, a II e a IV. a I, a II, a III e a IV. apenas a III e a IV. apenas a I e a II. (UPE-SSA 3 2016) A angiogênese é um mecanismo bem regulado em nosso organismo, sendo fundamental durante o desenvolvimento embrionário. Na fase adulta, no entanto, esses vasos sanguíneos, que, às vezes, brotam fora de hora e de lugar, podem estar relacionados a problemas graves, como o câncer. Nesse caso, o tumor só consegue se desenvolver, se houver suprimento sanguíneo, que o alimenta e o ajuda a crescer e a se espalhar por outros tecidos. Há muito se sabe que os genes HIF1A e VEGFA são os principais responsáveis pela regulação da formação da angiogênese. O que os ativava ou desativava, no entanto, permanecia sendo um mistério. Os microRNAs são moléculas, que controlam a expressão de um tipo específico de RNA mensageiro e inibem a expressão das moléculas às quais se ligam. Segundo Diana Nunes, “Quando um microRNA se liga a um RNA mensageiro, como no caso do VEGFA, ele o regula negativamente, impedindo sua tradução em proteína.” Fonte: http://revistapesquisa.fapesp.br/2015/03/23/freios- moleculares/(Adaptado). Acesso em: julho 2015. Sobre isso, analise os itens a seguir: I. O RNAm descrito no texto transmite as instruções contidas nos genes, levando à produção de proteínas, que iniciam o desenvolvimento de novos vasos sanguíneos. II. Na regulação descrita, microRNAs específicos se a b c d a a b b c c d d e (UFRGS 2010) Leia o quadrinho a seguir. Considere o enunciado a seguir, referente ao significado da resposta de Mafalda, e as três propostas para completá-lo. A expressão direção 5’→3’ refere-se 1. à ligação entre fosfato e açúcar no processo de replicação do DNA. 2. à atividade da enzima RNA polimerase no processo de transcrição do RNA. 3. à união entre os aminoácidos no processo de tradução das proteínas. Quais propostas estão corretas? 22 21 23 E X E R C ÍC IO S 67www.biologiatotal.com.br a a a a b b b b c c c c d d d d e e e e ligavam aos RNAs mensageiros de HIF1A e VEGFA, impedindo que eles fossem traduzidos em proteínas e, com isso, se iniciasse o surgimento de novos vasos sanguíneos. III. Se a expressão dos microRNAs for aumentada, os RNAs mensageiros de HIF1A e VEGFA ficarão livres para produzir proteínas e iniciar a angiogênese. IV. A regulação desses genes ocorre durante a replicação e começa quando a RNA polimerase se encaixa no promotor, iniciando a síntese do RNAm. Estão CORRETOS I e II. I e III. II e III. II e IV. III e IV. (UFRGS 2016) No bloco superior abaixo, são citados processos relacionados à síntese proteica; no inferior, seus eventos característicos. Associe adequadamente o bloco inferior ao superior. 1. Transcrição 2. Tradução ( ) A síntese de RNA, a partir do DNA, é catalisada pela polimerase do RNA. ( ) O RNAt que transporta o aminoácido metionina emparelha-se com um códon AUG, presente na molécula de RNAm. ( ) O sítio P é sempre ocupado pelo RNAt que carrega a cadeia polipeptídica em formação. ( ) A região promotora é uma sequência de bases nitrogenadas do DNA que determina o local de encaixe da polimerase do RNA. A sequência correta de preenchimento dos parênteses, de cima para baixo, é 1 – 1 – 2 – 2. 1 – 2 – 2 – 1. 1 – 2 – 2 – 2. 2 – 1 – 1 – 1. 2 – 1 – 1 – 2. (UCS 2012) O DNA desempenha suas funções por meio do RNA mensageiro (RNAm). A maioria das moléculas de RNA, por sua vez, orienta a produção de proteínas. Considere as seguintes afirmações em relação aos processos de expressão gênica. I. Nos procariotos, a transcrição gênica dá origem a um pré-RNAm, que posteriormente passa pelo processo de splicing para gerar o RNAm. II. Nos eucariotos e procariotos, uma molécula de RNAm passa pela tradução, para dar origem a um peptídeo. III. Nos eucariotos, o ribossomo pode acoplar-se ao retículo endoplasmático, durante o processo de tradução. Das afirmações acima, apenas I está correta. apenas II está correta. apenas III está correta. apenas I e III estão corretas. apenas II e III estão corretas. (UEPB 2011) Analise as proposições abaixo, referentes ao processo de síntese, armazenamento e utilização de polipeptídeos em células eucarióticas. I. O processo de síntese de polipeptídeos ocorre nos ribossomos, que são estruturas constituídas por proteínas associadas a um ácido ribonucleico ribossômico (RNAr). Para a síntese de proteínas ocorrer, o ribossomo associa-se ao RNA mensageiro (RNAm) e desloca-se sobre ele, traduzindo a sua informação. À medida que o ribossomo se desloca, o polipeptídeo vai sendo formado. II. A síntese de proteínas recebe a denominação de Tradução, e pode ocorrer em polissomos livresno citosol ou em polissomos associados às membranas do retículo endoplasmático, caso em que o retículo passa a receber a denominação de ergastoplasma. III. Quando proteínas são produzidas no ergastoplasma, penetram diretamente no interior do retículo e seguem para o complexo golgiense onde passam por processos de concentração, modificação e eliminação. Esta última etapa pode ocorrer para incorporação de proteínas na membrana plasmática, no processo de secreção celular através de vesículas secretoras ou na formação de lisossomos. Assinale a alternativa que contém a(s) proposição(ões) correta(s): I, apenas I e II, apenas II e III, apenas I e III, apenas I, II e III (UFLA 2010) Analise as seguintes proposições em relação à replicação e transcrição do DNA e ao processo de tradução e, a seguir, marque a alternativa CORRETA. I - Nos processos de replicação e transcrição as principais enzimas envolvidas são a RNA polimerase e a DNA polimerase, respectivamente. II - O processo de tradução ocorre no citoplasma. 27 24 25 26 68 C IT O G E N É T IC A 28 a a a a b b b b c c c c d d d d e III - A replicação do DNA é conservativa. Apenas as proposições II e III estão corretas. Apenas as proposições I e III estão corretas. Apenas a proposição II está correta. As proposições I, II e III estão corretas. (UFPEL 2008) As proteínas são sintetizadas pelos ribossomos livres no citoplasma ou no retículo endoplasmático rugoso. O ribossomo fornece o local apropriado para que os aminoácidos sejam ligados e assim formem a proteína. Analise as afirmativas. I. O retículo endoplasmático rugoso promove a síntese dos ribossomos e produz RNA. II. O ribossomo se desloca ao longo da molécula de RNAr e assim vai traduzindo a informação em proteínas. III. Para cada códon do DNA mensageiro é adicionado um aminoácido, portanto o número de códons é correspondente ao número de aminoácidos existentes. IV. O retículo endoplasmático rugoso abriga os ribossomos que serão levados até o RNAm pelo RNAt. V. As proteínas correspondem às informações que existem no DNA, pois todos os nucleotídeos do DNA são utilizados no processo de tradução. Quantas afirmativas estão INCORRETAS? Uma. Duas. Três. Quatro. Cinco. (PUCMG 2007) Sobre o esquema a seguir, foram feitas algumas afirmações. I. O esquema representa o mecanismo da tradução, onde interagem os três tipos de RNAs. II. O pareamento do códon com anticódon específico resulta na entrada do aminoácido correto, determinado pela sequência codificadora. III. Toda molécula de RNAm possui um códon de iniciação, que é sempre o mesmo - AUG. IV. A perda de um único nucleotídeo no gene que 29 dá origem ao RNAm pode alterar a tradução a partir daquele ponto. V. A associação entre aminoácidos para formar proteínas depende de ligações peptídicas. Estão CORRETAS as afirmativas: I , IV e V apenas. I, II e III apenas. II, III e IV apenas. I, II, III, IV e V. (UERJ 2005) A mutação em um gene, por consequência da substituição de uma única base na estrutura do DNA, pode acarretar modificações importantes na atividade biológica da proteína codificada por esse gene. Considere que a estrutura normal de um RNA mensageiro de um peptídio e sua estrutura alterada em virtude da troca de uma única base no gene correspondente são: 5’ AUGUGGUUUGCACACAAAUGAUAA 3’ (normal) 5’ AUGUGGUUUGAACACAAAUGAUAA 3’ (alterada) A tabela a seguir identifica alguns códons. Observe que: - o códon da metionina é também o do início da tradução; - os códons de término da tradução são UAA, UAG e UGA. O aminoácido encontrado no peptídio normal e aquele que o substituiu no peptídio mutante são, respectivamente: lisina e cisteína treonina e triptofano alanina e ácido glutâmico fenil alanina e ácido aspártico 30 C IT O G E N É T IC A 69www.biologiatotal.com.br GABARITO DJOW SINTESE PROTEICA CAIU NA UEM - 2016 02 + 04 + 16 = 22. [01] Incorreto: A duplicação do material genético de eucariotos ocorre durante o período 5 da interfase. [08] Incorreto: A substituição de um nucleotídeo por outro, na molécula de DNA, pode não alterar a sequência dos aminoácidos da proteína codificada, porque o código genético é degenerado. 1 - [C] As moléculas de DNA que constituem o material genético dos seres vivos são formadas por quatro tipos de nucleotídeos que se diferenciam pelas bases nitrogenadas A, T, C e G. A diferença consiste apenas no número e na ordem em que essas bases são encadeadas nos genes. 2- [C] Os genes são segmentos do DNA. A produção do RNA a partir de um molde de DNA é denominado transcrição. A base nitrogenada timina ocorre no DNA. 3 - [C] A base pirimídica timina aparece na molécula de DNA. 4- [C] A síntese de uma proteína consiste na tradução dos códons do RNA mensageiro na forma de uma sequência de aminoácidos. Cada códon do RNAm é uma sequência de três nucleotídeos que determina a posição exata do aminoácido na cadeia polipeptídica. 5 - [B] Uma mutação em uma molécula de RNA pode causar alterações moleculares na proteína resultante sua da tradução, que podem culminar numa alteração funcional nessa proteína. Se o RNA for de uma célula que tenha uma transcriptase reversa, alterações na transcrição reversa desse RNA também poderão ser observadas. Apenas não poderão ocorrer alterações na autoduplicação do DNA que o originou. 6 - [D] A figura mostra que a partir da transcrição de um único RNA, houve a tradução de três proteínas diferentes (proteínas “a”, “b” e “c”). 7- [A] 8- [B] 9 - [B] 10 - [A] 11 - [E] A supressão dos fatores de transcrição resultará na menor produção de moléculas de RNA. 12- [B] Durante a tradução ribossômica do RNA mensageiro, os aminoácidos são desencadeados e ligados por meio de ligações covalentes amídicas conhecidas como ligações peptídicas. 13- [B] A proteína resultante da tradução do RNA mensageiro com 50 códons apresentará 49 aminoácidos, porque o último códon, de parada, determina o fim da síntese e não é capaz de codificar qualquer aminoácido. 14 - [E] A síntese de uma proteína no citosol envolve a tradução de uma molécula de RNA mensageiro por meio de um conjunto de ribossomos e de vários RNAs transportadores que conduzem os aminoácidos corretos para seu encadeamento. 15 - [C] [I], [III] e [IV] são fenômenos gênicos que ocorrem em células procarióticas, como bactérias e cianobactérias. Os íntrons correspondem aos trechos não codificantes do DNA e ocorrem, normalmente, em células eucarióticas, as quais são verificados em proctistas, fungos, plantas e animais. 16 - [D] O ácido nucleico representado é o RNA mensageiro, que será traduzido em proteína nos ribossomos. Entre o sítio de início da tradução e a mutação existem 24 nucleotídeos que formam 8 códons. Esse trecho será traduzido em uma sequência com 8 aminoácidos. 17 - [C] As diferenças observadas entre os animais citados no texto se deve à expressão diferencial de seus genes. RESPOSTA COMENTADA http://bit.ly/2qexmg7 RESPOSTA COMENTADA http://bit.ly/2qemqiL RESPOSTA COMENTADA http://bit.ly/2qesrvI 70 C IT O G E N É T IC A 18- [D] Como o esquema mostra, a sequência de nucleotídeos inicial do RNA viral induz o reconhecimento do códon de iniciação, que corresponde ao aminoácido metionina. Segue-se a sequência nucleotídica que será traduzida em proteína. A tradução é bloqueada quando o códon de terminação, que não corresponde a aminoácido algum, é atingido. Dessa maneira, se a base adenina (A) do códon de iniciação (AUG) é 1, e a base uracila (U), a primeira de qualquer um dos possíveis códons de terminação (UAG, UAA ou UAC), é 133, pode-se dizer que o número total de bases que formam a sequência que será traduzida em aminoácidos é de 133-1=132. Como cada 3 bases formam um códon, o número de aminoácidos codificados pelo RNA será de 132 ÷3 = 44. Porém, a metioninaintroduzida pelo códon de iniciação é imediatamente removida após a síntese, fazendo com que o peptídio formado tenha 44-1= 43 aminoácidos. Como dois códons desse peptídeo são do triptofano (UGG), a proporção desse aminoácido na molécula do peptídeo será de 2 em 43, ou seja, 4,65%. 19 - [C] 20- [B] 21- [D] A molécula de DNA é constituída por uma cadeia de nucleotídeos. Cada nucleotídeo, por sua vez, é formado por um grupo fosfato, um açúcar (desoxirribose) e uma base nitrogenada (timina, citosina, guanina ou adenina). Para formar a molécula de DNA, necessária se faz a ligação entre os nucleotídeos. O grupo hidroxila do carbono-3 da pentose do primeiro nucleotídeo liga- se ao grupo fosfato ligado à hidroxila do carbono-5 da pentose do segundo nucleotídeo. Devido a essa formação, a cadeia de DNA fica com uma direção determinada, isto é, em uma extremidade temos livre a hidroxida do carbono-5 da primeira pentose e na outra temos livre a hidroxila do carbono-3 da última pentose. Isso determina que o crescimento do DNA se faça na direção 5’ → 3’. A ligação entre o fosfato e o açúcar no processo de replicação do DNA e a atividade da enzima RNA polimerase no processo de transcrição do DNA em RNA ocorre sempre na direção 5’ → 3’. 22- [A] Organismos procariotos, como as arqueobactérias e eubactérias (bactérias e cianobactérias), não possuem núcleo organizado. Em procariotos, os ácidos nucleicos, DNA e RNA, encontram-se dispersos no citosol. 23- [A] [III] Incorreto. O aumento da expressão dos genes VEGFA e HIF1A provoca inibição da angiogênese. [IV] Incorreto. A síntese do RNAm ocorre durante a transcrição. 24- [B] A correlação entre os eventos de transcrição (1) e tradução (2), de cima para baixo é: 1 – 2 – 2 – 1. 25- [E] [I]. Falso: A remoção dos introns e o agrupamento dos exons (splicing) durante o processamento do RNAm somente ocorre em eucariotos. 26- [E] Todas as afirmações estão corretas e correlacionadas ao processo de síntese dos polipeptídeos em células eucarióticas animais. 27- [C] A principal enzima envolvida na replicação do DNA é a DNA polimerase e no processo de transcrição é a RNA polimerase. A replicação do DNA é semiconservativa, pois cada molécula recém- formada conserva uma das cadeias de nucleotídeos da molécula original. Os processos de replicação e transcrição ocorrem no núcleo e o processo de tradução ocorre no citoplasma. 28- [E] 29- [D] 30- [C] ANOTAÇÕES RESPOSTA COMENTADA http://bit.ly/2qeyFvH RESPOSTA COMENTADA http://bit.ly/2qentPu RESPOSTA COMENTADA http://bit.ly/2qeBCw9 RESPOSTA COMENTADA http://bit.ly/2qeFlKg RESPOSTA COMENTADA http://bit.ly/2qejmD2 RESPOSTA COMENTADA http://bit.ly/2qemlLT RESPOSTA COMENTADA http://bit.ly/2qeERDG RESPOSTA COMENTADA http://bit.ly/2qeaMnG RESPOSTA COMENTADA http://bit.ly/2qegmqo RESPOSTA COMENTADA http://bit.ly/2qewGaJ RESPOSTA COMENTADA http://bit.ly/2qercwz RESPOSTA COMENTADA http://bit.ly/2qesSpH RESPOSTA COMENTADA http://bit.ly/2qewY1j contato@biologiatotal.com.br /biologiajubilut Biologia Total com Prof. Jubilut @paulojubilut @Prof_jubilut biologiajubilut contato@biologiatotal.com.br /biologiajubilut Biologia Total com Prof. Jubilut @paulojubilut @Prof_jubilut biologiajubilut +biologiatotalbrjubilut E X E R C ÍC IO S A P R O F U N D A D O S 17www.biologiatotal.com.br SINTESE PROTEICA a a a 01 b b b 02 04 08 16 45 46 47 48 49 (Ufpr 2017) Uma cultura de bactérias idênticas, todas contendo apenas uma molécula de DNA, é colocada em um meio de cultura no qual os nucleotídeos são marcados radioativamente. Elas são mantidas nesse meio por dois ciclos de divisão celular; ou seja, cada bactéria terá originado quatro bactérias- filhas. Depois, são mantidas por mais um ciclo de divisão em um meio com nucleotídeo não radioativo. Cada molécula de DNA é formada por duas cadeias polinucleotídicas enroladas helicoidalmente. A partir de uma bactéria dessa colônia, quantas cadeias polinucleotídicas conterão marcação radioativa e quantas cadeias não conterão marcação radioativa ao final dos três ciclos? Explique o motivo de sua resposta no item anterior. (Unisa - Medicina 2017) Analise a tabela, que contém uma parte do código genético. Considere um segmento de DNA com a seguinte sequência de bases nitrogenadas, em que a seta indica o sentido da transcrição: Suponha que um ribossomo traduziu o RNA mensageiro sintetizado a partir desse segmento de DNA, quantos aminoácidos são codificados por este ribossomo? Cite o nome do último aminoácido que fará parte da molécula transcrita. Caso ocorra uma mutação e a décima quinta base nitrogenada seja substituída pela base timina (T), qual será o anticódon do RNA transportador que se emparelha com o códon codificado após a mutação? De acordo com a propriedade do código genético, explique por que essa mutação pode ser considerada silenciosa. (Uepg 2016) James Watson e Francis Crick resolveram a estrutura do DNA em 1953, rendendo-lhes inclusive um prêmio Nobel. Em relação às características desta molécula, assinale o que for correto. Uma mutação em uma única base nitrogenada não é capaz de prejudicar a estrutura de uma proteína e levar a manifestação de uma doença. Já as mutações cromossômicas, por exemplo, trissomia do 21, são extremamente graves. A replicação do DNA é dita semiconservativa, sendo que cada uma das fitas é utilizada como molde para a síntese de uma fita complementar, polimerizada pela enzima DNA polimerase. O DNA é uma molécula constituída por nucleotídeos organizados em fita única, os quais se unem por ligações denominadas pontes de hidrogênio. O DNA é constituído por vários nucleotídeos em sequência, os quais são formados por um grupo fosfato, uma base nitrogenada e uma pentose, a desoxirribose. Uma sequência de DNA, denominada gene, pode ser transcrita em moléculas de RNA pela enzima RNA polimerase, processo denominado de transcrição. (Unicid - Medicina 2016) Após a descoberta da estrutura da molécula de DNA, surgiram três modelos para explicar como ocorre sua duplicação. A figura ilustra três possíveis modelos de duplicação da molécula de DNA. Dos modelos apresentados, qual deles representa a duplicação da molécula de DNA proposto por Watson e Crick? Justifique sua resposta. Em que fase do ciclo celular mitótico ocorre a duplicação da molécula de DNA? Por que a célula precisa realizar esse processo? Ufu 2016) Observe a tabela a seguir. 18 E X E R C ÍC IO S A P R O F U N D A D O S 51 50 a a a c b b b 52 Abreviatura dos aminoácidos: Phe=fenilalanina; His=histidina; Leu=leucina; Gin=glutamina; Ile=isoleucina; Asn=aspargina; Met=metionina; Lys=lisina; Val=valina; Asp=ácido aspártico; Ser=serina; Glu=ácido glutâmico; Pro=prolina; Cys=cisteína; Thr=treonina; Trp=triptofano; Ala=alanina; Arg=arginina; Tyr=tirosina; Gly=glicina. *A abreviatura Pare corresponde aos códons de parada. Considere a seguinte sequência de bases nitrogenadas do DNA: TAG GCT AAT GCT CGT ATT A partir das informações apresentadas, responda: Qual será a sequência de bases nitrogenadas na duplicação do DNA? A transcrição gênica formará quantos códons e quais são eles? A tradução sintetizará quais aminoácidos? (Usf 2016) Uma equipe de investigadores da Universidade de Aveiro (UA) quebrou uma das regras sagradas da biologia: o código genético não é imutável. Estes investigadores descobriram que o fungo patogênico Candida albicans utiliza um código genético diferente do dos outros seres vivos e conseguiram compreender como é que este fungo o alterou e, agora, conseguiram realizar a primeira alteração artificial em laboratório. A investigação dos doutorandos Ana Rita Bezerra e João Simões, sob coordenação de Manuel Santos, professor do Departamento de Biologia da UA e investigador do Centro de Estudos do Ambiente e do Mar (CESAM), decorreu ao longo dos últimos quatro anose foi agora publicada na «Proceedings of the National Academy of Sciences» (PNAS). Disponível em: <http://www.cienciahoje.pt/index. php?oid=57972&op=a> Acesso em: 02/10/2015, às 10h02min. Com base no texto, responda ao que se pede. O código genético define as regras químicas que os seres vivos utilizam na tradução da informação dos seus genes. Uma vez alterado o código genético, o resultado da tradução também é modificado. Qual a importância de cada códon? Qual o produto modificado resultante da tradução? Imagine que o produto da tradução do código genético foi sintetizado no pâncreas e deve ser utilizado em outro lugar do organismo. Uma vez que a biossíntese foi acompanhada nas células com a marcação de isótopos radiativos das unidades constituintes (monômeros) do referido produto, qual a sequência de estruturas citoplasmáticas você espera encontrar nas unidades marcadas, respectivamente? (Uerj 2015) Considere uma molécula de DNA sem qualquer mutação e que apresente 16% de bases nitrogenadas de citosina. Determine os percentuais de guanina e de timina encontrados nessa molécula, justificando suas respostas. (Unifesp 2015) Alguns antibióticos são particularmente usados em doenças causadas por bactérias. A tetraciclina é um deles; sua ação impede que o RNA transportador (RNA t ) se ligue aos ribossomos da bactéria, evitando a progressão da doença. Que processo celular é interrompido pela ação da tetraciclina? Qual é o papel do (RNA t ) nesse processo? Em que local, na bactéria, ocorre a síntese do (RNA t )? Cite dois outros componentes bacterianos encontrados nesse mesmo local. E X E R C ÍC IO S A P R O F U N D A D O S 19www.biologiatotal.com.br (PUCRJ 2015) A sequência de DNA a seguir ocorre no filamento codificante de um gene estrutural em uma bactéria. Qual é a sequência do RNA mensageiro, transcrita a partir desse trecho de DNA? Qual é a sequência de aminoácidos do polipeptídeo codificado por esse RNA mensageiro? (use a tabela do código genético) Se uma mutação ocorre no nucleotídeo T (indicado com uma seta), substituindo-o por A, qual será a sequência de aminoácidos depois da transcrição e tradução? (use a tabela do código genético) (Uem-pas 2014) Sabe-se que todos os seres vivos são formados por unidades básicas denominadas células. Em relação a essas unidades estruturais e funcionais dos seres vivos, assinale o que for correto. Na célula eucariótica, os cromossomos estão no interior de um envoltório membranoso, composto por duas membranas. Nas células, quando uma proteína vai ser sintetizada, uma região do DNA do núcleo da célula é copiada por uma enzima chamada RNA polimerase. Núcleo, mitocôndrias e cloroplastos são as únicas organelas celulares que possuem DNA. A retirada do nucléolo de uma célula implicará a intensa síntese de ribossomos. Nas células, a água atravessa a membrana celular por difusão facilitada, pois sua molécula é polar e as moléculas de lipídios formam uma camada interna hidrofóbica. (Pucrj 2014) A figura abaixo representa um gene eucariótico de uma determinada enzima. “A” é a região promotora do gene; “B” e “D” são éxons; e “C” é um íntron. 53 56 57 54 55 a a b b c Das partes assinaladas, quais são codificadoras, ou seja, quais contêm informações que vão fazer parte do transcrito final e da proteína? Explique. Alguns indivíduos possuem uma mutação em “A”, o que gera uma atividade enzimática reduzida. Entretanto, não existem diferenças estruturais entre as enzimas codificadas pelos genes com e sem esta mutação. Como tal fato pode ser explicado? (Uepg 2014) As características morfológicas e fisiológicas de um ser vivo dependem dos tipos de proteínas do seu organismo. Ao comandar a fabricação das proteínas, o ácido desoxirribonucleico (DNA) consegue regular a atividade das células. A informação gênica do DNA é transcrita em ácido ribonucleico (RNA) e posteriormente é traduzida na proteína. Com relação a esses processos e biomoléculas, assinale o que for correto. O RNA é formado por uma única fita polinucleotídica. Nessa fita, a pentose é sempre a ribose e as bases nitrogenadas são a adenina, citosina, guanina e uracila. No processo de duplicação semiconservativo do DNA, a enzima DNA-ligase faz as ligações do tipo pontes de hidrogênio para unir a duas fitas do DNA. O RNA transportador ou de transferência (RNA-t) transporta aminoácidos até o local da síntese da proteína. O RNA ribossômico (RNA-r) carreia os códons (trinca de bases) que serão decodificados em aminoácidos. Em eucariotos, o RNA é fabricado no núcleo, tendo como molde um setor da molécula do DNA (gene), e migra para o citoplasma, onde desempenha sua função na síntese da proteína. (Unicamp 2014) A imagem abaixo representa o processo de tradução. 01 01 02 02 04 04 08 08 16 16 20 E X E R C ÍC IO S A P R O F U N D A D O S a a b b Quais são as estruturas representadas pelas letras A e B, respectivamente? Nos eucariotos, em quais estruturas celulares esse processo ocorre? (Uem 2013) O núcleo é considerado portador dos fatores hereditários e controlador das atividades metabólicas da célula animal. Sobre esse assunto, assinale a(s) alternativa(s) correta(s). Os nucléolos representam o material genético contido no núcleo, sendo resultantes da associação entre proteínas e moléculas de DNA. Cromossomos homólogos são os dois representantes de cada par cromossômico presente em células diploides, provenientes originalmente do par de gametas. Um trecho da molécula de DNA cromossômico que contém informações para sintetizar a cadeia de aminoácidos de uma proteína é definido como gene. A principal função da carioteca é manter o conteúdo nuclear separado do meio citoplasmático, impedindo o intercâmbio de substâncias entre o núcleo e o citoplasma. A análise do cariótipo de um feto revela a forma, o número e o tamanho dos cromossomos, possibilitando detectar alterações cromossômicas antes do nascimento da criança. (Uepg 2013) Considerando os ácidos nucleicos, assinale o que for correto. Tanto o DNA quanto o RNA são formados de sequências de moléculas denominadas de nucleotídeos, os quais são constituídos de uma pentose, uma base nitrogenada e um grupo fosfato. Existem 5 tipos principais de bases nitrogenadas: adenina, timina, guanina, citosina e uracila. A uracila é exclusivamente encontrada na molécula de RNA. Durante a duplicação, novas fitas de DNA são formadas baseadas em um molde de DNA pré-existente, o qual é descartado ao fim do processo. Durante o processo denominado síntese proteica, ou tradução, a informação presente no DNA é transferida ao RNA, no núcleo da célula. Nos eucariotos, durante todo o processo de divisão celular, o DNA pode ser encontrado em sua forma mais descompactada. (Ufg 2013) A figura a seguir esquematiza as duas etapas envolvidas no processo de síntese proteica em um linfócito B. Com base nestas informações, responda: Como se denominam as etapas 01 e 02, respectivamente? Após uma imunização ativa, como ocorre a ação do produto final desse processo? (Uem 2016) Considerando a estrutura e a função do DNA e dos RNAs, e fazendo uso das estruturas I e II abaixo, assinale o que for correto. A estrutura I representa um ribonucleotídeo, enquanto a estrutura II representa um nucleotídeo. A estrutura II possui ao todo quatro carbonos assimétricos, enquanto a estrutura I possui cinco carbonos assimétricos. A estrutura I possui um carbono primário, enquanto a estrutura II não possui nenhum carbono primário. Em uma das extremidades de uma molécula de RNAt há uma trinca de bases nitrogenadas, denominada anticódon, capaz de se emparelhar, por ligações de hidrogênio, ao códon complementar do RNAm. As bases citosina (C) e guanina (G) interagem mutuamente por meio de três ligações de hidrogênio,enquanto que as bases timina (T) e adenina (A) interagem mutuamente por meio de duas ligações de hidrogênio na estrutura espiral do DNA. 58 61 59 60 01 01 01 02 02 02 04 04 04 08 08 08 16 16 16 Imagine uma proteína que funciona no RE, mas requer modificação no complexo de Golgi antes de alcançar essa função. Descreva a rota da proteína pela célula, começando com a molécula de RNAm que especifica a proteína. QUESTÃO BAGA E X E R C ÍC IO S A P R O F U N D A D O S 21www.biologiatotal.com.br GABARITO DJOW SINTESE PROTEICA 45: a) Ao final do primeiro ciclo, cada bactéria terá uma cadeia polinucleotídica normal e uma radiotiva. No segundo ciclo, duas bactérias terão uma cadeia normal e uma radioativa e duas apresentarão as duas cadeias marcadas com radioatividade. Ao término do terceiro ciclo ocorrem duas bactérias com as duas cadeias normais e seis bactérias com uma cadeia sem radioatividade e uma cadeia radioativa. b) O resultado do experimento é explicado pelo fato de a replicação do DNA ser semiconservativa. 46: a) São codificados seis aminoácidos, sendo cinco tipos diferentes. O último aminoácido será a histidina. b) O anticódon será GCU. A mutação pode ser considerada silenciosa porque codifica para o mesmo aminoácido. 47: 02 + 08 + 16 = 26. [01] Falso. Dependendo da base nitrogenada e o códon podem ocorrer mudanças na estrutura da proteína. [02] Verdadeiro. A replicação do DNA é catalisada por enzimas polimerases, onde cada uma das fitas serve de molde para a síntese da fita complementar. [04] Falso. O DNA é formado por duas fitas, constituídas por nucleotídeos, enroladas em forma de hélice. [08] Verdadeiro. O DNA é formado por sequências de nucleotídeos e estes são formados por uma pentose (desoxirribose), uma base nitrogenada e um grupo fosfato. [16] Verdadeiro. A transcrição ocorre a partir de uma parte do DNA, formando RNAs, a partir da enzima RNA polimerase. 48: a) O modelo C representa a duplicação da molécula de DNA proposta por Watson e Crick, indicando que cada uma das moléculas de DNA serve como molde para a formação de uma nova cadeia, chamada de replicação semiconservativa. b) A duplicação da molécula de DNA ocorre na Intérfase, no intervalo chamada S (Síntese), processo que antecede a mitose propriamente dita. A célula precisa replicar o DNA para a divisão e produção de uma nova célula. 49: a) Cadeia complementar do DNA: ATC CGA TTA CGA GCA TAA. b) A transcrição produzirá um segmento de RNA mensageiro com 6 códons. A saber: AUC CGA UUA CGA GCA UAA. c) A tradução produzirá um peptídeo com os seguintes aminoácidos: isoleucina – arginina – leucina – arginina – alanina. 50: a) Cada códon é formado por três bases nitrogenadas (parte dos nucleotídeos) que codificarão aminoácidos, constituindo uma mensagem em código, conhecida como código genético. O produto resultante da tradução é a proteína. b) Ribossomos, Retículo endoplasmático granular e Complexo golgiense, sendo este o caminho da síntese de proteínas no citoplasma. 51: Devido ao pareamento obrigatório das bases nitrogenadas do DNA, a quantidade de citosina é igual à de guanina e a quantidade de adenina é igual à quantidade de timina. Dessa forma, temos: 16% de C e 16% de G, somando 32% das bases do DNA. O restante, 68%, é dividido igualmente entre A e T. Logo, temos: 34% de A e 34% de T. 52: a) O processo interrompido pelo antibiótico é a tradução do RNA m , isto é, a síntese das proteínas bacterianas. O RNA t conduz os aminoácidos ativados aos ribossomos. b) O RNA t é transcrito a partir do DNA disperso no citosol da bactéria. No citosol bacteriano encontram-se ribossomos e plamídeos. 53: a) 5’-GAAUGUCAGAACUGCCAUGCUUCAUAUGAAUAGACCU CUAG-3’ b) AUG–UCA–GAA–CUG–CCA–UGC–UUC–AUA–UGA-AUAGA CCUCUAG Met–Ser–Glu–Leu–Pro–Cys–Phe–Ile–Término c) AUG–UCA–GAA–CUG–CCA–UGC–UUC–AUA–AGA-AUA- GAC-CUC-UAG Met–Ser–Glu–Leu–Pro–Cys–Phe–Ile–Arg-Ile- Asp-Leu-Término 54: 01 + 02 + 04 = 07. [08] Falso. O nucléolo é o local onde ocorre a biossíntese dos ribossomos. [16] Falso. Nas células, o transporte de água pela membrana plasmática ocorre por osmose, sem a participação de proteínas facilitadoras. 55: a) “B” e “D”. Somente os éxons contém informação do transcrito final e da proteína. A região promotora é reconhecida pela RNA polimerase para o início da transcrição. Os íntrons são inicialmente transcritos, mas depois retirados no processo de splicing e não fazem parte do transcrito final ou da proteína. b) A mutação ocorrida em “A” não gera alteração na estrutura da proteína. Entretanto, a atividade enzimática é reduzida porque a ligação entre a RNA polimerase e a região promotora é mais fraca, o que leva a uma diminuição na expressão gênica. 56: 01 + 04 + 16 = 21. [02] Falso. No processo de duplicação semiconservativo do DNA, a enzima DNA-ligase faz as ligações entre os segmentos de DNA na fita com duplicação descontínua. [08] Falso. O RNA mensageiro (RNA-m) carreia os códons (trinca de bases) que serão decodificados em aminoácidos. 57: a) RNA mensageiro (A) e RNA transportador (B). b) A síntese dos polipeptídeos ocorre nos ribossomos livres do citosol e naqueles aderidos às membranas do retículo endoplasmático. 58: 02 + 04 + 16 = 22. [01] Incorreto: Os nucléolos são estruturas intracelulares formadas pela associação de moléculas de DNA, proteínas e RNA ribossômico. [08] Incorreto: O envoltório nuclear (carioteca) é formado por uma membrana dupla e porosa que regula o intercâmbio de substâncias entre o citoplasma e o núcleo das células eucarióticas. 59: 01 + 02 = 03. [04] Incorreto: Durante a duplicação do DNA, as moléculas-filhas conservam a metade da molécula-mãe. [08] Incorreto: Durante o processo de tradução, os códons do RNA mensageiro são traduzidos em sequência específica dos aminoácidos que formam as proteínas. [16] Incorreto: Nos eucariotos, durante o processo de divisão celular, o DNA cromossômico sofre especialização durante a prófase. 22 E X E R C ÍC IO S A P R O F U N D A D O S 60: a) Etapa 01: transcrição; etapa 02: tradução. b) A imunização ativa estimula os linfócitos B à produção de anticorpos (produto final), moléculas proteicas capazes de se ligarem ao antígeno, inativando-o e tornando-o mais fácil de ser fagocitado por macrófagos, neutrófilos e eosinófilos (células de defesa). 61: 08 + 16 = 24. [Resposta do ponto de vista da disciplina de Biologia] [01] Incorreta. A estrutura I é um desoxirribonucleotídeo do DNA, porque contém a base nitrogenada timina. [Resposta do ponto de vista da disciplina de Química] [02] Incorreta. A estrutura II possui ao todo três carbonos assimétricos, enquanto a estrutura I possui quatro carbonos assimétricos. [04] Incorreta. Carbono primário: átomo de carbono ligado a um único átomo de carbono ou a nenhum outro átomo de carbono. A estrutura I possui seis carbonos primários, enquanto a estrutura II não possui cinco. ANOTAÇÕES QUESTÃO BAGA O RNAm é sintetizado no núcleo e então passa para fora através do poro nuclear para ser traduzido em um ribossomo ligado ao RE rugoso. A proteína é sintetizada no lúmen do RE e talvez modificada lá. Uma vesícula de transporte carrega a proteína para o complexo de Golgi. Após modificações adicionais no Golgi, outra vesícula de transporte a carrega de volta para o RE, onde realizará seu papel na célula. contato@biologiatotal.com.br /biologiajubilut Biologia Total com Prof. Jubilut @paulojubilut @Prof_jubilut biologiajubilut contato@biologiatotal.com.br /biologiajubilut Biologia Total com Prof. Jubilut @paulojubilut @Prof_jubilut biologiajubilut +biologiatotalbrjubilut C IT O G E N É T IC A PAULO JUBILUT 2018 Núcleo Ciclo Celular Mitose Meiose Anomalias Cromossômicas Síntese Proteica 03 16 16 30 44 55 CITOGENÉTICA 03 SUMÁRIO C IT O G E N É T IC A 3www.biologiatotal.com.br NÚCLEO O núcleo é o centro de controle das atividadescelulares; local em que o DNA mantém sua atividade genética, sintetizando RNAs que serão mais tarde traduzidos em proteínas para manter as atividades celulares e do organismo. É também responsável pelas características hereditárias dor organismos. Sua descoberta é atribuída ao escocês Robert Brown (1773 - 1858), que batizou a organela numa analogia aos frutos - “núcleo” vem do grego nux, que significa “semente”. O núcleo é uma estrutura – de forma geralmente esférica ou ovoide – presente nas células eucariontes que contém o material genético (DNA) envolto por uma dupla camada lipoproteica – a envoltório nuclear. Nas células procariontes, o material genético encontra-se disperso no citoplasma e não está delimitado pela envoltório nuclear, podendo estar mais concentrado em uma determinada região, que é chamada de nucleoide. Portanto, o estudo do núcleo só pode ser feito a partir de uma célula eucarionte. O núcleo pode ser estudado em dois momentos da vida da célula: durante a divisão celular, quando sofre várias modificações e durante o período entre duas divisões sucessivas – a interfase. Envelope Nuclear Membrana Externa Membrana Interna Cromatina Heterocromatina Eucromatina Poro Nuclear Nucleoplasma Nucléolo Ribossomos NÚCLEO INTERFÁSICO O núcleo interfásico recebe esta denominação porque só pode ser observado durante a interfase - período do ciclo celular em que a célula aumenta o seu volume, tamanho e número de organelas. O núcleo interfásico é chamado também de “núcleo em repouso”, embora inapropriadamente – pois nesse período há intensa atividade metabólica, com síntese de DNA, RNA e proteínas, para que em seguida a célula possa dividir-se. CARACTERÍSTICAS GERAIS Na maioria das células, o núcleo é único, esférico e tem posição central. Todavia, existem células anucleadas (os glóbulos vermelhos dos mamíferos), binucleadas (células do fígado) e multinucleadas (células musculares e osteoclastos). A envoltório nuclear (membrana nuclear) só é visível ao microscópio eletrônico e está estruturada com duas camadas de membrana sobrepostas. Possui poros grandes que permitem trocas de macromoléculas, como proteínas, entre o núcleo e o citoplasma. No lado voltado para o citoplasma, a envoltório nuclear tem ribossomos aderidos, e apresenta uma continuidade com as membranas do retículo endoplasmático, o que sugere que ambas sejam porções de um mesmo sistema de membranas. Sua composição é lipoproteica. A massa do núcleo é formada por água, DNA, proteínas e RNA. Estruturas interna e externa do núcleo celular 4 C IT O G E N É T IC A O interior do núcleo é ocupado pela cariolinfa (ou nucleoplasma), material gelatinoso, proteico, claro, semelhante ao hialoplasma, mas com maior concentração de RNA e de proteínas. O nucléolo é um corpúsculo denso, esférico, formado principalmente por RNA. Habitualmente, há 1 nucléolo em cada núcleo, embora possa haver 2 ou estar ausente. O nucléolo desaparece no início da divisão celular, voltando a aparecer no seu final. Além desses componentes, é extremamente importante a cromatina, que é o conjunto de filamentos cromossômicos (DNA). CROMATINA É formada por uma rede de filamentos de DNA e por proteínas básicas chamadas histonas. É o DNA do núcleo que contém as informações genéticas e controla o metabolismo celular. Cada filamento descondensado (desespiralizado) na interfase é um cromonema. Durante a divisão, esses cromonemas sofrem condensação e encurtamento, sendo vistos individualizados cada um deles como um cromossomo. CROMOSSOMOS Os cromossomos são filamentos de cromatina que se condensam durante a divisão celular, variando em número, forma e posição de centrômero nas diferentes espécies. Durante a espiralização da cromatina, as regiões de heterocromatina condensam-se mais que as de eucromatina, originando regiões de estreitamento nos cromossomos. São as constrições. Todos os cromossomos têm pelo menos uma constrição, chamada centrômero (cinetócoro ou constrição primária). A posição ocupada pelo centrômero permite classificar os cromossomos em: 1. metacêntricos: o centrômero fica no meio do cromossomo; 2. submetacêntricos: o centrômero é deslocado para uma das extremidades, e o cromossomo tem dois braços; 3. acrocêntricos: o centrômero se localiza bem próximo de uma extremidade, e um braço é bem maior que o outro; 4. telocêntricos: o centrômero está em uma das extremidades. Metacêntrico Submetacêntico Acrocêntrico Telocêntrico Célula Núcleo Cromossomo Gene Tipos de cromossomos de acordo com a localização do centrômero Esquema da localização do gene dentro do cromossomo Em um dos braços, pode haver uma área de estreitamento, a constrição secundária. A porção separada do corpo do cromossomo pela constrição secundária é a zona SAT, também chamada zona satélite ou região organizadora do nucléolo. C IT O G E N É T IC A 5www.biologiatotal.com.br Cada segmento de cromossomo capaz de determinar a produção de uma proteína e é chamado de gene. O cromossomo pode ser então definido como “uma sequência linear de genes”. Os cromossomos geralmente ocorrem aos pares, chamados cromossomos homólogos. São iguais quanto ao tamanho, à forma, à posição do centrômero e aos genes que transportam. Uma célula somática (muscular, por exemplo), que contém cromossomos aos pares, Na maioria das espécies, há um par de cromossomos, cujos componentes são diferentes no macho e na fêmea. São os cromossomos sexuais. Na espécie humana, a mulher possui um par idêntico (XX) enquanto o homem possui um par formado por cromossomos diferentes (XY). Os demais cromossomos, iguais para o macho e a fêmea, são chamados autossomos. O conjunto de características dos cromossomos de uma espécie constitui o seu cariótipo (número de cromossomos, tamanho e classificação). Uma vez fotografados ao microscópio, podem ser recortados, e os pares de homólogos agrupados denominamos o número cromossômico como diploide ou 2n, pois há dois lotes idênticos (dois cromossomos de cada par). Nos gametas, encontra-se apenas um lote n de cromossomos, chamado haploide. O número cromossômico é constante para espécie: em seres humanos, existem 23 pares de cromossomos numa célula somática; em moscas, existem apenas 4 pares; em patos, por exemplo existem 40 pares. Veja na tabela abaixo outros exemplos. de acordo com o tipo e em ordem decrescente de tamanho. A essa montagem dá-se o nome de idiograma. 6 C IT O G E N É T IC A LEITURA COMPLEMENTAR Entenda a citogenética de javalis, javaporcos e porcos Muita gente acha que todo híbrido é estéril, e não é! Um exemplo disso? O javaporco! O animal nasce com 37 cromossomos, é fértil, e da sua prole podem vir filhos com 36 e 38 cromossomos, número cromossômico do javali-europeu e dos porcos, respectivamente. Quer saber como diferenciar esses animais e os híbridos? Vem com a gente! Nativo da Europa, Ásia e norte da África, o javali-europeu (Sus s. scrofa), chegou na América do Sul no início do século XX, para ser utilizado na caça esportiva. No Brasil, foi introduzido ainda na década de 60 para alavancar o consumo de carne no sul do País. Apesar da aparência “fofa” de um simpático porquinho, os javalis são animais agressivos que invadem lavouras, e facilmente adaptam-se a quaisquer ambientes. Isso é uma vantagem para o animal, concordam? Sim. É pra ele, mas não é pra gente! Um animal exótico com essas características, sem predadores naturais, que se reproduz com facilidade, torna-se rapidamente uma ameaça aos ecossistemas naturais e espécies nativas. E o problema não para por aí... Criadores resolveram testar o que aconteceria no cruzamento entre um javali e um porco doméstico. O resultado? Um animal chamado javaporco que vem causando transtornos por todo o mundo! Como assim, Jubilut? Por mais que os animais tenham a aparência semelhante entre si, a genética não mente!Vamos falar dos seus cromossomos, por exemplo... Nós, humanos, possuímos 46 cromossomos. Javalis (o javali-europeu – Sus s. scrofa – é considerado o cariótipo padrão para este animal), possuem 36 e porcos domésticos possuem 38 cromossomos. Pensem comigo: um animal resultante do cruzamento desses 2 já citados, teria quantos cromossomos? 36? 37? 38? Na biologia tudo tem uma exceção, e aqui não é diferente.... Um estudo realizado pela Universidade de Tennessee, nos Estados Unidos, acompanhou o cruzamento de javalis para verificar como nasceriam as proles. Curiosamente, o resultado entre o cruzamento de javaporcos híbridos gerou descendentes de 36, 37 e 38 cromossomos, número que seria correspondente a javalis, javaporcos e porcos. A surpresa é que TODOS os animais resultantes são híbridos! Híbrido e fértil? Talvez você não saiba, mas nem todo híbrido é infértil como a mula (cruzamento entre um jumento e uma égua). Isso quer dizer que sim, as fêmeas do javaporco são férteis! Nenhum animal híbrido é estéril devido ao número cromossômico ser ímpar ou par, ou a diferentes espécies terem sido cruzadas. Pela aparência, você é capaz de diferenciar cada um dos animais? C IT O G E N É T IC A 7www.biologiatotal.com.br Se tem 36, 37 e 38 cromossomos, os animais resultantes do cruzamento são de espécies diferentes? Sim! Para a análise dos suínos em questão, utilizar o cariótipo não fornece a informação correta. O fato de um animal possuir 36 ou 38 cromossomos, não garante que ele seja um javali-europeu ou um porco doméstico. Por exemplo... Em um cruzamento de 2 híbridos, temos descentes com os 3 números cromossômicos, e todos eles são híbridos! Para avaliar “quem é o animal”, são necessárias análises que utilizam marcadores moleculares. Junto com o estudo do cariótipo, a análise é capaz de fornecer a “identidade” que buscamos. Depois de tantas análises genéticas, o que podemos concluir, Jubilut? Não podemos julgar o livro pela capa (e nem pelo cariótipo), afinal, o que vai determinar quem é o animal, é a análise molecular dele, combinada com a análise cromossômica. Javalis e javaporcos são bastante parecidos, e a identificação por aspectos físicos apenas, pode falhar. Fique de olho na genética se quiser garantir a identificação correta! Fontes: Brazilian Journal of Veterinary Research and Animal Science, MOTA, L., JAVALIS E A TRANSLOCAÇÃO ROBERTSONIANA 15/17: É UMA AMEAÇA?, Pesquisa Agropecuária Brasileira, Revista Científica Eletrônica De Medicina Veterinária, The Journal of the Society for Reproduction and Fertility. A esterilidade está relacionada a não- formação de gametas, como consequência de uma meiose incorreta, devido a não haver homologia (semelhança genética) entre os cromossomos. Existem várias situações em que o conjunto cromossômico apresenta número ímpar, mas acontece a formação de gametas, já que houve o pareamento de cromossomos. Confere o resultado do cruzamento apresentado no estudo: Como explicar isso? No caso destes suínos, o que acontece é uma fusão cêntrica, ou translocação Robertsoniana, entre os cromossomos 15 e 17 dos suínos. Um javaporco híbrido, com 37 cromossomos, contém apenas um cromossomo submetacêntrico (quando o centrômero está no centro), formado pela fusão do 15 com o 17. Já o javali- europeu, com 36 cromossomos, não possui um par de cromossomos 17. Animais com 38 cromossomos, os porcos domésticos, possuem um par de cromossomos 17. ANOTAÇÕES A figura acima ilustra o cariótipo de 3 animais diferentes. Na figura A, um javali-europeu com 36 cromossomos; Na figura B, um porco doméstico, com 38 cromossomos; Na figura C, um javaporco com 37 cromossomos 8 E X E R C ÍC IO S O núcleo celular contém todas as informações sobre a função e a estrutura da célula. Analise as afirmativas a seguir sobre a estrutura do núcleo celular eucariótico. I. O material genético do núcleo localiza-se em estruturas chamadas cromossomos. II. Os nucléolos são orgânulos delimitados por uma membrana e constituídos de DNA. III. A carioteca ou membrana nuclear é dupla e porosa. IV. O nucleoplasma ou suco nuclear é formado por água, ribossomos e material genético. Estão corretas apenas as afirmativas: I e II. II e III. III e IV. I e III. II e IV. Em células eucariotas, a cromatina pode se apresentar como eucromatina, uma forma não espiralada, ou como heterocromatina, uma forma muito espiralada. Na metáfase, muitas regiões de eucromatina se transformam em heterocromatina, formando cromossomos bastante espiralados, conforme mostra o esquema. Considerando uma mitose típica, a formação do cromossomo bastante espiralado favorece o seguinte processo: transcrição dos genes pela RNA polimerase distribuição do DNA para células-filhas síntese de proteínas nos ribossomos redução do cariótipo original EXERCÍCIOS (IFSP 2016) Cada pessoa tem um padrão de DNA particular. Um filho herda 50% de suas moléculas de DNA da mãe e 50% do pai. No núcleo de cada célula somática (célula dos tecidos que constituem o corpo) há 23 pares de cromossomos homólogos: 23 desses cromossomos vieram do óvulo e os outros 23, do espermatozoide. A união do óvulo com o espermatozoide deu origem ao zigoto. Esse zigoto originou o embrião e depois o feto. Como cada cromossomo é formado por uma molécula de DNA e de proteínas, há em cada célula somática __________ de DNA. Assinale a alternativa que completa corretamente o espaço acima. 23 moléculas 92 moléculas 46 moléculas 69 moléculas 56 moléculas 1 2 a a a b b b c c c d d d e e CAIU NA UTFPR - 2017 CAIU NA UERJ 2017 (UNESP 2016) A professora distribuiu aos alunos algumas fichas contendo, cada uma delas, uma descrição de características de uma organela celular. Ao lado, as fichas recebidas por sete alunos. Fernando Giovana Auxílio na formação de cílios e flagelos. Associação ao RNAm para desempenhar sua função. Carlos Rodrigo Síntese de proteínas que serão exportadas pela célula. Síntese de alguns glicídios e modificação de proteínas, preparando-as para secreção. Mayara Gustavo Digestão de componentes desgastados da própria célula. Presença de equipamento próprio para síntese de proteínas. Lígia Síntese de ácidos nucleicos. A professora também desenhou na quadra de esportes da escola uma grande célula animal, com algumas de suas organelas (fora de escala), conforme mostra a figura. E X E R C ÍC IO S 9www.biologiatotal.com.br Ao comando da professora, os alunos deveriam correr para a organela cuja característica estava escrita na ficha em seu poder. Carlos e Mayara correram para a organela indicada pela seta 7; Fernando e Rodrigo correram para a organela indicada pela seta 5; Giovana e Gustavo correram para a organela indicada pela seta 4; Lígia correu para a organela indicada pela seta 6. Os alunos que ocuparam o lugar correto na célula desenhada foram Mayara, Gustavo e Lígia. Rodrigo, Mayara e Giovana. Gustavo, Rodrigo e Fernando. Carlos, Giovana e Mayara. Fernando, Carlos e Lígia. a a a a a b b b b b c c c c c d d d d d e e e e e 5 6 3 4 7 (UFPR 2015) Um pesquisador injetou uma pequena quantidade de timidina radioativa (3H-timidina) em células com o propósito de determinar a localização dos ácidos nucleicos sintetizados a partir desse nucleotídeo, utilizando uma técnica muito empregada em biologia celular, a autorradiografia combinada com microscopia eletrônica. Assinale a alternativa que apresenta os dois compartimentos celulares nos quais o pesquisador encontrará ácidos nucleicos radioativos. Núcleo e mitocôndrias. Citosol e mitocôndrias. Núcleo e retículo endoplasmático. Citosol e retículo endoplasmático. Peroxissomos e retículo endoplasmático. (IFCE 2014) O núcleo celular é o local que abriga o material genético nas células eucariontes. No núcleo interfásico, fase em que a célulanão se encontra em divisão, a cromatina aparece imersa na cariolinfa, como um emaranhado de filamentos longos e finos. Ao iniciar o processo de divisão celular, esses filamentos começam a se condensar em espiral, tornando-se mais curtos e grossos, passando a ser chamados de cromonema. cromossomo. carioteca. DNA. genes. (UNIFESP 2008) Analise a figura (CEFET MG 2014) O DNA apresenta diferentes níveis de condensação, conforme representado na figura. (PUCSP 2008) Encontra-se a seguir esquematizado o cromossomo 21 humano. O desenho foi feito com base na observação ao microscópio de um linfócito (glóbulo branco) em divisão. A partir da análise do desenho, assinale a alternativa INCORRETA. No momento em que o DNA de uma célula somática humana for visualizado no nível “F” de condensação, está ocorrendo o processo de síntese de proteínas. multiplicação celular. permutação cromossômica. produção de ácido ribonucleico. duplicação do material genético. A figura representa um cromossomo em metáfase mitótica. Portanto, os números I e II correspondem a: cromossomos emparelhados na meiose, cada um com uma molécula diferente de DNA. cromátides não-irmãs, cada uma com uma molécula idêntica de DNA. cromátides-irmãs, cada uma com duas moléculas diferentes de DNA. cromátides-irmãs, com duas moléculas idênticas de DNA. cromossomos duplicados, com duas moléculas diferentes de DNA. 10 E X E R C ÍC IO S O cromossomo encontra-se duplicado e bem condensado. Ele pode ser observado durante a metáfase da divisão celular. As cromátides, indicadas por A e A’, são constituídas por moléculas de DNA diferentes. O centrômero localiza-se próximo a uma das extremidades desse cromossomo e este apresenta um de seus braços bem maior que o outro. Atrissomia desse cromossomo é responsável pela síndrome de Down. a b c d e 8 11 10 (CFTMG 2004) Analise o quadro a seguir (FATEC 2014) Mapas conceituais são diagramas que organizam informações sobre um determinado assunto por meio da interligação de conceitos através de frases de ligação. Os conceitos geralmente são destacados por molduras e são utilizadas setas para indicar o sentido das proposições. O mapa conceitual a seguir refere-se à relação entre cromossomos e proteínas, e nele quatro conceitos foram omitidos. CFTMG 2005) O núcleo de uma célula é formado por cromossomos de diversas formas e tamanhos, podendo, às vezes, apresentar um ou mais cromossomos de cada tipo. A ploidia de um ser vivo cuja célula é 2n = 2 está representada em: Após a análise, é correto afirmar que uma célula em mitose no organismo I originará 04 células com 23 cromossomos. os gametas do organismo II apresentam 78 cromossomos. uma célula do parênquima clorofiliano de III apresenta 22 cromossomos. as células companheiras dos vasos liberianos de IV possuem 11 cromossomos. a b c d (FUVEST 2005) Quando afirmamos que o metabolismo da célula é controlado pelo núcleo celular, isso significa que todas as reações metabólicas são catalisadas por moléculas e componentes nucleares. o núcleo produz moléculas que, no citoplasma, promovem a síntese de enzimas catalisadoras das reações metabólicas. o núcleo produz e envia, para todas as partes da célula, moléculas que catalisam as reações metabólicas. dentro do núcleo, moléculas sintetizam enzimas catalisadoras das reações metabólicas. o conteúdo do núcleo passa para o citoplasma e atua diretamente nas funções celulares, catalisando as reações metabólicas. (UFPI 2009) A grande parte do DNA em células eucarióticas está compactada em __1__, formados imediatamente após a __2__, que é composta por um núcleo com oito proteínas __3__, com DNA enrolado em torno deste núcleo, formando um fio cromossômico helicoidal chamado __4__. Marque a alternativa que completa corretamente o trecho anterior. 1-microssomos; 2-transcrição; 3-não histônicas; 4-nucleoide. 1-microssomos; 2-replicação; 3-histônicas; 4-fio de cromossomo extranuclear. 1-nucleossomos; 2-replicação; 3-histônicas; 4-solenoide. 1-microssomos; 2-tradução; 3-endonucleases; 4-mesossomo. 1-nucleossomos; 2-transcrição; 3-não histônicas; 4-fio de cromossomo plasmidial. (CFTCE 2007) Em relação ao núcleo das células e seus constituintes, é CORRETO afirmar que: no núcleo eucariótico, o conjunto haploide de cromossomos é denominado cariótipo, enquanto o número, a forma e o tamanho dos cromossomos são denominados de genoma o núcleo interfásico de células vegetais apresenta uma carioteca, cuja estrutura não permite a comunicação com o citoplasma o nucléolo é uma estrutura intranuclear 9 12 13 a a b b c c d d e Os conceitos I, II, III e IV podem ser substituídos, correta e respectivamente, por RNA, DNA, aminoácidos e nucleotídeos. RNA, DNA, nucleotídeos e aminoácidos. DNA, RNA, nucleotídeos e aminoácidos. DNA, RNA, monossacarídeos e aminoácidos. DNA, RNA, monossacarídeos e nucleotídeos. a a a b b b c c c d d e e E X E R C ÍC IO S 11www.biologiatotal.com.br (PUCMG 2007) O envelope nuclear encerra o DNA e define o compartimento nuclear. Assinale a afirmativa INCORRETA sobre o envelope nuclear. É formado por duas membranas concêntricas e contínuas, com composições protéicas diferentes, perfuradas por grandes aberturas denominadas poros nucleares. O surgimento da membrana nuclear determinou a separação dos processos de transcrição e tradução. Os fosfolípides das membranas nucleares externa e interna são produzidas no retículo endoplasmático liso. Os poros nucleares permitem o livre trânsito de moléculas entre o núcleo e o citoplasma, sem necessidade de seleção. (ENEM 2015) Um importante princípio da biologia, relacionado à transmissão de caracteres e à embriogênese humana, foi quebrado com a descoberta do microquimerismo fetal. Microquimerismo é o nome dado ao fenômeno biológico referente a uma pequena população de células ou DNA presente em um indivíduo, mas derivada de um organismo geneticamente distinto. Investigando-se a presença do cromossomo Y, foi revelado que diversos tecidos de mulheres continham células masculinas. A análise do histórico médico revelou uma correlação extremamente curiosa: apenas as mulheres que antes tiveram filhos homens apresentaram microquimerismo masculino. Essa correlação levou à interpretação de que existe uma troca natural entre células do feto e maternas durante a gravidez. MUOTRI, A. Você não é só você: carregamos células maternas na maioria de nossos órgãos. Disponível em: http://g1.globo.com. Acesso em: 4 dez. 2012 (adaptado). O princípio contestado com essa descoberta, relacionado ao desenvolvimento do corpo humano, é o de que o fenótipo das nossas células pode mudar por influência do meio ambiente. a dominância genética determina a expressão de alguns genes. as mutações genéticas introduzem variabilidade no genoma. mitocôndrias e o seu DNA provêm do gameta materno. as nossas células corporais provêm de um único zigoto. (PUCSP 2004) Um cientista, examinando ao microscópio células somáticas de um organismo diploide 2n = 14, observa nos núcleos que se encontram na fase G1 da intérfase um emaranhado de fios, a cromatina. Se fosse possível desemaranhar os fios de um desses núcleos, o cientista encontraria quantas moléculas de DNA? 14 7 1 28 2 (PUCCAMP 2004) Os radioisótopos, apesar de temidos pela população que os associa a acidentes nucleares e danos ambientais, exercem importante papel na sociedade atual. São hoje praticamente indispensáveis à medicina, engenharia, indústria, hidrologia, antropologia e à pesquisa acadêmica em diversas áreas do conhecimento, (UNICAMP 2011) Em relação a um organismo diploide, que apresenta 24 cromossomos em cada célula somática, pode-se afirmar que seu código genético é composto por 24 moléculasde DNA de fita simples. o gameta originado desse organismo apresenta 12 moléculas de DNA de fita simples em seu genoma haploide. uma célula desse organismo na fase G2 da interfase apresenta 48 moléculas de DNA de fita dupla. seu cariótipo é composto por 24 pares de cromossomos. 14 18 15 16 17 19 a a aa a a b b b b b b c c c c c c d d d d d d d e e e e Analise a figura anterior e assinale a alternativa INCORRETA. A estrutura representada apresenta dupla membrana com poros que permitem a passagem de algumas moléculas. A cromatina é constituída por moléculas de DNA enroladas em torno de histonas e pode apresentar-se em níveis variados de condensação. Durante a divisão celular, a cromatina se desenrola das histonas para que possa ocorrer a duplicação do DNA. Cromatina e cromossomos são encontrados em fases diferentes, na interfase e na divisão celular, respectivamente. seja por atuarem como traçadores radioativos, ou como fontes de radiações. Uma plântula de ‘Vicia faba’ foi colocada para crescer em meio de cultura onde a única fonte de timidina (nucleotídeo com a base timina) era radioativa. Após um único ciclo de divisão celular foram feitas preparações citológicas de células da ponta da raiz, para a análise da radioatividade incorporada (auto-radiografia). A radioatividade será observada em ambas as cromátides dos cromossomos metafásicos. todas as proteínas da célula. todas as organelas da célula. somente uma das cromátides de cada cromossomo metafásico. todos os ácidos nucléicos da célula. em células procariontes, existem proteínas responsáveis pela condensação das fitas de DNA, denominadas histonas a cromatina é uma estrutura presente, tanto no citoplasma, como no núcleo de células eucarióticas (PUCMG 2005) 12 E X E R C ÍC IO S (CFTMG 2008) Com relação às várias estruturas presentes no núcleo das células eucariotas, afirma-se: I - O nucléolo é constituído, principalmente, de ácido desoxirribonucléico (DNA). II - A carioteca apresenta duas membranas lipoproteicas. III - Na fase G1 são produzidos RNA e proteínas. IV - A cromatina e os cromossomos ocorrem, simultaneamente, na fase G1 da intérfase. São corretas apenas as afirmativas I e III. I e IV. II e III. II e IV. (UEM 2013) O núcleo é considerado portador dos fatores hereditários e controlador das atividades metabólicas da célula animal. Sobre esse assunto, assinale a(s) alternativa(s) correta(s). Os nucléolos representam o material genético contido no núcleo, sendo resultantes da associação entre proteínas e moléculas de DNA. Cromossomos homólogos são os dois representantes de cada par cromossômico presente em células diploides, provenientes originalmente do par de gametas. Um trecho da molécula de DNA cromossômico que contém informações para sintetizar a cadeia de aminoácidos de uma proteína é definido como gene. A principal função da carioteca é manter o conteúdo nuclear separado do meio citoplasmático, impedindo o intercâmbio de substâncias entre o núcleo e o citoplasma. A análise do cariótipo de um feto revela a forma, o número e o tamanho dos cromossomos, possibilitando detectar alterações cromossômicas antes do nascimento da criança. (PUCMG 2015) O bom funcionamento de uma célula eucariota depende da compartimentalização de processos específicos em organelas como as indicadas por números na figura a seguir. A organela 2 é derivada da organela 3. (UFRGS 2015) Assinale com V (verdadeiro) ou F (falso) as afirmações abaixo, referentes aos constituintes do núcleo celular. ( ) A carioteca é uma membrana lipoproteica dupla presente durante as mitoses. ( ) Os nucléolos, corpúsculos ricos em RNA ribossômico, são observados na interfase. ( ) Os cromossomas condensados na fase inicial da mitose são constituídos por duas cromátides. ( ) Cromossomas homólogos são os que apresentam seus genes com alelos idênticos. A sequência correta de preenchimento dos parênteses, de cima para baixo, é V - V - F - V. V - F - V - F. F - V - V - F. F - F - V - V. V - F - F - V. (IBMECRJ 2013) O núcleo celular foi descoberto pelo pesquisador escocês Robert Brown, que o reconheceu como componente fundamental das células. O nome escolhido para essa organela expressa bem essa ideia: a palavra “núcleo”, de acordo com o dicionário brasileiro, significa centro ou parte central. A respeito da constituição e função do núcleo celular, julgue as afirmativas, como FALSAS ou VERDADEIRAS: I. O núcleo só é encontrado em células eucariontes, portanto as bactérias não apresentam essa organela. I. Existem células eucariontes com um único núcleo, células com vários núcleos e outras células anucleadas. III. O núcleo abriga o código genético das células, uma vez que dentro dele se encontram os cromossomos que contém a informação genética. IV. A carioteca é o envoltório nuclear, que impede a troca de qualquer tipo de material entre o núcleo e o restante da célula. V – V – F – F F – F – F – V V – F – V – F V – V – V – F V – F – V – V 22 23 24 20 21 a a 01 a b b 02 b c c 04 c d d 08 16 d e e E X E R C ÍC IO S 13www.biologiatotal.com.br (IFSC 2015) Célula: a menor unidade viva Um dia você já foi um ovo. Não como um ovo de uma ave, mas uma única célula chamada célula-ovo ou zigoto. Essa célula se multiplicou e originou trilhões de outros tipos diferentes de células que formam o seu corpo. Essa célula se originou após a união de um espermatozoide do seu pai e um óvulo da sua mãe. Com essa união você recebeu metade das características do seu pai e metade das de sua mãe. FONTE: Carvalho, W; Guimarães, M; Ciências para nosso tempo. 1ªed. Curitiba: Positivo, 2011. 25 a a b b c c d d e A relação entre a estrutura numerada e sua função celular está INCORRETA em: 1 → Usina de força que utiliza energia existente sob determinada forma e a converte em outra mais facilmente utilizada pela célula. 2 → Vesícula que pode conter proteínas que podem estar envolvidas na digestão intracelular ou são destinadas ao meio extracelular. 3 → Local onde proteínas sintetizadas podem ser modificadas, selecionadas, empacotadas e enviadas para suas destinações celulares ou extracelulares. 4 → Local onde ocorre a replicação do material genético e a decodificação da informação genética. ANOTAÇÕES Assinale a alternativa CORRETA. Células são as unidades estruturais (morfológicas) e funcionais (fisiológicas) dos organismos vivos e representam a menor porção de matéria viva dotada da capacidade de autoduplicação independente. Todas as células do corpo humano possuem membrana plasmática, citoplasma e núcleo. A pinocitose é o processo utilizado pela célula para englobar partículas sólidas, que lhe irão servir de alimento. A fagocitose é um processo pelo qual certas células ingerem líquidos ou pequenas partículas através de minúsculos canais que se formam em sua membrana plasmática. Na maioria das células os cromossomos encontram- se em pares. As células diplóides apresentam 46 cromossomos. Há também as células haploides (23 cromossomos), estas, possuem apenas metade do número de cromossomos e normalmente são encontradas nas células germinativas masculina e feminina. Existem as células eucariontes e as procariontes. Estas últimas possuem carioteca (membrana nuclear): as plantas, animais e os fungos. As eucariontes não possuem membrana nuclear: as algas azuis e as bactérias. 14 C IT O G E N É T IC A GABARITO DJOW NÚCLEO CAIU NA UTFPR - 2017 CAIU NA UERJ - 2017 [D] [I] Correta: os cromossomos são formados por material genético, sendo DNA mais proteínas. [II] Incorreta: os nucléolos não são delimitados por membrana e formados por RNA, proteínas e sequências de DNA. [III] Correta: a carioteca é formada por dupla camada, contendo vários poros.[IV] Incorreta: o nucleoplasma é constituído basicamente por água e proteínas. [B] 1 - [C] As células somáticas humanas com cariótipo normal contêm, no núcleo, 46 cromossomos e, portanto, 46 moléculas de DNA. 2- [A] Mayara acertou, pois correu em direção ao lisossomo, organela responsável pela digestão intracelular. Gustavo acerta, porque as mitocôndrias contêm ribossomos e sintetizam proteínas. Lígia também acertou, pois foi ao núcleo, local onde se localiza o material genético formado pelo DNA, um tipo de ácido nucleico. 3 - [A] A timidina radioativa (3H-timidina) será incorporada ao DNA nuclear e mitocontrial. 4- [B] Durante o processo de multiplicação celular o material genético (DNA) encontra-se duplicado e condensado. 5 - [B] Os cromossomos observados durante o processo de divisão celular correspondem aos filamentos da cromatina duplicados e espiralizados. 6 - [D] 7- [C] 8- [C] 9 - [B] 10 - [B] 11 - [C] Os cromossomos são compostos por DNA (I) e proteínas histônicas. Os genes são segmentos do DNA que serão transcritos em moléculas de RNA (II). O DNA e o RNA são macromoléculas formadas pelo encadeamento de nucleotídeos (III), enquanto as proteínas são formadas por diferentes sequências de unidades estruturais denominadas aminoácidos (IV). 12- [C] O DNA nuclear observado em células eucarióticas encontra-se associado à proteínas, formando octâmeros (8 histonas), com filamentos duplos de DNA enrolados ao redor das proteínas, formando um conjunto de nucleossomos. 13- [C] 14 - [D] 15 - [C] 16 - [A] 17 - [A] 18- [E] O texto cita a correlação entre mulheres que já tiveram filhos do sexo masculino e a presença de células portadoras do cromossomo Y em seus tecidos. Tal fato contesta o dogma de que todas as células de um indivíduo são provenientes do zigoto. 19 - [C] No período G2 da interfase os 24 cromossomos acham-se duplicados. Cada um é formado por duas cromátides irmãs, unidas pelo centrômero. Cada cromátide é constituída por uma molécula de DNA de cadeia dupla. Dessa forma, em G2, observam-se 48 moléculas de DNA, cada uma formada por uma dupla hélice. 20- [C] A carioteca é constituída por membrana lipoproteica dupla presente durante o período interfásico. RESPOSTA COMENTADA http://bit.ly/2FYXchm RESPOSTA COMENTADA http://bit.ly/2D1KOtI RESPOSTA COMENTADA http://bit.ly/2FTKAI4 RESPOSTA COMENTADA http://bit.ly/2FXKfo4 RESPOSTA COMENTADA http://bit.ly/2FVmNaF RESPOSTA COMENTADA http://bit.ly/2D0wim9 RESPOSTA COMENTADA http://bit.ly/2FSRnSl RESPOSTA COMENTADA http://bit.ly/2D2Hw9t RESPOSTA COMENTADA http://bit.ly/2FWj4dg RESPOSTA COMENTADA http://bit.ly/2Fjkr4E RESPOSTA COMENTADA http://bit.ly/2FUibBO RESPOSTA COMENTADA http://bit.ly/2D0A5Qo RESPOSTA COMENTADA http://bit.ly/2CXSoW9 RESPOSTA COMENTADA http://bit.ly/2FTzWBh RESPOSTA COMENTADA http://bit.ly/2q0yzbM RESPOSTA COMENTADA http://bit.ly/2q0nmYD RESPOSTA COMENTADA http://bit.ly/2q0kLxM RESPOSTA COMENTADA http://bit.ly/2q0lJKo RESPOSTA COMENTADA http://bit.ly/2q0gWJ3 RESPOSTA COMENTADA http://bit.ly/2q0kLhh C IT O G E N É T IC A 15www.biologiatotal.com.br 21- [D] O núcleo celular é uma estrutura que apresenta poros por onde passam enzimas produzidas no citoplasma e permite a passagem de substâncias produzidas no núcleo para o citoplasma, por exemplo, moléculas de RNA. Portanto, há passagem de substâncias entre o citoplasma e o núcleo. 22- [C] 23- 02 + 04 + 16 = 22. [01] Incorreto: Os nucléolos são estruturas intracelulares formadas pela associação de moléculas de DNA, proteínas e RNA ribossômico. [08] Incorreto: O envoltório nuclear (carioteca) é formado por uma membrana dupla e porosa que regula o intercâmbio de substâncias entre o citoplasma e o núcleo das células eucarióticas. 24- [D] A decodificação da informação genética contida no DNA nuclear é realizada a partir da tradução das moléculas de RNA mensageiro nos ribossomos livres no citosol, nos ribossomos aderidos ao retículo endoplasmático granuloso e em ribossomos situados no interior de organelas, tais como mitocôndrias e plastídios. 25- [D] Em humanos, as células somáticas, geralmente, apresentam 46 cromossomos. As haploides, denominadas gametas, possuem 23 cromossomos. ANOTAÇÕES RESPOSTA COMENTADA http://bit.ly/2q0hhLM RESPOSTA COMENTADA http://bit.ly/2q0lW0a RESPOSTA COMENTADA http://bit.ly/2q13nsN C IT O G E N É T IC A PAULO JUBILUT 2018 E X E R C ÍC IO S A P R O FU N D A D O S 2 E X E R C ÍC IO S A P R O F U N D A D O S NÚCLEO 01 01 01 01 01 02 02 02 02 02 04 04 04 04 04 08 08 08 08 08 16 16 16 16 32 64 (UEPG 2015) O núcleo delimitado por membrana é uma estrutura de células eucarióticas e responsável pelo controle das funções celulares. Com relação à organização, estrutura e função do núcleo, assinale o que for correto. A hemácia humana é uma célula anucleada, ou seja, durante a sua diferenciação, perdeu o núcleo. O nucléolo é uma região do núcleo mais densa, não delimitada por membrana, que se cora mais intensamente com corantes básicos. Esse local é de intensa transcrição do ácido ribonucleico ribossômico (RNAr). Nos cromossomos, essas regiões são denominadas de regiões organizadoras de nucléolo. A cromatina presente no núcleo consiste em DNA associado a proteínas histônicas e é o material que forma cada um dos cromossomos. Todas as trocas entre núcleo e citoplasma ocorrem na forma de transporte ativo realizado por proteínas transmembranas presentes na carioteca. (UEM-PAS 2014) Sabe-se que todos os seres vivos são formados por unidades básicas denominadas células. Em relação a essas unidades estruturais e funcionais dos seres vivos, assinale o que for correto. Na célula eucariótica, os cromossomos estão no interior de um envoltório membranoso, composto por duas membranas. Nas células, quando uma proteína vai ser sintetizada, uma região do DNA do núcleo da célula é copiada por uma enzima chamada RNA polimerase. Núcleo, mitocôndrias e cloroplastos são as únicas organelas celulares que possuem DNA. A retirada do nucléolo de uma célula implicará a intensa síntese de ribossomos. Nas células, a água atravessa a membrana celular por difusão facilitada, pois sua molécula é polar e as moléculas de lipídios formam uma camada interna hidrofóbica. (IFSC 2014) O núcleo é uma estrutura celular delimitada pela carioteca que existe apenas em organismos eucariontes. Sobre o núcleo, assinale a soma da(s) proposição(ões) CORRETA(S). O núcleo é uma estrutura presente em todas as células animais. O núcleo armazena o material genético que contém a informação para a produção de proteínas da célula. As moléculas de DNA estão arranjadas na forma de cromossomos, que são associações do DNA com proteínas denominadas histonas. Na espécie humana há 46 cromossomos nas células somáticas e 23 nas células gaméticas. Alterações no número de cromossomos causam anomalias genéticas. A informação contida no DNA é transcrita a RNA mensageiro, que é transportado ao citoplasma onde a sequência de nucleotídeos será traduzida a uma sequência de aminoácidos no complexo de Golgi. (UFSC 2012) Utilizando-se Microscopia Eletrônica de Transmissão foram obtidas as imagens abaixo. Na Figura A, observa-se um plasmócito obtido da medula óssea de cobaia (aumento de 25.000 X). Na Figura B, observa-se uma célula pancreática de um morcego (aumento de 95.000 X). 1 2 3 5 (UEM 2013) O núcleo é considerado portador dos fatores hereditários e controlador das atividades metabólicas da célula animal. Sobre esse assunto, assinale a(s) alternativa(s) correta(s). Os nucléolos representam o material genético contido no núcleo, sendo resultantes da associação entre proteínas e moléculas de DNA. Cromossomos homólogos são os dois representantes de cada par cromossômico presente em células diploides, provenientes originalmente do par de gametas. Um trechoda molécula de DNA cromossômico que contém informações para sintetizar a cadeia de aminoácidos de uma proteína é definido como gene. A principal função da carioteca é manter o conteúdo nuclear separado do meio citoplasmático, impedindo o intercâmbio de substâncias entre o núcleo e o citoplasma. A análise do cariótipo de um feto revela a forma, o número e o tamanho dos cromossomos, possibilitando detectar alterações cromossômicas antes do nascimento da criança. 4 Com relação às estruturas apontadas pelas setas, assinale a(s) proposição(ões) CORRETA(S). A estrutura indicada pelo número 2 é a menos condensada do núcleo e corresponde ao nucleoplasma. A estrutura indicada pelo número 3 é o retículo endoplasmático liso. A estrutura indicada pelo número 1 corresponde aos lisossomos responsáveis pela digestão celular. Nas regiões escuras no núcleo, indicada pelo número 2, encontra-se a maior concentração de DNA. A estrutura indicada pelo número 4 corresponde a um cloroplasto, pois se visualiza nitidamente a estrutura lamelar do granum. As organelas presentes nas Figuras A e B não apresentam membranas de separação com o citoplasma. Dentro da estrutura indicada pelo número 4 ocorrem etapas da cadeia respiratória e do ciclo de Krebs. E X E R C ÍC IO S A P R O F U N D A D O S 3www.biologiatotal.com.br 01 01 a 02 02 b 04 04 08 08 16 (UEMA 2016) A Acetabularia é uma alga marinha, unicelular, com cerca de 5cm de altura, cuja estrutura é formada por um “chapéu” (ou umbela) e uma haste (ou pé), onde se localiza o núcleo. Analise as experiências de microdissecção realizadas com essa alga, demonstradas nos esquemas abaixo. (UEG 2010) Na década de 1930, o biólogo alemão Joachim Hammerling, com o objetivo de entender a importância do núcleo celular, realizou transplantes entre duas espécies de algas unicelulares marinhas: a Acetabularia mediterranea, cuja umbela tem forma lisa, e a Acetabularia crenulata, cuja umbela tem forma ondulada. A seguir, está a representação esquemática dos experimentos realizados. (UFSCAR 2010) A edição n.º 76 da revista Scientific American Brasil, de 2008, noticiou que pesquisadores da Harvard Medical School, nos Estados Unidos, conseguiram construir um modelo da célula primitiva, que surgiu há, aproximadamente, 3,5 bilhões de anos e que deu início à jornada da vida na Terra. A partir dessa célula primitiva surgiram os dois tipos fundamentais de células: um, presente em bactérias e cianobactérias e o outro, presente em todos os demais seres vivos conhecidos atualmente, exceto vírus. Esse feito científico é de extrema importância, pois pode fornecer informações mais precisas de como esse processo de diversificação aconteceu. Quais são os dois tipos celulares a que o texto faz referência, e qual é a diferença mais marcante entre eles, visível com o auxílio do microscópio óptico? Em um organismo pluricelular, podemos observar células com um mesmo código genético desempenhando funções muito diferentes, por exemplo, um neurônio e uma célula muscular. Como isso é possível? (UEPG 2011) No que se refere à cromatina, assinale o que for correto. Aparece em todas as etapas da mitose: prófase, metáfase, anáfase e telófase. Aparece apenas na anáfase, pois, apenas nesta etapa a cromatina é importante no processo da divisão celular. Está presente no núcleo interfásico e aparece durante a divisão celular com uma organização estrutural diferente, transformando-se nos cromossomos. É formada por nucleoproteínas. (UEM 2011) Identifique o que for correto sobre as características gerais dos cromossomos. Durante a interfase, ocorre a duplicação dos cromossomos, e essas cópias unidas de um cromossomo duplicado são denominadas cromátides-irmãs. A posição do centrômero serve de critério para classificar os cromossomos em três tipos: metacêntrico, acrocêntrico e telocêntrico. Os genes da espécie humana distribuem-se em cromossomos autossomos e sexuais. Cada pessoa herda dois conjuntos de 23 desses cromossomos, um proveniente da mãe e outro do pai. Nos eucariontes, o material genético chamado de cromatina é separado do citoplasma pela membrana nuclear. As alterações cromossômicas estruturais correspondem a modificações na sequência dos genes ao longo do filamento, podendo ser provocadas por vírus, radiação ou substâncias químicas. 6 10 9 7 8 Com base nas experiências apresentadas, explique os resultados observados, destacando o papel do núcleo celular. Sobre os resultados obtidos a partir dos experimentos, explique: o que ocorreu em A e B, com ambas espécies; o que ocorre em C quando há a enxertia do pedúnculo de A. mediterranea em uma base de A. crenulata. a b 4 E X E R C ÍC IO S A P R O F U N D A D O S 01 02 04 08 16 (UFPR 2010) O complexo de poro nuclear é a estrutura que regula o trânsito de grandes moléculas (como RNA e proteínas) entre o núcleo celular e o citoplasma. O número de complexos de poro encontrados no envoltório nuclear pode variar entre diversos tipos celulares. Coloque em ordem crescente de número de complexos de poro por núcleo os seguintes tipos celulares: neurônio, espermatozoide, adipócito. (UERJ 2007) As células animais possuem núcleo delimitado por um envoltório poroso que funciona como uma barreira entre o material nuclear e o citoplasma. As células vegetais, apesar de possuírem núcleo similar, diferem das animais por apresentarem um envoltório externo à membrana plasmática, denominado parede celular. Aponte o motivo pelo qual o envoltório nuclear deve apresentar poros. Em seguida, cite as funções da parede celular dos vegetais e seu principal componente químico. (UEM 2016) Em células eucarióticas, a relação nucleoplasmática (RNP) é dada pela fórmula na qual V N representa o volume do núcleo celular e V c representa o volume total da célula. Assinale o que for correto. Em células eucarióticas, o material genético fica localizado no núcleo. No processo de mitose de células eucarióticas, a fragmentação do envoltório nuclear (carioteca) se inicia na prófase. A relação nucleoplasmática também pode ser obtida pela fórmula N C N V RNP , V V = − N C N C V V V 1 V − 11 12 13 Quando uma célula inicia o processo de divisão, seus cromossomos se tornam mais curtos, mais espessos e visíveis individualmente em um microscópio óptico. Explique o que está acontecendo ao nível molecular QUESTÃO BAGA a b Número de complexos de poro por núcleo celular < < Justifique a ordem escolhida, com base nos conhecimentos de biologia e fisiologia celular. Uma célula com RNP=2 tem menos de 60% de seu volume ocupado pelo núcleo. Em uma célula esférica, cujo núcleo é também esférico com raio igual à metade do raio da célula, tem-se 1RNP . 7 = ANOTAÇÕES E X E R C ÍC IO S A P R O F U N D A D O S 5www.biologiatotal.com.br GABARITO DJOW NÚCLEO QUESTÃO BAGA Cada cromossomo consiste em uma molécula de DNA longa e ligada a várias moléculas proteicas, uma combinação chamada cromatina. Quando uma célula inicia a divisão, cada cromossomo se torna “condensado” na medida em que sua massa difusa de cromatina se enrola. 1: 01 + 02 + 04 = 07. [08] Falso: Parte das trocas entre o núcleo e o citoplasma ocorre na forma de transporte ativo realizado por proteínas transmembrana situados nos poros e membranas do envoltório nuclear. Esse fenômeno envolve o transporte de macromoléculas, tais como proteínas e RNA. 2: 01 + 02 + 04 = 07. [08] Falso. O nucléolo é o local onde ocorre a biossíntese dos ribossomos. [16] Falso. Nas células, o transporte de água pela membrana plasmática ocorre por osmose, sem a participação de proteínas facilitadoras. 3: 02 + 04 + 08 = 14. [01] Falsa: As hemácias de mamíferos são células anucleadas. [16] Falsa: A síntese das proteínas ocorrenos ribossomos. 4: 02 + 04 + 16 = 22. [01] Incorreto: Os nucléolos são estruturas intracelulares formadas pela associação de moléculas de DNA, proteínas e RNA ribossômico. [08] Incorreto: O envoltório nuclear (carioteca) é formado por uma membrana dupla e porosa que regula o intercâmbio de substâncias entre o citoplasma e o núcleo das células eucarióticas. 5: 08 + 64 = 72. (01) Falso. A estrutura apontada pela seta 2 corresponde à cromatina nuclear. (02) Falso. A estrutura apontada pela seta 3 é o retículo endoplasmático rugoso. (04) Falso. A estrutura 1 é a cromatina nuclear descondensada. (16) Falso. A estrutura 4 é uma mitocôndria. (32) Falso. O núcleo e as mitocôndrias são revestidos por membrana dupla. 6: Em [A], apenas o disco foi removido, aparecendo após algum tempo um novo disco, indicando que o núcleo comanda o controle de regeneração. Em [B], o núcleo foi removido e um disco normal apareceu após algum tempo, mas com o passar do tempo perdeu novamente o disco, indicando que a alga provavelmente estava em estágio inicial e perdeu o comando de controle do núcleo retirado. Em [C], um núcleo de uma determinada espécie foi transplantado para o “pé” anucleado de outra, retirando-se o disco, aparecendo, após algum tempo, um novo disco, do doador, indicando o comando nuclear na regeneração. 7: 04 + 08 = 12. A cromatina torna-se evidente à microscopia óptica e eletrônica durante a metáfase e anáfase, devido à condensação ou espiralização das nucleoproteínas. 8: 01 + 04 + 08 + 16 = 29. A posição do centrômero permite a classificação dos cromossomos em quatro tipos: telocêntrico (centrômero terminal), acrocêntrico (centrômero subterminal), submetacêntrico (centrômero submediano) e metacêntrico (centrômero mediano). 9: O texto faz referência às células procarióticas e às células eucarióticas. A diferença mais marcante entre esses dois tipos celulares é a presença, apenas nas células eucarióticas, de carioteca, a membrana nuclear que envolve o material genético e permite a existência de um núcleo organizado. Todas as células somáticas de um indivíduo possuem o mesmo genoma, ou seja, o mesmo conjunto de genes, porém, cada tipo celular expressa apenas alguns desses genes, o que permite sua especialização e o desempenho de funções específicas. Nessa questão, a expressão “código genético” foi usada com o sentido “informação genética” ou “genoma”. O código genético, na verdade, é o mesmo para todos os seres vivos e refere-se à relação que existe entre uma trinca de nucleotídeos de um RNAm e um aminoácido. 10: a) Quando a umbela de ambas espécies foram removidas, a célula regenerou outra igual, respectivamente lisa em A. mediterranea e ondulada em A. crenulata. b) Quando o pedúnculo de A. mediterrânea foi enxertado em uma base de A. crenulata, aconteceu a regeneração de uma umbela com características intermediárias entre as das duas espécies. Quando essa umbela intermediária foi novamente removida, a célula regenerou uma umbela ondulada típica da espécie doadora da base nucleada, A. crenulata. Quando a umbela mista foi removida, aconteceu a regeneração de uma umbela típica de A. crenulata. Esse experimento demonstra que o núcleo é o responsável por essas regenerações. 11: a) espermatozoide < adipócito < neurônio b) Células que apresentam menor metabolismo de síntese (RNAs e proteínas) possuem uma menor quantidade de complexos de poro. 12: É necessário haver trocas de material, como nucleotídeos, RNA e proteínas, entre o núcleo e o citoplasma. Proteger e dar sustentação e resistência à célula vegetal. A parede celular é formada principalmente por celulose. 13: 01 + 02 + 04 + 16 = 23. [Resposta do ponto de vista da disciplina de Biologia] [01] Correta. [02] Correta. [Resposta do ponto de vista da disciplina de Matemática] [04] Correta. Simplificando a relação dada: N N C C CN N N C N C C N C N C C V V V V VV V V V V V V V V V 1 V V = = ⋅ = − − −− [08] Incorreta. Uma célula com RNP = 2 tem mais de 60% de seu volume ocupado pelo núcleo. Calculando: N C N N C N N C N C C N V 2 2 2V 2V V 2V 3V V V V 0,67V V V 3 = → − = → = → = → ≈ − [16] Correta. Calculando: N 3 C 3 3 N 3 3 3C N 4 V R 3 4 R 4 V R 3 8 24 4 4 4 R 4 24 4 124 24 24 RNP 4 4 4 4 32 4 24 28 28 V 7 R R 3 24 3 24 24 RNP V V ð ð ð ð ð ð = = = = = = ⋅ = → = − − − = → − E X E R C ÍC IO S A P R O F U N D A D O S 17www.biologiatotal.com.br SINTESE PROTEICA a a a 01 b b b 02 04 08 16 45 46 47 48 49 (Ufpr 2017) Uma cultura de bactérias idênticas, todas contendo apenas uma molécula de DNA, é colocada em um meio de cultura no qual os nucleotídeos são marcados radioativamente. Elas são mantidas nesse meio por dois ciclos de divisão celular; ou seja, cada bactéria terá originado quatro bactérias- filhas. Depois, são mantidas por mais um ciclo de divisão em um meio com nucleotídeo não radioativo. Cada molécula de DNA é formada por duas cadeias polinucleotídicas enroladas helicoidalmente. A partir de uma bactéria dessa colônia, quantas cadeias polinucleotídicas conterão marcação radioativa e quantas cadeias não conterão marcação radioativa ao final dos três ciclos? Explique o motivo de sua resposta no item anterior. (Unisa - Medicina 2017) Analise a tabela, que contém uma parte do código genético. Considere um segmento de DNA com a seguinte sequência de bases nitrogenadas, em que a seta indica o sentido da transcrição: Suponha que um ribossomo traduziu o RNA mensageiro sintetizado a partir desse segmento de DNA, quantos aminoácidos são codificados por este ribossomo? Cite o nome do último aminoácido que fará parte da molécula transcrita. Caso ocorra uma mutação e a décima quinta base nitrogenada seja substituída pela base timina (T), qual será o anticódon do RNA transportador que se emparelha com o códon codificado após a mutação? De acordo com a propriedade do código genético, explique por que essa mutação pode ser considerada silenciosa. (Uepg 2016) James Watson e Francis Crick resolveram a estrutura do DNA em 1953, rendendo-lhes inclusive um prêmio Nobel. Em relação às características desta molécula, assinale o que for correto. Uma mutação em uma única base nitrogenada não é capaz de prejudicar a estrutura de uma proteína e levar a manifestação de uma doença. Já as mutações cromossômicas, por exemplo, trissomia do 21, são extremamente graves. A replicação do DNA é dita semiconservativa, sendo que cada uma das fitas é utilizada como molde para a síntese de uma fita complementar, polimerizada pela enzima DNA polimerase. O DNA é uma molécula constituída por nucleotídeos organizados em fita única, os quais se unem por ligações denominadas pontes de hidrogênio. O DNA é constituído por vários nucleotídeos em sequência, os quais são formados por um grupo fosfato, uma base nitrogenada e uma pentose, a desoxirribose. Uma sequência de DNA, denominada gene, pode ser transcrita em moléculas de RNA pela enzima RNA polimerase, processo denominado de transcrição. (Unicid - Medicina 2016) Após a descoberta da estrutura da molécula de DNA, surgiram três modelos para explicar como ocorre sua duplicação. A figura ilustra três possíveis modelos de duplicação da molécula de DNA. Dos modelos apresentados, qual deles representa a duplicação da molécula de DNA proposto por Watson e Crick? Justifique sua resposta. Em que fase do ciclo celular mitótico ocorre a duplicação da molécula de DNA? Por que a célula precisa realizar esse processo? Ufu 2016) Observe a tabela a seguir. 18 E X E R C ÍC IO S A P R O F U N D A D O S 51 50 a a a c b b b 52 Abreviatura dos aminoácidos: Phe=fenilalanina; His=histidina; Leu=leucina; Gin=glutamina; Ile=isoleucina; Asn=aspargina; Met=metionina; Lys=lisina; Val=valina; Asp=ácido aspártico; Ser=serina; Glu=ácido glutâmico; Pro=prolina; Cys=cisteína; Thr=treonina; Trp=triptofano; Ala=alanina;Arg=arginina; Tyr=tirosina; Gly=glicina. *A abreviatura Pare corresponde aos códons de parada. Considere a seguinte sequência de bases nitrogenadas do DNA: TAG GCT AAT GCT CGT ATT A partir das informações apresentadas, responda: Qual será a sequência de bases nitrogenadas na duplicação do DNA? A transcrição gênica formará quantos códons e quais são eles? A tradução sintetizará quais aminoácidos? (Usf 2016) Uma equipe de investigadores da Universidade de Aveiro (UA) quebrou uma das regras sagradas da biologia: o código genético não é imutável. Estes investigadores descobriram que o fungo patogênico Candida albicans utiliza um código genético diferente do dos outros seres vivos e conseguiram compreender como é que este fungo o alterou e, agora, conseguiram realizar a primeira alteração artificial em laboratório. A investigação dos doutorandos Ana Rita Bezerra e João Simões, sob coordenação de Manuel Santos, professor do Departamento de Biologia da UA e investigador do Centro de Estudos do Ambiente e do Mar (CESAM), decorreu ao longo dos últimos quatro anos e foi agora publicada na «Proceedings of the National Academy of Sciences» (PNAS). Disponível em: <http://www.cienciahoje.pt/index. php?oid=57972&op=a> Acesso em: 02/10/2015, às 10h02min. Com base no texto, responda ao que se pede. O código genético define as regras químicas que os seres vivos utilizam na tradução da informação dos seus genes. Uma vez alterado o código genético, o resultado da tradução também é modificado. Qual a importância de cada códon? Qual o produto modificado resultante da tradução? Imagine que o produto da tradução do código genético foi sintetizado no pâncreas e deve ser utilizado em outro lugar do organismo. Uma vez que a biossíntese foi acompanhada nas células com a marcação de isótopos radiativos das unidades constituintes (monômeros) do referido produto, qual a sequência de estruturas citoplasmáticas você espera encontrar nas unidades marcadas, respectivamente? (Uerj 2015) Considere uma molécula de DNA sem qualquer mutação e que apresente 16% de bases nitrogenadas de citosina. Determine os percentuais de guanina e de timina encontrados nessa molécula, justificando suas respostas. (Unifesp 2015) Alguns antibióticos são particularmente usados em doenças causadas por bactérias. A tetraciclina é um deles; sua ação impede que o RNA transportador (RNA t ) se ligue aos ribossomos da bactéria, evitando a progressão da doença. Que processo celular é interrompido pela ação da tetraciclina? Qual é o papel do (RNA t ) nesse processo? Em que local, na bactéria, ocorre a síntese do (RNA t )? Cite dois outros componentes bacterianos encontrados nesse mesmo local. E X E R C ÍC IO S A P R O F U N D A D O S 19www.biologiatotal.com.br (PUCRJ 2015) A sequência de DNA a seguir ocorre no filamento codificante de um gene estrutural em uma bactéria. Qual é a sequência do RNA mensageiro, transcrita a partir desse trecho de DNA? Qual é a sequência de aminoácidos do polipeptídeo codificado por esse RNA mensageiro? (use a tabela do código genético) Se uma mutação ocorre no nucleotídeo T (indicado com uma seta), substituindo-o por A, qual será a sequência de aminoácidos depois da transcrição e tradução? (use a tabela do código genético) (Uem-pas 2014) Sabe-se que todos os seres vivos são formados por unidades básicas denominadas células. Em relação a essas unidades estruturais e funcionais dos seres vivos, assinale o que for correto. Na célula eucariótica, os cromossomos estão no interior de um envoltório membranoso, composto por duas membranas. Nas células, quando uma proteína vai ser sintetizada, uma região do DNA do núcleo da célula é copiada por uma enzima chamada RNA polimerase. Núcleo, mitocôndrias e cloroplastos são as únicas organelas celulares que possuem DNA. A retirada do nucléolo de uma célula implicará a intensa síntese de ribossomos. Nas células, a água atravessa a membrana celular por difusão facilitada, pois sua molécula é polar e as moléculas de lipídios formam uma camada interna hidrofóbica. (Pucrj 2014) A figura abaixo representa um gene eucariótico de uma determinada enzima. “A” é a região promotora do gene; “B” e “D” são éxons; e “C” é um íntron. 53 56 57 54 55 a a b b c Das partes assinaladas, quais são codificadoras, ou seja, quais contêm informações que vão fazer parte do transcrito final e da proteína? Explique. Alguns indivíduos possuem uma mutação em “A”, o que gera uma atividade enzimática reduzida. Entretanto, não existem diferenças estruturais entre as enzimas codificadas pelos genes com e sem esta mutação. Como tal fato pode ser explicado? (Uepg 2014) As características morfológicas e fisiológicas de um ser vivo dependem dos tipos de proteínas do seu organismo. Ao comandar a fabricação das proteínas, o ácido desoxirribonucleico (DNA) consegue regular a atividade das células. A informação gênica do DNA é transcrita em ácido ribonucleico (RNA) e posteriormente é traduzida na proteína. Com relação a esses processos e biomoléculas, assinale o que for correto. O RNA é formado por uma única fita polinucleotídica. Nessa fita, a pentose é sempre a ribose e as bases nitrogenadas são a adenina, citosina, guanina e uracila. No processo de duplicação semiconservativo do DNA, a enzima DNA-ligase faz as ligações do tipo pontes de hidrogênio para unir a duas fitas do DNA. O RNA transportador ou de transferência (RNA-t) transporta aminoácidos até o local da síntese da proteína. O RNA ribossômico (RNA-r) carreia os códons (trinca de bases) que serão decodificados em aminoácidos. Em eucariotos, o RNA é fabricado no núcleo, tendo como molde um setor da molécula do DNA (gene), e migra para o citoplasma, onde desempenha sua função na síntese da proteína. (Unicamp 2014) A imagem abaixo representa o processo de tradução. 01 01 02 02 04 04 08 08 16 16 20 E X E R C ÍC IO S A P R O F U N D A D O S a a b b Quais são as estruturas representadas pelas letras A e B, respectivamente? Nos eucariotos, em quais estruturas celulares esse processo ocorre? (Uem 2013) O núcleo é considerado portador dos fatores hereditários e controlador das atividades metabólicas da célula animal. Sobre esse assunto, assinale a(s) alternativa(s) correta(s). Os nucléolos representam o material genético contido no núcleo, sendo resultantes da associação entre proteínas e moléculas de DNA. Cromossomos homólogos são os dois representantes de cada par cromossômico presente em células diploides, provenientes originalmente do par de gametas. Um trecho da molécula de DNA cromossômico que contém informações para sintetizar a cadeia de aminoácidos de uma proteína é definido como gene. A principal função da carioteca é manter o conteúdo nuclear separado do meio citoplasmático, impedindo o intercâmbio de substâncias entre o núcleo e o citoplasma. A análise do cariótipo de um feto revela a forma, o número e o tamanho dos cromossomos, possibilitando detectar alterações cromossômicas antes do nascimento da criança. (Uepg 2013) Considerando os ácidos nucleicos, assinale o que for correto. Tanto o DNA quanto o RNA são formados de sequências de moléculas denominadas de nucleotídeos, os quais são constituídos de uma pentose, uma base nitrogenada e um grupo fosfato. Existem 5 tipos principais de bases nitrogenadas: adenina, timina, guanina, citosina e uracila. A uracila é exclusivamente encontrada na molécula de RNA. Durante a duplicação, novas fitas de DNA são formadas baseadas em um molde de DNA pré-existente, o qual é descartado ao fim do processo. Durante o processo denominado síntese proteica, ou tradução, a informação presente no DNA é transferida ao RNA, no núcleo da célula. Nos eucariotos, durante todo o processo de divisão celular, o DNA pode ser encontrado em sua formamais descompactada. (Ufg 2013) A figura a seguir esquematiza as duas etapas envolvidas no processo de síntese proteica em um linfócito B. Com base nestas informações, responda: Como se denominam as etapas 01 e 02, respectivamente? Após uma imunização ativa, como ocorre a ação do produto final desse processo? (Uem 2016) Considerando a estrutura e a função do DNA e dos RNAs, e fazendo uso das estruturas I e II abaixo, assinale o que for correto. A estrutura I representa um ribonucleotídeo, enquanto a estrutura II representa um nucleotídeo. A estrutura II possui ao todo quatro carbonos assimétricos, enquanto a estrutura I possui cinco carbonos assimétricos. A estrutura I possui um carbono primário, enquanto a estrutura II não possui nenhum carbono primário. Em uma das extremidades de uma molécula de RNAt há uma trinca de bases nitrogenadas, denominada anticódon, capaz de se emparelhar, por ligações de hidrogênio, ao códon complementar do RNAm. As bases citosina (C) e guanina (G) interagem mutuamente por meio de três ligações de hidrogênio, enquanto que as bases timina (T) e adenina (A) interagem mutuamente por meio de duas ligações de hidrogênio na estrutura espiral do DNA. 58 61 59 60 01 01 01 02 02 02 04 04 04 08 08 08 16 16 16 Imagine uma proteína que funciona no RE, mas requer modificação no complexo de Golgi antes de alcançar essa função. Descreva a rota da proteína pela célula, começando com a molécula de RNAm que especifica a proteína. QUESTÃO BAGA E X E R C ÍC IO S A P R O F U N D A D O S 21www.biologiatotal.com.br GABARITO DJOW SINTESE PROTEICA 45: a) Ao final do primeiro ciclo, cada bactéria terá uma cadeia polinucleotídica normal e uma radiotiva. No segundo ciclo, duas bactérias terão uma cadeia normal e uma radioativa e duas apresentarão as duas cadeias marcadas com radioatividade. Ao término do terceiro ciclo ocorrem duas bactérias com as duas cadeias normais e seis bactérias com uma cadeia sem radioatividade e uma cadeia radioativa. b) O resultado do experimento é explicado pelo fato de a replicação do DNA ser semiconservativa. 46: a) São codificados seis aminoácidos, sendo cinco tipos diferentes. O último aminoácido será a histidina. b) O anticódon será GCU. A mutação pode ser considerada silenciosa porque codifica para o mesmo aminoácido. 47: 02 + 08 + 16 = 26. [01] Falso. Dependendo da base nitrogenada e o códon podem ocorrer mudanças na estrutura da proteína. [02] Verdadeiro. A replicação do DNA é catalisada por enzimas polimerases, onde cada uma das fitas serve de molde para a síntese da fita complementar. [04] Falso. O DNA é formado por duas fitas, constituídas por nucleotídeos, enroladas em forma de hélice. [08] Verdadeiro. O DNA é formado por sequências de nucleotídeos e estes são formados por uma pentose (desoxirribose), uma base nitrogenada e um grupo fosfato. [16] Verdadeiro. A transcrição ocorre a partir de uma parte do DNA, formando RNAs, a partir da enzima RNA polimerase. 48: a) O modelo C representa a duplicação da molécula de DNA proposta por Watson e Crick, indicando que cada uma das moléculas de DNA serve como molde para a formação de uma nova cadeia, chamada de replicação semiconservativa. b) A duplicação da molécula de DNA ocorre na Intérfase, no intervalo chamada S (Síntese), processo que antecede a mitose propriamente dita. A célula precisa replicar o DNA para a divisão e produção de uma nova célula. 49: a) Cadeia complementar do DNA: ATC CGA TTA CGA GCA TAA. b) A transcrição produzirá um segmento de RNA mensageiro com 6 códons. A saber: AUC CGA UUA CGA GCA UAA. c) A tradução produzirá um peptídeo com os seguintes aminoácidos: isoleucina – arginina – leucina – arginina – alanina. 50: a) Cada códon é formado por três bases nitrogenadas (parte dos nucleotídeos) que codificarão aminoácidos, constituindo uma mensagem em código, conhecida como código genético. O produto resultante da tradução é a proteína. b) Ribossomos, Retículo endoplasmático granular e Complexo golgiense, sendo este o caminho da síntese de proteínas no citoplasma. 51: Devido ao pareamento obrigatório das bases nitrogenadas do DNA, a quantidade de citosina é igual à de guanina e a quantidade de adenina é igual à quantidade de timina. Dessa forma, temos: 16% de C e 16% de G, somando 32% das bases do DNA. O restante, 68%, é dividido igualmente entre A e T. Logo, temos: 34% de A e 34% de T. 52: a) O processo interrompido pelo antibiótico é a tradução do RNA m , isto é, a síntese das proteínas bacterianas. O RNA t conduz os aminoácidos ativados aos ribossomos. b) O RNA t é transcrito a partir do DNA disperso no citosol da bactéria. No citosol bacteriano encontram-se ribossomos e plamídeos. 53: a) 5’-GAAUGUCAGAACUGCCAUGCUUCAUAUGAAUAGACCU CUAG-3’ b) AUG–UCA–GAA–CUG–CCA–UGC–UUC–AUA–UGA-AUAGA CCUCUAG Met–Ser–Glu–Leu–Pro–Cys–Phe–Ile–Término c) AUG–UCA–GAA–CUG–CCA–UGC–UUC–AUA–AGA-AUA- GAC-CUC-UAG Met–Ser–Glu–Leu–Pro–Cys–Phe–Ile–Arg-Ile- Asp-Leu-Término 54: 01 + 02 + 04 = 07. [08] Falso. O nucléolo é o local onde ocorre a biossíntese dos ribossomos. [16] Falso. Nas células, o transporte de água pela membrana plasmática ocorre por osmose, sem a participação de proteínas facilitadoras. 55: a) “B” e “D”. Somente os éxons contém informação do transcrito final e da proteína. A região promotora é reconhecida pela RNA polimerase para o início da transcrição. Os íntrons são inicialmente transcritos, mas depois retirados no processo de splicing e não fazem parte do transcrito final ou da proteína. b) A mutação ocorrida em “A” não gera alteração na estrutura da proteína. Entretanto, a atividade enzimática é reduzida porque a ligação entre a RNA polimerase e a região promotora é mais fraca, o que leva a uma diminuição na expressão gênica. 56: 01 + 04 + 16 = 21. [02] Falso. No processo de duplicação semiconservativo do DNA, a enzima DNA-ligase faz as ligações entre os segmentos de DNA na fita com duplicação descontínua. [08] Falso. O RNA mensageiro (RNA-m) carreia os códons (trinca de bases) que serão decodificados em aminoácidos. 57: a) RNA mensageiro (A) e RNA transportador (B). b) A síntese dos polipeptídeos ocorre nos ribossomos livres do citosol e naqueles aderidos às membranas do retículo endoplasmático. 58: 02 + 04 + 16 = 22. [01] Incorreto: Os nucléolos são estruturas intracelulares formadas pela associação de moléculas de DNA, proteínas e RNA ribossômico. [08] Incorreto: O envoltório nuclear (carioteca) é formado por uma membrana dupla e porosa que regula o intercâmbio de substâncias entre o citoplasma e o núcleo das células eucarióticas. 59: 01 + 02 = 03. [04] Incorreto: Durante a duplicação do DNA, as moléculas-filhas conservam a metade da molécula-mãe. [08] Incorreto: Durante o processo de tradução, os códons do RNA mensageiro são traduzidos em sequência específica dos aminoácidos que formam as proteínas. [16] Incorreto: Nos eucariotos, durante o processo de divisão celular, o DNA cromossômico sofre especialização durante a prófase. 22 E X E R C ÍC IO S A P R O F U N D A D O S 60: a) Etapa 01: transcrição; etapa 02: tradução. b) A imunização ativa estimula os linfócitos B à produção de anticorpos (produto final), moléculas proteicas capazes de se ligarem ao antígeno, inativando-o e tornando-o mais fácil de ser fagocitado por macrófagos, neutrófilos e eosinófilos (células de defesa). 61: 08 + 16 = 24. [Resposta do ponto de vista da disciplina de Biologia] [01] Incorreta. A estrutura I é um desoxirribonucleotídeo do DNA, porque contém a base nitrogenada timina. [Resposta do ponto de vista da disciplina de Química] [02] Incorreta. A estrutura II possui ao todo três carbonos assimétricos, enquanto a estrutura I possui quatro carbonos assimétricos. [04] Incorreta. Carbono primário: átomo de carbono ligado a um único átomo de carbono ou a nenhum outro átomo de carbono. Aestrutura I possui seis carbonos primários, enquanto a estrutura II não possui cinco. ANOTAÇÕES QUESTÃO BAGA O RNAm é sintetizado no núcleo e então passa para fora através do poro nuclear para ser traduzido em um ribossomo ligado ao RE rugoso. A proteína é sintetizada no lúmen do RE e talvez modificada lá. Uma vesícula de transporte carrega a proteína para o complexo de Golgi. Após modificações adicionais no Golgi, outra vesícula de transporte a carrega de volta para o RE, onde realizará seu papel na célula. contato@biologiatotal.com.br /biologiajubilut Biologia Total com Prof. Jubilut @paulojubilut @Prof_jubilut biologiajubilut contato@biologiatotal.com.br /biologiajubilut Biologia Total com Prof. Jubilut @paulojubilut @Prof_jubilut biologiajubilut +biologiatotalbrjubilut 44 C IT O G E N É T IC A ANOMALIAS CROMÔSSOMICAS Estes tipos de anomalias alteram a estrutura ou o número de cromossomos e podem até ser detectadas através de exames médicos (muitas vezes efetuados em situações de doenças familiares conhecidas no planejamento de uma gravidez) tais como pela determinação do cariótipo. Podemos dividi-las em dois tipos: estruturais e numéricas. MUTAÇÕES ESTRUTURAIS Correspondem a alterações da morfologia e da estrutura do cromossomo devido a fenômenos de repetição, remoção ou troca de local de porções do cromossomo (que incluem um número variado de genes). Embora possa não ocorrer a perda de genes, o rearranjo da ordem no cromossomo pode levar a grandes alterações da expressão gênica. a) corte: perda de material cromossômico, que pode incluir número variado de genes. b) translocação: transferência de material de um cromossomo para outro não homólogo ou para novo local dentro do mesmo cromossomo – translocação simples; troca de segmentos entre dois cromossomos não homólogos – translocação recíproca. c) duplicação: adição de um segmento do cromossomo homólogo, originando um conjunto de genes duplicado. d) inversão: inversão da ordem dos genes no cromossomo. Estas mutações ocorrem durante a divisão celular, e nos casos do corte e translocação, podem estar associadas a um crossing over entre cromossomos não homólogos. MUTAÇÕES NUMÉRICAS Quando ocorre meiose, formam-se gametas com um número de cromossomos diferente do que seria normal. Um cariótipo que apresente o número normal de cromossomos é denominado euploide. Caso a célula seja haploide (n) ou diploide (2n) o número de cópias dos cromossomos varia. a) poliploidia: quando numa célula todos os cromossomos se apresentam num número idêntico, mas superior ao esperado numa situação de euploidia. Resulta geralmente de um erro na separação dos cromossomos durante a meiose, podendo em casos raros resultar na união de mais de dois gametas. No ser humano, a poliploidia é letal, mas em plantas e alguns peixes, por exemplo, é comum e pode levar à formação de novas espécies. b) aneuploidia: a célula apresenta alterações numéricas de um ou mais cromossomas, mas não do conjunto cromossomico total. Se surgirem mais do que dois cromossomas homólogos num dos pares, designa-se por polissomia. Pode surgir, assim, uma trissomia (2n + 1) ou uma tetrassomia (2n + 2). Se ocorrer uma diminuição do número de cromossomos homólogos, poderá surgir uma monossomia (2n –1) ou num caso mais extremo uma nulissomia (2n – 2) quando um determinado tipo de cromossomas está ausente da célula. C IT O G E N É T IC A 45www.biologiatotal.com.br Diferentes formas que os cromossomos sexuais são encontrados nas diversas espécies de animais. Estas mutações estão associadas a fenómenos de não-disjunção dos cromossomos durante a meiose I ou II. A não-disjunção pode igualmente afetar os autossomos como os cromossomos sexuais. No homem a maior parte das aneuploidias autossômicas tem origem materna, em parte porque os oocitos só terminam o seu desenvolvimento 10 ou mais anos depois de terem sido formados, estando sujeitos a uma série de agentes potencialmente mutagênicos. O exemplo mais comum e mais conhecido é o da trissomia 21 ou síndrome de Down (mongolismo) em que os indivíduos possuem um cromossomo 21 extra. O portador da síndrome de Down, possui 47 cromossomos em cada uma das suas células ao invés do normal que é 46. 46 C IT O G E N É T IC A LEITURA COMPLEMENTAR Por que a Síndrome de Down ocorre mais frequentemente com o aumento da idade materna? A trissomia do cromossomo 21 foi descrita pela primeira vez pelo médico britânico John Langdon Down – por isso recebeu o nome Síndrome de Down. Menos de cem anos após sua descrição, em 1933, alguns conceitos básicos da síndrome já haviam sido estudados, e já neste período a trissomia passou a ser associada ao aumento da idade materna. Apenas na década de 1960, porém, alguns estudos iniciais confirmaram esta associação, ainda que os pesquisadores não conseguissem compreender seus motivos genéticos ou bioquímicos. Mais recentemente, análises em larga escala possibilitaram estudos dos gametas humanos e seus cromossomos, permitindo um maior entendimento das reais origens desta e de outras trissomias. Atualmente, após a análise de milhares de diferentes casos, os pesquisadores puderam afirmar com maior embasamento que a grande maioria das trissomias deriva de erros meióticos ocorridos no material genético materno. De acordo com um estudo americano, por exemplo, apenas 5% dos casos de trissomia derivam de erros meióticos ocorridos no material genético paterno. A trissomia do cromossomo 21 é a mais comum de ocorrer, e também a que leva a uma maior compatibilidade com a vida. Cópias extras dos cromossomos 13 ou 18 (Síndromes de Patau e Edwards, respectivamente), por exemplo, levam a alterações severas nos indivíduos, muitos deles não sobrevivendo por mais que uma semana após o parto. A aneuploidia – número anormal de cromossomos – do cromossomo 21 resulta principalmente da não-disjunção dos cromossomos durante a meiose I. Ao contrário do que normalmente ocorre, estes cromossomos permanecem unidos e são transportados juntos para um dos pólos que darão origem aos gametas. Quando a não- disjunção ocorre durante a meiose II, são as cromátides irmãs que permanecem unidas. Este processo de não-disjunção é comum, podendo ocorrer em até 10% das meioses femininas. Porém, as chances de erros durante a meiose feminina aumentam drasticamente após os 35 anos de idade, aumentando os riscos de ocorrência de aneuploidia, especialmente as trissomias. Para compreender a relação da idade materna com a não-disjunção A não-disjunção pode ocorrer durante a meiose I, dando origem a dois gametas com trissomia, ou durante a meiose II, resultando em um único gameta com trissomia. C IT O G E N É T IC A 47www.biologiatotal.com.br Além disso, em muitos casos de ocorrência de aneuploidias, o próprio organismo percebe o erro ocorrido e tende a abortar espontaneamente o embrião, uma vez que sua viabilidade é muito mais baixa. Esta capacidade de aborto pode ser diminuída, porém, em mulheres de maior idade, o que também contribui para o aumento na quantidade de crianças nascidas com trissomias. Como já comentado anteriormente, erros meióticos ocorridos durante a formação dos gametas não são encontrados apenas em indivíduos do sexo feminino. A ocorrência de trissomias devido a erros na meiose masculina, porém, possui uma prevalência muito mais baixa na população, e é, por este motivo, muito menos estudada pela ciência. Fonte: National Institutes of Health e Portal de Periódicos da UEM. cromossomal, é necessário compreender o processo de ovogênese – processo de formação dos gametas – humana. A ovogênese tem seu início ainda durante o período fetal, quando as células germinativas femininas iniciam os processos de mitose e crescimento celular.Quando chegam ao estágio de ovócito primário, todas as células reprodutivas cessam sua divisão, durante a prófase I da meiose. Com a menarca – primeira menstruação da mulher – os ovócitos primários completam o processo de meiose e, a cada mês, vão sendo liberados. Assim, durante aproximadamente 45 anos, os ovócitos primários finalizam o processo meiótico e são liberados durante a ovulação – mais corretamente denominada ovocitação. Acredita-se que, com o passar dos anos, estes ovócitos tornam-se mais “velhos”, e, com isto, aumentam as chances de ocorrência de erros durante a meiose. Fatores que podem alterar-se com o passar do tempo e contribuir para a ocorrência de erros são a destruição das fibras cromossômicas ou a deterioração dos centrômeros – região que prende o cromossomo ao seu fuso. Relação entre a idade materna e a proporção de crianças nascidas com trissomia no cromossomo 21. SÍNDROME DE PATAU ou Trissomia do 13 Normalmente, os seres humanos apresentam 23 pares de cromossomos, ou seja, são 46 cromossomos repartidos em 23 pares de 2 cromossomos. Indivíduos com essa síndrome apresentam um cromossomo a mais no par 13, por isso é conhecida como trissomia do 13. Os portadores da trissomia 13 apresentam graves malformações do sistema nervoso central, como, por exemplo, arrinencefalia; baixo peso ao nascimento; defeitos na formação dos olhos ou ausência dos mesmos; problemas auditivos; anormalidades no controle da respiração; fenda palatina e/ou lábio leporino; rins policísticos; malformação das mãos. Defeitos cardíacos congênitos também estão comumente presente nesta síndrome, bem como defeitos urogenitais que englobam criptorquidia nos meninos, útero bicornado e ovários hipoplásicos nas meninas. Tanto nas mãos quanto nos pés pode haver polidactilia. 48 C IT O G E N É T IC A LEITURA COMPLEMENTAR Síndrome de Patau: você conhece esta síndrome? A formação dos gametas envolve processos metabólicos complexos que, em caso de erro, podem levar a condições fatais ou alterações na normalidade do futuro embrião. Um pequeno erro durante a divisão celular, por exemplo, pode resultar na incorreta separação dos cromossomos, ocasionando o que chamamos de trissomias. A trissomia do cromossomo 21 – Síndrome de Down – é a mais comum, e, apesar de resultar em anormalidades e déficits no desenvolvimento, não envolve grandes riscos à vida dos portadores. Por outro lado, a trissomia de demais cromossomos geralmente resulta na inviabilidade do embrião.Descrita pela primeira vez em 1656, a trissomia do cromossomo 13 – Síndrome de Patau – leva a condições severas e é associada a baixas taxas de sobrevivência. Malformações do sistema nervoso central, defeitos no sistema cardíaco e anormalidades renais são alguns dos efeitos desta trissomia. Anatomicamente, microftalmia (redução do bulbo ocular), polidactilia (maior número de dedos) e lábio leporino (abertura no céu da boca) podem ser observados. Felizmente, a trissomia do cromossomo 13 é extremamente rara, ocorrendo em aproximadamente 1 a cada 12 mil nascidos vivos. As bases genéticas desta trissomia foram descobertas apenas em 1960 – três séculos após ter sido descrita pela primeira vez –, a partir de pesquisas realizadas pelo geneticista Klaus Patau. Os fatores que levam à trissomia ainda não são completamente compreendidos, porém, assim como a Síndrome de Down, a Síndrome de Patau está relacionada à idade materna. Natalia possui uma metade extra do cromossomo 13 – condição conhecida como trissomia parcial do cromossomo 13. Os tipos de trissomia do cromossomo 13: a trissomia completa é a forma mais severa da síndrome. 25 anos de idade. A taxa de sobrevivência à trissomia do cromossomo 13 aumenta, porém, em alguns casos diferenciados da síndrome. A trissomia em sua forma mais severa é denominada trissomia completa, quando todas as células do indivíduo possuem uma cópia extra do cromossomo. A trissomia em sua forma mosaica, por outro lado, ocorre quando algumas células possuem a cópia extra. Já a trissomia parcial resulta de uma cópia extra de metade do cromossomo. Existe, ainda, a trissomia resultante da translocação Robertsoniana, quando o cromossomo extra encontra-se ligado a outro cromossomo. Atualmente, o diagnóstico pré-natal da síndrome consiste em métodos ultrassônicos, bioquímicos e citogenéticos. Entretanto, estes métodos ainda são considerados insuficientes, uma vez que o diagnóstico ocorre mais facilmente após o segundo trimestre da gestação e principalmente após o parto, através da observação de anormalidades anatômicas. Em busca de uma melhora neste quadro, diversas pesquisas têm experimentado o desenvolvimento de novos métodos de diagnose pré-natal. Um grupo de pesquisadores americanos, por exemplo, pesquisa a utilização do plasma materno para o sequenciamento genético em busca desta e outras trissomias. Além de ser pouco invasivo aos fetos, este tem se mostrado um método bastante eficiente, detectando praticamente todos os casos antes do segundo trimestre de gestação. Além disso, o desenvolvimento de cirurgias de reparação tem melhorado a vida dos poucos sobreviventes à trissomia. Cirurgias cardíacas, maxilofaciais e plásticas podem melhorar o desempenho e a funcionalidade anatômica dos órgãos afetados, apesar de não resultar em grandes melhoras na taxa de sobrevivência dos pacientes. Apesar disto, a grande maioria dos indivíduos afetados por esta trissomia ainda apresentam características inviáveis à vida e, na maior parte dos casos (cerca de 98%) não sobrevivem à gestação ou ao parto. Fonte: Advances in Clinical and Experimental Medicine e Genetics in Medicine. Dentre as gestações corretamente diagnosticadas com a síndrome, menos de 20% conseguem ser levadas até o momento do parto. Menos de 10% dos nascidos sobrevivem ao primeiro ano de vida, e a grande maioria não sobrevive a mais que uma semana. Algumas dezenas de casos de sobrevivência foram reportados em todo o mundo, sendo o mais famoso deles o da ginasta Jenna Cole, que no ano passado completou C IT O G E N É T IC A 49www.biologiatotal.com.br SÍNDROME DE EDWARDS A síndrome de Edwards, também conhecida como trissomia 18, é uma síndrome genética causada por uma trissomia do cromossomo 18. Assim, como a síndrome de patau o indivíduo também apresenta 47 cromossomos. Esta síndrome provoca atrasos no desenvolvimento do feto, resultando em malformações graves como cabeça pequena, pés com sola arredondada e problemas cardíacos, por exemplo, que não podem ser corrigidos e que, por isso, impedem a sobrevivência do bebê. MUTAÇÕES CROMOSSÔMICAS NUMÉRICAS RELACIONADAS AO SEXO SÍNDROME DE KLINEFELTER A síndrome de Klinefelter ocorre quando uma pessoa do sexo masculino apresenta um cromossomo X a mais. Por causa da presença de um X a mais na genética sexual, a síndrome de Klinefelter é, muitas vezes, designada como síndrome 47 ou XXY. Dos 46 cromossomos humanos, os dois cromossomos sexuais determinam o sexo de uma pessoa. Na grande maioria das vezes, a síndrome de Klinefelter ocorre por causa de uma cópia extra do cromossomo X em cada célula (XXY). A maioria dos casos ocorre por erro na formação dos espermatozoides, na meiose I. As características mais comuns são: estatura elevada e magros, com braços relativamente longos; pênis pequeno; testículos pouco desenvolvidos; pouca pilosidade no púbis; níveis elevados de LH e FSH, podem apresentar uma diminuição no crescimento de barba; ginecomastia (crescimento das mamas), devido aos níveis de estrogênio (hormônio feminino) mais elevados do que os de testosterona (hormônio masculino). SÍNDROME DE TURNER A síndrome de Turner é bastante rara e atinge apenas indivíduos de sexo feminino que só apresenta um cromossomos X ao invés de dois. 50 C IT O G E N É T IC A Esta mutação difere das anteriores por apresentarum cromossomo a menos no cariótipo, chamaremos essa mutação cromossômica numérica de monossomia. Esta síndrome se caracteriza por apresentarem 45 cromossomos. SÍNDROME DO TRIPLO X Mulheres com cariótipo 47 XXX Elas apresentam fenótipo normal, são férteis, mas muitas possuem um leve retardamento mental. Apresentam corpúsculo de Barr. SÍNDROME DO DUPLO Y A síndrome do duplo Y, como o nome já diz, afeta homens que possuem duas cópias do cromossomo Y. Possuem o cariótipo 47XYY. Os sintomas são estatura elevada e mudanças comportamentais, como por exemplo uma tendência maior a desenvolver comportamentos violentos. Alguns estudos observaram que 3% dos homens de um presídio apresentam esse cromossomo Y a mais no seu cariótipo. Geralmente o erro na meiose é de origem paterna. Justamente por possuir apenas um cromossomo X, essas mulheres não formam cromatina sexual ou corpúsculo de Barr. LEITURA COMPLEMENTAR Nova técnica torna possível a reprodução em indivíduos inférteis Para auxiliar no tratamento da infertilidade humana, um grupo de pesquisadores ingleses conseguiu desenvolver uma técnica capaz de eliminar um cromossomo extra que impede a reprodução. A técnica já foi testada em camundongos e os animais que eram inférteis, após a realização dos procedimentos, foram capazes de gerar descendentes saudáveis e férteis. C IT O G E N É T IC A 51www.biologiatotal.com.br Nossos cromossomos X e Y são os grandes responsáveis pela determinação biológica do nosso sexo. Normalmente, pessoas do sexo biológico masculino possuem 1 cromossomo X e 1 cromossomo Y (XY), enquanto que pessoas do sexo biológico feminino, possuem 2 cromossomos X (XX). Mas nem sempre é assim... Por conta de alterações durante a divisão celular, 1 em cada 500 homens nascem com um cromossomo X ou Y extra, e por isso são portadores de um tipo de síndrome. Se uma pessoa possui um cromossomo X a mais (XXY), ele é portador da Síndrome de Klinefelter; quando possui um cromossomo Y a mais (XYY), ele é portador da Síndrome do Duplo Y. Estudar ambas as síndromes, mostrou que uma das consequências dessa alteração cromossômica numérica era a infertilidade. Para auxiliar no tratamento da infertilidade humana, um grupo de pesquisadores ingleses conseguiu desenvolver uma técnica capaz de eliminar este cromossomo extra que impede a fertilidade. A pesquisa foi realizada a partir da retirada de pequenas partes teciduais de orelhas de camundongos que possuíam algum tipo de trissomia relacionada aos cromossomos sexuais: XXY ou XYY. Do tecido conjuntivo extraído, os pesquisadores retiraram fibroblastos, que são células responsáveis principalmente pela síntese de colágeno e elastina (proteínas que dão firmeza e elasticidade à nossa pele). O procedimento consistiu em transformar os fibroblastos retirados em células-tronco que seriam capazes de se diferenciar em esperma. Durante a aplicação da técnica, os pesquisadores perceberam que algumas das células modificadas perderam o cromossomo sexual extra, responsável por causar a infertilidade. O experimento é preliminar e mais pesquisas serão necessárias para saber se a técnica também funcionará em humanos. Os pesquisadores ainda não conseguiram produzir esperma maduro fora do corpo, e esta parte do procedimento (ao injetar as células-tronco em um hospedeiro) oferece risco de formação de tumores. A redução desse risco, ou descoberta de uma nova maneira de produzir esperma maduro fora do corpo de um hospedeiro, é fundamental para que experimentos possam ser realizados em humanos num futuro próximo. Fonte: Science. A partir de estímulos químicos, os pesquisadores fizeram com que essas células-tronco se diferenciassem e se tornassem esperma. O esperma, quando injetado nos testículos dos camundongos, foi capaz de se desenvolver, tornando-se esperma maduro. Este, foi coletado e utilizado em técnicas de reprodução assistida, e o indivíduo foi capaz de gerar descendentes saudáveis e férteis. ANOTAÇÕES 52 E X E R C ÍC IO S 3 4 EXERCÍCIOS (PUCPR 2016) Algumas mutações genéticas, como a síndrome de Down, ocorrem quando um segmento de um cromossomo se prende a outro cromossomo que não é o seu homólogo. Assim, não necessariamente a síndrome de Down é causada por uma trissomia livre do cromossomo 21, mas também pode ser causada pela situação descrita, que é uma: duplicação. translocação. deleção. inversão pericêntrica. inversão acêntrica. (UDESC 2015) Analise a figura que representa um cariótipo humano. A representação refere-se ao cariótipo de um(a): homem com a síndrome de Klinefelter. homem com a síndrome de Down. mulher normal. mulher com a síndrome de Klinefelter. homem com um número normal de cromossomos. (UFJF-PISM 3 2015) Cientistas conseguiram, pela primeira vez, “silenciar” a molécula de DNA excedente, que caracteriza a Síndrome de Down. Num experimento com amostras de células, os pesquisadores inativaram uma das três cópias do cromossomo 21, que caracteriza a anomalia, tornando as células tratadas similares às de pessoas típicas, com apenas duas cópias. Disponível em: <http://www1.folha.uol.com.br/ ciencia/2013/07/1312642-tecnica- experimental-corrige-sindrome-de-down-em-celula.shtml>. Acessado em 10/ago./2014. Além da trissomia do cromossomo 21, a Síndrome de Down também pode ocorrer por: 2 a a a a a a b b b b b b c c c c c c d d d d d d e e e e e 5 duplicação. inversão. deleção. translocação. isocromossomo. (PUCRJ 2010) Em um laboratório de citogenética, o geneticista deparou-se com o idiograma obtido do cariótipo de uma criança, mostrado a seguir: Observando-se esse idiograma, é CORRETO afirmar que essa criança apresenta o fenótipo de: um menino com Síndrome de Klinefelter. uma menina com Síndrome de Klinefelter. um menino com Síndrome de Down. um menino com Síndrome de Turner. uma menina com Síndrome de Turner. (UFF 2007) O cariótipo humano é constituído pelo conjunto completo dos cromossomos ordenados de um indivíduo. No exame pré-natal de um casal cuja futura mãe tenha mais de 35 anos de idade e apresente casos de doenças genéticas na família, o médico deve indicar uma avaliação do cariótipo fetal. O cariótipo humano esquematizado é referente a um indivíduo com certas características apontadas em uma das opções. Indique-a. Normal e do sexo masculino Com síndrome de Klinefelter e do sexo masculino Com síndrome de Down e do sexo masculino Com síndrome de Klinefelter e do sexo feminino Com síndrome de Down e do sexo feminino 1 E X E R C ÍC IO S 53www.biologiatotal.com.br 6 7 a a a a b b b b c c c c d d d d e e e e 8 (UFF 2008) Alguns indivíduos podem apresentar características específicas de Síndrome de Down sem o comprometimento do sistema nervoso. Este fato se deve à presença de tecidos mosaicos, ou seja, tecidos que apresentam células com um número normal de cromossomos e outras células com um cromossomo a mais em um dos pares (trissomia). Este fato é devido a uma falha no mecanismo de divisão celular denominada de não-disjunção. Assinale a alternativa que identifica a fase da divisão celular em que esta falha ocorreu. anáfase II da meiose anáfase I da meiose anáfase da mitose metáfase da mitose metáfase II da meiose (UEPA 2014) Pela primeira vez, cientistas conseguiram identificar uma maneira de neutralizar a alteração genética responsável pela Síndrome de Down. Em um estudo feito com células de cultura, pesquisadores da Universidade de Massachusetts, Estados Unidos, “desligaram” o cromossomo extra, presente nas células de pessoas com o distúrbio. Assim, eles foram capazes de corrigir padrões anormais de crescimento celular, característicos da Síndrome de Down. A descoberta abre portas para o desenvolvimento de novos mecanismos que poderãoajudar no tratamento do distúrbio. Adaptado de: http://veja.abril.com.br/noticia/ciencia/ cientistasdesligam-gene-que-causa-a-sindrome-de-down Sobre a alteração cromossômica referida no texto, afirma-se que: o cariótipo de mulheres com a síndrome é representado por 45,X. o cariótipo de homens com a síndrome é representado por 47,XXY. trata-se de uma monossomia do cromossomo sexual Y. trata-se de uma trissomia do cromossomo 21. os portadores da síndrome são altos e apresentam ginecomastia e azoospermia. (PUCRJ 2007) Existem algumas pessoas chamadas especiais porque possuem uma série de características diferentes da maioria da população. Entre essas, estão aquelas que possuem a ‘Síndrome de Down’, também conhecida como Mongolismo. Em relação a essa síndrome, podemos afirmar que: é uma anomalia genética, causada pela presença de 3 cromossomos 21 e transmitida sempre pela mãe. é uma anomalia congênita, causada pela presença de 3 cromossomos 21 e transmitida sempre pela mãe. é uma anomalia genética, causada pela presença de 3 cromossomos 21 e transmitida por qualquer um dos pais. é uma anomalia congênita, causada pela ausência de um cromossomo sexual X ou Y. é uma anomalia genética, causada pela translocação de um dos cromossomos 21 para um 22. (UFPA 2016) A síndrome de Down consiste em um conjunto de desordens físicas e mentais causadas pela presença de um cromossomo 21 extra. Sobre esta e demais condições associadas, avalie o que se afirma a seguir: I. Nesta síndrome, ocorrem alterações no número de cromossomos, sem que ocorram necessariamente alterações estruturais nas moléculas de DNA da célula. II. Alterações deste tipo são classificadas como aneuploidias. No caso da síndrome de Down está correto afirmar que a fórmula cariotípica dos indivíduos afetados é 2n+1. III. A causa para a ocorrência da maioria das aneuploidias é a não disjunção (não segregação) de cromossomos no curso da meiose. IV. A incidência de síndrome de Down está relacionada com a idade materna: mães com idade mais elevada têm risco maior de darem à luz crianças com a síndrome. Está correto o que se afirma em: I, II e IV, apenas. I, II e III, apenas. II, III e IV, apenas. I, III e IV, apenas. I, II, III e IV. (ACAFE 2015) Recentemente foi noticiado que cientistas conseguiram “silenciar” cromossomo extra responsável pela síndrome de Down. A inserção de um gene pode “calar” a cópia extra do cromossomo 21, que causa a síndrome de Down, segundo um estudo publicado na revista Nature. O método pode ajudar pesquisadores a identificar os caminhos celulares por trás dos sintomas como deficiência cognitiva e desenvolver tratamentos direcionados. A pesquisa foi feita com células-tronco em laboratório. “A correção genética de centenas de genes em todo um cromossomo extra se manteve fora do reino da possibilidade [ate agora]. Nossa esperança e que para as pessoas que vivem com a síndrome de Down, esta primeira prova abra várias novas possibilidades excitantes para estudar a síndrome, e traga para a consideração a terapia cromossômica”, diz Jeanne Lawrence, uma bióloga celular da Escola de Medicina da Universidade de Massachusetts, nos EUA, principal autora do estudo. Fonte: Ciência Hoje, 17/07/2013 Disponível em: http://noticias.uol.com.br/ciencia 9 10 54 E X E R C ÍC IO S toda a coleção de cromossomos com a formação de células n, 3n, 4n e sucessivamente. IV. A síndrome de Down é um tipo de mutação cromossômica estrutural em que ocorre a trissomia do cromossomo 21; a síndrome do Cri du Chat é um exemplo de mutação cromossômica numérica que ocorre na ausência de um fragmento do braço curto do cromossomo 5. Assinale a alternativa correta. Somente as afirmativas III e IV são verdadeiras. Somente as afirmativas II e IV são verdadeiras. Somente as afirmativas I, II e III são verdadeiras. Somente as afirmativas I, II e IV são verdadeiras. Somente as afirmativas I e III são verdadeiras. (UFRGS 2007) Na novela Páginas da Vida, um dos temas tratados foi o nascimento de uma criança com síndrome de Down. Trata-se de uma menina gêmea de um menino que não apresenta a síndrome. Com base nessas informações, considere as afirmações a seguir. I - Esses gêmeos são dizigóticos. II - A síndrome de Down é uma aneuploidia sexual. III - A síndrome dessa menina pode ser decorrente de um erro durante a meiose I ou II. Quais estão corretas? Apenas I. Apenas II. Apenas III. Apenas I e III. Apenas II e III. (UFSC 2009) Aproximadamente uma a cada 600 crianças nasce com síndrome de Down, pois anomalias cromossômicas são frequentes na população. Na grande maioria dos casos, isso se deve à presença de um cromossomo 21 extranumerário. Quando bem assistidas, pessoas com síndrome de Down alcançam importantes marcos no desenvolvimento e podem estudar, trabalhar e ter uma vida semelhante à dos demais cidadãos.Sobre as anomalias no número de cromossomos, é CORRETO afirmar que: ocorrem ao acaso, sempre devido a um erro na ovulogênese. podem acontecer devido a erros na transcrição do RNA. podem ocorrer tanto na espermatogênese quanto na ovulogênese. ocorrem mais em meninas do que em meninos. ocorrem somente em filhos e filhas de mulheres que dão à luz em idade avançada. ocorrem preferencialmente em populações de menor renda, com menor escolaridade e pouca assistência médica. estão intimamente ligadas à separação incorreta dos cromossomos na meiose. a a a 01 b b b 02 c c c 04 d d d 08 e e 16 32 64 a b c d e Acerca das informaçõees acima e dos conhecimentos relacionados ao tema, assinale a alternativa correta. Quando há um aumento ou diminuição de um par de cromossomos, denominamos aneuploidia, podendo ser autossômica, como a Síndrome de Down, ou sexual, como a Síndrome de Patau. Crianças portadoras da Síndrome de Down têm 47 cromossomos, pois têm três cromossomos 21, ao invés de dois. Esta cópia extra de cromossomo expressará no organismo algumas características físicas específicas. Porém, o problema de saúde e de aprendizado provocado por essa trissomia varia de acordo com a genética familiar da criança e fatores ambientais, dentre outros. O fator cromossômico causador da Síndrome de Down e a não-disjunção mitótica, podendo ocorrer tanto na primeira quanto na segunda divisão. Quando acontece na primeira divisão, todos os gametas apresentam alteração numérica. Porém, quando ocorre na segunda divisão, teremos metade dos gametas normais e a outra metade com alteração numérica. Processo semelhante ao utilizado pelos cientistas para inativar o cromossomo 21 extra ocorre naturalmente com um dos cromossomos X da mulher. O cromossomo X inativado é sempre o que apresenta genes que determinam doenças genéticas, mecanismo este chamado de compensação de dose. (UFRGS 2014) Em julho de 2013, pesquisadores da Universidade de Massachusetts publicaram artigo, demonstrando ser possível desligar o cromossomo 21 extra, responsável pela Síndrome de Down. Os autores mimetizaram o processo natural de desligamento cromossômico conhecido para mamíferos. Assinale com V (verdadeiro) ou F (falso) as afirmações abaixo, referentes a esse processo natural. ( ) O desligamento cromossômico ocorre em fêmeas. ( ) O cromossomo desligado naturalmente é o X. ( ) O corpúsculo de Barr corresponde a um autossomo específico de fêmeas. ( ) O desligamento cromossômico ocorre a partir da puberdade. A sequência correta de preenchimento dos parênteses, de cima para baixo, é V – V – F – F. V – F – V – F. F – V – V – F. F – F – V – V. V – F – F – V. (UDESC 2012) Analise as proposições abaixo, em relação às mutações: I. As mutações gênicas são alterações na sequência dos nucleotídeos do material genético. II. As mutações cromossômicas numéricas são aquelas que nãomodificam a quantidade de cromossomos de uma célula e sim a estrutura do cromossomo. III. As euploidias são casos de mutações cromossômicas, ocorrendo redução ou aumento em 12 11 13 14 E X E R C ÍC IO S 55www.biologiatotal.com.br (UFSC 2007) As anomalias cromossômicas são bastante frequentes na população humana; um exemplo disso é que aproximadamente uma a cada 600 crianças no mundo nasce com síndrome de Down. Na grande maioria dos casos, isso se deve à presença de um cromossomo 21 extranumerário. Quando bem assistidas, pessoas com síndrome de Down alcançam importantes marcos no desenvolvimento e podem estudar, trabalhar e ter uma vida semelhante à dos demais cidadãos. Sobre as anomalias do número de cromossomos, é CORRETO afirmar que: podem ocorrer tanto na espermatogênese quanto na ovulogênese. ocorrem mais em meninas do que em meninos. ocorrem somente em filhos e filhas de mulheres de idade avançada. estão intimamente ligadas à separação incorreta dos cromossomos na meiose. ocorrem ao acaso, devido a um erro na gametogênese. ocorrem preferencialmente em populações de menor renda, com menor escolaridade e pouca assistência médica. podem acontecer devido a erros na duplicação do DNA. (FAC. SANTA MARCELINA - MEDICINA 2016) 21 de março é o Dia Internacional da Síndrome de Down A data foi instituída pela Organização das Nações Unidas (ONU) em 2006 e faz alusão ao fato de as pessoas com Síndrome de Down possuírem 3 cromossomos no par 21. Segundo o Ministério da Saúde, no Brasil, de cada 600 a 800 nascimentos, um é de portador da Síndrome de Down. (www.planetaeducacao.com.br. Adaptado.) Considerando um casal cromossomicamente normal, explique: o evento que, na formação dos gametócitos secundários do pai ou da mãe, poderia levar à formação de uma criança com Síndrome de Down. como, ainda que os gametas produzidos pelos pais sejam cromossomicamente normais, o zigoto formado possa dar origem a uma criança com Síndrome de Down. 19 01 02 04 08 16 32 64 a a b b (UFPR 2013) Na síndrome de Down, geralmente ocorre uma trissomia do cromossomo 21, ou seja, a pessoa apresenta três cópias (cromátides) desse cromossomo, ao invés de apenas duas. Na maioria dos casos de síndrome de Down, a terceira cópia do cromossomo 21 é originada devido a um erro durante a formação dos gametas do pai ou da mãe. Que tipo de erro, durante a formação dos gametas do pai ou da mãe do portador de síndrome de Down, leva a uma trissomia como essa? (UNICAMP 2008) A síndrome de Down, também chamada trissomia do cromossomo 21, afeta cerca de 0,2% dos recém-nascidos. A síndrome é causada pela presença de um cromossomo 21 a mais nas células dos afetados, isto é, em vez de dois cromossomos 21, a pessoa tem três. A trissomia do cromossomo 21 é originada durante as anáfases I ou II da meiose. Quando ocorre a meiose? Cite um evento que só ocorre na meiose. Explique os processos que ocorrem na anáfase I e na anáfase II que levam à formação de células com três cromossomos 21. (UFRJ 2006) Ao analisar o cariótipo de células obtidas de uma criança com síndrome de Down, observou-se que 70% das células apresentavam 47 cromossomos, por exibirem a trissomia do cromossomo 21, e que 30% das células apresentavam um cariótipo normal, ou seja, 46 cromossomos, sem trissomia do 21. Responda se o fenômeno da não-disjunção do par de cromossomos 21 ocorreu antes ou depois da formação do zigoto. Justifique sua resposta. 15 16 17 18 56 E X E R C ÍC IO S 20 (UFU 2004) A ilustração adiante mostra o cariótipo de um indivíduo do sexo masculino com Síndrome de Down. Adaptado de Amabis, J. M e Martho, G. R. “Biologia das células”. São Paulo: Moderna. 2002. Qual é a aneuploidia existente na Síndrome de Down? Quais são os mecanismos responsáveis pelo aparecimento desta aneuploidia? Qual é a relação existente entre idade materna e a Síndrome de Down? a b c ANOTAÇÕES Cerca de 5% dos indivíduos com síndrome de Down têm uma translocação cromossômica na qual a terceira cópia do cromossomo 21 está ligada ao cromossomo 14. Caso essa translocação tenha ocorrido na gônada de um dos pais, como ela poderia levar a à síndrome de Down na criança? QUESTÃO BAGA C IT O G E N É T IC A 57www.biologiatotal.com.br GABARITO DJOW ANOMALIAS CROMOSSÔMICAS 1 - [B] A translocução dos cromossomos 14 e 21 ou 21 e 22 podem provocar a síndrome de Down. 2- [E] O cariótipo apresentado revela os 23 pares de cromossomos de um homem normal, contendo vinte e dois pares de autossomos, um cromossomo X e um cromossomo Y. 3 - [D] Além da trissomia do cromossomo 21, a Síndrome de Down também pode ocorrer por translocações dos cromossomos 21 e 22 ou 14 e 21. 4- [A] O portador da síndrome de Klinefelter apresenta um cariótipo com presença de um cromossomo sexual (alossomo) X a mais que um indivíduo normal (47,XXY). Desse modo o idiograma desse indivíduo deve se apresentar com 47 cromossomos, sendo 44 autossomo, 2 alossomos X e um alossomo Y, apresentando o fenótipo masculino, porém, apresentando algumas características sexuais secundárias femininas durante a puberdade. 5 - [E] 6 - [C] 7- [D] Os indivíduos portadores da Síndrome de Down possuem um cromossomo 21 extra, apresentando uma trissomia autossômica. 8- [C] 9 - [E] Tosos os itens estão corretos e relacionados à Síndrome de Down. 10 - [B] A síndrome de Patau é autossômica (trissomia do cromossomo 13). O fator causador de aneuploidias é a não disjunção meiótica. O cromossomo X inativo em mulheres normais é materno em 50% de suas células somáticas e 50%, paterno. 11 -[A] A cromatina sexual ou corpúsculo de Barr é o cromossomo X que permanece inativo na interfase de fêmeas de mamíferos. A inativação de um dos cromossomos X de fêmeas levaria a uma compensação de dose, já que assim machos e fêmeas têm uma quantidade similar de produtos codificados pelos genes do cromossomo X. A inativação de um X em fêmeas ocorre no início do desenvolvimento embrionário. 12- [E] [I]. As mutações gênicas são aquelas que alteram o gene presente no material genético, como por exemplo, aumento, diminuição ou troca de nucleotídeos. [II]. As mutações cromossômicas alteram o número de cromossomos em uma célula. [III]. As euploidias alteram o número em toda coleção de cromossomos de uma célula. [IV]. A síndrome de Down é um tipo de mutação numérica, em que há um cromossomo a mais, neste caso o cromossomo 21, recebendo o nome de trissomia. A síndrome do Cri du Chat é uma mutação estrutural denominada deleção, onde parte do cromossomo 5. 13- [D] 14 - (04) + (64) = 68 15 - 01 + 08 + 16 = 25 16 - a) O evento meiótico que ocorre nos gametócitos secundários, do pai ou da mãe, que podem levar à formação de uma criança com Síndrome de Down é a não disjunção das cromátides do cromossomo 21. b) Uma criança com Síndrome de Down pode ser formada, em cerca de 2% dos casos, por um mosaico de células originadas a partir dos primeiros blastômeros formados a partir de um zigoto 2N = 46, no qual ocorreu um erro por não disjunção mitótica das cromátides-irmãs do cromossomo 21. Dessa forma, o indivíduo passa a possuir duas linhagens celulares: uma linhagem 2N= 46 e outra 2N=47. 17 - A síndrome de Down, geralmente, é causada pela não disjunção das cromátides do cromossomo 21 durante a anáfase II da meiose paterna ou materna. 18- a) A meiose ocorre por ocasião da produção de gametas, nos animais, e esporos, nos vegetais. A separação dos cromossomos homólogos é um processo exclusivo da meiose. b) Na anáfase I, o fenômeno da não-disjunção do par dos cromossomos 21 fará com que uma das células-filhas tenha 2 exemplares. No caso da anáfase II, a não-separação das cromátides poderá levar à formação de gametas com 2 cromossomos 21. RESPOSTA COMENTADA http://bit.ly/2pGW6S3 RESPOSTA COMENTADA http://bit.ly/2pGWm3t RESPOSTA COMENTADA http://bit.ly/2pGD3XURESPOSTA COMENTADA http://bit.ly/2pGEbe9 RESPOSTA COMENTADA http://bit.ly/2Gcdmnx RESPOSTA COMENTADA http://bit.ly/2pGJytF RESPOSTA COMENTADA http://bit.ly/2pGHD8z RESPOSTA COMENTADA http://bit.ly/2pGGfmt RESPOSTA COMENTADA http://bit.ly/2pGUiZ4 RESPOSTA COMENTADA http://bit.ly/2pGP3sE RESPOSTA COMENTADA http://bit.ly/2pGJyKi RESPOSTA COMENTADA http://bit.ly/2pGEG82 RESPOSTA COMENTADA http://bit.ly/2pGVjk9 RESPOSTA COMENTADA http://bit.ly/2pGJL02 RESPOSTA COMENTADA http://bit.ly/2pGMHdb RESPOSTA COMENTADA http://bit.ly/2pGGu0E RESPOSTA COMENTADA http://bit.ly/2pGGyh7 RESPOSTA COMENTADA http://bit.ly/2pGKtu9 58 C IT O G E N É T IC A 19 - A não-disjunção foi pós-zigótica, decorrente de uma divisão mitótica anômala. Se a não-disjunção tivesse ocorrido antes da fecundação, o cariótipo anormal seria detectado em todas as células pesquisadas. 20- a) Trissomia do cromossomo 21. b) A síndrome de Down geralmente é causada pela não disjunção cromossômica durante a gametogênese paterna ou materna. Pode ocorrer também por meio da translocação dos cromossomos 14/21 ou 21/22. c) O aumento da incidência da síndrome de Down é proporcional ao aumento da idade materna no momento da gestação. QUESTÃO BAGA Na meiose, um cromossomo 14-21 combinado se comportará como um cromossomo. Se um gameta recebe o cromossomo 14-21combinado e uma cópia normal do cromossomo 21, ocorrerá a trissomia 21 quando este gameta combinar com um gameta normal durante a fertilização. ANOTAÇÕES RESPOSTA COMENTADA http://bit.ly/2pGD7XH RESPOSTA COMENTADA http://bit.ly/2pGOoai 30 C IT O G E N É T IC A Esquema com todas as fases da mitose. Centríolo Célula Núcleo Duplicação dos cromossomos homólogos e centríolos Início da separação dos centríolos Formação do fuso acromático e emparelhamento dos cromossomos Fuso acromático em formação Tétrade ou bivalente Quiasma Terminalização de quiasmas Terminalização de quiasmas Separação dos cromossomos análogos Citocinese (divisão celular) Duplicação dos centríolos e condensação dos cromossomos Cromossomos ligados ao fuso Separação dos cromossomos irmãos Citocinese (divisão celular) L e p tó te n o Z ig ó te n o P a q u íte n o D ip ló te n o D ia c in e s e T e ló fa s e II A n a fa s e II M e ta fa s e II P ró fa s e II T e ló fa s e I A n a fa s e I M e ta fa s e I P ró fa s e I In te rf a s e MEIOSE A meiose (sigla = R!) é um processo de divisão celular pelo qual uma célula diploide (2n) origina quatro células haploides (n), reduzindo à metade o número de cromossomos constante de uma espécie. Desta forma, a meiose somente ocorre em células diploides e tem por objetivo a formação de células reprodutivas. A meiose é dividida em duas etapas: a primeira divisão meiótica (meiose I) e a segunda divisão meiótica (meiose II). Na primeira etapa, também denominada reducional, ocorre a diminuição no número de cromossomos. Na segunda, equacional, o número de cromossomos das células que se dividem é mantido igual aos das células que se formam. Dependendo do grupo de organismos, a meiose pode ocorrer em diferentes momentos do ciclo de vida: na formação de gametas (meiose gamética), na produção de esporos (meiose espórica) e logo após a formação do zigoto (meiose zigótica). Seguem agora as fases da meiose o os principais eventos que ocorrem em cada etapa: MEIOSE I 1. Prófase I → Principais eventos: Condensação dos cromossomos Desaparecimento da carioteca Desaparecimento do nucléolo Duplicação e migração dos centríolos para os polos da célula. C IT O G E N É T IC A 31www.biologiatotal.com.br É uma fase muito extensa, constituída por 5 subfases: a) Leptóteno – inicia-se a individualização dos cromossomos estabelecendo a condensação (espiralização), com maior compactação dos cromonemas; b) Zigóteno – aproximação dos cromossomos homólogos, sendo esse denominado de sinapse; c) Paquíteno – máximo grau de condensação dos cromossomos na prófase I, os braços curtos e longos ficam mais evidentes e definidos, dois desses braços, em respectivos homólogos, se ligam formando estruturas denominadas bivalentes ou tétrades. Crossing-over ou recombinação genética, fenômeno que acontece durante a meiose e garante a variabilidade genética das populações de espécies. Momento em que ocorre o crossing-over, isto é, troca de segmentos (permutação de genes) entre cromossomos homólogos; d) Diplóteno – começo da separação dos homólogos, configurado de regiões quiasmas (ponto de intercessão existente entre os braços entrecruzados, portadores de características similares); e) Diacinese – finalização da prófase I, com separação definitiva dos homólogos, já com segmentos trocados. A carioteca (envoltório membranoso nuclear) desaparece temporariamente. 2. Metáfase I → os cromossomos ficam agrupados na região equatorial da célula, associados às fibras do fuso. Como principal evento: Pareamento dos cromossomos homólogos na placa equatorial da célula. 3. Anáfase I → Tem como principais eventos: Encurtamento das fibras do fuso; Separação dos cromossomos homólogos para os polos da célula. Nessa fase não há separação do centrômero (ponto de ligação das cromátides irmãs em um cromossomo). 4. Telófase I → Principais eventos: Desespiralização dos cromossomos, retornando ao aspecto filamentoso; Reaparecimento do nucléolo bem como da carioteca; Divisão do citoplasma (citocinese), originando duas células haploides. 32 C IT O G E N É T IC A Normalmente, logo após a meiose I terminar, ocorre a citocinese I, resultando na separação de duas células-filhas, que logo iniciam a meiose II. Nesse pequeno intervalo entre a meiose I e II, os centrossomos se duplicam em cada uma das células-filhas recém-formadas. MEIOSE II 1. Prófase II → Principais eventos: Os cromossomos voltam a se condensar; O nucléolo e a carioteca desaparecem novamente; Os centríolos se duplicam e se dirigem para os polos, formando o fuso acromático. 2. Metáfase II → Principais eventos: Os cromossomos se organizam no plano equatorial, com suas cromátides ainda unidas pelo centrômero, ligando-se às fibras do fuso. 4Q 2Q G 1 S G 2 Q 0 PI MI AI AII MIIPIITI TII Tempo 2n n n Interfase Meiose I Meiose II 3. Anáfase II → Principais eventos: Separação das cromátides irmãs, puxadas pelas fibras em direção a pólos opostos. 4. Telófase II → Principais eventos: Reaparecimento da carioteca; Reorganização do nucléolo; Divisão do citoplasma completando a divisão meiótica, totalizando 4 células filhas haploides. Ao final, a análise que deve ser feita é que o produto final da meiose são células haploides, ou seja, ocorre a redução da carga cromossômica original da espécie. O gráfico abaixo mostra a variação da quantidadede DNA em uma única célula durante a meiose. A meiose I é chamada de reducional, há redução do número de cromossomos e da quantidade de DNA. Já para o número de cromossomos a meiose II é considerada equacional, porém para a quantidade de DNA é reducional (pela separação das cromátides irmãs). C IT O G E N É T IC A 33www.biologiatotal.com.br Na tabela a seguir você pode comparar as diferenças entre Mitose e Meiose. 34 C IT O G E N É T IC A LEITURA COMPLEMENTAR Terapia anti-idade: método de alongamento de telômeros Por mais que pintemos nossos cabelos e utilizemos tratamentos para manter a pele livre de rugas, é inevitável: a idade chega para todos! E mesmo que ela possa ser disfarçada fisicamente, biologicamente não temos como escapar. Pelo menos não por enquanto! A cada momento, novas divisões são realizadas por todas as células do nosso organismo, e, a cada uma dessas divisões celulares, nossos telômeros tornam-se mais curtos. Biologicamente falando, quanto mais curtos forem os telômeros de um organismo, mais próximo do fim este organismo estará. Os telômeros são segmentos de DNA encontradosnas extremidades dos cromossomos e responsáveis por manter a estabilidade estrutural do material genético. Ao final de cada divisão celular, os telômeros perdem partes de sua estrutura, até o momento em que, após diversas divisões, estes se tornam pequenos demais para protegerem os cromossomos. Quando isto acontece, as células perdem a sua função ou morrem, encurtando o tempo de vida do organismo. Por este motivo, estas estruturas sempre foram alvos de estudos contra o envelhecimento humano. Agora, A CEO da empresa americana BioViva, Elizabeth Parrish, utilizou a si mesma como organismo- teste para um novo método de terapia de rejuvenescimento. Em setembro de 2015, a CEO teve amostras de suas células sanguíneas analisadas e recebeu, logo em seguida, as terapias gênicas para realongar os telômeros. Para analisar os resultados das terapias, os telômeros são analisados a partir dos linfócitos T das amostras sanguíneas, recebendo então uma “nota”, de acordo com seu tamanho. Seis meses após a aplicação dos tratamentos, novas amostras foram coletadas, e a análise dos telômeros das células de Elizabeth demonstrou que, a princípio, as terapias realmente funcionam! Segundo os pesquisadores responsáveis, os telômeros, que possuíam 6.71kb em setembro do ano passado, passaram a apresentar um tamanho médio de 7.33kb após as terapias, o que representaria um rejuvenescimento celular de aproximadamente 20 anos! Segundo a empresa, novas amostras serão coletadas e constantemente analisadas, para que os resultados possam ser realmente confirmados. Muito além das questões estéticas, o rejuvenescimento celular pode ser utilizado para combater doenças relacionadas ao envelhecimento humano, dentre elas o mal de Parkinson e de Alzheimer, doenças que até então não possuem cura e são de difícil tratamento. Os telômeros (marcados em vermelho) protegem as extremidades dos cromossomos. A cada nova divisão celular, os telômeros tornam-se mais curtos. A nova terapia promete realongar os telômeros envelhecidos. Im ag em : R ei nh ar d St in dl , W ik im ed ia C om m on s. Im ag em tr ad uz id a de : U ni ve rs id ad e de L iè ge . E X E R C ÍC IO S 35www.biologiatotal.com.br A princípio, o tratamento é efetivo apenas quando utilizado em células sanguíneas. Porém, caso novos estudos resultem no desenvolvimento de terapias para os demais tecidos e órgãos, este pode tornar-se um real tratamento contra o envelhecimento celular! Fonte: BioViva Inc. ANOTAÇÕES 36 E X E R C ÍC IO S a b c d 3 4 EXERCÍCIOS (FAC. SANTA MARCELINA - MEDICINA 2017) A figura representa uma célula animal em uma fase da meiose. Qual fase da meiose está representada na figura? anáfase I anáfase II prófase II metáfase II 1 2 CAIU NA UERJ - 2017 a a a a b b b b c c c c d d d d e e 5 (PUCSP 2016) Nos esquemas abaixo temos a representação de um cromossomo em duas fases sequenciais (A e B) da divisão celular: As fases A e B em questão são observadas exclusivamente na mitose. exclusivamente na meiose. na mitose e na primeira divisão da meiose. na mitose e na segunda divisão da meiose. (FGV 2015) As figuras ilustram o processo de crossing- over, que ocorre na prófase I da meiose. O aumento da variabilidade genética, gerada por esse processo, ocorre em função da permuta de alelos entre cromátides irmãs. alelos entre cromátides homólogas. não alelos entre cromossomos homólogos. não alelos entre cromátides irmãs. não alelos entre cromossomos não homólogos. (CFTMG 2014) Por intermédio das divisões celulares, os animais são capazes de produzir gametas (meiose), de crescer e regenerar tecidos lesionados (mitose). A diferença fundamental entre essas divisões é que apenas na meiose ocorre formação do fuso acromático. duplicação do material genético. segregação de cromossomos homólogos. espiralização do DNA ao redor de proteínas. (UFRGS 2014) Observe o desenho abaixo, refere-se a uma célula Sobre os processos de divisão celular (meiose e mitose), verifica-se que: : na anáfase (mitose), ocorre a separação das cromátides irmãs, enquanto na anáfase I (meiose) ocorre a separação dos cromossomos homólogos. ao final do processo meiótico, uma célula de conjunto cromossômico 2n gera duas células-filhas de conjunto cromossômico n. ao final do processo mitótico, uma célula de conjunto cromossômico 2n gera duas células-filhas de conjunto cromossômico n. tanto a meiose quanto a mitose geram variação genética. o crossing-over ocorre na metáfase I. a b c d e CAIU NA PUCRJ- 2017 Considere um animal que possui oito cromossomos em suas células diploides. Nos esquemas A e B, estão representadas duas células desse animal em processo de divisão celular. Com base nos esquemas, são identificados os seguintes tipos de divisão celular em A e B, respectivamente: meiose e mitose mitose e meiose mitose e mitose meiose e meiose a b c d E X E R C ÍC IO S 37www.biologiatotal.com.br 6 7 a a a a a a a b b b b b b b c c c c c c c d d d d d d d e e e e e e 8 9 10 germinativa em metáfase I. somática em prófase. germinativa em prófase II. somática em metáfase. germinativa em anáfase II. (CEFET MG 2014) Analise o processo de divisão celular representado de forma simplificada. A diferença numérica de cromossomos entre o início e o fim desse processo objetiva manter a ploidia da espécie. impedir o surgimento de trissomias. diminuir o tempo do próximo ciclo celular. facilitar a duplicação do material genético. favorecer a eliminação de genes indesejáveis. (UFSM 2013) Ao observar a produção de vinho em uma vinícola, um grupo de turistas percebeu que vários tipos de uvas eram utilizados para fazer o vinho. Esses tipos ocorrem devido também à reprodução sexuada. A divisão celular meiótica garante o aumento da variabilidade genética através do(a) pareamento dos cromossomos homólogos durante a prófase I. terminalização dos quiasmas na diacinese. permuta que ocorre entre cromátides não irmãs no paquíteno. formação das tétrades na telófase II. formação do complexo sinaptonêmico no zigóteno. (IFSP 2013) Após uma aula sobre divisão celular, em células eucariontes, o professor projeta a imagem de uma célula 2n=4, que representa uma das etapas estudadas, e pergunta a seus alunos qual fase e divisão celular estão sendo representadas. Observe a imagem da representação projetada e assinale, das alternativas abaixo, qual a resposta correta para a questão proposta pelo professor. Metáfase da Mitose. Anáfase da Mitose. Anáfase I da Meiose. Metáfase II da Meiose. Anáfase II da Meiose. (UDESC 2012) Assinale a alternativa correta quanto à característica da meiose. Quando sofre mutações, estas são do tipo somáticas e induzem a célula à apoptose. Garante a manutenção das características genéticas ao longo dos anos. Garante a variabilidade genética da espécie, através do crossing over. Reduz as características genéticas do indivíduo pela metade, ou seja, incompletas. Reduz as características da célula, por isso requer uma nova duplicação do material genético. (FGV 2013) Observe a figura que ilustra uma célula em determinada etapa de um processo de divisão celular. Sendo 2n o número diploide de cromossomos, é correto afirmar que tal célula encontra-se em anáfase da mitose de uma célula-mãe 2n = 8, ou anáfase I da meiose de uma célula-mãe 2n = 8. 2n = 16, ou anáfase II da meiose de uma célula-mãe 2n = 8. 2n = 4, ou anáfase I da meiose de uma célula-mãe 2n = 8. 2n = 8, ou anáfase II da meiose de uma célula-mãe 2n = 16. 2n = 4, ou anáfase II da meiose de uma célula-mãe 2n = 8. 11 (Unicamp 2017) Considerando o esquema a seguir como uma representação simplificada da meiose, indique a alternativa correta. A, B,D e F são diploides. B, C, D e E são formados na telófase I. A, B, D e G são células idênticas quanto ao seu material genético. B, C, D e I são haploides. 38 E X E R C ÍC IO S 14 a a a a ab b b b b c c c c c d d d d e e e 12 13 a b c d e (UFRGS 2016) Os diagramas abaixo se referem a células em diferentes fases da meiose de um determinado animal. Os diagramas 1, 2 e 3 correspondem, respectivamente, a prófase I, metáfase I e telófase II. prófase II, anáfase I e telófase I. prófase I, metáfase II e anáfase II. prófase II, anáfase II e telófase I. prófase I, anáfase I e metáfase II. (IMED 2016) Suponha que uma determinada espécie de tartaruga possua 550 cromossomos no núcleo de uma célula do coração. Podemos supor, então, que quando essa célula entrar em mitose, serão geradas _____ células __________ que apresentam _____ cromossomos cada. Já, caso uma célula do sistema reprodutor dessa tartaruga realize meiose, esse processo gerará células __________ com _____ cromossomos. Assinale a alternativa que preenche, correta e respectivamente, as lacunas do trecho acima. 02 – somáticas – 550 – somáticas – 275 04 – sexuais – 275 – somáticas – 550 02 – somáticas – 550 – sexuais – 275 02 – diploides – 275 – haploides – 275 04 – diploides – 04 – sexuais – 225 (IFSUL 2015) Todas as células vegetais e animais apresentam um processo de reprodução chamado de mitose e outro processo de reprodução chamado de meiose. Esses processos diferenciam-se quanto ao tipo de células envolvidas, tais como células epiteliais, musculares, gametas, etc. A afirmativa que relata corretamente o processo que envolve a formação das últimas células referidas acima é a que propõe que uma célula diploide (2n) forma duas células haploides (n). haploide (2n) forma quatro células haploides (n). diploide (2n) forma quatro células haploides (n). haploide (2n) forma quatro células haploides (n). (UDESC 2015) Sabendo-se que durante a meiose ocorre a separação dos cromossomos homólogos (cromossomos com mesma forma e tamanho, sendo um paterno e outro materno), considere então apenas quatro pares destes cromossomos homólogos em uma espermatogônia que inicia a meiose. A possibilidade de um indivíduo formar um espermatozoide que possua apenas cromossomos de origem paterna é de: 35% 12,5% 50% 6,25% 100% (UEPB 2012) Leia atentamente as proposições abaixo acerca do ciclo celular e, em seguida, assinale a alternativa correta. Raramente, durante a telófase, ambas as cromátides de um cromossomo podem migrar juntas para o mesmo polo celular — é a não disjunção cromossômica, que leva a um erro na distribuição dos cromossomos: uma das células-filhas fica com um cromossomo a mais e a outra, com um cromossomo a menos. As duas situações são denominadas aneuploidias. O ciclo celular está divido em duas etapas: divisão celular, período que compreende a mitose e a citocinese, e interfase, período compreendido entre duas divisões celulares consecutivas, sendo este o período de menor duração total do ciclo celular de células que se multiplicam ativamente. Durante a metáfase, os cromossomos duplicados são deslocados para a região equatorial da célula. Prossegue o processo de condensação cromossômica, que atingirá o nível máximo na anáfase, período em que também ocorre a separação dos centrômeros e a consequente separação das cromátides-irmãs. A interfase é subdividida em três fases: G1, que antecede a duplicação do DNA cromossômico; S, período em que ocorre a duplicação do DNA cromossômico; G2, período que sucede a duplicação cromossômica. Células que se dividem com pouca frequência podem entrar em uma fase denominada G0: seu metabolismo continua normal, mas a divisão celular é bloqueada; em determinadas situações, a célula pode ser estimulada a reingressar na fase G1 e volta a se dividir. O paquíteno é a segunda subfase da prófase 1, na meiose 1. Nesta subfase, ocorre o fenômeno da permutação ou crossing-over, que tem importante significado biológico, pois a troca de fragmentos entre cromátides homólogas permite o rearranjo dos genes, o que leva a uma maior variedade de gametas formados por um indivíduo. (UFPA 2012) Os processos celulares estão interligados de tal forma que cada organela, cada componente do citoquesqueleto e o citosol encontram-se direta ou indiretamente vinculados a eventos fisiológicos celulares. Uma forma de correlação fisiológica direta, entre membrana, citoplasma e núcleo, está indicada na alternativa: A duplicação dos centríolos direciona a mobilização dos microtúbulos e consequente redistribuição de organelas para futuras células filhas. Fagocitose de bactérias resulta na formação de um fagolisossomo, o qual transporta, durante a digestão, moléculas básicas ao citosol que podem ser direcionadas às atividades das demais organelas, como lipídios, aminoácidos, monossacarídeos e nucleotídeos. A exocitose pode ser observada tanto na liberação de enzimas de digestão extracelular, como na liberação de neurotransmissores dentro de uma fenda sináptica. Ambos os processos necessitam de sinais extracelulares para ocorrer. 15 16 17 E X E R C ÍC IO S 39www.biologiatotal.com.br a a b b c c d d e e O bloqueio da difusão de O 2 para dentro da célula afeta a respiração celular, o que leva ao declínio comprometedor das atividades mitocondriais e induz morte celular programada. Receptores de superfície induzem reações enzimáticas em cascata que resultam na fosforilação de proteínas de membrana nuclear e desintegração desta, o que marca o início do processo de divisão celular. (COL. NAVAL 2015) No nosso corpo ocorrem dois tipos de divisão celular: a mitose, nas células do corpo em geral, e a meiose, nas células germinativas. Com relação à mitose e à meiose no corpo humano, é correto afirmar que na mitose, a partir de células iniciais com 46 cromossomos, formam-se células com a metade do número de cromossomos. a mitose é a divisão celular que forma os espermatozoides e os óvulos. na meiose, a partir de células iniciais com 46 cromossomos, formam-se células com 23 cromossomos. a meiose é a divisão celular que permite o crescimento dos organismos e a substituição das células que envelhecem e morrem. tanto na mitose quanto na meiose ocorre perda de cromossomos durante a divisão celular. (UPF 2013) As figuras abaixo mostram, de forma esquemática, células de um mesmo organismo em diferentes fases da mitose ou da meiose I. As células somáticas desse indivíduo apresentam número cromossômico 2n=6. Identifique em que fase da divisão celular se encontram as células representadas nas figuras 1 a 5, respectivamente: metáfase, telófase I, prófase, metáfase I, telófase. metáfase I, anáfase, prófase I, metáfase, anáfase I. metáfase, anáfase I, prófase, metáfase I, anáfase. prófase I, anáfase I, metáfase, prófase I, anáfase. prófase, anáfase, metáfase I, prófase, anáfase I. (PUCPR 2015) Sobre a divisão celular, considerando a prófase I da Meiose I, é CORRETO dizer que: a característica mais marcante do diplóteno é que os cromossomos ainda emparelhados se cruzam em certos pontos chamados quiasmas. no paquíteno ocorre o afastamento dos cromossomos homólogos e os cromômeros são bem visíveis formando as cromátides-irmãs. no leptóteno, o emparelhamento dos cromossomos é chamado de sinapse cromossômica. na diacinese, as cromátides permanecem no centro celular, a carioteca se refaz, os nucléolos reaparecem e os centríolos atingem os polos celulares. a prófase I é uma fase curta em que os centríolos que não sofreram duplicação na interfase permanecem no centro celular e a carioteca se desintegra ao final dessa fase. d e a a a b b b c c c d d d e e (ULBRA 2016) Uma das atividades desempenhadas pela célula é a divisão.A divisão celular é fundamental para o crescimento dos organismos multicelulares e, também, a base da reprodução. A mitose e a meiose são os dois tipos de divisão de células eucarióticas. Analise as afirmativas abaixo: I. Na mitose, as duas células-filhas resultantes da divisão são idênticas entre si e à célula parental. II. Na anáfase mitótica, os cromossomos homólogos são separados e movidos em direção aos polos opostos da célula. III. Na prófase I meiótica, ocorre recombinação de material genético entre cromossomos pareados. IV. Na anáfase I da meiose, as cromátides-irmãs migram para os polos opostos da célula. Está(ão) correta(s): I e III. I, III e IV. Somente a I. III e IV. II e IV. (FAC. ALBERT EINSTEIN - MEDICINA 2016) O gráfico abaixo refere-se ao processo de divisão celular que ocorre durante a espermatogênese humana: Nesse processo de divisão ocorre duplicação dos cromossomos nos intervalos I e II e as fases que caracterizam esse processo ocorrem nos intervalos III, IV, V e VI. duplicação dos cromossomos nos intervalos II e III e as fases que caracterizam esse processo ocorrem nos intervalos IV, V e VI. separação de cromátides-irmãs, levando à formação de células com 23 cromossomos simples ao final do intervalo IV e maturação dos espermatozoides nos intervalos V e VI. separação de cromossomos homólogos no intervalo IV e separação de cromátides-irmãs no intervalo VI. 18 19 20 21 22 40 E X E R C ÍC IO S a b c d e 26 27 (UFPA 2016) O gráfico a seguir representa variações na quantidade de DNA ao longo do ciclo de vida de uma célula. (X= unidade arbitrária de DNA por célula). Sobre esse ciclo vital de uma célula, representado no gráfico, é correto afirmar: A interfase está representada pela fase 3. As fases 1, 2 e 3 representam os períodos G1, S e G2, que resumem todo o ciclo vital de uma célula. As fases 1, 2 e 3 representam o período em que a célula se encontra em interfase, e as fases 4, 5, 6 e 7 subsequentes são características da célula em divisão mitótica, quando, ao final, ocorre redução à metade da quantidade de DNA na célula. A célula representada é diploide: seu DNA foi duplicado no período S da interfase (fase 2) e, posteriormente, passou pelas duas fases da meiose, originando células- filhas com metade da quantidade de DNA (fase 7, células haploides). A fase 3 é caracterizada por um período em que não há variação na quantidade de DNA na célula, portanto essa fase representa uma célula durante os períodos da mitose: prófase, metáfase e anáfase. (UEPA 2015) O crescimento populacional humano é produto da reprodução sem controle, que agrava os problemas de superpopulação mundial. Por outro lado, a reprodução nos organismos unicelulares ocorre por divisão celular, enquanto que nos organismos multicelulares esse processo é responsável pelo crescimento e reparo de tecidos. Sobre o processo em destaque, analise as afirmativas abaixo. I. A prófase I da meiose I possui cinco subfases: leptóteno, zigóteno, paquíteno, diplóteno e diacinese. II. Na telófase os cromossomos começam a se desespiralizar e adquirem a forma de fita. III. Na anáfase ocorre a separação das cromátides. IV. Na meiose I, a metáfase I se caracteriza pelo alinhamento dos pares homólogos na placa equatorial. V. O produto da meiose são quatro células haploides. A alternativa que contém todas as afirmativas corretas é: I, II e IV I, III e V II, III e V III, IV e V I, II, III, IV e V (PUCRJ 2015) Considere as afirmações relativas à mitose. I. O nucléolo começa a desaparecer na prófase. II. Os núcleos filhos são geneticamente idênticos ao núcleo dos pais. III. As cromátides irmãs se separam no início da anáfase. IV. Cromossomos homólogos fazem sinapse na prófase. V. Um único núcleo dá origem a dois núcleos-filhos idênticos. Estão corretas: Apenas I, II, IV, V. Apenas I, II, III, V. Apenas II, III, IV, V. Apenas I, II, V. Todas as afirmações. (UDESC 2015) As células em geral são estimuladas a se dividirem quando atingem um determinado tamanho, assim como por substâncias denominadas de fatores de crescimento celular, passando pelo chamado Ciclo Celular, que é subdivido em três fases: G1 – S – G2. Analise as proposições em relação ao ciclo celular, e assinale (V) para verdadeira e (F) para falsa. I. Na fase S ocorre a duplicação do DNA. II. Na fase G2 ocorre o pareamento dos cromossomos homólogos. III. Na fase G1 todo o DNA está altamente condensado. IV. Na fase S só ocorre em células que entram em mitose. V. Na fase G1 e na G2 as células apresentam a mesma quantidade de DNA. Assinale a alternativa correta, de cima para baixo. F - F- V - V - F V - V - F - F - F V - F - F - F - F F - V - V - F - F F - F - F - V - V (UECE 2014) Considere os eventos abaixo, que podem ocorrer na mitose ou na meiose. I. Emparelhamento dos cromossomos homólogos duplicados. II. Alinhamento dos cromossomos no plano equatorial da célula. III. Permutação de segmentos entre cromossomos homólogos. IV. Divisão dos centrômeros, resultando na separação das cromátides irmãs. a b c d e a b c d e a b c d e 23 24 25 E X E R C ÍC IO S 41www.biologiatotal.com.br a a b b c c d d a b c d e No processo de multiplicação celular para reparação de tecidos, os eventos relacionados à distribuição equitativa do material genético entre as células resultantes estão contidos somente em I e III. II e IV. II e III. I e IV. (UERN 2013) O organismo humano é formado por dois tipos de células: as diploides ou somáticas, conhecidas por formarem todas as células do corpo humano, e as haploides ou gametas, que são células sexuais e apresentam metade do número de cromossomos. A maioria dessas células está sempre se renovando, gerando novas células pelos processos de mitose e meiose. O esquema a seguir representa as fases da reprodução celular. Observe as figuras e analise as afirmativas a seguir. I. A anáfase I da meiose está representada pela figura 3. II. A figura 2 representam a metáfase da mitose. III. Durante a fase representada pela figura 1, ocorre o desaparecimento da carioteca, e inicia o processo de condensação dos cromossomos. IV. A figura 2 corresponde a metáfase I da meiose, em que os cromossomos se alinham na região equatorial da célula. V. Durante a fase da figura 1, em que os cromossomos tornam-se mais curtos e mais espessos, o processo e chamado condensação. Estão corretas apenas as afirmativas I, II e IV. II, III e V. I, III, IV e V. II, III e IV. (PUCRJ 2013) Considere as afirmativas abaixo acerca dos processos de divisão celular: I. Na mitose, a célula-mãe dá origem a duas células filhas geneticamente idênticas. II. Em todos os organismos que fazem reprodução sexuada, a produção de gametas se dá por meiose. III. Na primeira fase da meiose, ocorre o pareamento e a segregação dos cromossomos homólogos. IV. Na mitose, os cromossomos são alinhados na placa equatorial e ocorre a separação das cromátides irmãs. Estão corretas: Todas as afirmativas. Somente I e IV. Somente I, III e IV. Somente I, II e IV. Somente I, II e III. ANOTAÇÕES 28 29 42 C IT O G E N É T IC A GABARITO DJOW MEIOSE CAIU NA PUCRJ - 2017 CAIU NA UERJ - 2017[A] Ao final do processo mitótico, uma célula de conjunto cromossômico 2n gera duas células-filhas de conjunto cromossômico 2n. O crossing- over ocorre na prófase I. Ao final do processo meiótico, uma célula de conjunto cromossômico 2n gera quatro células-filhas de conjunto cromossômico n. Somente a meiose gera variação genética. [D] O esquema A representa a disjunção dos cromossomos homólogos durante a meiose I e o esquema B, a disfunção de cromátides, observada na meiose II. 1 - [A] Encontra-se na anáfase I, onde ocorre a separação dos cromossomos homólogos. 2- [D]A duplicação dos centrômeros e a separação das cromátides- irmãs ocorre durante a anáfase da mitose e anáfase da segunda divisão da meiose. 3 - [B] O crossing-over amplia a variabilidade genética através da permuta de genes alelos entre cromátides homologas. 4- [C] A separação dos cromossomos homólogos é um fenômeno observado apenas durante a primeira divisão celular meiótica. 5 - [A] O desenho apresentado mostra uma célula diploide na qual os cromossomos homólogos encontram-se pareados na placa equatorial da célula em processo meiótico. Portanto, trata-se de uma célula germinativa em metáfase I. Células mitóticas não apresentam pareamento de cromossomos homólogos. 6 - [A] A redução do número cromossômico de 2N para N, durante a meiose, compensa a união dos gametas garantindo a constância da ploidia da espécie ao longo das gerações sucessivas. 7- [C] Durante a divisão celular meiótica ocorre a permuta entre cromátides internas de cromossomos homólogos (não irmãs) durante o período denominado paquíteno da prófase I. 8- [C] A disjunção dos pares de cromossomos homólogos ocorre durante a anáfase I da meiose. 9 - [C] A meiose é um tipo de divisão celular que envolve células germinativas que, portanto um erro pode ser passado para a geração seguinte, havendo mutação um erro pode criar novas características na população. Os gametas formados na meiose contém metade das informações do individuo e após o encontro com outro gameta restabelece as características da espécie no novo individuo formado. 10 - [E] A figura representa a anáfase da mitose de uma célula diploide 2n=4, ou a anáfase II da meiose de uma célula-mãe 2n=8. 11 - [D] No esquema simplificado do processo de divisão celular meiótico, a célula A é diploide (2N), enquanto B, D, E, F, G, H e I são células haploides (N). 12- [E] A figura 1 ilustra a prófase I, fase da meiose em que se verifica o pareamento dos cromossomos homólogos e o crossing-over (ou permutação). Em 2 observa-se a anáfase I com a disjunção dos cromossomos homólogos. A figura 3 mostra a metáfase II onde os cromossomos duplicados estão arranjados na região mediana do fuso acromático, estando cada centrômero ligado a dois microtúbulos. 13- [C] Ao sofrer mitose, cada célula da tartaruga produz duas células- filhas somáticas, as quais apresentam 550 cromossomos. Caso uma célula germinativa realize meiose, serão formadas células sexuais (gametas) contendo 275 cromossomos. 14 - [C] O processo meiótico que leva à formação de gametas, em animais, ocorre em células germinativas diploides (2n) e forma, a partir de cada uma, quatro células haploides (n). 15 - [D] Sabendo-se que a probabilidade do gameta masculino receber o cromossomo paterno, do par existente na espermatogônia, é igual a 50% a probabilidade de os quatro cromossomos serem de origem paterna é igual a 0,5x0,5x0,5x0,5= 0,0625 = 6,25% 16 - [D] Células interfásicas podem permanecer no período G0 e não se dividir. Em determinadas situações, essas células entram no período G1, passam pelo período S e G2 e sofrem mitose. Esse fenômeno ocorre em certos tipos celulares específicos, como, por exemplo, neurônios, células que, normalmente, não se duplicam. RESPOSTA COMENTADA http://bit.ly/2oVayVq RESPOSTA COMENTADA http://bit.ly/2oVg6iJ RESPOSTA COMENTADA RESPOSTA COMENTADA RESPOSTA COMENTADA RESPOSTA COMENTADA RESPOSTA COMENTADA RESPOSTA COMENTADA RESPOSTA COMENTADA RESPOSTA COMENTADA RESPOSTA COMENTADA RESPOSTA COMENTADA RESPOSTA COMENTADA RESPOSTA COMENTADA RESPOSTA COMENTADA RESPOSTA COMENTADA http://bit.ly/2FxWD0Y http://bit.ly/2FuALDB http://bit.ly/2GkzSuv http://bit.ly/2tLIxDR http://bit.ly/2FvC8SC http://bit.ly/2Fu8r4g http://bit.ly/2GgG8Dr http://bit.ly/2tH3Xlr http://bit.ly/2Fu43Ck http://bit.ly/2tDWF1N http://bit.ly/2tGQwC1 http://bit.ly/2tDz9lp http://bit.ly/2tILB3u http://bit.ly/2Gk3uYO C IT O G E N É T IC A 43www.biologiatotal.com.br 17 - [E] Uma correlação direta entre membrana, citoplasma e núcleo está relacionada na alternativa [E]. Durante a prófase da divisão celular, ocorre a desintegração do envoltório nuclear, fenômeno induzido por proteínas citoplasmáticas ativadas por estímulos desencadeados por receptores situados na membrana plasmática. 18- [C] Durante a divisão celular meiótica, as células germinativas diploides com 46 cromossomos formam células gaméticas haploides com 23 cromossomos. 19 - [C] A figura 1 mostra a célula somática em metáfase da mitose; em 2 observamos a célula germinativa em anáfase I; em 3 observa- se a prófase. A figura 4 representa a metáfase I e a 5 a anáfase da mitose. 20- [A] O diplóteno da prófase I é caracterizado pelo aparecimento dos quiasmas, isto é, pontos de contato nos locais onde ocorreram trocas de segmentos entre as cromátides internas dos cromossomos homólogas duplicados, fenômeno conhecido como crossing-over ou permutação. 21- [A] Na anáfase mitótica, não há separação de cromossomos homólogos, mas das cromátides-irmãs. Já na anáfase I meiótica, ocorre a separação de cromossomos homólogos para os polos opostas da célula. 22- [D] Durante a espermatogênese humana, a separação dos cromossomos homólogos ocorre no intervalo IV ( fase reducional), enquanto a separação das cromátides-irmãs se dá no intervalo VI. 23- [D] A célula representada é diploide (2N). Durante o ciclo celular ocorreu a duplicação dos cromossomos no período S da interfase (2), seguida de disjunção cromossômica na anáfase I (4) e disjunção de cromátides irmãs na anáfase II (7) do processo meiótico. 24- [E] Todos os itens estão corretos e relacionados aos processos de divisão celular. 25- [B] O pareamento (sinapse) dos cromossomos homólogos ocorre no zigóteno da prófase I da meiose. 26- [C] [II] Falsa. O pareamento dos cromossomos homólogos ocorre durante o zigoteno da prófase I da meiose. [III] Falsa. Durante o período G1 da interfase o DNA acha-se altamente descondensado. [IV] Falsa. O período S, quando ocorre a síntese de DNA ocorre em células somáticas e germinativas. [V] Falsa. No período G2 da interfase as células apresentam o dobro da quantidade de DNA do que o verificado durante o período G1, porque os cromossomos estão duplicados na fase que antecede a divisão celular. 27- [B] No processo de multiplicação celular para a reparação de tecidos ocorrem mitoses. Nesse processo de divisão celular, há o alinhamento dos cromossomos no plano equatorial da célula (metáfase) e divisão dos centrômeros, determinando a separação das cromátides-irmãs (anáfase). 28- [C] A figura I representa a primeira fase da divisão celular, a prófase, nela há o desaparecimento da membrana nuclear e inicia o processo de condensação dos cromossomos. A figura 2 representa a metáfase da meiose I, nesta os cromossomos homólogos estão alinhados. A figura 3 representa a Metáfase I da meiose. 29- [C] Na única alternativa incorreta, a II, a produção dos gametas pode se dar por mitose em determinados organismos. ANOTAÇÕES RESPOSTA COMENTADA http://bit.ly/2oV75pO RESPOSTA COMENTADA http://bit.ly/2oVs7o3 RESPOSTA COMENTADA http://bit.ly/2oVlEtf RESPOSTA COMENTADA http://bit.ly/2oV4pZ8 RESPOSTA COMENTADA http://bit.ly/2oV6rso RESPOSTA COMENTADA http://bit.ly/2oVkGgK RESPOSTA COMENTADA http://bit.ly/2pBoce0 RESPOSTA COMENTADA http://bit.ly/2oVc61k RESPOSTA COMENTADA http://bit.ly/2oVdwsP RESPOSTA COMENTADA http://bit.ly/2oVoLSj RESPOSTA COMENTADA http://bit.ly/2oV3KXE RESPOSTA COMENTADA http://bit.ly/2oVr33x 12 E X E R C ÍC IO S A P R O F U N D A D O S MEIOSE a a 01 01 b b 02 02 04 04 04 08 08 08 16 16 32 (FAC. SANTA MARCELINA - MEDICIN 2017) A figura representa uma célula animal em uma fase da meiose. Qual fase da meiose está representada na figura? Justifique sua resposta. Indique quantos cromossomos estarão presentes em cada uma das células formadas, ao final dessa meiose. Justifiquesua resposta. (UEPG 2016) Sobre os processos envolvidos nas etapas de divisão celular, assinale o que for correto. Nos seres eucariotos e sexuados ocorrem dois tipos de divisão celular: mitose, que forma células com o mesmo número de cromossomos e com informações genéticas idênticas à célula-mãe; e meiose, que reduz o número de cromossomos à metade (haploide). A célula permanece em interfase na maior parte do tempo, período em que os cromossomos permanecem em um intenso grau de compactação e com baixa atividade das organelas. Na fase de prófase da meiose I, o crossing-over permite trocas de pedaços entre os cromossomos homólogos, fazendo surgir novas combinações genéticas. Na primeira etapa da meiose, os cromossomos homólogos se separam durante a anáfase I. (UFSC 2016) Os esquemas abaixo representam os cromossomos de células em diferentes fases da meiose de três indivíduos de uma espécie hipotética 2n=6. Com base nos esquemas e nos conhecimentos sobre biologia celular e genética, é CORRETO afirmar que: 34 35 36 38 37 as fases da meiose dos indivíduos X, Y e Z, representadas nos esquemas, são, respectivamente: metáfase I, metáfase II e anáfase II. os indivíduos Y e Z são heterozigotos para os quatro genes representados. considerando apenas os genes representados e ocorrendo a correta separação das cromátides, a célula do indivíduo X, representada acima, pode originar dois tipos de gametas: ABDE e ABDe. esta espécie hipotética possui dois pares de cromossomos metacêntricos e um par submetacêntrico. considerando outra célula do indivíduo Y, sem a ocorrência de permutação que envolva os genes representados e sem erros de segregação, a probabilidade de formar um gameta com os quatro alelos dominantes é de 6,25%. os gametas produzidos pela célula do indivíduo Z, representada acima, terão um número n diferente da espécie. (UEM-PAS 2016) Sobre a divisão celular nos eucariotos, assinale o que for correto. A meiose e a fecundação são fenômenos opostos, pois a meiose, sendo uma divisão reducional, produz gametas com metade do número de cromossomos, típico de uma espécie, enquanto a fecundação restitui a diploidia. A interfase é um período do ciclo celular que antecede a mitose e a meiose. Nela não ocorrem eventos importantes para a geração de novas células. Na meiose, os cromossomos homólogos separam-se durante a anáfase I e, durante a anáfase II, separam-se as cromátides. Ao final da mitose, a citocinese das células vegetais ocorre do centro para a periferia, recebendo o nome de citocinese centrífuga. Em células animais, o crossing-over ocorre na prófase, em cromossomos não homólogos da mitose ou da meiose. (FMJ 2016) A imagem ilustra um fenômeno que ocorre durante uma das fases da meiose I. Nomeie a fase em que ocorre esse fenômeno. Explique em que consiste esse processo. Além do fenômeno ilustrado, existe outro que aumenta as combinações genéticas e que ocorre na metáfase I. O que caracteriza essa fase? Por que ela promove diferentes combinações genéticas? 01 02 E X E R C ÍC IO S A P R O F U N D A D O S 13www.biologiatotal.com.br a a 01 01 b b 02 02 04 04 08 08 16 16 (UEM-PAS 2016) Uma nova estratégia para perder peso, baseada nas informações contidas no material genético de cada um, está ganhando espaço no Brasil e no mundo. Batizada de “dieta do DNA”, o método propõe ajudar, decisivamente, no emagrecimento, por meio de análises das variações genéticas relacionadas à capacidade do corpo de reagir aos alimentos e ao treino físico. Ele fornece respostas a respeito da sensibilidade ao carboidrato e à gordura saturada e se há intolerância a glúten e lactose. (Revista Isto É, 17/06/2015) Sobre o assunto e com base nas aplicações do conhecimento genético, assinale a(s) alternativa(s) correta(s). A dieta do DNA consiste em um método de transgenia. Os resultados do Projeto Genoma Humano não oferecem nenhum avanço na identificação dos genes associados à obesidade. A dieta do DNA é aceitável, pois as pessoas diferem entre si quanto ao material genético que possuem. A análise do DNA, conhecida como fingerprint do DNA (impressão digital do DNA), é realizada cortando o DNA com enzimas de restrição e analisando por eletroforese. A existência de diferenças genéticas entre os indivíduos de uma população é chamada de recombinação genética. (UEM-PAS 2015) Identifique o que for correto sobre os processos de divisão celular (meiose e mitose): Nos animais ocorre meiose zigótica; já em algumas espécies de fungos, protozoários e em todas as plantas, a meiose é do tipo gamética. A mitose é o mecanismo mais comum de reprodução dos organismos unicelulares eucarióticos. Nas células animais, em razão da presença de centríolos, a mitose é denominada cêntrica; e, em consequência da existência do áster, a mitose é denominada astral. As fibras do fuso se formam apenas em células animais. As permutações rearranjam características preexistentes, mas não determinam o surgimento de novos alelos, que só acontece devido às mutações. (UNIFESP 2015) Charles Darwin explicou o mecanismo evolutivo por meio da ação da seleção natural sobre a variabilidade dos organismos, mas não encontrou uma explicação adequada para a origem dessa variabilidade. Essa questão, no entanto, já havia sido trabalhada anos antes por Gregor Mendel e, em 2015, comemoram-se os 150 anos da publicação de seus resultados, conhecidos como Leis de Mendel. A que se refere a Segunda Lei de Mendel? Por que ela explica o surgimento da variabilidade dos organismos? Cite e explique um outro processo que também tenha como resultado a geração de variabilidade no nível genético. (UEL 2013) Um pesquisador determinou as variações nos números de cromossomos e de moléculas de DNA, ao longo do tempo, em células vegetais em reprodução sexuada e assexuada. As variações na quantidade de moléculas em cada célula, nos dois casos, estão representadas nas figuras A e B. Que tipo de divisão celular está caracterizado na figura A? E na figura B? Qual tipo corresponde às células em reprodução sexuada? Qual tipo corresponde às células em reprodução assexuada? Justifique suas respostas. Explique as características genéticas dos descendentes das reproduções sexuada e assexuada. (UFPR 2013) Na síndrome de Down, geralmente ocorre uma trissomia do cromossomo 21, ou seja, a pessoa apresenta três cópias (cromátides) desse cromossomo, ao invés de apenas duas. Na maioria dos casos de síndrome de Down, a terceira cópia do cromossomo 21 é originada devido a um erro durante a formação dos gametas do pai ou da mãe. Que tipo de erro, durante a formação dos gametas do pai ou da mãe do portador de síndrome de Down, leva a uma trissomia como essa? (UNIFESP 2012) Durante a prófase I da meiose, pode ocorrer o crossing over ou permuta gênica entre os cromossomos das células reprodutivas. Explique o que é crossing over e sua importância para as espécies. Considerando que a maioria das células de um organismo realiza divisão celular mitótica para se multiplicar, justifique o fato de as células reprodutivas realizarem a meiose. 39 42 40 41 a b 43 44 14 E X E R C ÍC IO S A P R O F U N D A D O S (UNESP 2012) Bom seria se todas as frutas fossem como a banana: fácil de descascar e livre do inconveniente dos caroços. Para darem uma forcinha à natureza, pesquisadores desenvolveram versões sem sementes em laboratório [...]. Para criar frutos sem sementes a partir de versões com caroços, como acontece com a melancia, é preciso cruzar plantas com números diferentes de cromossomos, até que se obtenha uma fruta em que as sementinhas não se desenvolvam. (Veja, 25.01.2012.) Suponha que, no caso exemplificado, a melancia sem sementes tenha sido obtida a partir do cruzamento entre uma planta diploide com 22 cromossomos e uma plantatetraploide com 44 cromossomos. Quantos cromossomos terão as células somáticas da nova planta? Considerando que as sementes são o resultado da reprodução sexuada, explique por que os frutos dessa planta não as possuem. (UNESP 2012) Os indivíduos não são coisas estáveis. Eles são efêmeros. Os cromossomos também caem no esquecimento, como as mãos num jogo de cartas pouco depois de serem distribuídas. Mas as cartas, em si, sobrevivem ao embaralhamento. As cartas são os genes. Eles apenas trocam de parceiros e seguem em frente. É claro que eles seguem em frente. É essa a sua vocação. Eles são os replicadores e nós, suas máquinas de sobrevivência. Quando tivermos cumprido a nossa missão, seremos descartados. Os genes, porém, são cidadãos do tempo geológico: os genes são para sempre. (Richard Dawkins. O gene egoísta, 2008.) Considerando a reprodução sexuada, explique o que o autor do texto quis dizer ao comparar cada cromossomo, e o conjunto cromossômico de uma pessoa, às mãos de cartas que se desfazem assim que são distribuídas. Considerando o mecanismo de duplicação do DNA, explique a afirmação de que os genes são para sempre. (UFTM 2012) Considere uma célula com o genótipo a seguir e suponha que ela entre em divisão meiótica. Qual será a composição de alelos nessa célula ao final da fase S da interfase? Justifique sua resposta. Suponha que ao final dessa meiose não tenha ocorrido crossing-over ou mutação. Qual fenômeno poderia ocorrer na meiose que promoveria um aumento na variabilidade genética dos gametas formados? Explique esse fenômeno. (UDESC 2011) Em organismos de reprodução sexuada pode ocorrer, durante a prófase I da meiose I, na formação dos gametas, um evento denominado permutação, permuta genética ou crossing-over. Em relação ao contexto, responda: no que consiste o crossing-over? qual a função do crossing-over? a a a b b b 45 47 48 46 Sob quais circunstancias o intercruzamento durante a meiose não contribuiria para a variação genética entre as células-filhas? QUESTÃO BAGA E X E R C ÍC IO S A P R O F U N D A D O S 15www.biologiatotal.com.br GABARITO DJOW MEIOSE 34: a) Encontra-se na anáfase I, onde ocorre a separação dos cromossomos homólogos. b) Estarão presentes três cromossomos em cada célula ao final dessa meiose, pois na anáfase I serão separados os cromossomos homólogos e na anáfase II as cromátides-irmãs. 35: 01 + 04 + 08 = 13. [01] Verdadeiro. Nos seres vivos eucariotos e sexuados, a mitose forma duas células-filhas com o mesmo número de cromossomos da célula-mãe; e a meiose reduz pela metade o número de cromossomos, tornando-se haploide. [02] Falso. O tempo da interfase depende do tipo de célula e seu estado fisiológico e os cromossomos estão descondensados. Dependendo do estágio da interfase, a célula permanece em atividade ou repouso. [04] Verdadeiro. O crossing-over ocorre na prófase I, em que há trocas entre os cromossomos homólogos, aumentando a variabilidade genética. [08] Verdadeiro. Os cromossomos homólogos se separam durante a anáfase I (meiose I). 36: 04 + 08 + 16 + 32 = 60. Gabarito Oficial: 04 + 08 + 32 = 44. [01] Incorreta: X- Metáfase II e Z- anáfase I. [02] Incorreta: O indivíduo Z é homozigoto para os genes d, e e A. [16] Correta: A probabilidade do indivíduo Y formar um gameta portador dos genes DEBA é de 50%. Porém, a probabilidade de outra célula, com outro arranjo metafásico de seus cromossomos, formar um gameta portador dos genes dominantes DEBA, sem que ocorra permutação, será igual a 37: 01 + 04 + 08 = 13. A meiose é uma divisão celular reducional, com metade dos cromossomos da espécie em questão. Nela, os cromossomos homólogos são separados durante a anáfase I e as cromátides durante a anáfase II. O crossing-over é um processo que ocorre na prófase I da meiose, com troca de material genético entre cromossomos homólogos. A fecundação é a junção dos gametas haploides, originando células diploides. A interfase é um período do ciclo celular, chamado de S, importante para a divisão celular, momento de síntese, onde ocorre a duplicação do DNA, para posterior divisão. A citocinese centrífuga é característica das células vegetais e corresponde ao processo de divisão do citoplasma, iniciando do centro da célula, avançando para as extremidades. 38: a) A fase em que ocorre esse fenômeno é a Prófase I. Consiste na troca de pedaços entre cromátides homólogas (troca de segmentos entre cromossomos homólogos). b) A metáfase I é caracterizada pelo emparelhamento dos cromossomos homólogos na região equatorial (meio da célula ou máxima condensação cromossômica). Os cromossomos homólogos se emparelham ao acaso (segregação independente ou separação ao acaso ou arranjo aleatório ou pareamento ao acaso ou segunda lei de Mendel) e ao serem “puxados”, devido ao encurtamento dos fusos, permitem diferentes combinações genéticas. 39: 04 + 08 = 12. [01] Incorreta. A dieta do DNA é uma estratégia para perder peso, de acordo com as informações contidas no material genético de cada indivíduo. Enquanto que transgenia ou transgênicos consiste no desenvolvimento de organismos geneticamente modificados, através de cruzamentos em laboratório. 1 1 1 1 . 2 2 2 8 × × = [02] Incorreta. O Projeto Genoma Humano oferece avanços em relação aos genes sobre a propensão à obesidade. [04] Correta. A dieta do DNA pode ser considerada aceitável, pois o material genético difere de pessoa para pessoa. [08] Correta. A impressão digital do DNA é uma técnica empregada para identificação de indivíduos, através de seu DNA, isolando-o e utilizando enzimas de restrição para fragmentá-lo em pedaços, analisando-os por eletroforese. [16] Incorreta. A recombinação genética aumenta a variação genética entre os indivíduos de uma população. 40: 02 + 04 + 16 = 22. [01] Falso. Em animais a meiose é gamética. Nas plantas é espórica e em algumas espécies de protozoários, algas e fungos, a meiose é zigótica. [08] Falso. As fibras do fuso mitótico são constituídas por microtúbulos e ocorrem nas células que se dividem, em todos os organismos eucariontes (fungos, protoctistas, animais e vegetais). 41: a) A segunda Lei de Mendel refere-se à segregação independente dos pares de genes não alelos e situados em pares de cromossomos diferentes. A produção da variabilidade genética acontece porque os genes situados em cromossomos distintos se segregam e se combinam de todas as formas possíveis nas células reprodutoras e nos descendentes. b) A variabilidade genética também ocorre pelo crossing-over (permutação) que envolve a troca de segmentos cromossômicos homólogos, mutações gênicas que atingem os genes contidos no DNA e cromossômicas que podem alterar o número e (ou) a estrutura dos cromossomos de uma espécie. 42: a) No esquema da figura A está representada a mitose, e na figura B a meiose. As células em reprodução sexuada correspondem à meiose, isto é, figura B. Podemos justificar pela produção de quatro células ao final do processo e redução no número de cromossomos em cada célula formada. Na reprodução assexuada a estabilidade no número de cromossomos nas células formadas é o ponto principal, ou seja, mantém o número de cromossomos que pode ser observado na formação das duas células ao final do processo. b) Os descendentes formados pelo processo de reprodução sexuada diferem dos pais por apresentar uma mistura de material genético de ambos, já no processo de reprodução assexuada as características genéticas se mantêm como ocorre na clonagem. 43: A síndrome de Down, geralmente, é causada pela não disjunção das cromátides do cromossomo 21 durante a anáfase II da meiose paterna ou materna. 44: a) O crossing-over (ou permutação gênica) corresponde à troca de segmentos entre cromossomos homólogos. Esse fenômeno produz recombinação gênica que será transmitida à descendência. A permuta gênica é uma das formas pelas quais é produzida a variabilidadegenética entre indivíduos de uma mesma espécie. b) A meiose reduz o número cromossômico pela metade. Dessa forma, a meiose compensa a fecundação de gametas e garante a constância do número cromossômico ao longo das gerações. 45: As células somáticas da nova planta apresentarão 33 cromossomos, de acordo com o cruzamento adiante: 16 E X E R C ÍC IO S A P R O F U N D A D O S ANOTAÇÕES Os híbridos F 1 (2N = 33) não sofrem meiose normal por não apresentarem pares de cromossomos homólogos. Os organismos formados não formam gametas normais que possam ser fecundados e acabam produzindo frutos sem sementes normais. 46: Os cromossomos e os genes são como as cartas de um baralho. A cada mão, são formadas novas combinações de cartas, assim como, a cada geração, as permutações e a segregação, independente dos cromossomos homólogos, produzem novas combinações gênicas e cromossômicas nos gametas envolvidos na reprodução sexuada. A replicação semiconservativa do DNA garante que as duas cadeias pareadas do DNA se separem e se complementem, permitindo que as instruções genéticas se perpetuem nas células filhas e nas gerações futuras. 47: a) Genótipos: AA aa BB bb. Ao final da fase S da interfase os cromossomos encontram-se duplicados e constituídos, cada um, por duas cromátides irmãs idênticas entre si e unidas pelo centrômero. b) Na ausência de crossing-over ou mutação, a segregação independente dos pares de cromossomos homólogos garante o aumento da variabilidade genética. Nesse processo, os cromossomos e alelos são segregados e combinados de todas as formas possíveis na formação dos gametas, durante a meiose. 48: a) O crossing-over consiste na troca de pedaços de cromátides entre cromossomos homólogos. b) A função do crossing-over é aumentar a variabilidade genética na formação dos gametas, por meio da mistura de genes ao longo do cromossomo. QUESTÃO BAGA Se os segmentos das cromátides materna e paterna que sofrem crossing over são geneticamente idênticos e, portanto, possuem os mesmos dois alelos para cada gene, então os cromossomos recombinantes serão geneticamente equivalentes aos cromossomos parentais. O crossing over contribui para a variação genética apenas quando envolve o rearranjo de alelos diferentes. MITOSE E MEIOSE EXERCÍCIOS COM GRÁFICO PAULO JUBILUT 2 ME IO SE E M IT OS E EXERCÍCIOS 1. Ufpa 2016 O gráfico a seguir representa variações na quantidade de DNA ao longo do ciclo de vida de uma célula. X unidade arbitrária de DNA por célula . Sobre esse ciclo vital de uma célula, representado no gráfico, é correto afirmar a) A interfase está representada pela fase 3. b As fases 1, 2 e 3 representam os períodos G1, S e G2, que resumem todo o ciclo vital de uma célula. c As fases 1, 2 e 3 representam o período em que a célula se encontra em interfase, e as fases 4, 5, 6 e 7 subsequentes são características da célula em divisão mitótica, quando, ao final, ocorre redução à metade da quantidade de DNA na célula. d A célula representada é diploide seu DNA foi duplicado no período S da interfase fase 2 e, posteriormente, passou pelas duas fases da meiose, originando células filhas com metade da quantidade de DNA fase 7, células haploides . e A fase 3 é caracterizada por um período em que não há variação na quantidade de DNA na célula, portanto essa fase representa uma célula durante os períodos da mitose prófase, metáfase e anáfase. 2. Ufu 2015 O gráfico a seguir mostra variações da quantidade de DNA por núcleo durante o ciclo celular de uma célula animal. Em qual dos períodos encontramos o cromossomo constituído por duas cromátides irmãs, cada uma contendo uma molécula de DNA, e a ocorrência da migração das cromátides irmãs para os polos da célula, respectivamente a) T2 e T3. b T1 e T3. c T3 e T4. d T1 e T4. 3. cftmg 2011 Os gráficos a seguir representam processos de divisão celular, em que X é o número haploide de material genético. E incorreto afirmar que o processo a) I permite o crescimento de plantas. b II ocorre nos testículos e ovários. c I pode ocorrer em hemácias maduras. d II está ligado à variabilidade genética. 4. Ufpb 2010 Nos organismos eucariontes, cada cromossomo contém uma molécula de DNA. Nas células somáticas diploides 2n desses organismos, os cromossomos ocorrem aos pares e os que formam cada par são denominados cromossomos homólogos. Na tabela e no gráfico a seguir, constam informações sobre o número diploide de cromossomos em diferentes organismos e sobre a variação na quantidade de DNA, ao longo do ciclo celular. Organismo H om em Cã o Dr os ófi la Ce bo la Ga to Número diploide de cromossomos 46 78 08 16 38 Considerando as informações dadas, os fenômenos característicos da mitose e a análise da tabela e do gráfico, identifique as afirmativas corretas 3www.biologiatotal.com.br ME IO SE E M IT OS E Nos núcleos das células somáticas do gato, no final do período S, existirão 76 moléculas de DNA distribuídas nos 19 pares de cromossomos homólogos. Nas células somáticas do cão, na metáfase mitótica, os 39 pares de cromossomos homólogos estarão alinhados na região equatorial. Nos núcleos das células da drosófila, no final do período G2, existirão 8 moléculas de DNA. Nos núcleos das células do homem, no início da prófase, existirão 46 pares de cromossomos homólogos iniciando o processo de espiralização. Nos núcleos das células de cebola, no final da telófase, as células recém formadas estarão com 8 moléculas de DNA. 5. cftmg 2010 A questão refere se ao gráfico a seguir. Um pesquisador, com a finalidade de estudar a forma e o tamanho dos cromossomos de uma célula, interrompeu a divisão celular na fase em que eles se encontravam na máxima condensação. Analisando esse processo, pode se deduzir, corretamente, que a fase em questão é a de número a) 1 b 2 c 3 d 4 6. Unifesp 2009 Os gráficos I e II representam o conteúdo de DNA durante divisões celulares. Considerando se um cromossomo a) Quantas cromátides estão presentes no início da fase M do gráfico I E ao final da fase M2 do gráfico II b Quantas moléculas de DNA estão presentes no início da fase M do gráfico I E ao final da fase M2 do gráfico II 7. Unesp 2006 O gráfico representa as mudanças quantitativas no conteúdo do DNA nuclear durante eventos envolvendo divisão celular e fecundação em camundongos. Os intervalos C D, L M e P Q correspondem, respectivamente, a fases em que ocorrem a a) replicação, meiose II e mitose. b meiose I, meiose II e replicação. c mitose, meiose I e fecundação. d mitose, meiose I e meiose II. e mitose, meiose II e fecundação. 8. Unifesp 2006 Assinale o gráfico que representa corretamente a quantidade de DNA no núcleo de uma célula de mamífero durante as fases da meiose. Considere M I 1a divisão e M II 2a divisão. 4 ME IO SE E M IT OS E 9. Uel 2006 Analise o gráfico a seguir. Com base no gráfico e nos conhecimentos sobre a meiose, é correto afirmar a) A linha horizontal contínua não tracejad representa a variação no número de cromossomos durante a meiose. b A permuta entre os cromossomos homólogos deve ocorrer após o tempo 2 e antes do tempo 5. c A separação dos cromossomos homólogos ocorre entre o tempo 10 e o tempo 11. d A linha horizontal tracejada corresponde à variação na quantidade de DNA durante a meiose. e A replicação do DNA, que ocorre durante a fase S da interfase, tem início no tempo 0. 10. Uff 2005 Células eucarióticas que possuem um ciclo de divisão em torno de 24 horas estão sendo cultivadas em meio adequado. Em um determinado momento, coletam se, aleatoriamente, 100 células dessa cultura e determina se a quantidade de DNA em cada uma delas. Os resultados estão mostrados a seguir,no gráfico I. O restante da cultura foi, então, dividido em duas porções. Em uma delas, adicionou se afidicolina e, na outra, colchicina. Após algumas horas, foram retiradas, da mesma forma, 100 células de cada porção, sendo também determinada a quantidade de DNA por célula. Esses resultados estão mostrados nos dois outros gráficos a seguir. Sabendo se que a afidicolina inibe a enzima DNA polimerase a colchicina inibe a polimerização das subunidades que formam os microtúbulos. a) analise o resultado do experimento mostrado no gráfico I e calcule a porcentagem de células que se encontram nas fases do ciclo celular G 1 , S e G 2 M b identifique os gráficos que representam, respectivamente, os resultados dos experimentos onde houve adição de afidicolina e de colchicina ao meio de cultura. Justifique sua resposta. 11. Ufrn 2005 Os gráficos a seguir foram obtidos a partir das variações do volume celular e do número de células, observados durante um intervalo de 20 horas em uma cultura de células. 5www.biologiatotal.com.br ME IO SE E M IT OS E A partir da análise dos gráficos, atenda às solicitações a seguir. a) Explique por que o volume médio das células varia dessa forma ao longo do tempo de observação. b Estabeleça uma relação entre os dois gráficos. TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO: O cruzamento entre plantas de variedades diferentes de uma mesma espécie é muito utilizado para a obtenção de cultivares mais produtivos. Dois espécimes de variedades diferentes de uma planta oleaginosa foram cruzados visando à obtenção de uma variedade mais resistente à seca. Considere que duas das características dessa planta, referentes à folha e à semente, são definidas por alelos segregados independentemente, conforme a lista a seguir. P semente com pelos p semente lisa C folha coberta com cera c folha sem cera Os gráficos a seguir mostram a composição dos alelos para essas duas características nas plantas parentais. 12. Ufrn 2005 O gráfico que representa o número de alelos encontrados na mitose de uma célula obtida de uma planta resultante do cruzamento entre os parentais é 13. Ufscar 2002 O gráfico mostra a variação da quantidade de DNA de uma célula somática durante as diversas fases de sua vida. No gráfico, a mitose propriamente dita e a interfase correspondem, respectivamente, aos períodos de tempo a) 4 a 6 e 1 a 4. b 2 a 4 e 3 a 5. c 3 a 5 e 1 a 3. d 1 a 3 e 4 a 6. e 2 a 5 e 3 a 5. 14. Ufrj 2001 Um pesquisador determinou as variações nas concentrações de ADN ao longo do tempo, em células do ovário e do epitélio intestinal de um animal. As variações na quantidade de ADN em cada célula nos dois casos estão registradas nas figuras 1 e 2. Qual das figuras 1 ou 2 corresponde às células do ovário e qual corresponde ao epitélio intestinal. Justifique. 6 ME IO SE E M IT OS E ANOTAÇÕES 15. (Ufg 2000) Este gráfico representa a quantidade de DNA em uma célula animal, durante seu ciclo celular. Em relação ao teor de DNA neste ciclo, na fase A, ocorre a duplicação do DNA. na fase B, ocorre separação das cromátides irmãs. na fase C, ocorre a intensa síntese de DNA. na fase D, ocorre a divisão dos centrômeros. 7www.biologiatotal.com.br ME IO SE E M IT OS E GABARITO DJOW MITOSE E MEIOSE ANOTAÇÕES 1: [D] A célula representada é diploide (2N). Durante o ciclo celular ocorreu a duplicação dos cromossomos no período S da interfase (2), seguida de disjunção cromossômica na anáfase I (4) e disjunção de cromátides irmãs na anáfase II (7) do processo meiótico. 2: [C] O período em que a célula animal possui cromossomos duplicados e constituídos por duas cromátides-irmãs, cada uma formada por uma molécula de DNA de cadeia dupla é o T3. A migração das cromátides-irmãs ocorre em T4. 3: [C] Hemácias maduras não possuem núcleo e, por esse motivo, são incapazes de sofrer divisão. 4: V – V – F – F – F. Nos núcleos das células da drosófila, no final do período G 2 , existirão 16 moléculas de DNA, já que seus 8 cromossomos estão duplicados, cada um formado por duas cromátides irmãs. Na prófase de células humanas ocorre 23 pares de cromossomos homólogos, iniciando o processo de espiralização. Na telófase mitótica das células da cebola, os núcleos recém-formados estarão com 16 cromossomos e 16 moléculas de DNA. 5: [B] A fase da mitose em que os cromossomos encontram-se na máxima condensação é a metáfase, representado pelo número 2. As fases da mitose são: prófase (1), metáfase (2), anáfase (3) e telófase (4). 6: a) O cromossomo está duplicado, portanto, apresenta duas cromátides-irmãs. Não apresenta cromátides, pois o cromossomo não está duplicado. b) Duas, pois cada cromátide é formada por uma molécula de DNA. Uma molécula de DNA, pois o cromossomo não está duplicado, ou seja, não apresenta cromátides-irmãs. 7: [C] 8: [B] 9: [B] 10: a) 40% na fase G 1 ; 36% na fase S e 24% nas fases G 2 + M. b) O gráfico III representa o experimento em presença de afidicolina. Essa substância, inibindo a DNA polimerase, bloqueia a síntese do DNA. Em consequência, as células se acumulam na fase G 1 . O gráfico II representa os resultados após a adição de colchicina. Essa substância, impedindo a formação de microtúbulos, paralisa a divisão celular nas etapas iniciais da fase M (mitose). Dessa forma, as células tendem a se acumular nessa fase, contendo o dobro de DNA em relação à fase G 1 do ciclo celular. 11: a) As células crescem até atingir o tamanho máximo permitido pela relação superfície x volume, após o que passam a se dividir, produzindo células com volume igual à metade da célula-mãe. b) O aumento no número de células é resultante das mitoses, que ocorrem a cada vez que o volume celular atinge seu valor máximo e a célula se divide. 12: [C] 13: [A] 14: A figura 1 corresponde ao epitélio intestinal, pois a quantidade de ADN inicialmente é duplicada e volta ao valor inicial, caracterizando uma divisão celular por mitose. A figura 2 corresponde às células do ovário, pois a quantidade final de ADN é igual à metade da quantidade inicial, indicando a ocorrência da divisão celular por meiose. 15: F F F F SUPER INTENSIVO caderno 4 PAULO JUBILUT 2 Metacêntrico Submetacêntico Acrocêntrico Telocêntrico 1. NÚCLEO Estrutura em geral esférica ou ovoide presente apenas nas células eucarióticas. Composto por quatro componentes básicos: cariolinfa, carioteca, cromatina e nucléolo. Cariolinfa: material semelhante ao citoplasma, mas com maior concentração de RNA e de proteínas. Carioteca: duas camadas de membranas lipoproteicas sobrepostas com grandes poros (para a troca de macromoléculas). Cromatina: conjunto de filamentos cromossômicos (DNA) presente no núcleo. As regiões mais condensadas são chamadas de heterocromatina e as menos condensadas, de eucromatina. Nucléolo: corpúsculo denso, esférico, formado principalmente por RNA ribossômico. Funções: centro de controle das atividades celulares. É nele que se encontram os cromossomos, que são responsáveis pelas características hereditárias dos organismos. CITOGENÉTICA Envelope Nuclear Membrana Externa Membrana Interna Cromatina Heterocromatina Eucromatina Poro Nuclear Nucleoplasma Nucléolo Ribossomos Estruturas interna e externa do núcleo celular 2. CROMOSSOMOS Molécula de DNA associada a diversas proteínas. São duplicados durante a divisão celular, passando a serem formados por dois filamentos – as cromátides- irmãs. Em seguida eles são condensados e tornam-se individualizados. Variam em número, forma e posição de centrômero nas diferentes espécies, podendo ser classificados em metacêntricos, submetacêntricos, acrocêntricos e telocêntricos. Tipos de cromossomos de acordo com a localização do centrômero Células diploides (2n) possuem pares de cromossomos – chamados cromossomos homólogos–, que são iguais quanto ao tamanho, à forma, à posição do centrômero e aos genes que transportam. Células haploides (n) possuem apenas um tipo de cada cromossomo. O conjunto de características dos cromossomos de uma espécie constitui o seu cariótipo (número de cromossomos, tamanho e classificação). O conjunto de moléculas de DNA de um organismo constitui seu genoma. 2. MITOSE Divisão celular equacional: duas células-filhas com o mesmo número de cromossomos que a célula-mãe. Subdividida em 4 fases: prófase, metáfase, anáfase e telófase. Organismos pluricelulares: relacionada ao aumento do número de células, crescimento do corpo e regeneração de partes lesadas. Organismos unicelulares: responsável pela reprodução. Alterações genéticas podem interferir no controle da divisão celular, levando à multiplicação celular desenfreada, que pode resultar em um tumor. Caso este tumor tenha capacidade de afetar tecidos vizinhos ele é denominado câncer. www.biologiatotal.com.br 3 Esquema com todas as fases da mitose. Centríolo Célula Núcleo Duplicação dos cromossomos homólogos e centríolos Início da separação dos centríolos Formação do fuso acromático e emparelhamento dos cromossomos Fuso acromático em formação Tétrade ou bivalente Quiasma Terminalização de quiasmas Terminalização de quiasmas Separação dos cromossomos análogos Citocinese (divisão celular) Duplicação dos centríolos e condensação dos cromossomos Cromossomos ligados ao fuso Separação dos cromossomos irmãos Citocinese (divisão celular) L e p tó te n o Z ig ó te n o P a q u íte n o D ip ló te n o D ia c in e s e T e ló fa s e II A n a fa s e II M e ta fa s e II P ró fa s e II T e ló fa s e I A n a fa s e I M e ta fa s e I P ró fa s e I In te rf a s e ETAPAS DA MITOSE ETAPAS DA MEIOSE 4 3. MEIOSE Divisão celular reducional: quatro células-filhas com metade dos números de cromossomos da célula-mãe. A redução no número de cromossomos se deve ao fato dos cromossomos serem duplicados durante a interfase, que é seguida por duas divisões celulares: meiose I e meiose II. Cada divisão é subdividida em 8 fases: prófase I e II, metáfase I e II, anáfase I e II e telófase I e II. Durante a prófase I pode ocorrer a troca de fragmentos entre cromossomos homólogos – denominado crossing-over. Este processo é um dos responsáveis pela variabilidade genética existente entre seres vivos. Erros durante a meiose podem causar a não disjunção de cromossomos homólogos ou das cromátides-irmãs (na anáfase I ou II, respectivamente), produzindo gametas com mais ou menos cromossomos. 4. SÍNTESE PROTEICA As informações para a síntese de proteínas estão codificadas na molécula de DNA em uma linguagem chamada de código genético. É dividida em duas etapas: transcrição e tradução. Transcrição: neste processo uma fita de DNA é utilizada como molde para a produção de RNA. Tradução: O RNA mensageiro (RNAm) é “lido” por um ribossomo, que é responsável por unir aminoácidos de acordo com sequência correspondente no RNA mensageiro. Nesse processo os aminoácidos são recrutados de acordo com o código genético, neste código, cada trinca de bases nitrogenadas determina a produção de um aminoácido Esquema da síntese de proteínas por um ribossomo SÍNDROME DE DOWN 5. ANOMALIAS CROMOSSÔMICAS Em diversas espécies, nascer indivíduos com alterações cromossômicas em relação ao cariótipo padrão da espécie. Estas alterações podem ser estruturais – quando afetam a estrutura de um ou mais cromossomos, ou numéricas – quando um individuo tem mais ou menos cromossomos que o cariótipo padrão da espécie. Mutações Cromossômicas numéricas: Euploidias: variação de todo um conjunto básico de cromossomos. Ex: haploidia (células com um conjunto de cromossomos haploide) e poliploidia (tês ou mais conjuntos cromossômicos). Aneuploidia: alteração numérica de um ou alguns cromossomos no genoma. Exemplos: Síndrome de Down (trissomia do cromossomo 21, 2n +1) e Síndrome de Turner (monossomia do cromossomo X, 2n-1). www.biologiatotal.com.br 5 Mutações cromossômicas estruturais: Deleção: perda de material cromossômico, que pode incluir número variado de genes. Translocação: transferência de material de um cromossomo para outro não homólogo. Duplicação: adição de um segmento do cromossomo homólogo, originando um conjunto de genes duplicado. Inversão: inversão de um segmento de cromossomo. EXERCÍCIOS 1. (IFSP 2017) Existem dois tipos de divisão celular que servem para a produção de células filha, a fim de desenvolver o organismo e ou repor células dos tecidos ou para a sua reprodução. Na espécie humana, há, em indivíduos normais, 46 cromossomos, sendo que, para indivíduos do sexo masculino 46, XY e, para indivíduos do sexo feminino 46, XX. Assinale a alternativa que explica corretamente a divisão celular em um indivíduo do sexo masculino que produz gametas e a divisão celular em um indivíduo do sexo feminino que produz células somáticas, em que constem, respectivamente, em cada um dos indivíduos 1 nome da divisão celular 2 quantas células filha são resultantes 3 o número de cromossomos e 4 componente s do par sexual. a) 1 Meiose 2 4 células filha 3 23 cromossomos 4 23, X ou 23, Y 1 Mitose 2 2 células filha 3 46 cromossomos 4 46, XX. b) 1 Meiose 2 2 células filha 3 23 cromossomos 4 23, XY 1 Mitose 2 4 células filha 3 46 cromossomos 4 46, XX. c) 1 Meiose 2 4 células filha 3 23 cromossomos 4 23, X 1 Mitose 2 2 células filha 3 46 cromossomos 4 46, XY. d) 1 Mitose 2 2 células filha 3 46 cromossomos 4 46, XX 1 Meiose 2 4 células filha 3 23 cromossomos 4 23, X ou 23, Y. e) 1 Mitose 2 2 células filha 3 46 cromossomos 4 46, XY 1 Meiose 2 4 células filha 3 23 cromossomos 4 23,X. 2. (UFRGS 2017 Assinale com V verdadeiro ou F falso as afirmações abaixo, referentes à gametogênese em humanos. Em homens e em mulheres, a gametogênese tem início na puberdade. Em homens, a gametogênese ocorre nos túbulos seminíferos. Em mulheres, a gametogênese produz quatro células haploides funcionais por mês. Em homens e em mulheres, o hormônio folículo estimulante atua na maturação dos gametas. A sequência correta de preenchimento dos parênteses, de cima para baixo, é a) V V F F. b) V F V F. c) V F F V. d) F V V F. e) F V F V. 3. ( IFCE 2016 Observe os ciclos de vida apresentados a seguir. É incorreto afirmar que a) o ciclo de vida I é observado na espécie humana, na qual a fecundação entre os gametas ocorre na tuba uterina, levando à formação da célula ovo ou zigoto, que apresenta a mesma quantidade de cromossomos do indivíduo diploide. b) no ciclo de vida II, a meiose é do tipo espórica, ou intermediária, e a quantidade de cromossomos dos esporos é a metade da quantidade de cromossomos observada no indivíduo diploide, indicando, assim, que a meiose ocorre para a sua formação. c) o ciclo II é observado em plantas e algumas espécies de algas, nas quais ocorre uma alternância de gerações, sendo uma geração diploide, chamada de esporófito, e outra haploide, chamada de gametófito. d) no ciclo de vida I, a meiose é do tipo zigótica ou inicial, pois a quantidade de cromossomos presentes nos indivíduos adultos diploides é o dobro da quantidade de cromossomos observada na célula ovo ou zigoto. e) os ciclos de vida representados acima ocorrem durante a reprodução sexuada de diferentes grupos de seres vivos, nos quais observa se o desenvolvimento dos zigotos a partir de sucessivas mitoses, até a formação de novos indivíduos diploides. 6 4. (FGV 2016 O esquema a seguir ilustra um ciclo celular no qual a célula realiza uma divisão mitótica. Com relação aos eventos característicos ocorridos durante esse ciclo celular, é correto afirmar quea) a condensação dos cromossomos ocorre conjuntamente com o pareamento dos homólogos. b) a separação das cromátides ocorre imediatamente após a reorganização da membrana nuclear. c) a duplicação do DNA é condição obrigatória para a manutenção da ploidia celular original. d) o posicionamento dos cromossomos no plano mediano equatorial da célula ocorre durante a intérfase. e) a mitose é o período de maior atividade celular tendo em vista a expressão gênica nos cromossomos. 5. (UFRN 2003 A fotomicrografia adiante mostra células em divisão na ponta da raiz da cebola. Campbell, M.A., Reece, J.B. Mitchell, L.G.. Biology. 5 ed. Menlo Park Addison Wesley Longman, 1999. p. 222. De acordo com o estágio em que cada célula numerada se encontra, pode se afirmar que a) IV apresenta dois pares de centríolos. b) III está realizando síntese protéica. c) II possui número haploide de cromossomos. d) I apresenta fuso mitótico completamente formado. 6. (UFC 2003 As especializações das células das plantas estão sempre associadas à estrutura das paredes celulares. Assim, nos diferentes tecidos vegetais, as células têm paredes de espessura e composição química variadas. No final da mitose, na região central da célula, inicia se a formação de lamelas para originar a parede celular. A organela celular responsável por essa formação é o a) aparelho de Golgi. b) retículo endoplasmático. c) cloroplasto. d) vacúolo. e) lisossomo. 7. (PUCSP 2003 Analise os ciclos de vida a seguir Com relação aos ciclos, é INCORRETO afirmar que a) no ciclo I ocorre meiose gamética. b) no ciclo II ocorre meiose espórica. c) nos ciclos I e II a formação dos indivíduos diploides a partir do zigoto ocorre por mitose. d) o ciclo II é apresentado por certas algas, plantas e pela maioria dos animais. e) o ciclo I é apresentado pela espécie humana. 8. (FUVEST 2003 Qual dos seguintes eventos ocorre no ciclo de vida de toda espécie com reprodução sexuada? a) Diferenciação celular durante o desenvolvimento embrionário. b) Formação de células reprodutivas dotadas de flagelos. c) Formação de testículos e de ovários. d) Fusão de núcleos celulares haploides. e) Cópula entre macho e fêmea. www.biologiatotal.com.br 7 ANOTAÇÕES 9. (MACKENZIE 2003 No esquema acima, que representa o ciclo de vida dos vegetais I, II, III e IV, temos, respectivamente, os processos de divisão celular a) mitose, meiose, mitose e mitose. b) mitose, mitose, mitose e meiose. c) meiose, mitose, mitose e mitose. d) mitose, mitose, meiose e mitose. e) meiose, mitose, meiose e mitose. TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO: O ciclo celular é interrompido entre as fases G1 S e G2 mitose, e proteínas especiais controlam a evolução do ciclo celular das novas células. Entre S G2 algumas proteínas checam possíveis falhas e erros na linha de produção, decidem se o ciclo celular avança ou é paralisado iniciando um processo de destruição do material genético, conhecido como APOPTOSE, ou morte celular espontânea. Portanto, a inativação de qualquer um dos componentes ou operadores do sistema de checagem ou de apoptose poderia provocar a proliferação contínua das células e possível desenvolvimento de tumores cancerosos. Um exemplo observável das consequências de apoptoses é o descamar da pele após sua exposição prolongada a radiação solar intensa. 10. (PUCMG 2003 O esquema abaixo ilustra o texto anterior, representando o ciclo celular de células somáticas de mamíferos. Assinale a alternativa incorreta a) A apoptose pode ser um mecanismo de defesa do organismo. b) Lesões do DNA podem ativar a apoptose celular. c) Lesões no DNA podem suprimir a apoptose. d) Qualquer mutação que não seja corrigida pela apoptose produzirá câncer. 8 ANOTAÇÕES GABARITO DJOW 1: [A] O nome da divisão celular que produz gametas é meiose, resultando em 4 células-filha, com 23 cromossomos cada, sendo os pares sexuais no sexo masculino 23, X e 23, Y. A divisão celular que produz células somáticas é a mitose, produzindo 2 células-filha, com a mesma quantidade de cromossomos cada, 46, sendo em uma mulher 46, XX. 2: [E] Em mulheres, a gametogênese tem início na vida embrionária. Após a puberdade até a menopausa – caso haja fecundação – serão formados: um óvulo funcional e três glóbulos polares. 3: [D] No ciclo de vida I, a quantidade de cromossomos presentes nos indivíduos adultos diploides é a mesma quantidade de cromossomos do zigoto, através da união dos gametas haploides. 4: [C] A síntese de DNA durante o período 5 da interfase determina a duplicação cromossômica, condição fundamental para a manutenção da ploidia das células- filhas. 5: [D] 6: [A] 7: [D] 8: [D] 9: [C] 10: [D]