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286 Simétrico Pré-Universitário – Curso de Biologia – Prof. Landim – www.simetrico.com.br 286 D) 1-microssomos; 2-tradução; 3-endonucleases; 4-mesossomo. E) 1-nucleossomos; 2-transcrição; 3-não histônicas; 4-fio de cromossomo plasmidial. 26. (UFPI) Analisando o desenho esquemático que representa o núcleo de uma célula animal qualquer, podemos identificar que o componente responsável pela síntese de RNA que forma o ribossomo é assinalado pelo número: A) 1. B) 2. C) 3. D) 4. E) 5. 27. (UFRN) Uma das diferenças entre homem e mulher é o número de cópias dos genes dos cromossomos X, pois a mulher tem duas cópias de cada gene e o homem, apenas uma. Considerando-se a quantidade de proteína que é produzida a partir desse cromossomo, pode-se afirmar: A) O homem produz mais proteína que a mulher, devido à estimulação induzida pela testosterona. B) A mulher produz duas vezes mais proteína que o homem, pois ela apresenta dois cromossomos X. C) O homem produz menos proteína que a mulher, pois, nele, um corpúsculo de Barr está inativado. D) A mulher produz a mesma quantidade de proteína que o homem, pois, nela, um dos cromossomos X está inativado. 28. (UNIRIO) Em muitas bactérias, o genoma consiste de uma molécula de DNA circular; portanto, esse DNA não tem: A) telômeros. B) códons da replicação. C) promotores. D) códons de iniciação. E) exons. Questões estilo V ou F 29. (UFPB) A figura, a seguir, representa uma célula eucariótica com detalhe para o núcleo e seus constituintes. De acordo com as funções desempenhadas pelos constituintes indicados na figura, identifique as afirmativas corretas: (_) O envoltório nuclear comunica-se com o retículo endoplasmático granular. (_) A síntese de proteínas será afetada, se o nucléolo for experimentalmente removido ou impedido de funcionar. (_) Os poros permitem a passagem da cromatina para o citosol, fenômeno indispensável para que ocorra a síntese de proteínas. (_) A cromatina é constituída pelas moléculas de DNA associadas a proteínas. (_) Os poros permitem a entrada das subunidades dos ribossomos para o núcleo. Questões discursivas 30. (UNICHRISTUS) Células somáticas de fêmeas de mamíferos apresentam corpúsculo de Barr ou cromatina sexual enquanto nas células somáticas de machos, essa estrutura se mostra ausente. Baseando-se no texto que se refere a organismos que apresentam cariótipos normais, responda: A) A que corresponde a cromatina sexual? B) Em que época da vida de uma mulher se forma a cromatina sexual? C) Qual o significado da cromatina sexual nas fêmeas? Justifique resumidamente. D) Tratando-se de cariótipos anormais, justifique por que mulheres com síndrome de Turner e homens com síndrome de Klinefelter não apresentam fenótipos normais? 31. (FUVEST) Em vez de seqüenciar as bases nitrogenadas de todos os cromossomos de uma planta com um genoma muito grande, pesquisadores selecionaram partes desse genoma para seqüenciar. Somente as seqüências de DNA que correspondem ao conjunto dos RNA mensageiros transcritos no fruto serão estudadas. O DNA a ser sequenciado foi sintetizado em laboratório, tendo como molde as moléculas de RNA extraídas dos frutos. A) Se os cientistas fossem seqüenciar todo o genoma dessa planta, haveria diferença se o material genético viesse do fruto ou da folha da planta? Justifique. B) No estudo das sequências que tiveram como molde RNA mensageiro, faria diferença se esse RNA mensageiro fosse extraído das folhas ou dos frutos? Justifique. 32. (UNICAMP) O processo de regeneração pode ocorrer tanto em organismos unicelulares como pluricelulares, conforme já demonstrado em vários experimentos. O resultado de um desses experimentos pode ser observado na figura A, que mostra a regeneração de apenas um fragmento da alga unicelular Acetabularia. A figura B mostra a regeneração de todos os fragmentos de uma planária (platelminto). 287 Simétrico Pré-Universitário – Curso de Biologia – Prof. Landim – www.simetrico.com.br 287 A) Por que no experimento com Acetabularia não houve regeneração de todos os segmentos? B) Explique por que o processo de regeneração das planárias difere daquele que ocorre na Acetabularia. 33. (UNICAMP) Em rãs, um espermatozoide apresenta de zero a três complexos de poro por µm2 de envoltório nuclear (carioteca) e ausência de nucléolo, enquanto um oócito apresenta ao redor de 60 complexos de poro por µm2 de envoltório e um grande nucléolo? A que se deve a diferença entre os dois tipos celulares? Explique. 34. (UFV) O esquema abaixo representa diferentes níveis de organização do material genético, embora nem todas as estratégias biológicas de armazenamento desse material sejam realizadas dessa forma. Observe o esquema com os números indicativos e cite: A) dois exemplos em que seus genomas não apresentam este tipo de organização. B) o nome da unidade estrutural e o de seu principal componente protéico, representado no nível indicado por II. C) o número que representa o nível mais básico de organização da cromatina, e o nome específico da fase na qual se encontra VI. 35. (UFPR) 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. A) Coloque em ordem crescente de número de complexos de poro por núcleo os seguintes tipos celulares: neurônio, espermatozoide, adipócito. B) Justifique a ordem escolhida, com base nos conhecimentos de biologia e fisiologia celular. 36. (UFC) Um animal comum na caatinga nordestina é o lagarto Tropidurus hispidus, comumente conhecido como calango. Seu cariótipo, determinado por geneticistas do Departamento de Biologia da UFC, evidencia 18 pares de cromossomos, com cada cromossomo contendo um centrômero. O conhecimento do cariótipo é um passo inicial para a decifração do genoma do animal. Pergunta-se: A) Quantos cromossomos são encontrados no espermatozoide desse animal? Justifique sua resposta. B) Quais as duas principais categorias de substâncias químicas que formam cada cromossomo deste animal? C) Qual é o número de cromátides em uma célula, da pele deste animal, que se encontre em metáfase mitótica? D) Qual o número mínimo de cromossomos de uma célula somática deste animal que deve ser usado para decifrar o genoma completo da espécie? Justifique. 37. (UFC) Uma mulher com a idade de 40 anos está grávida do primeiro filho. Ela sabe que, devido à sua idade, o bebê tem maior probabilidade de ser portador de alguma anomalia cromossômica. A cariotipagem pré-natal é o exame mais indicado para esclarecer estas dúvidas na fase uterina. Pergunta-se: A) Em que consiste este exame? B) Que exemplos de anomalias cromossômicas podem ser detectadas através deste exame? Cite dois exemplos. 38. (UFRRJ) Observe o esquema da experiência realizada com a alga do gênero Acetabularia, que é formada por uma única célula gigante. Duas espécies do mesmo gênero: a primeira com a parte superior em forma de cálice – Acetabularia mediterranea (I) e a segunda com a parte superior em forma de flor – Acetabularia crenulata (II). 1a etapa do experimento: cortou-se as hastes de ambas as espécies e trocou-se as respectivas bases, onde encontram-se os núcleos. Como resultado, cada haste desenvolveu sua parte superior originária. 2a etapa do experimento: cortou-se novamente a parte superior das hastes que foram trocadas e observou-se que a nova parte regenerada pertencia à espécie portadora da base. 3a etapa do experimento: tirou-se o núcleo da célula (I) e implantou-se no seu lugar o núcleo da célula (II). A célula que recebeu o núcleo teve a parte superior cortada. Como resultado, obteve-se a regeneraçãoda parte superior com as características da espécie que doou o núcleo. Adaptado de SOLOMON, E. P. et. al. Biology. London, Saunders College Publishing, 1996. p. 95. A) Explique as diferenças ocorridas na primeira e segunda etapas dos experimentos? B) Considerando todas as etapas, indique o fator responsável pela forma dada à parte superior das algas desse gênero? Justifique sua resposta. 288 Simétrico Pré-Universitário – Curso de Biologia – Prof. Landim – www.simetrico.com.br 288 39. (UFMG) A figura representa uma célula humana na qual uma estrutura está indicada pela seta. Com base na figura e em conhecimento sobre o assunto, A) Cite o nome da célula representada e sua principal função. B) Cite o nome da estrutura indicada pela seta e justifique a existência da estrutura nessa célula. C) Utilizando a letra A para designar um conjunto de autossomos e as letras convencionalmente usadas para representar os cromossomos sexuais, cite o número cromossômico dessa célula caso ela pertença a um indivíduo normal e um indivíduo cujo sexo não é compatível com a presença da estrutura indicada. D) Denomine a síndrome que designa o indivíduo cujo sexo é compatível com a presença da estrutura indicada, mas não a possui. 40. (UDESC) Observe a figura abaixo, que representa um cromossomo, e depois responda as questões propostas. Baseado na figura, responda: A) Qual a classificação, quanto à posição do centrômero, desse cromossomo? Justifique sua resposta. B) Que fase da mitose está aí representada, considerando que esse cromossomo encontra-se no máximo de sua capacidade de espiralização? C) Qual o nome das partes do cromossomo representadas pelas letras A e B? D) Explique quais as conseqüências da perda da região centromérica, durante o processo de divisão celular. Aula 21 – Células-Tronco e Clonagem Como visto anteriormente, todas as células somáticas de um indivíduo pluricelular apresentam os mesmos genes, de modo que a diferenciação celular deve ser justificada pela expressão diferenciada dos genes. Assim, a partir do zigoto, processos de diferenciação envolvendo a ativação de alguns genes e a inativação de outros genes acabam por originar cada tipo celular do organismo adulto, envolvendo toda uma diversidade de células e tecidos. Mesmo no organismo adulto, a capacidade de diferenciação celular é mantida, estando relacionada à atividade de renovação celular e reparo. Entre as células do indivíduo adulto, a capacidade de renovação e diferenciação varia muito, sendo essa variação relacionada a vários aspectos, como, por exemplo, o grau de especialização e o tempo de vida da célula. Classificação de Bizzozero A longevidade de uma célula é muito variável conforme a espécie e o tipo considerado. No organismo humano, há células que duram muitos anos. Algumas têm a sua duração contadas em dias. Outras acompanham o indivíduo por toda a vida, do nascimento à morte. Sob esse ponto de vista, o médico italiano Giulio Bizzozero (1846-1901) classificou as células em três tipos: lábeis, estáveis e permanentes. Um raciocínio interessante que norteia a classificação de Bizzozero é que quanto maior o grau de diferenciação de uma célula, maior seu tempo de vida e menor sua capacidade de divisão celular. Células lábeis As células lábeis apresentam um curto tempo de vida, normalmente de alguns dias, sendo que, de modo geral, não se agrupam de forma fixa na organização de tecidos, não se reproduzem e resultam da diferenciação rápida e tardia de células indiferenciadas de origem embrionária. São exemplos os gametas (espermatozoides e óvulos, que se formam de células germinativas de origem embrionária, com dois ou três dias de vida) e as hemácias ou glóbulos vermelhos do sangue (formadas na medula óssea vermelha a partir dos hemocitoblastos, que também são células de origem embrionária, com cerca de 120 dias de vida). Células estáveis As células estáveis apresentam um médio tempo de vida, normalmente de alguns meses ou anos, e constituem a grande maioria dentre as numerosas variedades celulares do nosso organismo. São as células que se diferenciam durante o desenvolvimento embrionário e depois mantém um ritmo constante de multiplicação. Quando algumas morrem, surgem outras em substituição. São exemplos algumas células epiteliais como os hepatócitos, as células do tecido conjuntivo e as fibras musculares lisas. Células permanentes As células permanentes apresentam um longo tempo de vida, acompanhando o indivíduo por toda a sua vida. Essas células resultam de uma diferenciação celular muito precoce no embrião, atingindo um alto grau de especialização. Depois de concluída a formação embrionária, as células permanentes perdem a capacidade de reprodução e, daí por diante, apenas acompanharão o crescimento do indivíduo através de um aumento de volume (hipertrofia). Devido ao seu alto grau de diferenciação e à sua 289 Simétrico Pré-Universitário – Curso de Biologia – Prof. Landim – www.simetrico.com.br 289 incapacidade de divisão celular, não há renovação dessas células no organismo depois do nascimento. São exemplos as fibras musculares estriadas (esqueléticas e cardíacas) e os neurônios. Reparo, Regeneração e Cicatrização Quando o organismo se depara com uma lesão que promove a morte celular, dois mecanismos de reparo podem ser acionados. A regeneração diz respeito ao reparo através de células idênticas às células iniciais. A cicatrização corresponde ao reparo feito por tecido conjuntivo. Isto ocorre em algumas situações, como por exemplo, quando a regeneração não é possível por algum motivo. O problema é que o tecido conjuntivo não restabelece as funções do tecido reparado, pois não desempenha as mesmas funções das células mortas substituídas. Assim, lesões no coração causadas por um infarto do miocárdio (morte de uma região do músculo cardíaco) ou lesões no cérebro causadas por um derrame (acidente vascular cerebral ou AVC) tendem a ter consequências irreversíveis, uma vez que fibras musculares estriadas e neurônios não são capazes de renovação no indivíduo adulto. Em algumas ocasiões, a recuperação ocorre não porque novas células cardíacas ou nervosas foram produzidas; como já dito, isto não é possível. O que ocorre às vezes, é que as células sobreviventes passam a desempenhar as funções das células que morreram, havendo uma recuperação parcial ou mesmo total das funções teciduais. Hoje em dia sabe-se, entretanto, que existem células no tecido nervoso, denominadas astrócitos, capazes de se diferenciar em novos neurônios mesmo no adulto. Esta capacidade é limitada, tanto em quantidades de neurônios que podem ser regenerados quanto nas regiões em que estes novos neurônios podem ser formados, que correspondem a apenas algumas poucas áreas do sistema nervoso central. Nos últimos anos, a grande promessa para a recuperação de lesões em tecidos formados por células permanentes têm sido o uso de células-tronco embrionárias. Células-Tronco Células-tronco são células indiferenciadas, capazes de originar novas células, tecidos ou órgãos. Essas células são encontradas desde o início do desenvolvimento embrionário até a morte do indivíduo, apresentando um variável poder de diferenciação. Quanto a esse poder de diferenciação, as células- tronco podem ser: - Células-tronco unipotentes são capazes de se diferenciar em apenas um único tipo de célula. Os astrócitos do tecido nervoso, capazes de se diferenciar em neurônios, podem ser citados como exemplo dessa categoria. - Células-tronco oligopotentes são capazes de se diferenciar em alguns poucos tipos de célula. As células mesenquimais indiferenciadas do tecido conjuntivo, capazes de se diferenciar em algumas células de tecido conjuntivo, podem ser citadas como exemplo dessa categoria. - Células-tronco multipotentes são capazes de se diferenciarem vários tipos de célula. As células-tronco obtidas no sangue do cordão umbilical ou da placenta, capazes de se diferenciar nas várias células sanguíneas, podem ser citadas como exemplo dessa categoria. Células-tronco que podem originar células sanguíneas são ditas hematopoiéticas. Células-tronco obtidas no sangue de cordão umbilical ou placenta podem ser utilizadas em tratamentos médicos, o que justifica sua coleta e armazenamento. Deste modo, já existem por todo o mundo bancos próprios para armazenamento desse sangue, coletado imediatamente após o parto. Caso a criança um dia necessite, pode-se obter células-tronco a partir desse sangue. Uma utilidade para essas células consiste no tratamento da leucemia, que corresponde ao câncer de medula óssea. No tratamento convencional, destrói-se a medula óssea afetada com quimioterápicos, e então realiza-se um transplante de medula óssea, obtida em um doador compatível. Muitas vezes, no entanto, não se consegue obter esse doador compatível. No caso de o sangue fetal ter sido armazenado, a busca pelo doador compatível se torna desnecessária, uma vez que se pode introduzir as células-tronco fetais no lugar da medula óssea removida, dando origem a uma nova medula óssea sadia. Isto elimina a necessidade de se buscar um doador compatível. E elimina também o risco de rejeição, já que se está utilizando as células- tronco do próprio indivíduo. - Células-tronco pluri ou totipotentes são capazes de se diferenciar em todos os tipos de célula do indivíduo. Essas são encontradas apenas em embriões até a fase de blástula, correspondendo aos blastômeros, também chamadas células- tronco embrionárias ou CTE. Cuidado!!! Alguns autores utilizam o termo pluripotente como uma categoria diferente de totipotente, sendo essa última dotada de um maior poder de diferenciação. A tendência mais moderna, no entanto, é utilizar os termos pluripotente e totipotente como sinônimos. Várias pesquisas apontam que, ao se injetar células-tronco embrionárias em corações infartados ou cérebros que sofreram derrames, ocorre a formação de novas células cardíacas ou nervosas, respectivamente. Isso é possível devido à pluri/totipotência das células-tronco embrionárias, ou seja, devido à sua capacidade de originar qualquer célula do indivíduo adulto. Dessa maneira, o uso de células-tronco embrionárias no tratamento dessas condições e de várias outras mais, como diabetes e outras doenças degenerativas, é bastante promissor. Assim, essas pesquisas indicam uma vasta possibilidade de uso terapêutico para essas células. Os riscos também ocorrem, uma vez que essas células- tronco embrionárias podem também originar tumores malignos, ou seja, câncer. Mesmo com os riscos, as possibilidades de uso das células-tronco embrionárias são tão grandes que justificam a grande expectativa que se deposita nas mesmas, bem como as necessidades de mais pesquisas. Obtenção de células-tronco embrionárias 290 Simétrico Pré-Universitário – Curso de Biologia – Prof. Landim – www.simetrico.com.br 290 As células-tronco embrionárias são obtidas em embriões descartados de clínicas de fertilização, embriões esses produzidos para a realização da técnica de fertilização in vitro (“bebês de proveta”). Como a técnica implica na produção de um número de embriões maior do que o que é normalmente utilizado, os embriões que não são utilizados são armazenados para posterior utilização. A Lei de Biossegurança de 2005 autoriza a doação desses embriões a instituições que utilizarão os mesmos como fonte de células-tronco embrionárias, desde que com a autorização expressa dos pais e desde que armazenados há mais de 3 anos, quando sua viabilidade está significativamente diminuída. O fato de os embriões cujas células-tronco embrionárias são retiradas morrerem gera muita polêmica com grupos políticos e religiosos, especialmente aqueles contrários ao aborto. Assim, os estudos com células-tronco embrionárias obtidas em embriões descartados de clínicas de fertilização enfrenta uma série de obstáculos de natureza ética, religiosa e política, limitando muito as pesquisas nessa área. Além desses aspectos, há também um problema de natureza biológica: o uso de células-tronco embrionárias de um embrião qualquer num indivíduo pode não ser bem-sucedido devido à possibilidade de rejeição das mesmas. Deste modo, a clonagem de embriões para fins terapêuticos é feita com o objetivo de obter as células-tronco, que têm o potencial de originar determinado órgão de um indivíduo. Assim, há a possibilidade de, para um paciente como necessidade de transplante cardíaco, clonar apenas o órgão: seria obtido um embrião clonado do paciente, seriam extraídas células-tronco do embrião e finalmente haveria a construção do órgão a partir dessas células. O interessante é que o órgão viria de um clone, sendo geneticamente idêntico ao do paciente original, com risco nulo de rejeição do transplante. Isto ainda não é feito. Não com corações, por exemplo. Entretanto, órgãos como pele e fígado já estão em vias de serem produzidos através de uma técnica denominada Bioengenharia ou Engenharia de Tecidos. Órgãos mais complexos estão ainda sendo desenvolvidos. Entretanto, corações infartados de pacientes humanos onde células-tronco foram injetadas, houve diferenciação destas em células musculares que ajudaram a recuperar a área infartada. Clonagem por transferência nuclear A rigor, deveríamos entender os termos clonificação e clonagem como sinônimos. Todavia, esses nomes tiveram, cada um a seu tempo, o uso consagrado com sentidos próximos, mas não exatamente iguais. O termo clonificação, já empregado há bastante tempo em Biologia, significa a geração de numerosos indivíduos geneticamente idênticos entre si a partir de um único indivíduo inicial, graças a sucessivas reproduções vegetativas (assexuadas), como forma natural e espontânea de proliferação da espécie. Isso ocorre com bactérias, protozoários e numerosos outros microrganismos. A linhagem de descendentes assim surgida constitui um “clone”. O desenvolvimento científico destes últimos anos permitiu ao mundo, entretanto, assistir a um novo espetáculo da criatividade humana. Cientistas de numerosos centros universitários da Europa e dos EUA conseguiram, por meio de engenhosas experiências, obter embriões e, depois, indivíduos completos, entre mamíferos, utilizando técnicas de fertilização in vitro e posterior transferência do material nuclear dos zigotos obtidos para óvulos não fecundados. Esses óvulos, com material genético transplantado, desenvolveram-se no interior do útero de uma fêmea previamente tratada para uma gestação. Assim, obtiveram crias que se desenvolveram embrionariamente no interior de um útero, como numa gravidez normal, porém concebidas por manipulação externa, à maneira dos chamados “bebês de proveta”. Em outras experiências, foram trocados núcleos de células somáticas com os de zigotos recém-formados. Aquelas células se segmentaram e originaram embriões, que evoluíram para novos indivíduos completos. Assim. foram obtidos organismos formados a partir de células somáticas. Também se tem trabalhado com grupos de células embrionárias que, isoladas e devidamente cuidadas, devem evoluir para diversos embriões, na busca de uma pluralidade de indivíduos iguais. Em todos esses casos, as pesquisas são rotuladas como experiências de clonagem, e os indivíduos obtidos têm sido chamados de “clones”. Leitura – A novidade que põe fim a um dogma Se algum dia o pesquisador britânico Ian Wilmut for lembrado para o Prêmio Nobel, a honraria será outorgada por ele ter destruído um dogma da ciência. Nos anos 70, grupos de embriologistas clonaram sapos adultos a partir de uma única célula. Ninguém se interessou pelo procedimento porque na maioria dos anfíbios a regeneração completa dos tecidos é uma característica natural. Corta-se o rabode uma salamandra, por exemplo, e ele volta a crescer. A cópia de um mamífero pelo mesmo processo, no entanto, era um feito considerado impossível. Wilmut mostrou que essa crença estava errada e que, teoricamente, todas as células do corpo contêm as informações necessárias para produzir um organismo inteiro. O que o escocês fez foi pegar uma célula especializada, no caso uma célula retirada da glândula mamária de uma ovelha de 6 anos de idade, e transformá-la numa semente biológica, a partir da qual se pode construir um animal completo, Wilmut fundiu a célula mamária com uma célula reprodutiva cujo miolo genético, o DNA, fora extraído. Dessa maneira, a célula reprodutiva cresceu normalmente – com a diferença que o DNA da célula da ovelha doadora comandou o processo. O que virá agora? De agora em diante, times de pesquisadores de todo o mundo buscarão a prova de que Wilmut clonou mesmo a ovelha. Como a mãe genética de Dolly, a ovelha doadora da célula mamária que originou o experimento, morreu logo depois, não se pode comparar seus códigos genéticos para provar que não são idênticos. Se a ovelha- mãe estivesse viva, Wilmut teria como exibir a prova definitiva: dois seres geneticamente idênticos, gêmeos, portanto, só que um deles com 7 meses e o outro com t anos de idade. Mesmo que a mãe de Dolly estivesse viva, os cientistas tentariam reproduzir o experimento com suas próprias ovelhas. Caso ninguém consiga, Wilmut ficará sob suspeita. É assim que a ciência caminha.