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Material 4: Genética - Hereditariedade e Biotecnologia Questão 1: Gregor Mendel, considerado o pai da genética, estabeleceu as leis fundamentais da hereditariedade através de seus experimentos com ervilhas. Qual das seguintes afirmações NÃO representa um dos princípios básicos descobertos por Mendel? a) Os genes existem em pares, com um alelo herdado de cada progenitor. b) Os alelos segregam-se independentemente durante a formação dos gametas. c) Os genes de diferentes características são sempre herdados juntos. d) Um alelo pode ser dominante sobre outro, mascarando sua expressão. e) A proporção fenotípica em um cruzamento diíbrido é de 9:3:3:1. Resposta: c) A segregação independente diz respeito à herança separada de diferentes características. Questão 2: O daltonismo é uma condição genética ligada ao cromossomo X, que afeta a percepção das cores. Um homem daltônico se casa com uma mulher portadora (heterozigota) para o daltonismo. Qual a probabilidade de eles terem um filho (sexo masculino) daltônico? a) 0% b) 25% c) 50% d) 75% e) 100% Resposta: c) O homem (XdY) transmite o cromossomo Xd para 50% dos filhos homens. A mulher (XDXd) transmite o cromossomo Xd para 50% dos filhos (independente do sexo). A probabilidade de um filho homem herdar o Xd do pai e o Xd da mãe (ficando XdY - daltônico) é 1 (certeza de herdar o Y do pai) * 1/2 (chance de herdar o Xd da mãe) = 1/2 = 50%. Questão 3: A hemofilia é outra doença genética ligada ao cromossomo X, caracterizada pela deficiência na coagulação sanguínea. Uma mulher cujo pai era hemofílico se casa com um homem normal. Qual a probabilidade de eles terem uma filha (sexo feminino) portadora do gene da hemofilia? a) 0% b) 25% c) 50% d) 75% e) 100% Resposta: c) A mulher é obrigatoriamente portadora (XHXh), pois herdou o Xh do pai hemofílico (XhY). O homem é normal (XHY). Todas as filhas herdarão o XH do pai. A probabilidade de a filha herdar o Xh da mãe é 1/2 (50%). Portanto, 50% das filhas serão portadoras (XHXh). Questão 4: O sistema ABO de grupos sanguíneos é um exemplo de alelos múltiplos e codominância. Quais são os possíveis genótipos e fenótipos para o sistema ABO? a) Genótipos: IAIA, IAi, IBIB, IBi, IAIB, ii; Fenótipos: A, B, AB, O. b) Genótipos: AA, AO, BB, BO, AB, OO; Fenótipos: A, B, AB, O. c) Genótipos: IAIA, IBI, IAIB, ii; Fenótipos: A, B, AB, O. d) Genótipos: AA, BB, AB, O; Fenótipos: A, B, AB, O. e) Genótipos: IAi, IBi, ii; Fenótipos: A, B, O. Resposta: a) Questão 5: O que é epistasia? Dê um exemplo de epistasia em alguma espécie. a) É a interação entre alelos do mesmo gene. b) É a interação entre genes de diferentes locos, onde um gene (epistático) mascara a expressão de outro gene (hipostático). c) É a presença de múltiplos alelos para um mesmo gene. d) É a herança ligada ao sexo. e) É a herança quantitativa. Resposta: b) Exemplo: A cor da pelagem em labradores é determinada por dois genes. O gene B/b determina a produção de pigmento preto (B) ou marrom (b). O gene E/e determina a deposição do pigmento no pelo. O genótipo ee impede a deposição de pigmento, resultando em pelagem amarela, independentemente do genótipo B/b. O gene E é epistático sobre o gene B. Questão 6: A técnica de CRISPR-Cas9 é uma ferramenta revolucionária de edição gênica. Explique, em até 5 linhas, o princípio básico de funcionamento do CRISPR-Cas9 e suas principais aplicações. Resposta: CRISPR-Cas9 é um sistema de edição gênica que utiliza uma enzima (Cas9) guiada por uma molécula de RNA (RNA guia) para cortar o DNA em um local específico. Essa quebra pode levar à inativação de um gene ou à inserção de uma nova sequência de DNA. As aplicações incluem: terapia gênica, pesquisa biomédica, melhoramento genético de plantas e animais, e desenvolvimento de novos diagnósticos. Questão 7: O que são organismos geneticamente modificados (OGMs) ou transgênicos? Cite exemplos de culturas transgênicas amplamente utilizadas na agricultura e seus benefícios. a) São organismos que tiveram seu material genético alterado por técnicas de engenharia genética, como a inserção de genes de outras espécies. b) São organismos que sofreram mutações espontâneas. c) São organismos híbridos resultantes do cruzamento entre espécies diferentes. d) São organismos clonados. e) São organismos cultivados em condições orgânicas. Resposta: a) Exemplos: Soja resistente a herbicida (ex: glifosato), milho resistente a insetos (Bt), algodão resistente a herbicida e insetos. Benefícios: redução do uso de pesticidas, aumento da produtividade, melhoria da qualidade nutricional. Questão 8: Qual a importância do Projeto Genoma Humano e quais foram seus principais resultados e impactos na ciência e na medicina? Discorra em ao menos 10 linhas. Resposta: O Projeto Genoma Humano (PGH) foi um esforço internacional para sequenciar todo o DNA humano, identificando e mapeando todos os genes do genoma humano. Iniciado em 1990 e concluído em 2003, o PGH representou um marco na história da ciência. Principais resultados: • Sequenciamento completo do genoma humano (aproximadamente 3 bilhões de pares de bases). • Identificação de cerca de 20.000 a 25.000 genes. • Desenvolvimento de novas tecnologias de sequenciamento de DNA, mais rápidas e baratas. • Identificação de variações genéticas entre indivíduos (SNPs - polimorfismos de nucleotídeo único). • Criação de bancos de dados genômicos acessíveis a pesquisadores de todo o mundo. Impactos: • Medicina: Melhor compreensão das bases genéticas de doenças, desenvolvimento de novos diagnósticos e terapias, medicina personalizada (tratamentos adaptados ao perfil genético de cada paciente), farmacogenômica (estudo de como os genes afetam a resposta aos medicamentos). • Biologia: Avanço no conhecimento da evolução humana, da função dos genes e da regulação da expressão gênica. • Biotecnologia: Desenvolvimento de novas ferramentas para a engenharia genética e a produção de proteínas recombinantes. • Ética, legal e social: Discussão sobre questões como privacidade genética, discriminação genética e patenteamento de genes. O PGH abriu novas fronteiras para a pesquisa em genética e biologia molecular, com impactos profundos em diversas áreas do conhecimento. Questão 9: O que é aconselhamento genético e em quais situações ele é recomendado? Resposta: O aconselhamento genético é um processo de comunicação que visa informar e orientar indivíduos e famílias sobre questões relacionadas a doenças genéticas. Envolve a avaliação do risco de ocorrência ou recorrência de uma doença genética, a discussão sobre testes genéticos disponíveis, a interpretação dos resultados dos testes, o esclarecimento sobre as opções de manejo da doença e o suporte emocional. É recomendado em situações como: • Histórico familiar de doenças genéticas. • Casais consanguíneos. • Idade materna avançada. • Exposição a agentes teratogênicos (que podem causar malformações). • Resultados alterados em testes de triagem pré-natal ou neonatal. • Suspeita de doença genética em um indivíduo. • Planejamento familiar quando há risco de doenças genéticas. Questão 10: O que é a Terapia Gênica? Diferencie Terapia gênica in vivo e ex vivo, cite exemplos de doenças tratadas com cada um desses métodos. Resposta: A terapia gênica é uma técnica que visa tratar doenças genéticas através da introdução de material genético (geralmente genes) nas células do paciente. O objetivo é corrigir um defeito genético, restaurar a função de um gene ausente ou defeituoso, ou introduzir uma nova função na célula. • Terapia gênica in vivo: O material genético é introduzido diretamente no corpo do paciente, geralmente através de um vetor viral (vírus modificado para não causar doença). Exemplo: Tratamento da amaurose congênita de Leber (uma forma de cegueira hereditária) com injeção de vetores viraiscontendo o gene RPE65 na retina. • Terapia gênica ex vivo: Células do paciente são removidas, modificadas geneticamente em laboratório e, em seguida, reintroduzidas no paciente. Exemplo: Tratamento da ADA-SCID (imunodeficiência combinada grave por deficiência de adenosina deaminase) com modificação genética de células-tronco hematopoiéticas do paciente.