11ª Lista de exercícios_biologia molecular

Nome
Nº
Série / Ano
3º
Disciplina
Biologia
Professor
Natureza
Código / Tipo
Juliano
Trimestre / Ano
2o/2012
Ensino
Turma
Médio
Data
/08/2012
Tema
Transgênicos no Vestibular
1. (Unirio 1999) Na engenharia genética, a técnica de DNA recombinante vem sendo utilizada na
pesquisa e no desenvolvimento, por exemplo, de vacinas e medicamentos.
O esquema a seguir apresenta algumas etapas dessa técnica.
a) Analise as etapas I, II e III. Em quais delas se desenvolvem, respectivamente:
a1) o pareamento das bases?
a2) a ação das enzimas de restrição?
a3) a ação da DNA ligase?
b) "Os agricultores americanos, por exemplo, já estão plantando as sementes da terceira safra de
milho, algodão e soja transgênicos."
(Adaptação do artigo "Revolução invisível na mesa", da revista Época, 8 de junho de 1998).
Conceitue os organismos transgênicos.
2. (Ufrj 2000) As técnicas modernas de engenharia genética tornaram possível a produção de
plantas transgênicas que possuem genes introduzidos artificialmente no seu genoma. Entre as várias
estratégias de produção de plantas transgênicas, destacamos duas:
 Plantas resistentes a certos vírus patogênicos que, na ausência do gene de resistência, as
matariam.
 Plantas mais resistentes aos efeitos dos defensivos agrícolas (agrotóxicos). Essas plantas
toleram concentrações maiores de agrotóxico sem alterar as propriedades tóxicas dos
defensivos agrícolas.
Do ponto de vista ambiental, qual das duas estratégias não é recomendável? Justifique sua resposta.
3. (Fuvest 2002) Um pesquisador construiu um camundongo transgênico que possui uma cópia
extra de um gene Z. Em um outro camundongo jovem, realizou uma cirurgia e removeu a hipófise.
Em seguida, estudou o crescimento desses camundongos, comparando com o crescimento de um
camundongo, não-transgênico e com hipófise. Obteve as seguintes curvas de crescimento corporal:
a) Explique a causa da diferença no crescimento dos camundongos 2 e 3.
b) Com base em sua resposta ao item a, elabore uma hipótese para a causa da diferença no
crescimento dos camundongos 1 e 2.
4. (Uerj 2002) A virulência do 'Bacillus anthracis', causador do antraz, está diretamente associada à
presença conjunta dos componentes toxina e cápsula bacteriana, e é atenuada quando um deles está
ausente.
Os constituintes da toxina são codificados por genes existentes no plasmídeo pX01, e os da cápsula
por genes existentes no plasmídeo pX02.
O esquema abaixo representa quatro diferentes linhagens de 'Bacillus anthracis'.
a) Explique a utilidade dos plasmídios bacterianos no desenvolvimento de técnicas de DNA
recombinante.
b) A cápsula do 'Bacillus anthracis', ao contrário da toxina, não possui antígenos capazes de
provocar reação imunológica protetora em mamíferos. Assim, dentre as linhagens apresentadas,
indique a que pode ser utilizada na elaboração de uma vacina composta por bactérias vivas com
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virulência atenuada. Justifique sua indicação.
5. (Uerj 2004)
A enzima
poligalacturonase, que digere a
parede celular de células vegetais, é a
principal responsável pela maturação
de frutos como o tomate. Para
retardar o amadurecimento e evitar as
perdas durante o armazenamento,
utilizou-se uma técnica na qual o
gene que codifica a enzima citada foi
inserido, de maneira invertida, no
genoma de um tomateiro.
O esquema ao lado mostra os
produtos da transcrição do gene
normal da enzima e do gene inserido,
ambos
ativos
nesse
tomate
geneticamente modificado.
a) Descreva a interação que ocorre entre os produtos da transcrição dos genes normal e inserido no
tomate geneticamente modificado e indique a característica dessas moléculas que permite a
interação.
b) Explique por que haverá um aumento no tempo de amadurecimento desse tomate geneticamente
modificado.
6. (Uff 2005) A terapia gênica, uma promessa da biotecnologia moderna, consiste na cura de
defeitos genéticos pela introdução de genes normais em células de indivíduos doentes.
Algumas metodologias em estudo utilizam retrovírus modificados como veículo de introdução do
gene desejado. Por exemplo, na β-talassemia, doença caracterizada pela produção de hemoglobina
anormal devido a uma deleção no gene que codifica a cadeia β da globina, poderia ser usado um
retrovírus modificado, contendo a informação para a síntese da β-globina. Nesse caso, deveriam ser
realizadas três etapas:
1ª - coletar células da medula óssea do paciente;
2ª - colocar as células coletadas em contato com o
retrovírus modificado, para que essas sejam
infectadas;
3ª - reintroduzir as células infectadas no paciente.
A seguir, estão esquematizadas a partícula viral
original, antes da manipulação (Esquema I), e
quatro diferentes partículas virais modificadas
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(Esquemas II, III, IV e V).
- X representa o trecho de ácido nucléico viral, que codifica as proteínas necessárias para a
formação de novas partículas virais no interior da célula hospedeira.
- Y representa o trecho de ácido nucléico introduzido, que contém a informação para a síntese da
cadeia β da globina.
- o símbolo esférico e negro, indicado em algumas figuras, indica que a partícula viral contém as
enzimas transcriptase reversa e integrase (insere o material genético de origem viral no genoma da
célula).
a) Explique por que, no caso do tratamento da talassemia, as células retiradas da medula óssea são
as indicadas para serem infectadas com as partículas virais adequadamente modificadas.
b) Indique qual dos retrovírus modificados, apresentados nos esquemas acima, seria o mais indicado
para ser usado nesse tratamento. Justifique sua resposta.
7. (Ufu 2006) CONVERSÃO CELULAR: Cientistas israelenses induzem células hepáticas a
produzir insulina em laboratório e propõem técnica para tratar diabetes tipo 1.
De acordo com a técnica
esquematizada
a
seguir,
células
de
fígado
são
cultivadas em laboratório. Um
vírus é inserido nas células,
contendo um gene que, em
células do pâncreas, está
ligado à produção de insulina.
As células se diferenciam em
cultura, ficando mais parecidas
com as que existem no
pâncreas (células beta). Os
cientistas acreditam que as
células transformadas possam
futuramente ser usadas no
combate ao diabetes tipo 1.
Com relação ao procedimento descrito, responda os itens a seguir.
a) Cite UMA desvantagem do uso de vírus como vetores de terapia gênica.
b) Qual é a vantagem da terapia gênica descrita, quando comparada ao tratamento de diabéticos
com transplante de células de pâncreas de indivíduos mortos?
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8. (Uerj 2010) Em uma pesquisa, cientistas extraíram amostras de DNA de três espécies diferentes e
determinaram suas relações, apresentadas na tabela a seguir.
Amostra
G  C
 A  T
1
0,82
2
1,05
3
1,21
Em seguida, aqueceram-se as amostras e mediu-se a temperatura de desnaturação de cada uma delas.
Sabe-se que, na temperatura de desnaturação, todas as pontes de hidrogênio entre as bases nitrogenadas
estão rompidas.
Identifique a amostra com maior temperatura de desnaturação. Justifique sua resposta.
9. Sabe-se que o nitrogênio (N) é um dos principais elementos constituintes de compostos orgânicos, tais
como os aminoácidos e os ácidos nucleicos.
Em um experimento que estudava os mecanismos da duplicação do DNA, uma única célula da pele de um
rato foi mantida por algum tempo em um meio de cultura contendo nitrogênio radioativo (N 15) como fonte
deste elemento químico. Posteriormente, os cientistas transferiram a célula para outro meio de cultura,
dessa vez contendo o nitrogênio normal (N 14). Neste novo meio, a célula foi submetida a 4 divisões
mitóticas e, a partir das células-filhas, foi produzido um extrato purificado de todo o DNA constituinte dessas
células. Verificou-se que a porcentagem de adenina era de 17% e que a concentração de DNA contendo
N15 e N14 era muito diferente após as 4 divisões celulares.
De acordo com as informações acima, responda aos itens que seguem:
a) Qual seria a porcentagem de citosina presente no extrato das células-filhas?
b) Proponha uma explicação para a diferença observada na concentração de DNA contendo N 15 e N14 ao
final do experimento.
10. Sathya e Felipe explicavam um conteúdo de Genética – síntese de proteínas – aos colegas. Para isso,
eles utilizaram a seguinte analogia:
“Ricardo trabalha em uma confeitaria cujo proprietário é alemão. Todas as manhãs, o proprietário deixa,
sobre a mesa da cozinha, uma receita em português e os ingredientes de um bolo que Ricardo deve
preparar. Os livros com as receitas originais, escritas em alemão, ficam guardados no escritório da
confeitaria. Somente o patrão de Ricardo pode abrir o escritório e escrever, em português, a receita a ser
utilizada naquele dia.”
Célula – Núcleo – Cromossomo – Genes – RNA polimerase – RNA mensageiro - ribossomo – proteína
Elabore um trecho relacionando os termos usados na analogia de Sathya e Felipe com os termos que
aparecem no retângulo. Na sua construção, seja objetivo.
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11. (UFRJ 2007) As sequências de RNA mensageiro a seguir codificam peptídeos com atividades biológicas
específicas. Suponha que mutações no DNA tenham causado as seguintes mudanças nas duas moléculas
de RNAm (1 e 2).
A tabela resumida do código genético mostra alguns códons e seus aminoácidos correspondentes.
Com base nos dados fornecidos responda:
a) Em qual das mudanças (1 ou 2) há risco de perda ou de diminuição da atividade biológica?
Justifique sua resposta.
b) Uma das mudanças ocorridas, embora tenha alterado a sequencia de bases nitrogenadas, não resultou
em alteração da cadeia peptídica. Com base nas características do Código Genético, explique o porquê
disso.
12. (Uem 2012) Sobre a eletroforese de DNA, é correto afirmar que
01) é realizada utilizando-se uma placa com gel especial, fragmentos de DNA e aplicação de corrente
elétrica.
02) os fragmentos de DNA que possuem cargas negativas se deslocam para o polo positivo, quando é
aplicada uma descarga elétrica na placa de gel.
04) a eletroforese de DNA tem sido utilizada para a identificação de pessoas, nas investigações policiais,
em processos judiciais e na determinação da paternidade.
08) gêmeos monozigóticos podem ser distinguidos pela análise do DNA nuclear.
16) os fragmentos separados por eletroforese são formados por DNA com cadeia dupla.
13. (Unirio 2009) As doenças genéticas são doenças incuráveis, sendo que algumas têm tratamento. (...)
Estas doenças trazem consigo alguns dilemas éticos: é eticamente adequado diagnosticar doenças sem
cura? (...) A alternativa mais promissora para o tratamento destas doenças é a terapia gênica, a partir de
técnicas de Engenharia Genética.
A terapia gênica ainda apresenta uma série de limitações, mas a Engenharia Genética já dispõe de uma
série de conceitos e técnicas que são comumente mencionados nos meios de comunicação.
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Dos conceitos apresentados, identifique aquele que está incompatível com sua definição.
a) Enzimas de restrição, ou endonucleases de restrição, são proteínas produzidas nos núcleos das células
que “picotam” a molécula de DNA sempre em determinados pontos.
b) Eletroforese em gel é uma técnica que permite a separação e a visualização dos fragmentos moleculares
de DNA produzidos pela ação das enzimas de restrição.
c) A tecnologia do DNA recombinante permite a multiplicação de determinados fragmentos de DNA, com a
intervenção de plasmídeos.
d) Os exames de paternidade usam a amplificação da amostra DNA pela técnica do PCR e da eletroforese
em gel para a produção de imagens que serão analisadas e interpretadas.
14. (Ufpe 2003) Analise a figura a seguir, que representa um determinado experimento.
1) Produção de DNA recombinante (plasmídio de uma bactéria/ gene do vaga-lume)
2) Introdução do DNA em célula de tabaco
3) Multiplicação da célula de tabaco com o gene do vaga-lume
4) Desenvolvimento de uma planta de tabaco com o gene do vaga-lume (planta que fluoresce)
O experimento ilustrado é:
a) produção de transgênicos.
b) hibridação intra-específica.
c) aconselhamento genético.
d) eletroforese.
e) amniocentese.
15. (Ufmg 1995) Considere estes dados como hipotéticos.
Um casal apresenta, em seus cromossomos de número 21, pontos de quebra por enzimas especiais,
indicados no esquema por setas. Essas resultam em fragmentos de tamanhos diferentes que podem ser
utilizados como marcadores genéticos.
No esquema a seguir, os fragmentos são indicados por Kb (1Kb=1000 pares de bases nitrogenadas).
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Esse casal tem uma criança com Síndrome de Down devida à trissomia do cromossomo 21. Os resultados
obtidos com o estudo dos marcadores para o cromossomo 21 do pai, da mãe e da criança estão indicados
na figura 2, onde cada traço indica a posição e o tamanho dos fragmentos num campo de eletroforese.
Com base nas informações apresentadas e em conhecimentos sobre o assunto responda ao que se pede.
a) Identifique o genitor que transmitiu dois cromossomos 21 à criança. Justifique sua resposta.
b) Determine o estágio da meiose, I ou II, em que ocorreu o fenômeno de não-separação ou não-disjunção
dos cromossomos. Justifique sua resposta.
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GABARITO:
Resposta da questão 1:
a1) ETAPA II.
a2) ETAPA I.
a3) ETAPA III.
b) Organismos ou indivíduos em que genes de uma outra espécie são deliberadamente introduzidos por
meio de engenharia genética.
Resposta da questão 2:
A segunda. A maior resistência das plantas aos agrotóxicos permitirá o aumento da quantidade de
agrotóxicos lançados no ambiente, com a consequente contaminação do solo e das águas, levando à
eliminação local de várias espécies.
Resposta da questão 3:
a) O camundongo 2, não-transgênico, apresenta maior aumento corporal, pois sua hipófise secreta
normalmente o hormônio do crescimento.
b) O camundongo 1, geneticamente modificado, produz maior quantidade de hormônio do crescimento, pois
apresenta uma cópia extra do gene que codifica sua produção.
Resposta da questão 4:
a) Um fragmento de DNA de qualquer origem pode ser inserido, com o uso de enzimas de restrição, em um
plasmídeo extraído de uma bactéria. O plasmídeo modificado, posteriormente reintroduzido na bactéria, fará
com que esta passe a produzir, também, as proteínas codificadas pelos genes inseridos no plasmídeo.
b) Linhagem II.
Nela, a atenuação da virulência está associada à ausência do plasmídeo pX02. Além disso, como esta
linhagem produz toxina, estão presentes os antígenos capazes de induzir imunidade protetora.
Resposta da questão 5:
a) Os RNA mensageiros transcritos do gene normal e do gene inserido formam um RNA de dupla hélice ou
híbrido.
A disposição das bases destes dois RNA mensageiros são exatamente complementares.
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b) Havendo a interação entre os RNA mensageiros transcritos a partir destes dois genes, restarão menos
mensageiros normais (fita simples) capazes de serem traduzidos em enzima, ao nível ribossomal. Em
consequência, a concentração da enzima diminuirá nas células, o que retardará o processo de maturação.
Resposta da questão 6:
a) Nas células da medula óssea existem células precursoras dos eritrócitos. Após receberem a cópia do
gene, que codifica a cadeia peptídica da hemoglobina, essas células se diferenciarão em eritrócitos que
produzirão a hemoglobina normal.
b) O retrovírus modificado mostrado no esquema IV. Essa partícula viral tem a capacidade de inserir a cópia
do gene da cadeia β da hemoglobina no cromossomo das células hospedeiras, porque contém as enzimas
transcriptase reversa e integrase. Além disso, não tem a capacidade de produzir novas partículas virais que
infectariam as outras células do paciente, pois o trecho X do ácido nucléico do vírus original foi retirado.
Resposta da questão 7:
a) A possibilidade de não ocorrer a incorporação do gene relacionado à produção do hormônio ou provocar
alterações genéticas indesejáveis nas células do fígado, comprometendo a função hepática.
b) Maior grau de confiabilidade, supondo que o gene que será inserido nas células do fígado deve induzir a
produção de insulina com maior eficiência. Células de outros indivíduos podem provocar rejeição e, neste
caso, não apresentar a mesma eficiência na produção de insulina.
Resposta da questão 8:
A amostra 3 é a que apresenta maior temperatura de desnaturação, pois é a que possui maior
proporção de G+C, o que significa dizer que é a amostra que possui maior números de ligação de
hidrogênio (ponte de hidrogênio), já que entre Timina e Adenina ocorrem apenas duas pontes de
hidrogênio enquanto que entre Citosina e Guanina ocorrem três. Quanto mais pontes de hidrogênio
a molécula tiver, maior deverá ser a energia aplicada para rompê-las.
Resposta da questão 9:
a) Segundo Erwin Chargaff: % Adenina = % Timina; % Citosina = % Guanina
Se a % de Adenina era de 17% temos: T = 17%
A porcentagem de C + G = (100 – 34) = 66%. Portanto, C = 33% e G = 33%.
b) Sabe-se que a duplicação do DNA é um processo semiconservativo. Dessa forma, a concentração
de N15 no extrato final deve ser menor do que a de N14. Isso ocorre porque as fitas parentais ficam
conservadas ao longo das gerações, mas estarão presentes em quantidades cada vez menores quando
comparadas com as fitas recém-formadas constituídas por N14.
No esquema abaixo, as fitas azuis escuras representam DNA formado por N15, enquanto a fitas
azuis claras mostram DNA com N14.
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Resposta da questão 10:
Confeitaria = célula; escritório = núcleo; livro de receitas = cromossomo; receita original em
alemão = gene; patrão = RNA polimerase; receita em português = RNA mensageiro; Ricardo =
ribossomo; bolo = proteína.
Resposta da questão 11:
a) A mudança 2, pois essa é a única que provoca troca de aminoácidos. Essa troca altera a estrutura
do peptídeo, o que pode alterar sua função.
b) Lembrar que o Código Genético é Degenerado.
Resposta da questão 12:
01 + 02 + 04 + 16 = 23.
Os gêmeos monozigóticos são geneticamente idênticos e, por esse motivo, não podem ser
distinguidos pela análise do DNA nuclear por eletroforese em gel.
Resposta da questão 13:
[A]
As enzimas de restrição são proteínas produzidas por bactérias, micro-organismos desprovidos de
núcleo organizado, com a finalidade de se defender de ataques de vírus.
Resposta da questão 14:
[A]
Resposta da questão 15:
a) O pai, porque a criança possui apenas 1 cromossomo 21 materno.
b) Divisão I, porque a criança possui 2 cromossomos 21 distintos.
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