Prova de Biologia da 2ª Fase da Fuvest 2005

Prova de Biologia da 2ª Fase da Fuvest 2005.
Q.01
Os esquemas representam cortes transversais de regiões jovens de uma raiz e de um caule de
uma planta angiosperma. Alguns tecidos estão identificados por um número e pelo nome,
enquanto outros estão indicados apenas por números.
Com base nesses esquemas, indique o número correspondente ao tecido
a) responsável pela condução da seiva bruta.
b) responsável pela condução da seiva elaborada.
c) constituído principalmente por células mortas, das quais restaram apenas as paredes
celulares.
d) responsável pela formação dos pêlos absorventes da raiz.
Respostas:
a) 2 que indica o lenho ou xilema.
b) 1 que indica o líber ou floema, constituído pelos vasos liberianos ou tubos crivados.
c) É o lenho ou xilema que é constituído tanto por células vivas (o parênquima lenhoso) quanto
por células mortas (os vasos lenhosos). Ele é uma parte do cerne que é considerado um tecido
morto, sem nenhuma atividade vegetativa, ou seja, as células que compõem este tecido estão
vegetativamente "mortas" (o esclerênquima e o xilema formado por vasos lenhosos não
funcionais). Dentro de uma árvore o alburno (com o xilema funcional) fornece suporte ao tronco,
conduz a seiva bruta até as folhas e armazena alimentos. O cerne, por outro lado, não
armazena alimento nem faz condução de seiva e funciona somente como suporte. O cerne é o
alburno envelhecido.
d) O tecido responsável pela formação dos pêlos absorventes da raiz é a epiderme (5) e cada
pelo é um prolongamento de uma célula desta epiderme.
Q.02
Considere o coração dos vertebrados.
a) Que característica do coração dos mamíferos impede a mistura do sangue venoso e arterial?
b) Que outros vertebrados possuem coração com essa estrutura?
c) Por quais câmaras cardíacas o sangue desses animais passa desde que sai dos pulmões até
seu retorno a esses mesmos órgãos?
Respostas:
a) Os septos interatriais (entre os átrios direito e esquerdo) e interventriculares (entre o
ventrículo direito e esquerdo) impedem a miscigenação sangüínea.
b) Os crocodilianos (entre os répteis) e as aves.
c) Átrio esquerdo, ventrículo esquerdo, átrio direito e ventrículo direito.
Q.03
A seguir são mostradas duas propostas de árvores filogenéticas (I e II) para diversos grupos de
animais invertebrados e fotos de animais (a, b, c), pertencentes a alguns desses grupos.
a) Indique em qual das árvores os animais das fotos a e b são mais proximamente aparentados
sob o ponto de vista evolutivo. Justifique sua resposta.
b) Cite um outro animal incluído no grupo taxonômico, mostrado nas árvores, ao qual pertence o
animal da foto c.
c) Quanto ao modo de respiração, qual dos três animais (a, b, c) apresenta menor adaptação à
vida em terra firme? Por quê?
Respostas:
a) Miriápode (a) e anelídeo (b) estão mais proximamente aparentados na árvore I pois nela
apresentam um ancestral comum mais próximo.
b) O animal c é um aracnídeo (Chelicerata), pela presença de quelíceras, ausência de antenas
(ácero) e quatro pares de patas. Pertencem à mesma classe os ácaros, os carrapatos e os
escorpiões.
c) É a minhoca (b). Apresenta um epitélio externo coberto por cutícula; a epiderme é um epitélio
simples, com células sensoriais, glândulas mucosas e recobertas por uma cutícula permeável. A
respiração é geralmente cutânea, excepcionalmente por pequenas brânquias em algumas
espécies aquáticas. Um muco ainda protege a pele quando em contato com substâncias tóxicas
ou nocivas e garante a umidade indispensável para as trocas de gases respiratórios em toda a
superfície do corpo.
Q.04
As bactérias podem vencer a barreira da pele, por exemplo num ferimento, e entrar em nosso
corpo. O sistema imunitário age para combatê-las.
a) Nesse combate, uma reação inicial inespecífica é efetuada por células do sangue. Indique o
processo que leva à destruição do patógeno bem como as células que o realizam.
b) Indique a reação de combate que é específica para cada agente infeccioso e as células
diretamente responsáveis por esse tipo de resposta.
Respostas:
a) A reação inicial, inespecífica, é ralizada pelos neutrófilos do sangue. Eles deixam os capilares
por diapedese, dirigem-se ao tecido lesado e infectado e, por fagocitose, englobam aos
microorganismos patogênicos. A característica fundamental de todo sistema imunológico é a
sua capacidade de distinguir e eliminar partes de um corpo estranho, como bactérias, vírus, e
até mesmo células cancerígenas. Quando nos ferimos com uma pequena lasca de madeira, por
exemplo, o nosso sistema imunológico também ativa as células brancas fagocitárias conhecidas
como macrófagos. Os monócitos, originários da medula óssea, ao penetrarem em alguns
órgãos se transformam em macrófagos, com a finalidade de proteção através da fagocitose.
Estas células engolfam e destroem os possíveis micróbios invasores, produzindo proteínas que
ativam outras partes do sistema imunológico, além de alertar outros fagócitos. Esta é a
chamada imunidade natural, presente em todos os animais.
b) Outro componente do sistema imunológico, presente apenas nos vertebrados, é a chamada
imunidade adquirida, formada por leucócitos especializados, os linfócitos B e T, que se tornam
ativos e se multiplicam ao encontrarem moléculas específicas de organismos estranhos
chamadas antígenos. Os linfócitos T4 são os encarregados da defesa primária do organismo,
detectando os agentes invasores. Os linfócitos B se dedicam à fabricação de armas específicas
para a defesa, chamadas anticorpos. Mas, essas células (os linfócitos B), só fabricam
anticorpos quando recebem "mensagens" químicas dos linfócitos T4. Os linfócitos T4 são uma
das primeiras e mais importantes respostas imunológicas do organismo. Têm mais de 100
milhões de receptores em sua superfície e a função de reconhecer os antígenos ou corpos
estranhos que penetram em nosso organismo. Ou seja, sua função básica é reconhecer
antígenos e decodificá-los - por exemplo, saber de que tipo é, se é um vírus, uma bactéria, um
fungo; se o vírus é de gripe, hepatite ou aids. Cada um dos 100 bilhões de linfócitos B, secreta
um anticorpo (proteína de defesa) que se liga a um antígeno específico, ajudando a eliminá-lo.
Já os linfócitos T podem reconhecer e eliminar células que carregam moléculas indesejáveis na
sua superfície, por exemplo, bem como ajudar os linfócitos B a produzir anticorpos.
Q.05
Uma célula somática, em início de intérfase, com quantidade de DNA nuclear igual a X, foi
colocada em cultura para multiplicar-se. Considere que todas as células resultantes se
duplicaram sincronicamente e que não houve morte celular.
a) Indique a quantidade total de DNA nuclear ao final da 1ª, da 2ª e da 3ª divisões mitóticas.
b) Indique a quantidade de DNA por célula na fase inicial de cada mitose.
Respostas:
a) 2X ao final da primeira divisão, sendo X por cada célula-filha; 4X ao final da segunda divisão
e 8 X ao final da terceira divisão mas sempre X por cada célula-filha.
b) Na fase inicial, prófase, de cada mitose é de 2X. O ciclo celular corresponde a um ciclo de
eventos que ocorrem desde a formação de uma célula até a sua própria divisão em células filhas. Esse ciclo é dividido em duas etapas: a intérfase ou interfase, conjunto de fases nas
quais a célula não está em divisão mas o metabolismo é intenso com autoduplicação do
material genético, e a mitose, constituída por fases nas quais está dividindo núcleo e
citoplasma.
* Na intérfase, no período S (= Fase de Síntese ou replicação de DNA), a célula aumenta a
quantidade de DNA polimerase e RNA e duplica seu DNA. As duas cadeias que constituem a
dupla hélice separam-se e cada nucleotídeo serve de molde para a síntese de uma nova
molécula de DNA devido à polimerização de desoxinucleotídeos sobre o molde da cadeia inicial,
graças a atividade da DNA polimerase. Esta duplicação obedece ao pareamento de bases onde
A pareia com T e C com G e como resultado teremos uma molécula filha que é a réplica da
molécula original. A célula agora possui o dobro de quantidade de DNA.
Q.06
Foram realizados cruzamentos entre uma linhagem pura de plantas de ervilha com flores
púrpuras e grãos de pólen longos e outra linhagem pura, com flores vermelhas e grãos de pólen
redondos. Todas as plantas produzidas tinham flores púrpuras e grãos de pólen longos.
Cruzando-se essas plantas heterozigóticas com plantas da linhagem pura de flores vermelhas e
grãos de pólen redondos, foram obtidas 160 plantas:
Essas freqüências fenotípicas obtidas não estão de acordo com o esperado, considerando-se a
Segunda Lei de Mendel (Lei da Segregação Independente).
a) De acordo com a Segunda Lei de Mendel, quais são as freqüências esperadas para os
fenótipos?
b) Explique a razão das diferenças entre as freqüências esperadas e as observadas.
Respostas:
a) Cruzando duplo-heterozigóticos com birrecessivos (VvRr x vvrr) é esperado, de acordo com a
Lei da segregação independente, 4 tipos de descendentes igualmente distribuídos (40 plantas
com flores púrpuras e grãos de pólen longos, 40 com flores púrpuras e grãos de pólen
redondos, 40 plantas com flores vermelhas e grãos de pólen longos e 40 plantas com flores
vermelhas e grãos de pólen redondos). Também seria válido dizer aproximadamente 40 pois
estamos trabalhando com probabilidades.
b) É um caso de ligação gênica, linkage ou ligação fatorial incompleta. As freqüências maiores
entre os gametas e descendentes mostram que V e R estão no mesmo cromossomo e vr no seu
homólogo. Quando os pares de genes ocorrem no mesmo par de cromossomos as novas
combinações gênicas e o seu percentual vão depender da distância entre os genes. Os dois
parentais formam-se em maior freqüência e os tipos resultantes de recombinação em menor
frequência. Os genes ligados parcialmente não apresentam completa segregação independente
durante a meiose, contrariando a segunda lei de Mendel (lei da segregação independente de
fatores não-alelos).
Q.07
O gráfico abaixo indica a transpiração de uma árvore, num ambiente em que a temperatura
permaneceu em torno dos 20º C, num ciclo de 24 horas.
a) Em que período (A, B, C ou D) a absorção de água, pela planta, é a menor?
b) Em que período ocorre a abertura máxima dos estômatos?
c) Como a concentração de gás carbônico afeta a abertura dos estômatos?
d) Como a luminosidade afeta a abertura dos estômatos?
Respostas:
a) O gráfico mostra que a absorção de água é menor no período A.
b) A abertura máxima é indicada pelo máximo de transpiração no período C.
c) De noite quando não há fotossíntese, e portanto não há demanda por CO2 dentro da folha, a
abertura estomática fica pequena. Nas manhãs ensolaradas e com suprimento de água
abundante e quando a radiação solar incidente na folha favorece altas taxas de fotossíntese, a
demanda por CO2 dentro da folha é alta, o que baixa a sua concentração, e por isso o poro
estomático permanece amplamente aberto.
d) O movimento de abertura e fechamento dos estômatos é induzido por variações de
turgescência das células estomáticas. Se as células guardas absorvem água, porque a sua
fotossíntese aumentou a concentração do soluto glicose, tornando-se túrgidas, os estômatos
abrem-se; se há perda de água, pela redução da concentração do soluto glicose, diminuindo a
turgidez delas, os estômatos fecham-se.
Q.08
Num campo, vivem gafanhotos que se alimentam de plantas e servem de alimento para
passarinhos. Estes são predados por gaviões. Essas quatro populações se mantiveram em
números estáveis nas últimas gerações.
a) Qual é o nível trófico de cada uma dessas populações?
b) Explique de que modo a população de plantas poderá ser afetada se muitos gaviões
imigrarem para esse campo.
c) Qual é a trajetória dos átomos de carbono que constituem as proteínas dos gaviões desde
sua origem inorgânica?
d) Qual é o papel das bactérias na introdução do nitrogênio nessa cadeia alimentar?
Respostas:
a) As plantas do campo (produtores) ocupam o primeiro nível trófico, os gafanhotos
(consumidores primários) ocupam o segundo nível trófico, os passarinhos (consumidores
secundários) ocupam o terceiro nível trófico e os gaviões (consumidores de terceira ordem)
ocupam o quarto nível trófico.
b) O aumento do número de gaviões reduzirá a população de pássaros e isto permitirá um
aumento da população de gafanhotos com drástica redução, verdadeira devastação, das
plantas do campo.
c) O carbono existente na atmosfera como CO2 entra na composição das moléculas orgânicas
dos seres vivos, a partir da fotossíntese. Sua devolução ocorre pela respiração aeróbica, pela
decomposição e pela combustão da matéria orgânica. Este carbono é utilizado pelas plantas do
campo (fotossintetizantes) para a síntese de matéria orgânica. Por isso estes organismos são
classificados como produtores. Os compostos orgânicos produzidos a partir da fotossíntese são
as proteínas, lipídios e açúcares, todos ricos em carbono. Estes compostos servirão de alimento
para os herbívoros (gafanhotos) e carnívoros (pássaros e gaviões) ao longo de toda esta cadeia
alimentar. A respiração das plantas do campo e destes animais ou a sua decomposição, com
participação de fungos e bactérias, devolverão CO2 à atmosfera, com reinício do ciclo pela
fotossíntese das plantas do campo.
d) O nitrogênio é o quarto elemento mais abundante nas plantas, sendo superado apenas pelo
carbono, pelo oxigênio e pelo hidrogênio. É constituinte essencial de aminoácidos, proteínas,
bases nitrogenadas, ácidos nucléicos, hormônios e clorofila, entre outras moléculas. Os
organismos eucariontes são incapazes de absorver o N2 e convertê-lo a uma forma assimilável.
Assim, o N2 move-se para dentro da planta através dos estômatos, saindo logo em seguida,
sem que possa ser utilizado. Os átomos encontram-se unidos de uma maneira muito estável na
molécula de nitrogênio e, por esse motivo, para que o N2 possa ser convertido a uma forma
assimilável é necessário o fornecimento de temperatura e pressão muito elevadas (fixação
industrial) ou a presença de um sistema enzimático apropriado (fixação biológica).
A fixação biológica do N2 ocorre graças a uma enzima, denominada nitrogenase, presente
apenas em alguns organismos procariontes. Do ponto de vista energético, ela também é
dispendiosa para o organismo que a realiza. No entanto, devido a presença de um sistema
enzimático, a reação pode ocorrer à temperatura ambiente e pressão atmosférica.
Seu ingresso no mundo vivo ocorre graças à atividade dos microrganismos fixadores, como
algumas bactérias. Estas bactérias diferenciam-se em bacteróides nos nódulos da planta
hospedeira, fixando nitrogênio pela redução do nitrogênio atmosférico em amônia. Em troca, a
planta supre a bactéria com fontes de energia e carbono para sua manutenção.
Bactérias dos gêneros Rhizobium, Bradyrhizobium, Sinorhizobium, e Azorhizobium,
coletivamente denominados de rizóbios, possuem genes (nod) que as possibilitam infectar pelos
radiculares de espécies de leguminosas que por sua vez as abrigam em estruturas especiais
chamadas nódulos. Esta associação planta - bactéria é tida como mutualismo, uma vez que o
nitrogênio fixado pelos microrganismos é assimilado pelas plantas, enquanto estas fornecem
compostos de carbono. Este mutualismo pode ser altamente específico, de parte de ambos os
simbiontes. Os rizóbios eram classificados de acordo com as espécies de leguminosas com as
quais fossem capazes de formar nódulos e fixar nitrogênio. Portanto, Rhizobium phaseoli
nodulava o feijão comum (Phaseolus vulgaris L.), R. japonicum a soja (Glycine max L.), R.
meliloti a alfafa (Medicago sativa), R. viciae o feijão fava (Vicia faba) e R. trifolii o trevo (Trifolium
repens).
O ciclo se fecha a partir da atividade de certas espécies de bactérias, que efetuam a
desnitrificação e devolvem o nitrogênio molecular para a atmosfera. Assim:
I) Fixação: compreende a atividade de organismos vivos, de número reduzido que tem
capacidade de fixar o nitrogênio (bactérias).
II) Nitrificação: quando os decompositores atuam sobre a matéria orgânica nitrogenada, liberam
diversos resíduos nitrogenados ao meio ambiente.
III) Amonização: processo de decomposição, em que compostos orgânicos nitrogenados se
transformam em amônia ou íon amônio, podendo ser absorvido pelas plantas ou aproveitado
por bactérias.
IV) Desnitrificação: transformação, por meio de bactérias, dos nitratos em nitrogênio.
Q.09
Abaixo está representada a seqüência dos 13 primeiros pares de nucleotídios da região
codificadora de um gene.
--- A T G A G T T G G C C T G ----- T A C T C A A C C G G A C --A primeira trinca de pares de bases nitrogenadas à esquerda, destacada em negrito,
corresponde ao aminoácido metionina. A tabela a seguir mostra alguns códons do RNA
mensageiro e os aminoácidos codificados por cada um deles.
a) Escreva a seqüência de bases nitrogenadas do RNA mensageiro, transcrito a partir desse
segmento de DNA.
b) Utilizando a tabela de código genético fornecida, indique a seqüência dos três aminoácidos
seguintes à metionina, no polipeptídio codificado por esse gene.
c) Qual seria a seqüência dos três primeiros aminoácidos de um polipeptídio codificado por um
alelo mutante desse gene, originado pela perda do sexto par de nucleotídios (ou seja, a deleção
do par de bases T=A)?
Respostas:
a)
b)
c)
Q.10
Devido ao aparecimento de uma barreira geográfica, duas populações de uma mesma espécie
ficaram isoladas por milhares de anos, tornando-se morfologicamente distintas.
a) Explique sucintamente como as duas populações podem ter-se tornado morfologicamente
distintas no decorrer do tempo.
b) No caso de as duas populações voltarem a entrar em contato, pelo desaparecimento da
barreira geográfica, o que indicaria que houve especiação?
Respostas:
a) A população é a unidade evolutiva. A população pode ser definida como grupamento de
indivíduos de uma mesma espécie que ocorrem em uma mesma área geográfica, em um
mesmo intervalo de tempo, sem esquecermos o conceito biológico de espécie: agrupamento de
populações naturais, real ou potencialmente intercruzantes e reprodutivamente isolados de
outros grupos de organismos. Assim, enquanto houver cruzamento e descendência fértil, em
condições naturais, continuarão a pertencer a mesma espécie e não ocorrerá especiação nem
evolução. As diferenças morfológicas podem ser conseqüência de mutações gênicas que se
originam de alterações na seqüência de bases nitrogenadas de um determinado gene, durante
a autoduplicação da molécula de DNA e da recombinação gênica que é um mecanismo que
reorganiza os genes, já existentes nos cromossomos, durante o crossing-over que ocorre na
meiose que origina gametas. Mutações e crossing-over, recombinação, são fatores de variação
dentro da espécie e das populações. Quando um mutante se reproduz e generaliza-se o seu
novo fenótipo, pode ocorrer que um grupo de indivíduos com essa nova característica se
segregue dos demais indivíduos da população. As espécies endêmicas, características de uma
determinada região, reforçam o ponto de vista que meios diferentes selecionam indvíduos
diferentes.
b) Um grupo pode ficar tão diferente da população inicial que chega a um ponto em que tais
indivíduos serão tão diversificados que, se tiverem contato com outros daquela população
primitiva, não haverá entre eles condição anatômica para o cruzamento. Se ainda houver, talvez
não haja mais atração sexual. E, se isso ainda for possível, por certo os cromossomos se uns e
de outros não mais façam pareamento, tornando impossível a fecundação e a reprodução entre
eles. Quando isso ocorrer, o isolamento sexual, teremos duas espécies distintas.