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Desafio O prazo para envio das respostas está encerrado. Prazo para envio: 30/11/22 23:59 Você acaba de receber a notícia de que seu afilhado nasceu. Ao se dirigir à maternidade, há uma grande movimentação na sala, pois o bebê é albino, mas os pais são negros. Suspeitando de um caso de troca de bebês na maternidade do hospital, foi solicitado um exame de DNA, que comprovou a maternidade e a paternidade. Você deve, partindo dos ensinamentos propostos nessa unidade, responder à seguinte pergunta: Você pode confiar no resultado do teste e por quê? Justifique sua resposta. Padrão de resposta esperado Sim, pois o bebê herdou as informações genéticas dos pais, representadas pelo genótipo, no entanto, as características são expressas sob a forma do fenótipo, que pode ser diferente. Isso ocorre pela existência dos alelos heterozigotos que apresentam os alelos dominantes e os recessivos, sendo no albinismo relacionado à expressão de um alelo recessivo. 1. O aconselhamento genético é: C. Uma atividade que pode ser exercida também por profissionais biomédicos, que auxiliarão no esclarecimento a pacientes e famliares sobre a doença, sendo um elemento facilitador para a tomada de decisões. O aconselhamento genético é um serviço que pode ser prestado por profissionais da área da saúde, como o biomédico, que tem especialização na área de genética. Assim, ele terá as ferramentas e competências necessárias para auxiliar pacientes e familiares a terem acesso claro a informações sobre a doença em questão. 2. Genes são: B. Segmentos do DNA que codificam as informações para a produção proteica necessária na composição dos diferentes tecidos de um organismo. Os genes integram o DNA que compõem os cromossomos. Eles contêm a codificação que permite a produção de proteínas. São a unidade responsável pela transmissão das características hereditárias ao longo das gerações. Os genes incluem regiões que precedem e que seguem a região capaz de codificar cadeias polipeptídicas, contendo tanto sequências que não serão traduzidas quanto segmentos que serão traduzidos. 3. Complete a frase: DNA e RNA são ________ que apresentam ______, como, por exemplo, __________. E. ácidos nucleicos; diferenças entre sí; as pentoses que cada molécula contém em sua estrutura. DNA e RNA são ácidos nucleicos, ou seja: contêm em sua estrutura um radical fostato ligado a uma pentose e uma base nitrogenada. Existem três diferenças básicas entre essas duas moléculas: 1) o DNA é estruturado em formato de dupla hélice, enquanto o RNA é uma estrutura monofilamentar; 2) a pentose do DNA é uma desoxirribose, enquanto no RNA é uma ribose; 3) no DNA a timina é a base nitrogenada que se liga à adenina, enquanto, no RNA, a uracila se liga à adenina. 4. Complete a frase: Quando falamos sobre informações genéticas, que designarão as características de um indivíduo, estamos nos referindo ao seu _______. Quando estamos falando sobre a expressão das informações genéticas de uma indivíduo, estamos falando de __________. A. genótipo; fenótipo Genótipo corresponde às informações genéticas que orientarão a síntese proteica, que caracterizará a composição dos nossos tecidos e metabolismo. Fenótipo é quando a informação genética é, de fato, expressa. 5. Cromossomos homológos são aqueles que apresentam semelhanças em sua estrutura. Eles contêm os genes alelos, que são: C. O par de genes presentes na mesma posição dos cromossomos homólogos. Nos cromossomos homólogos, os genes alelos, ou seja, que estão no mesmo locus gênico, irão se combinar de forma a gerar a característica que será posteriormente expressa via síntese proteica. ] A fibrose cística é uma doença autossômica recessiva, caracterizada pelo acúmulo de secreções, principalmente nos pulmões, no trato digestivo e no pâncreas. O gene que determina a fibrose cística localiza-se no cromossomo 7. O heredograma a seguir demonstra a ocorrência da fibrose cística em uma determinada família. Observando esse heredograma e explique como a doença se manifesta, baseando-se na ocorrência da fibrose cística no indivíduo III-1. O gene que determina a herança autossômica recessiva está presente em um autossomo. No caso da fibrose cística, o gene que a determina está localizado no cromossomo 7. Nesse tipo de herança, a doença se manifesta apenas quando o indivíduo é homozigoto para o gene, como se vê no indivíduo III-1. 1. A sensibilidade de sentir o gosto da substância amarga feniltiocarbamida é determinada por um gene dominante C, enquanto que a insensibilidade é determinada pelo alelo recessivo c. Caso um homem sensível à feniltiocarbamida (Cc) se case com uma mulher insensível à feniltiocarbamida (cc), qual a probabilidade desse casal ter filhos sensíveis à feniltiocarbamida? C. 50%. A probabilidade é de 50%, pois existem 2 genótipos possíveis para a prole: Cc (sensível) =1/2 e cc (insensível) = 1/2. 2. As células reprodutivas apresentam apenas um conjunto cromossômico, ou seja, são haploides (n). Por outro lado, as células somáticas possuem dois conjuntos cromossômicos, sendo diploides (2n). Como você explica isso? A. Quando os dois gametas se fundem, dão origem a um indivíduo diploide através da meiose. Quando os dois gametas se fundem, dão origem a um indivíduo diploide através da meiose. Quando os dois gametas se fundem, dão origem a um indivíduo diploide através da mitose. Nos organismos diploides, durante a formação dos gametas, o número diploide é reduzido pela metade (n) e, quando ocorre a fecundação de dois gametas, o número diploide é restabelecido. Nos organismos diploides, durante a formação dos gametas, o número diploide é reduzido pela metade (n) e, quando ocorre a fecundação de dois gametas, o número diploide é restabelecido. Nos organismos diploides, durante a formação dos gametas, o número diploide é reduzido pela metade (n) e, quando ocorre a fecundação de dois gametas, o número diploide é restabelecido. Nos organismos diploides, durante a formação dos gametas, o número diploide é reduzido pela metade (n) e, quando ocorre a fecundação de dois gametas, o número diploide é restabelecido 3 Mendel, em um de seus postulados, coloca que a segregação dos alelos pareados ocorre para a formação dos gametas. Responda em qual fase da meiose isso ocorre, tendo como base a seguir. B. Entre metáfase I e telófase I. De acordo com um dos postulados de Mendel, a segregação dos fatores unitários pareados ocorre durante a anáfase I da meiose I, com o objetivo de que cada gameta receba um ou outro fator com igual probabilidade. 4. Um dos experimentos mais conhecidos de Mendel é o das cores contrastantes das ervilhas-de-jardim. Nesse experimento, Mendel notou que as ervilhas amarelas eram dominantes sobre as verdes. Supondo a união de gametas de um cruzamento entre uma ervilha amarela heterozigota e uma ervilha verde homozigota, quais são os possíveis genótipos e fenótipos de F1? E. 1 Dd e 1 dd, 50% amarelas e 50% verdes. Através da produção do quadro de Punnett, podemos verificar que serão formados os genótipos Dd e dd, com uma proporção de 1:1, ou seja, 50% para cada genótipo. O alelo D é dominante sobre o alelo d. Dessa maneira, os heterozigotos serão da cor amarela, e os homozigotos para o alelo recessivo (d) serão verdes. 5. A meiose é a divisão celular pela qual resultará na formação de gametas, mantendo o número de cromossomos da espécie. Qual a alternativa que melhor define a meiose? A. Na meiose, os genes pareados se separam e há a formação de 4 células haploides, com 23 cromossomos cada, a partir de uma célula diploide com 46 cromossomos. Na meiose, uma célula diploide com 46 cromossomos dá origem a 4 células haploides com 23 cromossomos cada. Isso ocorro devido à segregação ou separação dos genes pareados durante a anáfase I da meiose I. Durante a meiose,o número 2n é reduzido pela metade e, durante a fecundação, esse número é restabelecido. Os princípios de probabilidade constituem ferramentas úteis para o estudo da Genética. A partir de cálculos matemáticos, é possivel prever, por exemplo, a chance de um indivíduo herdar determinadas características quando os genótipos dos pais são conhecidos. Considere a seguinte situação: O casal Ana Paula e Breno são casados e desejam ter dois filhos. Sabe-se que, para 6 determinados genes, Ana Paula apresenta o genótipo aa Bb Cc DD Ee ff, enquanto Breno possui os alelos Aa BB Cc Dd Ee FF. Considerando que todos esses genes apresentam segregação independente durante a meiose, qual é a probabilidade de os dois filhos desejados pelo casal serem gerados com o genótipo aa BB cc Dd ee Ff? Como se trata de uma herança simultanea de 6 genes que apresentam segregação independente na meiose gamética, pode-se aplicar a Regra do E. 1. A partir de cruzamentos diíbridos, Mendel estudou como ocorria a herança de cor e textura de sementes de plantas. Nos seus experimentos, ele verificou que, para a herança de 2 características, 4 fenótipos eram possíveis, sendo que cada um ocorria em determinada frequência. De forma similar, é possivel analisar a herança de duas caracteristicas com genes humanos. Nesse contexto, considere cruzamentos de dois indivíduos heterozigóticos tanto para o gene do albinismo quanto para gene que determina a fenilcetonúria. Sabendo que ambas condições possuem herança autossômica recessiva e seguem o Princípio da Dominância, qual é a proporção de indivíduos gerados de cada fenótipo? Dica: para facilitar, use o quadrado de Punnett. A. A proporção é: 9 sem albinismo e sem fenilcetonúria: 3 sem albinismo e com fenilcetonúria: 3 com albinismo e sem fenilcetonúria: 1 com albinismo e com fenilcetonúria. Em seus experimentos, Mendel permitiu o cruzamento de duas plantas heterozigotas para dois genes: o gene que determinava a cor das sementes e o gene que codificava a textura delas. Ele observou que os 4 fenótipos possíveis estavam presentes na geração de organismos filhos em um proporção aproximada de 9:3:3:1. Essa frequência também é valida para genes humanos que seguem o princípio da dominância, como o gene do albinismo e da fenilcetonúria. Dessa forma, a proporção esperada será 9 indivíduos sem albinismo e sem fenilcetonúria (fenótipo duplamente dominante): 3 sem albinismo e com fenilcetonúria (um fenótipo dominante e outro recessivo): 3 com albinismo e sem fenilcetonúria (um fenótipo recessivo e outro dominante): 1 com albinismo e com fenilcetonúria (fenótipo duplamente recessivo). 2. Ao contrário dos genes determinantes do albinismo, que precisam estar em homozigose recessiva para originar a condição, os genes que determinam o Sistema ABO são codominantes entre si. Isso significa que os dois alelos são capazes de se manifestar fenotipicamente de forma conjunta e independente. Considere o cruzamento entre um homem do grupo AB (genótipo IAIB) e albino com uma mulher do grupo A (genótipo IAIA) e heterozigota para o gene do albinismo. Sabendo que os dois genes seguem a 2.ª Lei de Mendel, qual a chance do descendente nascer com o mesmo fenótipo do pai, ou seja, albino e pertencente ao grupo sanguíneo AB? C. 25% de chance de nascer com o mesmo fenótipo do pai. Para encontrar a probabilidade de herança de um determinado genótipo contendo mais de um gene, devemos analisar cada gene separadamente. O cruzamento IAIB x IAIA origina, nas mesmas proporções, dois genótipos possíveis: IAIA e IAIB. Dessa forma, a chance do descendente herdar o genótipo IAIB e ser do grupo AB é ½, ou seja, 50%. O cruzamento aa x Aa (para o gene do albinismo) também dá origem a dois genótipos com frequências iguais: Aa e aa. Assim, a chance do bebê herdar o genótipo aa também será de ½. Como queremos saber a probabilidade de ambas caracteristicas estarem juntas no indivíduo, multiplicamos esses valores: ½ x1/2 = ¼ ou 25%. 3. A fibrose cística é uma doença que apresenta herança autossômica recessiva. Considere um casal que deseja ter três filhos. Sabendo que tanto o homem quanto a mulher são heterozigotos para o gene de fibrose cistica, qual é a probabilidade de nenhum dos três filhos nascerem com a doença? D. A probabilidade é de 27/64. Como o genótipo do casal é heterozigótico (Aa), os genótipos possíveis dos filhos são AA, Aa, aA e aa. A Fibrose cística é uma doença de herança recessiva, portanto, para que os filhos não sejam afetados, todos devem receber, pelo menos, um alelo dominante. Assim, a chance de cada filho não ser afetado é de 3/4. Aplicando a regra do E, descobrimos que a probabilidade de os três descendentes serem normais é de 3/4 x 3/4 x3/4 = 27/64. 4. Considere o cruzamento entre um indivíduo que possui o genótipo AA bb Cc com um indivíduo que apresenta o genótipo Aa Bb Cc. Sabendo que os três genes apresentam segregação independente durante a meiose, qual a probabilidade do organismo-filho nascer com o genótipo AA Bb cc? B. A probabilidade é de 1/16. Para encontrar a probabilidade de herança de um determinado genótipo contendo mais de um gene, devemos analisar cada gene separadamente. O cruzamento AA x Aa origina, nas mesmas proporções, dois genótipos possíveis: AA e Aa. Dessa forma, a chance do descendente herdar o genótipo AA para o primeiro gene é de 1/2. O cruzamento bb x Bb também dá origem a dois genótipos com frequências iguais: Bb e bb. Assim, a chance do organismo-filho herdar o genótipo Bb também será de 1/2. Finalmente, o cruzamento de Cc x Cc resulta nos seguintes genótipos: CC, Cc, cC e cc. Então, a chance do filho herdar os dois alelos recessivos será de 1/4. Como estamos analisando a herança simultânea de três genes, aplicamos a Regra do E. Portanto, a chance do descendente nascer com o genótipo AA Bb cc é de 1/2 x 1/2 x1/4 =1/16. 5. Considere um casal em que ambos os indivíduos apresentam o genótipo heterozigótico para três genes. Sabendo que esses genes seguram o príncípio da segregação independente, qual é a probabilidade desse casal ter um filho que apresenta o genótipo homozigótico dominante ou homozigótico recessivo para todos os três genes? E. A probabilidade é de 1/32. Como ambos são heterozigóticos para três genes, assumiremos, então, o seguinte cruzamento: Aa Bb Cc x Aa Bb Cc. A questão deseja saber qual é a probabilidade de nascer, desse cruzamento, um indivíduo homozigótico dominante para os três genes, isto é, AA BB CC, ou um homozigótico inteiramente recessivo, ou seja, aa bb cc. Como os genes apresentam segregação independente na formação dos gametas, podemos analisar a herança de cada gene separadamente. Assim, o cruzamento Aa x Aa pode gerar os seguintes genótipos: AA , Aa, aA, aa. Similarmente, o cruzamento Bb x Bb possibilita os genótipos BB, Bb, bB, bb. O cruzamento Cc x Cc pode dar origem aos genótipos CC, Cc, cC, cc. Assim, no cruzamento de todos os genes, a chance de herança de dois alelos dominantes é de 1/4 e a probabiliadade de herança de dois alelos recessivos também é de 1/4 . Primeiramente, aplicaremos a regra do E, pois é necessário que todos os três genes estejam em homozigose de forma conjunta. Dessa forma, a chance do filho possuir apenas alelos dominantes em seu genótipo (AA BB CC) é de 1/4 x 1/4 x 1/4 = 1/64. De forma similar, a probabilidade do descendente apresentar somente alelos recessivos (aa bb cc) será de 1/4 x 1/4 x 1/4 = 1/64. Agora, aplicaremos a regra do OU, pois desejamos saber a probabilidade do filho ter um genótipo inteiramente dominante ou inteiramente recessivo. Assim, 1/64 + 1/64 = 2/64 ou 1/32. Atualmente, os testes de paternidade são realizados a partir de técnicas precisas de biologia molecular. Porém, antes do advento dos testes genéticos, muitos exames de paternidade eram realizados a partir da tipagem sanguínea via grupo ABO. Apesar desses testes nãoserem tão precisos quanto os exames genéticos, é possivel descartar a possibilidade de paternidade em alguns casos. Em relação a este caso, responda: a) Qual é o grupo sanguíneo da criança? b) Com base nos genótipos possíveis de cada grupo sanguíneo do sistema ABO, você afrimaria que a mãe está relatando a verdade? Justifique sua resposta. a) Como não houve reação de aglutinação visível quando foi adicionado ao sangue da criança, pode-se afirmar que as hemácias do bebê não apresentam antígenos do grupo ABO. Dessa forma, a criança pertence ao grupo O. b) A mãe não está relatando a verdade. Por ser do grupo O, o único genótipo possivel para a mãe é ii. O suposto pai, por pertencer ao grupo AB, apresenta o genótipo IAIB. Dessa forma, caso a mãe estivesse correta, a criança deveria ser do grupo A ou do grupo B, visto que o filho herdaria do pai o alelo IA ou IB, e a mãe, por sua vez, repassaria o alelo recessivo i. No entanto, a criança é do grupo O. Isso significa que ela herdou um alelo recessivo i da mãe e outro alelo recessivo i do pai. Como o suposto pai não apresenta alelos recessivos em seu genótipo, pode-se descartá-lo como pai biológico do recém-nascido. 1. A acondroplasia é uma condição genética que provoca deficiência no crescimento dos ossos. O padrão de herança desse fenótipo é autossômico dominante, sendo que a presença de dois alelos dominantes provoca morte intrauterina. Sendo assim, quais os genótipos possíveis dos filhos nascidos de dois indivíduos com acondroplasia? Considere N como alelo dominante e n como alelo recessivo. C. Nn e nn. Como a acondroplasia apresenta o padrão de herança autossômico dominante, e a presença dos alelos NN causa morte intrauterina, pode-se afirmar que indivíduos com essa condição apresentam o genótipo heterozigótico Nn. O cruzamento de dois indivíduos com acondroplasia e, portanto, heterozigóticos, possibilita uma prole com os genótipos Nn e nn em uma proporção de 2:1. É importante enfatizar que o genótipo NN é inviável, pois a combinação dos dois alelos dominantes não é compatível com a vida. 2. A herança mendeliana se baseia no conceito de dominância completa. No entanto, sabe-se que os alelos podem se relacionar de várias formas, causando desvios nas frequências fenotípicas esperadas. Assinale a alternativa que descreve corretamente o conceito de dominância incompleta. A. Dominancia incompleta é um tipo de interação entre alelos em que o fenótipo heterozigótico é um intermediário entre os fenótipos dos homozigotos. A dominância incompleta é um tipo de interação alélica cujo fenótipo do heterozigoto (Aa) é um intermediário entre os fenótipos homozigóticos (AA e aa). Nesse tipo de interação, os alelos não se expressam de forma independente, e o alelo dominante não é capaz de inibir completamente a manifestação do alelo recessivo. Dessa forma, é possível inferir o genótipo a partir do fenótipo para características que apresentam dominância incompleta. 3. A anemia falciforme é uma doença caracterizada pela existência de hemácias no formato de foice na corrente sanguínea. A falcização dos eritrócitos ocorre devido a presença da hemoglobina S (HbS) e ausência da hemoglobina A (HbA). O genótipo de pacientes falcêmicos é HbSHbS, enquanto o genótipo de indivíduos saudáveis pode ser HbAHbA ou HbAHbS. O alelo HbA codifica a HbA e o alelo HbS codifica a HbS. Apesar de indivíduos heterozigóticos não apresentarem a doença, a hemoglobina S é sintetizada no interior de suas hemácias. Portanto, em relação à produção de hemoglobina nos eritrócitos, a anemia falciforme possui caráter: C. codominante. Indivíduos heterozigóticos não possuem anemia falciforme devido à presença da hemoglobina A. No entanto, a hemoglobina S também é sintetizada no interior das hemácias. Dessa forma, ocorre a produção independente tanto da HbA quanto HbS nos eritrócitos, caracterizando, assim, uma relação de codominância. 4. O sistema ABO e Rh são os principais sistemas de tipagem sanguínea. A partir dos tipos e da presença ou ausência dos antígenos de superfície das hemácias, é possível classificar os indivíduos nos respectivos grupos: A, B, AB e O e Rh + e Rh-. Além disso, anticorpos naturais que reconhecem antígenos do sistema ABO auxiliam da identificação do grupo sanguíneo. Considere um indivíduo que possui somente anticorpos anti-A e não apresenta antígeno D sobre os eritrócitos. Qual é a tipagem sanguínea desse indivíduo? C. Grupo B, Rh-. O indivíduo em questão pertence ao grupo B, Rh-. Pessoas do grupo B apresentam o antígeno B na superfície das hemácias, e, no plasma, pode-se verificar o anticorpo anti-A como único anticorpo natural contra antígenos do sistema ABO. A ausência do antígeno D sobre os eritrócitos caracteriza o fator Rh-, enquanto a presença desse antígeno caracteriza o fator Rh+. A interpretação do heredograma permite inferir qual é o tipo de padrão de herança para determinada característica. Observe o heredograma a seguir e assinale a alternativa que apresenta o padrão de herança representado. B. Autossômico recessivo. Em heranças autossômicas recessivas, filhos afetados nascem de pais não afetados, como é possivel notar nos indivíduos III -1 e III-7. Além disso, a porcentagem de nascimento de um filho com genótipo recessivo a partir de pais heterozigóticos é de 25%, fato este também demonstrado no heredograma. Adicionalmente, o casamento cosanguineo entre os indivíduos III-4 e III-5 gerou um menino afetado, possivelmente pelo fato desses indivíduos carrearem o alelo recessivo oriundo do ancestral comum (I -2). Note, ainda, que a proporção de homens e mulheres afetadas é igual, sugerindo que se trata de uma herança autossômica. A surdez hereditária humana é influenciada por mais de 50 genes que atuam na formação da capacidade de discernir os vários sons, no entanto, poucos alelos estão envolvidos na maioria dos casos desta condição. A surdez hereditária é decorrente da ação complementar de dois pares de genes. O gene D é responsável pela formação embrionária da cóclea e o gene E determina o desenvolvimento do nervo auditivo. A partir destas informações, imagine que você recebeu em seu consultório um casal preocupado com sua condição e a possibilidade de gerar filhos não surdos. Eles pedem sua opinião, apresentando seus genótipos Aabb X aaBb, ambos surdos. Qual a possível explicação genética que você daria para esses pais sobre o fenótipo encontrado para a prole? Padrão de resposta esperado Nesse caso é possível que a prole possua fenótipo não surdo pois para a prole ter um fenótipo normal, não surdo, deverá apresentar os dois genes D e E dominantes, não importando se forem homozigotos ou heterozigotos. Com genitores com os genótipos acima citados, apenas o fenótipo normal AaBb poderia ser esperado, pois qualquer um dos demais genótipos seriam homozigotos recessivos para qualquer um dos genes, apresentando um fenótipo de surdez. 1. Em camundongos a cor da pelagem aguti é determinada pela presença do genótipo dominante A. A pelagem aguti é dominante sobre a pelagem preta (aa). O fenótipo albino é determinado pela presença da mutação recessiva em homozigose bb em um locus separado, eliminando a pigmentação. O cruzamento de um camundongo preto com um albino, irá gerar uma prole com somente pelagem aguti. Qual o genótipo dos genitores? A. aaBB X AAbb O genótipo da prole pode ser somente AaBb (aguti). E para isto, o genótipo do genitor de cor preta deve ser obrigatoriamente aaBB e do genitor albino de ser obrigatoriamente AAbb, para que a herança do tipo epistasia recessiva seja possível. 2. A herança da cor do fruto da abobrinha branca é devido ao gene dominante A, independente do gene B. Na ausência de A, os genótipos BB ou Bb resultarão em frutos de cor amarela e o genótipo bb resultará no fruto de cor verde. Quando de um único cruzamento entre um fruto VERDEe um fruto BRANCO, somente frutos AMARELOS foram fornecidos. A partir deste cruzamento, qual o genótipo dos frutos cruzados? D. aabb X AaBB O genótipo da prole pode ser somente aaBb (amarela). E para isto, o genótipo do genitor de cor verde deve ser obrigatoriamente aabb e do genitor branco de ser obrigatoriamente AaBB, para que a herança do tipo epistasia dominante seja possível. 3. Qual das alternativas abaixo denomina os efeitos múltiplos exercidos pela expressão de um único gene sobre a porfiria e a Síndrome de Marfan? C. Pleiotropia A pleiotropia é definida como a situação inversa à interação gênica, onde apenas um gene é responsável por efeitos fenotípicos múltiplos, manifestações de várias características. 4. Dentro de um grupo que possui um alelo mutante, 80% dos indivíduos desenvolvem uma determinada doença. Esse caso é exemplo de: B. Penetrância incompleta A penetrância incompleta é definida como a percentagem de indivíduos que demonstram fenotipicamente algum grau de expressão do gene mutante. 5. Em moscas Drosophila com gene eyeless mutante o tamanho e a presença dos olhos é variável, podendo ser desde moscas sem os olhos, com redução dos olhos até moscas com olhos normais. Esse caso é exemplo de: E. Expressividade variável A expressividade é a medida que reflete a variação de expressão do genótipo mutante. A organização da cromatina está intimamente correlacionada à expressão dos genes. Neste Desafio, veja a seguinte situação em um laboratório de genética. Existe uma correlação entre a situação estrutural do DNA e a sua atividade transcricional. Durante as divisões celulares, a mitose e a meiose, o DNA encontra-se compactado e os cromossomos estão bem visíveis. Nesse momento, não ocorre a transcrição. Em contrapartida, a transcrição ocorre quando o DNA está desespiralizado. A respeito da cromatina, podemos verificar que é dividida em eucromatina e heterocromatina. A eucromatina é caracterizada por ser uma estrutura mais aberta, onde os seus genes podem ou não ser expressos. Assim, os genes ficam mais expostos e a transcrição é facilitada na eucromatina. Por outro lado, na heterocromatina encontramos uma cromatina mais condensada e os seus genes estão inativos. 1. A heterocromatina apresenta duas configurações: constitutiva e facultativa. Qual das alternativas a seguir está correta quanto às características das duas configurações de heterocromatina? D. A heterocromatina facultativa ocorre em apenas um dos cromossomos do par e a constitutiva ocorre no par de cromossomos homólogos. A heterocromatina facultativa ocorre em apenas um dos cromossomos do par e a constitutiva ocorre no par de cromossomos homólogos. Assim, como exemplo de heterocromatina facultativa, temos a cromatina de um cromossomo X da fêmea dos mamíferos, que é geneticamente inativo. Em adição, a heterocromatina constitutiva consiste em DNA repetitivo, com regiões que frequentemente não se expressam. 2. As histonas são proteínas com papel fundamental na organização da cromatina. Sobre as histonas, é correto afirmar: B. Atuam na compactação do DNA e estão envolvidas nos primeiros níveis de organização da cromatina. São proteínas básicas, regulam a expressão gênica. Atuam na compactação do DNA e estão envolvidas nos primeiros níveis de organização da cromatina. São proteínas básicas, regulam a expressão gênica. Cada nucleossomo (nível inicial de organização da cromatina) é formado por um eixo de histonas (proteínas básicas) envoltas por DNA, sendo que o DNA de ligação está associado à H1. As proteínas não histonas são ácidas e estão envolvidas em níveis superiores de organização da cromatina. 3. O DNA é uma estrutura helicoidal, em forma de escada em espiral. Como são caracterizadas as cadeias do DNA? A. A ligação dos nucleotídeos é feita por meio de ligações fosfodiéster covalentes. A fita dupla apresenta polaridade inversa e as cadeias são complementares, com ligações entre purina e pirimidina. A ligação dos nucleotídeos é feita por meio de ligações fosfodiéster covalentes, enquanto que as ligações iônicas ocorrem entre grupamentos carregados. A fita dupla apresenta polaridade inversa, determinada pela orientação dos componentes açúcar-fosfato. Enquanto uma cadeia termina no átomo do carbono 5' da molécula de desoxirribose, a outra cadeia termina no carbono 3' do açúcar. As cadeias são complementares, com ligações entre purina e pirimidina, pois duas bases grandes não caberiam nesse espaço e duas bases pequenas não seriam suficientes para a aproximação devida e posterior interação. 4. As pontes de hidrogênio têm a função de ligar os pares de bases na molécula de DNA. Como ocorrem essas ligações? B. Formam-se quando um átomo de hidrogênio está entre dois átomos atrativos de elétrons, oxigênio ou nitrogênio. A estabilidade da estrutura é dada pela ligação entre timina e adenina, e citosina e guanina, ligações não covalentes. Formam-se quando um átomo de hidrogênio está entre dois átomos atrativos de elétrons, oxigênio ou nitrogênio. A estabilidade da estrutura é dada pela ligação entre timina e adenina, e citosina e guanina, ligações não covalentes. As ligações covalentes são as ligações fosfodiéster que ligam os nucleotídeos. Somente as ligações iônicas ocorrem em agrupamentos carregados e não as pontes de hidrogênio. Os átomos de hidrogênio apresentam cargas fracionárias positivas, enquanto que os átomos de oxigênio e nitrogênio apresentam cargas fracionárias negativas, sendo estes dois últimos átomos atrativos de elétrons. 5. A molécula de DNA foi descoberta em 1953, por Watson e Crick. Quais são as principais características da molécula de DNA propostas pelos dois cientistas? A. Dupla hélice antiparalela, ligação fosfodiéster entre nucleotídeos e duas pontes de nitrogênio entre as bases nitrogenadas timina e adenina. No modelo proposto pelos dois cientistas, a molécula de DNA é caracterizada por ser uma dupla hélice antiparalela, apresentando uma ligação fosfodiéster entre os nucleotídeos. As pontes de hidrogênio ligam os pares de bases, com duas pontes de nitrogênio entre as bases nitrogenadas timina e adenina e três pontes de hidrogênio entre citosina e guanina. A mitose e a meiose são importantes para a continuidade genética e, por meio do conhecimento de suas fases, você pode compreender como o material genético é transmitido entre as gerações de células e as gerações de organismos com reprodução sexuada. Observe o comportamento das células em mitose e meiose e descreva suas diferenças, completando a tabela a seguir: 1. Os cinetócoros são estruturas especializadas localizadas na região do centrômero. Qual a importância do cinetócoro nas diferentes fases da mitose? E. São complexos proteicos que atuam na pró-metáfase, tencionando os cromossomos para realizarem um movimento agitado. Na metáfase, em conjunto com os microtúbulos, alinham os cromossomos a meio caminho dos polos do fuso, estando pareados. Na anáfase, os cinetócoros de cada cromossomo se separam, e as cromátides vão em direção do polo ao fuso. O Cinetócoro é um complexo proteico localizado no centrômero, que medeia a ligação dos cromossomos ao microtúbulo, ocasionando a captura e o transporte dos cromossomos. Existem dois cinetócoros em cada cromossomo, e é função desse gerar força suficiente para mover os cromossomos ao longo dos microtúbulos. Em adição, o cinetócoro regula a separação dos cromossomos e a sua translação para os polos opostos da célula. O cinetócoro consome a tubulina proveniente dos pólos opostos, encurtando o fuso acromático e permitindo, assim, a divisão. 2. A mitose e a meiose são divisões celulares que apresentam diferentes fases e eventos. Sendo assim, assinale a alternativa que melhor contempla cada fase e evento. D. Na mitose, podemos notar o desaparecimento da membranacelular e dos nucléolos na prófase, a anáfase como a fase mais curta e telófase com dois conjuntos completos de cromossomos. Na meiose I, podemos perceber a replicação do DNA dos homólogos pareados na prófase I, a não divisão dos centrômeros na anáfase I e a formação da membrana nuclear ao redor das díades na telófase I. Na prófase da mitose, os cromossomos consistem em cromátides-irmãs unidas. Posteriormente, há a formação do fuso acromático, onde a membrana celular e os nucléolos desaparecem e os cromossomos se espalham. A anáfase da mitose é a fase mais curta, onde ocorre a disjunção das cromátides-irmãs, que migram para polos opostos dentro da célula, após a divisão centromérica. Na telófase da mitose estão presentes dois conjuntos completos de cromossomos (46 cromossomos), um em cada polo. Na meiose I, podemos perceber a replicação do DNA dos homólogos pareados e a permutação na prófase I. Na anáfase I da meiose, observamos a não divisão dos centrômeros e metade de cada tétrade é puxada para os polos opostos. Na telófase I da meise I, ocorre a formação da membrana nuclear ao redor das díades na telófase. 3. A placa equatorial é formada na metáfase da mitose e na metáfase I da meiose I. As diferenças na formação dessa placa nas duas divisões ocasiona distinção na formação do conjunto cromossômico final. Sendo assim, assinale a alternativa que melhor descreve esta situação. A. Na mitose, os cromossomos encontram-se não pareados e alinhados na placa equatorial. Posteriormente, ocorre a divisão dos centrômeros, evento importante para a distribuição de um conjunto idêntico de cromossomos a cada célula-filha subsequente. Na meiose, os cromossomos encontram-se pareados na placa equatorial, sem a divisão dos centrômeros, evento importante para a distribuição de um conjunto com metade de cromossomos a cada célula-filha subsequente. Na mitose, os cromossomos encontram-se não pareados e alinhados na placa equatorial. Posteriormente, ocorre a divisão dos centrômeros, evento importante para a distribuição de um conjunto idêntico de cromossomos a cada célula-filha subsequente. Cada célula-filha consistirá em 2n = 46 cromossomos. Na meiose, os cromossomos encontram-se pareados na placa equatorial, não ocorrendo a divisão dos centrômeros, evento importante para a distribuição de um conjunto com metade de cromossomos a cada célula-filha subsequente.Cada célula-filha consistirá em n = 23 cromossomos. 4. Os cromossomos são classificados de acordo com o posicionamento de seu centrômero. Como se dá essa classificação? A. Metacêntrico com centrômero localizado centralmente; acrocêntrico com centrômero localizado próximo à extremidade; submetacêntrico com centrômero localizado em região intermediária; telocêntrico com centrômero localizado na região terminal. A classificação morfológica dos cromossomos é feita pela localização do centrômero. Dessa forma, os cromossomos são divididos em quatro tipos: metacêntrico (centrômero posicionado centralmente), acrocêntrico (centrômero posicionado próximo à extremidade), submetacêntrico (centrômero posicionado em uma região intermediária) e telocêntrico (centrômero posicionado na região terminal) . É importante ressaltar que o cromossomo telocêntrico não é encontrado em seres humanos. 5. A fase S do ciclo celular é muito importante, pois garante que as células-filhas possam receber uma cópia exata de cada molécula de DNA da célula parental. A partir desta informação, qual a quantidade de cromossomos e cromátides-irmãs presentes antes e após a fase S? D. Antes da fase S, os cromossomos consistem de uma hélice dupla de DNA, em um total de 46 cromossomos distendidos, com uma cromátide-irmã. Após a fase S, os cromossomos consistem de duas hélices duplas de DNA, em um total de 46 cromossomos distendidos, com duas cromátides-irmãs. Antes da fase S, os cromossomos consistem de uma hélice dupla de DNA, em um total de 46 cromossomos distendidos, com uma cromátide-irmã. Na fase S, ocorre a duplicação do DNA. Após a fase S, os cromossomos consistem de duas hélices duplas de DNA, em um total de 46 cromossomos distendidos, com duas cromátides-irmãs. Antes da fase S , o conteúdo de DNA de uma célula diploide é 2C, mas entre a fase S e a mitose, é 4C. Veja a evolução do conceito de gene. A partir da década de 1970, foram desenvolvidas tecnologias de manipulação e análise do DNA, transformando significativamente a genética em geral e a genética médica de modo particular. Desde então, os cientistas são capazes de localizar e identificar os genes responsáveis por proteínas humanas essenciais, realizar clonagem gênica, caracterizar mutações e entender a natureza de seus produtos proteicos, obtendo, assim, maior compreensão de muitas doenças humanas. Com base no desenvolvimento da ciência descrita acima, explique: Qual a definição de gene? Quando esse conceito foi criado? Como essa descoberta acerca dos genes impactou nossa maneira de compreender a evolução? 1) Gene é uma sequência de DNA que codifica para determinada informação, e o mais importante é que esta consegue se replicar, ou seja, o gene é uma unidade sobre a qual atua a seleção natural, e essa informação é passada adiante. 2) As palavras gene e genótipo foram cunhadas por Wilhelm Johannsen em 1901, muito mais tarde que as descobertas genéticas de Mendel. Este foi o primeiro a estabelecer, de fato, bases hereditárias da informação genética. Assim que surgiu o conhecimento em relação aos genes, diversos estudos se desenvolveram rapidamente por meio da investigação genômica, por exemplo, o Projeto Genoma Humano e o aprofundamento de técnicas de análise em biologia molecular. 3) No início da vida, é provável, moléculas replicadoras tiveram vantagem sobre as que não se replicavam. A replicação, às vezes, continha erros, o que gerava uma variabilidade. De modo gradual, alguns replicadores se agregaram a outras que conferiam vantagem, como as produtoras de uma capa que as protegia da degradação. Com isso, surgiram as máquinas de sobrevivência projetadas por genes, que são as diferentes espécies de seres vivos presentes no planeta Terra. Os genes produzem o que for necessário para continuar se replicando:flagelos para melhorar a locomoção, odores que permitam a animais o reconhecimento de parentes ou um cérebro que gere comportamentos complexos. Assim, os genes sofrem pressões e são moldados pela evolução, carregando e repassando a informação genética hereditária através de milhares de anos. 1. Para o início da transcrição de um gene, são necessárias uma região promotora e uma série de proteínas auxiliares. Assinale a alternativa correta sobre região promotora e proteínas necessárias para o início da transcrição em bactérias. B. Os segmentos de DNA, perto do promotor, servem como pontos de ligação para proteínas reguladoras específicas chamadas de fatores gerais de transcrição. As RNA polimerases dos eucariontes e procariontes reconhecem a sequência promotora –10 e –35, porém as polimerases de eucariotos necessitam de ajuda de várias proteínas adicionais chamadas de fatores de transcrição basais ou fatores gerais de transcrição (GTFs), que devem estar ligadas anteriormente à sequência promotora para possibilitar o posicionamento da polimerase e garantir a iniciação eficiente da transcrição. 2. O TATA box é um dos principais promotores conhecidos e encontra-se próximo ao ponto de início da transcrição da grande maioria dos genes. Sobre o TATA Box, é correto afirmar que: D. corresponde à sequência consensus 5’-TATAAA-3’. Em um promotor gênico, existem características conservadas: a presença do sítio de início de transcrição, o TATA Box, que é uma região de 6 pares de bases ao redor do sítio –10, cuja sequência consenso é TATAAT, e outra, uma sequência consenso TTGACA localizada ao redor do sítio –35. Sempre na orientação 5´->3´.A enzima RNA polimerase localiza a sequência promotora no gene e inicia a transcrição. 3. A respeito do processo de transcrição em eucariotos, assinale a alternativa correta. C. 1. Os íntrons são removidos do RNA por enzimas compostas por um complexo de proteína e RNA denominadas pequenas partículas de ribonucleoproteína nuclear (snRNPs). Sequências consensos dos íntrons atraem moléculas específicas que formam um complexo molecular essencial denominado spliceossomo. Este é uma maquinaria complexa e dinâmica contendo cinco pequenas ribonucleoproteínas nucleares (snRNPs: do inglês small nuclear ribonucleoproteins, snurps) formadoras do cerne estrutural, 70 fatores de spliceossomo necessários à montagem do complexo e cerca de 70 proteínas associadas, parte delas com atividades em outros estágios da expressão gênica. A função dos snRNPs é aproximar as duas extremidades de um íntron para removê-lo. 4. Um único gene pode dar origem a diferentes RNA mensageiros de acordo com a programação celular, além de produzir diferentes proteínas. Esse mecanismo é chamado de: E. splicing alternativo. O splicing alternativo representa uma das formas de regulação potencial da expressão gênica em eucariotos. Por exemplo, há casos em que os éxons derivados do mesmo gene são processados de maneiras diferentes e em pontos diferentes, resultando em mRNAs com diferentes éxons. Esse tipo de splicing alternativo produz mRNAs semelhantes, mas não idênticos, os quais, após a tradução, resultam em proteínas relacionadas, chamadas de isoformas. 5. O processo de retirada de íntrons, também chamado de splicing, ocorre SOMENTE no RNA porque: C. o DNA não tem OH no carbono 2 da adenosina, o que é necessário para formar o laço de splicing. A estrutura do DNA não tem OH no carbono 2 da adenosina, fator necessário para formar o laço de splicing. A replicação do DNA telomérico durante a fase S depende da enzima telomerase, que mantém a estrutura da sequência telomérica no decorrer dessa etapa e promove a formação de proteínas com estrutura de quepe ou capacete que protegem as extremidades dos cromossomos. Células humanas proliferativas (exceto as células-tronco) são deficientes em telomerase, seus telômeros encurtam a cada divisão e o quepe protetor se deteriora. Essas extremidades cromossomais alteradas levam à parada do ciclo de forma permanente. Tal processo acontece no contexto fisiológico de proliferação celular normal de células eucarióticas sadias. No entanto, células cancerosas apresentam mecanismos de subverter essa barreira para formar grandes tumores e replicar com velocidade. É proposto pela comunidade científica que os humanos precisam da senescência celular replicativa para ajudar a prevenir câncer. Visto que a expectativa de vida humana se prolonga cada vez mais, isso também propicia uma enorme oportunidade de progressão tumoral. Sabendo disso, imagine o seguinte cenário. Discorra e descreva quais são os mecanismos básicos utilizados pelas células cancerosas para parar o envelhecimento celular e replicar intensamente, produzindo tumores. Células humanas cancerosas evitam a senescência celular replicativa de duas maneiras: Primeiro, elas adquirem alterações genéticas e epigenéticas que desarmam o controle de pontos de verificação, permitindo que células continuem no ciclo mesmo quando os telômeros perdem a proteção protéica do quepe. Mutações que inativam a via p53 possuem esse efeito, sendo muito comuns em células cancerosas. Outra estratégia para escapar da senescência replicativa é que as células cancerosas mantêm a atividade telomerásica durante a proliferação, evitando que seus telômeros encurtem ou fiquem desprotegidos do quepe. Em alguns casos, a célula cancerosa poderá manter a atividade telomerásica, pois o câncer originário de célula-tronco tem essa atividade. Em outros casos, apesar de o câncer ter se originado de células sem atividade telomerásica, a célula cancerosa adquiriu a atividade como resultado de mudanças genéticas e epigenéticas que foram selecionadas à medida que seus telômeros encurtavam. Ainda há linhagens de células cancerosas que desenvolveram um mecanismo para alongar as extremidades dos cromossomos. Sem levar em conta a estratégia usada, o resultado é que a célula cancerosa continua a proliferar sob condições em que células normais não cresceriam. 1. Durante o processo de replicação do DNA, a enzima primase sintetiza uma molécula de ácido nucleico que é pareada à fita molde, à qual a DNA polimerase pode ligar o primeiro nucleotídio que fará parte da nova fita. A molécula e o ponto de ligação desse nucleotídio são: B. RNA iniciador e grupo 3'-OH. A enzima primase participa ativamente do início da replicação, inserindo uma pequena sequência de RNA, denominada iniciador de RNA ou primer, no início de cada segmento de DNA a ser replicado. Tal iniciador de RNA é necessário, pois a DNA polimerase não pode iniciar uma nova fita de ácido nucleico por si própria, pois necessita da extremidade carbono 3'-OH de um nucleotídeo existente. 2. A replicação do DNA em eucariotos é um evento biológico. Sabendo disso, marque a alternativa correta. B. É um fenômeno semiconservativo que ocorre na fase S do ciclo celular. A replicação do DNA é um fenômeno biológico, semiconservativo, pois uma fita parental serve de molde para a síntese de nova molécula, e que ocorre na interfase, durante a fase S do ciclo celular. 3. Durante a replicação do DNA, são formados os fragmentos de Okazaki. Indique, dentre as sentenças que discorrem sobre os fragmentos de Okazaki, a correta. E. Os framentos de Okazaki são sintetizados apenas na cadeia ou filamento descontínuo. Na fita de replicação descontínua, é necessária a inserção de um pequeno segmento de RNA como iniciador devido a sua orientação 3'- 5'. Assim, o novo DNA se forma por meio de pequenos segmentos descontínuos de até 200 bases, chamados fragmentos de Okazaki. 4. Quais as diferenças básicas entre a replicação de DNA procariótica e eucariótica? C. O tamanho do genoma, a forma do DNA e o número de origens de replicação. Em eucariotos, o genoma e, portanto, as fitas de DNA são muito extensas e lineares e possuem múltiplas origens de replicação para que o processo ocorra de maneira rápida. Em procariotos, o genoma é menor em tamanho, o DNA é circular e o processo possui apenas uma origem de replicação. 5. Qual a fase do ciclo celular responsável pela replicação do DNA? D. Fase S. A fase S é marcada pela síntese de DNA e a síntese de histonas (proteínas de compactação do material genético). Na grande maioria dos casos, é ponto em que não há retorno, levando necessariamente à divisão celular. Durante essa fase, a quantidade de DNA é duplicada perfeitamente pelo evento de replicação do DNA. O raquitismo hipofosfatêmico é uma doença caracterizada pela perda renal inadequada de fosfato, levando a uma diminuição dos níveis desse mineral na corrente sanguínea. Consequentemente, há prejuízos para a mineralização óssea. Pacientes com essa condição costumam apresentar dores ósseas, baixa estatura, deformidade nos membros inferiores, anormalidades dentárias e metabolismo alterado de vitamina D. O padrão de herança do raquitismo hipofosfatêmico é dominante ligada ao X, sendo esta a forma mais comum de raquitismo hereditário. Sabendo disso, considere a seguinte situação: Agora: a) Identifique o genótipo de cada um dos três irmãos: Carolina, Fábio e Bernardo. b) Explique o fato de uma criança com raquitismo hipofosfatêmico ter nascido de dois progenitores fenotipicamente saudáveis, sabendo que, em heranças dominantes, geralmente um dos pais de um indivíduo afetado também é afetado. Desconsidere a possibilidade de mutações aleatórias. Padrão de resposta esperado a) Carolina: XAXa Fábio: XaY Bernardo:XAY b) Adoença em questão apresenta herança dominante ligada ao X. Indivíduos afetados, como a mão de Carolina, têm o genótipo homozigótico dominante ou heterozigótico. Como a mãe deu à luz um filho normal, pode-se afirmar que ela tem um alelo recessivo. Dessa forma, a mãe de Carolina é heterozigótica. Como Carolina não tem a doença e sua mãe é heterozigótica para a condição, há a falsa impressão de que Carolina é homozigótica com dois alelos recessivos. Contudo, quando uma criança com a doença nasce da união de Carolina com um pai saudável, fica evidente que ela é uma mulher heterozigótica que não manifesta a doença. Tal fato se deve ao padrão de inativação do cromossomo X nas células de Carolina. Provavelmente Carolina tem um número considerável de células no parênquima renal e no tecido ósseo que tem o X com o alelo dominante inativo. Dessa forma, O X ativo é aquele que apresenta o alelo normal, levando à não manifestação da doença. 1. O daltonismo é uma condição que apresenta herança recessiva ligada ao X. Indivíduos afetados têm dificuldade na identificação das cores. Considere uma mulher afetada que se casou com um homem sem daltonismo. Assinale a alternativa que representa corretamente quais as chances desse casal de gerar filhos/filhas afetados. E. Todos os filhos homens gerados serão daltônicos. Como a mãe é daltônica, espera-se que seu genótipo seja XaXa. Por outro lado, o pai tem o fenótipo não afetado, indicando que o seu genótipo é XAY. Todas as filhas que nascerem dessa união serão portadoras, uma vez que só é possivel a herança de um alelo recessivo da mãe (Xa) e o alelo dominante do pai (XA). Em relação aos filhos homens, todos eles serão afetados, uma vez que eles obrigatoriamente herdarão o cromossomo X com o alelo recessivo da mãe. indivíduos do sexo masculino são hemizigotos. Dessa forma, eles necessitam de apenas um alelo para apresentarem a condição. 2. A hemofilia A é uma doença caracterizada por distúrbios na coagulação devido à produção deficiente do fator VIII. Verifica-se, na população, que homens são mais afetados do que mulheres. Além disso, todas as filhas de homens afetados são portadoras do alelo causador da hemofilia e metade dos filhos de mães portadoras apresentam a doença. Dessa forma, pode-se afirmar que a hemofilia A é herdada de uma maneira: D. recessiva ligada ao sexo. Heranças autossômicas afetam igualmente homens e mulheres na população, enquanto que heranças restritas ao sexo afetam somente homens. Nas heranças recessivas ligadas ao sexo, os filhos de uma mãe portadora, ou seja, heterozigota, apresentam 50% de chance de herdar o alelo recessivo e manifestar a doença, enquanto que pais afetados sempre irão transmitir o alelo recessivo presente no cromossomo X para as filhas. Dessa forma, filhas sempre serão portadoras. Esse padrão é verificado no perfil de hereditariedade da hemofilia A. Desse modo, pode-se afirmar que essa doença é recessiva ligada ao sexo. 3. O mecanismo que iguala a dose de genes localizados no cromossomo X entre homens e mulheres é a inativação de um dos cromossomos sexuais em fêmeas, durante o início do desenvolvimento embrionário. Em relação a essse processo, assinale a alternativa correta. B. O cromossomo X inativo pode ser visualizado microscopicamente durante a intérfase do ciclo celular. O cromossomo X inativo pode ser visualizado durante o início do ciclo celular, pois ele se condensa formando uma estrutura microscopicamente visível: o Corpúsculo de Barr. A maioria dos genes presentes no cromossomo X inativo são permanentemente silenciados, com exceção daqueles alelos localizados na região de homologia com o cromossomo Y, também chamada de região pseudoautossômoca. Independentemente do cariótipo do indivíduo, apenas um cromossomo X permanece ativo dentro das células somáticas. Isso significa que fêmeas XX apresentarão um Corpúsculo de Barr, enquanto que mulheres com a trissomia do X irão inativar dois cromossomos sexuais. Similarmente, homens com Síndrome de Klinefelter (XXY), irão inativar um cromossomo X. Homens com o cariótipo normal não inativam o X. 4. Na espécie humana, o sexo é determinado a partir dos cromossomos sexuais. Nesse contexto, mulheres apresentam dois cromossomos X e homens apresentam uma cromossomo X e um cromossomo Y. Em relação à formação de gametas em seres humanos, assinale a alternativa correta. A. Indivíduos do sexo masculino podem produzir dois tipos de gametas. Por esse motivo, homens são chamados de heterogaméticos. Indivíduos do sexo masculino são chamados de homogaméticos por serem capazes de produzir dois tipos de gametas: aqueles que apresentam o cromossomo X e aqueles que contém o cromossomo Y. Indivíduos do sexo feminino são considerados homogaméticos pois produzem gametas contendo apenas o cromossomo X. 5. Dois tipos de material genético podem ser encontrados no interior da célula: o DNA nuclear e o DNA mitocondrial. Em relação à herança mitocondrial, assinale a alternativa correta. A. O DNA mitocondrial é herdado do progenitor materno. Como o gameta masculino não contribui para a herança de mitocôndrias no zigoto (salvo raras exceções), o DNA localizados no interior dessa organela é herdado do progenitor materno. A mãe transmite o DNA mitocondrial a todos os seus descendentes. No entanto, só as filhas são capazes de repassar esse tipo de DNA. Dessa forma, a herança do DNA mitocondrial é materna. É importante ressaltar que pode-se encontrar, em uma mesma célula ou tecido, mais de um variante de DNA mitocondrial. Um mapa genético é contruído a partir das frequências encontradas para cada recombinação entre os 3 genes. O teste de 3 pontos é amplamente utilizado no mapeamento genético. Dessa maneira, imagine um cruzamento entre AaBbCc X aabbcc. Nesse cruzamento, foi obtida a seguinte progênie: ABC/abc 489 abc/abc 486 Abc/abc 158 aBC/abc 163 ABc/abc 110 abc/abc 98 AbC/abc 30 aBc/abc 46 Diante desses dados, responda às seguintes perguntas: 1. Quais os grupos representativos da prole parenteral e recombinante duplo? 2. Determine a sequência correta dos genes e a distância entre os mesmos. Construa o mapa genético. Padrão de resposta esperado 1. Os grupos representativos da prole parenteral são ABC/abc e abc/ab, e da prole recombinante duplo são AbC/abc e aBc/abc. 2. FR AB = 158+163+30+46/1580 = 0,25 X 100 = 25% FR BC = 110+98+30+46/1580 = 0,18 x 100 = 18% FR TOTAL = 25% + 18% = 43% Distância entre A-B: 25 um Distância entre B-C: 18 um Distância entre A-C: 43 um 1. A taxa de recombinação entre dois genes é proporcional à distância existente entre eles. Para os genes A, B e C as seguintes frequências de recombinação são encontradas: A-B = 36% B-C = 17% A-C = 19% De acordo com esses dados, qual a ordem dos genes no cromossomo? B. A-C-B. 2. Imagine que os genes x e y dentro de um mesmo cromossomo possuem uma distância de 21 um. Qual a frequência de gametas XY formados por um indivíduo XY/xy? C. 39,5%. A distância entre os genes x e y é de 21 um. Esse valor equivale à frequência de recombinação, ou seja, 21%. Destes, 10,5% são Xy e 10,5% são xY. Dessa maneira, a frequência de gametas XY (parentais) é de 79% (39,5% XYe 39,5% xy). 3. A distância entre os genes A e B é de 19 um. Quando do cruzamento de uma fêmea ab/ab com um macho AB/ab, qual o percentual esperado da prole com genótipo Ab/ab? A. 9,5%. Como a frequência de recombinação é 19%, a frequência da prole com genótipo parental é de 81%. Além disso, sabemos que a fêmea progenitora só pode gerar gametas ab e que o progenitor macho pode gerar: 40,5% de AB, 40,5% de ab, 9,5% de Ab e 9,5% de aB. Assim, a chance de gerar um filho com genótipo Ab/ab é de 9,5%. 4. Durante a meiose de um indivíduo com genótipo AB/ab, em 35% das células ocorre recombinação. Qual a frequência de gametas com arranjoCIS e TRANS gerados por esse indivíduo, respectivamente? A. 82,5% e 17,5%. 35% das células sofreram recombinação, enquanto os 65% restantes não sofreram recombinação. A partir disso, compreende-se que 50% (TRANS - Ab e aB) dos 35% são gametas recombinantes, ou seja, 50% X 35% = 17,5%. E os outros 50% (CIS - AB e ab) são parentais, ou seja 50% X 35% = 17,5%. Portanto, a porcentagem de genes parentais (CIS - AB e ab) será de 65% + 17,5% = 82,5%. Enquanto que a porcentagem de genes recombinantes (TRANS - Ab e aB) fica sendo de 17,5%. 5. Considerando que a frequência dos gametas recombinantes é de 20%, qual a frequência relativa dos gametas AB, Ab, aB e ab produzidos pelo genótipo AB/ab? E. 40%, 10%, 10% e 40%. Sabendo que a frequência de gametas recombinantes é de 20%, é possível observar que a frequência do genótipo Ab e aB será de 10% cada. Sobrando 80%, dividido entre 40% para AB e 40% para ab. Os bancos de dados de biologia molecular apresentam uma grande quantidade de sequências (dados) produzidas em todo o mundo e disponíveis a todos. Um dos dados mais utilizáveis é o Genbank, um banco de dados internacional. O Genbank possui sequências genéticas contendo grande coleção de sequências de nucleotídios publicamente disponíveis e atualizadas a cada dois meses, podendo ser utilizado para o estudo e para a pesquisa de sequências de genes e proteínas. Cada entrada no Genbank inclui uma descrição concisa da sequência, o nome científico, a taxionomia do organismo e as regiões importantes presentes no gene ou no RNAm. Foi retirada desse banco de dados, a partir do RNAm do gene TM2D1 (TM2 domain containing 1), a seguinte sequência codificadora (CDS), referente à proteína beta-amilóide causadora da doença de Alzheimer, identificada no banco de dados como Homo sapiens beta-amyloid binding protein precursor (BBP)mRNA 1. A interação entre o anti-códon no tRNA com o códon no mRNA é mediada pela: B. Formação de pontes de hidrogênio. Na fase inicial, as subunidades ribossomais menores ligam-se à molécula de RNAm e a um RNAt iniciador, que carrega o aminoácido metionina. A subunidade menor, com o RNAt iniciador já ligado, une-se à extremidade 5' da molécula de RNAm e, então, realiza um deslocamento no RNAm para identificar um códon de início de tradução. Quando encontra, o RNAt promove ligações de pontes de hidrogênio com o códon de início AUG. 2. A especificidade entre os diferentes anticódons e os diversos tipos de aminoácidos que estão ligados na extremidade 3’ depende: D. Da ação de uma enzima específica para cada tipo de aminoácido e para cada anticódon correspondente. Cada uma das moléculas de RNAt liga-se a um dentre os 20 aminoácidos correspondentes. O reconhecimento apropriado e a ligação ao aminoácido correto é dependente da atividade da enzima aminoacil-tRNA-sintetase, que acopla covalentemente cada aminoácido ao seu conjunto apropriado de moléculas de RNAt. 3. Existe uma doença provocada por uma forma alterada de proteína que se torna infectante. A proteína priônica gera agregados extracelulares no tecido nervoso, o que leva ao comprometimento cognitivo. Assinale a alternativa que apresenta o nome deste tipo de doença em humanos. E. Doença de Creutzfeldt-Jacob. Doenças chamadas de encefalopatia espongiforme bovina – e comumente chamada de doença de Creutzfeldt-Jacob, em seres humanos – são encefalopatias gravíssimas causada por agregados proteicos de uma forma alterada da proteína PrP (proteína priônica). Esta proteína é infecciosa, uma vez que transforma as demais proteínas em contato em conformações patológicas, espalhando-se rapidamente no sistema nervoso central e levando ao rompimento tecidual, ao déficit cognitivo e à morte. 4. Na etapa de iniciação da síntese protéica, quando um códon especial é encontrado pelo ribossomo, se estabelecem ligações de pontes de hidrogênio entre o primeiro aminoácido e o RNAm. Dentre os códons a seguir, qual representa o de iniciação? D. AUG. O códon de início de tradução tem a sequência de três bases nitrogenadas específicas: AUG. 5. Com relação ao código genético e ao processo de tradução, assinale a alternativa correta. C. Com o deslocamento do ribossomo durante a síntese de proteínas, o tRNA que ocupa inicialmente o sítio aminoacil passa para o sítio peptidil. Através do estudo do código genético, sabemos que os aminoácidos são codificados por mais de um códon, sendo, portanto, degenerado. Além disso, sabemos que o código é semiuniversal, pois os aminoácidos são codificados pelos mesmos códons em todas as espécies. As três possibilidade de códons de terminação são: UAG, UAA, UGA. A enzima aminoacil-tRNA é específica para o RNA transportador e, durante a síntese proteica, com o deslocamento do ribossomo, o tRNA que ocupa inicialmente o sítio aminoacil passa para o sítio peptidil para dar espaço a um novo aminoácido. O diagnóstico citogenético é uma ferramenta muito útil na identificação e confirmação das cromossomopatias ou outras doenças, pois fornece uma visão geral da morfologia e estrutura dos cromossomos a partir de uma amostra retirada do paciente. O exame de rotina mais comum e requisitado dentro da citogenética para o diagnóstico de doenças como leucemias e alterações cromossômicas é o cariótipo. Na medicina, esse importante exame é possível de ser realizado por meio da coloração das células em divisão com determinados corantes, seguida de exame microscópico. A análise de cromossomos corados é a principal especialidade citogenética. Você é um citologista que trabalha em um renomado laboratório de citogenética, e está prestes a realizar um cariótipo de um paciente. Veja como é feita a montagem do cariótipo. Então você é designado a processar a amostra do próximo paciente. Isto significa que com uma amostra de células e um microscópio já se podem analisar os cromossomos? Ou será que a amostra deve passar algum tipo de processamento? Caso o processamento seja necessário, descreva qual o processamento adequado para a amostra do paciente em questão, desde a coleta até a análise final. Padrão de resposta esperado O exame de cariótipo é um dos exames mais elaborados com um pré-processamento mais longo e que exige um foco e atenção total do citogeneticista ou pesquisador em questão. Primeiro ocorre a extração da amostra do paciente, como, por exemplo, a retirada de uma alíquota de sangue; posteriormente a preparação da amostra até chegar ao microscópio envolve um processo chamado de cultura celular; e é necessário que a célula chegue a uma fase do ciclo celular de duplicação chamada metáfase. A partir daí, com o material cromossômico condensado, é realizada uma técnica de bandeamento cromossômico chamada Bandeamento G, a qual produz um padrão de bandas transversais claras e escuras ao longo dos cromossomos (colorindo os cromossomos) que torna possível a exata identificação de cada par cromossômico. A análise dessas "bandas" permite o estudo da estrutura dos cromossomos, sendo possível identificar possíveis doenças ou alterações cromossômicas. 1. Utilize seus conhecimentos adquiridos e assinale a opção em que a síndrome cromossômica descrita apresenta a formação de pelo menos um corpúsculo de Barr: A. Síndrome de Klinefelter (47, XXY). O corpúsculo de Barr ou cromatina sexual é encontrado em indivíduos do sexo feminino, genótipo XX dos genes sexuais, visível nas células somáticas durante a interfase. O corpúsculo de Barr é compensação natural para a dupla carga genética dos indivíduos femininos da espécie humana, onde um dos cromossomos X será inativo em relação ao outro. Porém em algumas síndromes cromossômicas é possível identificar o corpúsculo de Barr em indivíduos do sexo masculino que apresentam sobrecarga do cromossomo X. Na síndrome de Klinefelter, que acomete indivíduos do sexo masculino(47 XXY), é encontrada a presença do corpúsculo de Barr.Outros cariótipos menos comuns para esta mesma cromossopatia são 48 XXYY; 48 XXXY; 49 XXXYY e 49 XXXXY, que, respectivamente, exibem 1, 2 e até 3 corpúsculos de Barr. 2. Qual destas técnicas laboratoriais representa maior poder de resolução para diagnósticos citogenéticos na atualidade? C. FISH. A Hibridação in situ por Fluorescência (FISH) é uma técnica de citogenética molecular que utiliza sondas de DNA marcadas com fluorescência para detectar anomalias cromossômicas, como microdeleções e rearranjos complexos, que estão além do poder de resolução da citogenética clássica. É uma técnica considerada padrão-ouro em laboratórios de citogenética. Dentre suas vantagens estão rapidez, utilização de células interfásicas ou metafásicas e alta resolução. Essa metodologia tem sido aplicada na identificação de anormalidades cromossômicas associadas a malformações congênitas, câncer, dentre outras doenças, sendo também um instrumento valioso para o mapeamento gênico. 3. Existem anomalias relacionadas aos cromossomos sexuais na espécie humana; em uma delas, observada apenas em mulheres, a pessoa apresenta baixa estatura, esterilidade e, em alguns casos, pescoço muito curto e largo. Assinale a alternativa que apresenta a denominação dessa síndrome. E. Síndrome de Turner. A síndrome de Turner (45, X) é uma monossomia manifestada apenas em mulheres. As portadoras apresentam apenas um cromossomo X sexual e o complemento de autossomos diploide. Devido à falha nos cromossomos sexuais as portadoras são em sua maioria estéreis. As pessoas com cariótipo 45, X não apresentam corpúsculo de Barr indicando que o único cromossomo sexual está ativo. O fenótipo geralmente apresenta atraso no desenvolvimento, baixa estatura, pescoço curto e grosso, deficiência auditiva e comprometimento cardiovascular. 4. A análise citogenética pode diagnosticar alterações cromossômicas numéricas e estruturais presentes em várias síndromes bem conhecidas. Assinale a opção correta: B. Síndrome de Turner, síndrome de Edwards e síndrome de Klinefelter. Síndrome de Turner, síndrome de Edwards e síndrome de Klinefelter são aneuploidias. Ou seja, alterações de perda ou ganho cromossômicas, em um número não múltiplo exato do conjunto haploide característico da espécie. Indivíduos que apresentam insuficiência ou excessiva quantidade de um cromossomo específico apresentam alterações no fenótipo, e o diagnóstico é feito por meio de análises citogenéticas. 5. As síndromes de Down e de Turner são caracterizadas, respectivamente, por D. trissomia do cromossomo 21 e ausência de um cromossomo sexual nas mulheres. A trissomia do cromossomo 21 é também conhecida como síndrome de Down, enquanto a síndrome de Turner é uma doença que acomete apenas indivíduos do sexo feminino que apresentam ausência de um cromossomo sexual X. A anemia falciforme é a doença hereditária monogênica mais comum do Brasil. É causada por uma mutação que atinge a hemoglobina. Em geral, os pais são portadores assintomáticos de um único gene afetado (heterozigotos), produzindo HbA e HbS (AS), cada um deles transmitindo o gene alterado para a criança, que assim recebe o gene anormal em dose dupla (homozigoto SS). Uma das características dessas doenças é a sua variabilidade clínica: enquanto alguns pacientes têm quadro de grande gravidade e estão sujeitos a inúmeras complicações e frequentes hospitalizações, outros apresentam evolução mais benigna, em alguns casos quase assintomática. Quando a doença é diagnosticada precocemente e tratada de modo adequado, com os meios disponíveis e a participação da família, a morbidade e mortalidade podem ser reduzidas expressivamente. O aconselhamento genético, em contexto de educação, pode contribuir para reduzir sua incidência. Todas as ações do aconselhamento genético das doenças falciformes deverão considerar os referenciais da bioética na abordagem de uma doença genética. A respeito dessa doença, responda: a) A doença é causada por qual tipo de mutação? b) Quais aminoácidos estão envolvidos na mutação? c) Essa mutação afeta qual gene? d) A mutação apresenta qual problema fenotípico nos pacientes? e) Cite os demais sintomas da doença. a) A anemia falciforme é uma doença causada por umamutação de ponto. b) A mutação de ponto é a substituição da sequência GAG que codifica o aminoácido ácido glutâmico pela sequência GTG que codifica o aminoácido valina. c) Essa mutação acomete o gene da globina beta da hemoglobina, originando uma hemoglobina anormal ou disfuncional, denominada hemoglobina S (HbS), ao invés da hemoglobina normal denominada hemoglobina A (HbA). A mutação de ponto também leva à substituição de um ácido glutâmico por uma valina na posição 6 da cadeia beta, com consequente modificação físico-química na molécula da hemoglobina. d) Essa substituição de aminoácidos gera alterações estruturais das hemácias que passam a apresentar a morfologia anormal em forma de foice, ocasionando encurtamento da vida média dos glóbulos vermelhos, fenômenos de vaso oclusão e episódios de dor e lesão de órgãos. e) Os pacientes apresentam dores osteoarticulares, dores abdominais, infecções e enfartes pulmonares, retardo do crescimento e maturação sexual, acidente vascular cerebral e comprometimento crônico de múltiplos órgãos. 1. As mutações gênicas podem ocorrer espontaneamente na natureza ou ser induzidas por agentes externos. Um exemplo de mutação espontânea é a tautomeria, que se caracteriza por: B. transformação temporária de uma base nitrogenada em outra, ocasionando erros na duplicação dos genes. As modificações tautoméricas são exemplos de mutação espontânea que leva à alteração química da citosina na molécula molde de DNA, em que a citosina se torna capaz de parear com a adenina através de uma mudança reversível no hidrogênio com alteração na base nucleotídica para um isômero diferente. As modificações tautoméricas podem causar pareamentos atípicos entre os nucleotídeos (como T com G ou C com A), levando a mutações de substituição de par de base após um ciclo completo de replicação. 2. Mutação neutra pode ser definida como: C. mudança na sequência de aminoácidos de uma proteína sem alterar a sua capacidade de funcionar. Na mutação neutra, ocorre a troca de um aminoácido por outro de propriedades semelhantes sem comprometimento da função da proteína codificada. 3. As definições de mutações de transição e transversão são respectivamente: A. 1) A modificação de base na qual uma purina substitui uma purina, ou uma pirimidina substitui uma pirimidina. 2) A substituição de base na qual uma purina substitui uma pirimidina, ou uma pirimidina substitui uma purina. As mutações por substituição apresentam classificações de acordo com os tipos de bases envolvidas. Transição é quando a substituição abrange bases do mesmo tipo, isto é, substituição de uma purina por outra purina ou de uma pirimidina por outra de igual tipo. Exemplos: purina → purina – ACG (treonina) → GCG (alanina). Quando a substituição envolve bases de tipos diferentes, com troca de uma purina por uma pirimidina ou vice- versa, trata-se de transversão. Exemplos: purina → pirimidina – AAG (lisina) → ACG (treonina). 4. Mutações no DNA nas regiões dos introns podem ter efeito ou não. Causa efeito direto nos sistemas biológicos quando a mutação atua: D. nas sequências do DNA relacionadas à regulação gênica ou na junção da emenda entre íntrons e éxons. Mutações no DNA nas regiões dos introns podem ser inócuas fenotipicamente, a menos que ocorram em sequências do DNA relacionadas à regulação dos genes estruturais ou na junção da emenda entre íntrons e éxons. As mutações, nas sequências reguladoras, podem afetar o nível da expressão gênica, enquanto as mutações na junção da emenda podem causar perda de sequências codificadoras (perda deéxons) ou retenção de sequências não traduzidas (manutenção de íntrons) na molécula de RNA mensageiro. 5. Mutações ocorridas em animais vertebrados serão transmitidas às gerações seguintes caso ocorram nas moléculas de: E. DNA das células germinativas. As células de um organismo com reprodução sexual são de dois tipos: células somáticas e germinativas. As mutações que se acumulam nas células germinativas passam para a prole, por isso a necessidade de proteção contra altas taxas mutacionais para garantir a perpetuação da espécie.
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