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Universidade Federal de São Paulo Campus Baixada Santista Departamento de Ciências do Mar -DCMar GABARITO PROVA BIODIVERSIDADE II – 18/12/2013 1- Compare do ponto de vista funcional os organismos na figura abaixo. ~15 µm ~15 µm 60 µm ~20 µm 30 µm 30 µm ~20 µm 1.a- (Valor 0,5) Relacione a forma e o tamanho aproximado de cada organismo com a sua maior ou menor capacidade para a absorção de nutrientes. 1.b- (Valor 0,5) Quais as adaptações de cada um deles à flutuabilidade? 1.c- (Valor 0,5) Discuta sobre a importância da forma, tamanho e outras estratégias adaptativas observadas nesses organismos frente à predação. 1.d- (Valor 1,0) Resuma num quadro as características funcionais observadas nesses organismos, a sua importância ecológica e organismo representativo (pode ser só a letra). Universidade Federal de São Paulo Campus Baixada Santista Departamento de Ciências do Mar -DCMar 2- Um pesquisador visitante da UNIFESP Baixada Santista desenvolveu projeto em uma região litorânea do estado de SP, onde três anos atrás houve uma grande liberação acidental de um composto orgânico sintético polimérico de alto peso molecular, que se acumulou no sedimento. Após extensa busca, foi localizada uma região do sedimento onde o composto sintético não foi detectado e concomitantemente observou liberação biológica de sulfeto de hidrogênio (H2S). a. (Valor 0,5) Usando um marcador molecular, o pesquisador descobriu que o micro- organismo (<2µm) heterotrófico responsável por metabolizar o composto sintético não é uma bactéria nem um eucarioto. Como isso é possível? b. (Valor 1,0) O pesquisador resolveu então tentar isolar o micro-organismo. Como ele deve proceder e quais fatores ele deve considerar para esse fim? Quais as vantagens e a desvantagem dessa abordagem? c. (Valor 1,5) Após alguns meses o micro-organismo foi isolado em laboratório! Para classifica-lo o pesquisador tem um microscópio e um cromatógrafo a gás para análise da composição química de parede e membrana celular. Qual a utilidade desses itens para a descrição taxonômica? Qual seria a abordagem ideal para uma classificação precisa desse micro-organismo e qual técnica é fundamental nessa abordagem? d. (Valor 1,0) Visando provar experimentalmente que o micro-organismo isolado metaboliza o composto orgânico polimérico de alto peso molecular, o pesquisador tentou marcar o composto e procura-lo dentro da célula microbiana. Contudo, não foi capaz de detectar o composto íntegro dentro de nenhuma célula! Qual característica de organismos procarióticos explica essa observação? Explique. e. (Valor 2,0) Após o estudo no laboratório, o pesquisador resolveu retornar ao campo para entender a liberação do sulfeto de hidrogênio (H2S). Ele observou que o composto polimérico, após ser metabolizado pelo micro-organismo isolado, alimenta fermentadores no sedimento anóxico. Posteriormente o álcool produzido pela fermentação alimenta uma sintrofia entre acetogênicos e redutores de sulfato. Por que as duas classes de micro- organismos estão presentes e como ambas se beneficiam na interação? Universidade Federal de São Paulo Campus Baixada Santista Departamento de Ciências do Mar -DCMar 3- O crescimento do vegetal pode ser influenciando tanto por fatores do meio, como por substâncias reguladoras de crescimento denominadas hormônios vegetais. O gráfico mostra o resultado de um experimento, em que se observa o efeito do aumento na concentração do hormônio vegetal auxina sobre o crescimento de raízes, gemas e caules e sobre a produção do gás etileno, que também afeta o crescimento vegetal. a. (valor 0,5) Explique a relação entre a concentração de auxina e a promoção de crescimento observado em raízes e caules. b. (valor 1,0) Que relação pode ser observada entre a concentração de AIA e de etileno e o que isto influencia no crescimento da planta? BOA PROVA! Universidade Federal de São Paulo Campus Baixada Santista Departamento de Ciências do Mar -DCMar Respostas ideais Pergunta 1 As respostas ideais para esta pergunta foram extraídas das melhores respostas dos companheiros. Mesmo não tendo respondido o mesmo, se a resposta teve lógica e fundamento foi considerada parcialmente. 1.a- Exemplo de resposta adequada (extraída das respostas dos companheiros): A capacidade de absorção de nutrientes de cada organismo é maior conforme o tamanho aumenta, assim como sua superfície de contato com o meio. Quanto maior o tamanho do organismo e maior a sua área superficial, melhor será sua capacidade de absorção. Portanto, organismos mais compridos (longos) e achatados, terão melhores resultados neste processo. Em ordem crescente dos organismos com maior capacidade de absorção de nutrientes: a<b<c<g<f<d<e A resposta não é perfeita, mas está bem raciocinada. 1.b- Exemplo de resposta adequada (extraída das respostas dos companheiros): Os organismos “e”, “f” e “g” adapataram sua forma e estrutura para aumentar a superfície de contato e área, aumentando assim a flutuabilidade. A estrutura alongada de “e” e a presença de prolongamentos em “f” e “g” aumentam essa área de contato e a tensão superficial, dando maior sustentação. O organismo “c” apresenta a estratégia de viver em colônia, contribuindo a aumentar a área total do conjunto e a sustentação. Outra estratégia é a presença de flagelos (organismos “b” e “f”), o que auxilia na flutuabilidade. Outra estratégia seria o acúmulo de substâncias com densidade menor que a do meio (água de mar), tais como gases ou vacúolos com óleo (este último pode ser o caso de “d”). A resposta não é perfeita, mas está bem raciocinada. 1.c- Exemplo de resposta adequada (extraída das respostas dos companheiros): Uma estratégia para diminuir a predação é um tamanho elevado, pois existe limite de tamanho da presa que pode ser ingerida pelo herbívoro. A formação de colônias ou cadéias (“c” e “g”) também dificultam a predação por se apresentarem num tamanho maior frente à vida livre. A presença de estruturas de sílica, como em “d”, “e” e “g”, também significam um proteção frente a predação. Outra estratégia e a presença de prolongamentos, como as setas apresentadas em “f” e “g” diminuem a palatibilidade dos organismos. Universidade Federal de São Paulo Campus Baixada Santista Departamento de Ciências do Mar -DCMar A presença de flagelos permite a migração vertical, podendo significar uma estratégia de evitar a presença de predadores. A presença de bainhas mucilaginosas reduzem também a palatabilidade. Organismos mucilaginosos podem resistir à digestão quando ingeridos, permitindo a supervivência deles. Uma outra estratégia é a produção de defesas químicas, como em cianobactérias, dinoflagelados, etc. 1.d- Exemplo de resposta adequada (não precisavam colocar todas, mas sim neste estilo): Característica Funcional Importância ecológica Organismos representativos Tamanho reduzido - Aumenta a eficiência de difusão de nutrientes - facilita a flutuabilidade - aumenta a taxa de reprodução A, B Aumento da superfície de contato (formas diferentes da esférica) - Aumenta a eficiência de absorção de nutrientes D, E, F Aumento da relação superfície/volume - Aumenta a eficiência de absorção de nutrientes - aumenta a flutuabilidade D, E Aumento da superfície de atrito por presença de setas ou ornamentação - aumenta a flutuabilidade - resistência à predação F, G Formação de cadeias ou colônias - aumenta a flutuabilidade - diminui a predação - facilita reprodução C, G Estruturas rígidas de sílica - resistência à predação D, E, G Mixotrofia - obtenção de recursos F Produção de toxinas - evitarpredadores cianobactérias Fotossíntese - obtenção de recursos A, B, C, D, E, F, G Universidade Federal de São Paulo Campus Baixada Santista Departamento de Ciências do Mar -DCMar Pergunta 2 2 a) A vida é composta por 3 domínios, todos os quais possuem representantes no picoplâncton. Se o micro-organismo isolado não pertence aos domínios “Bacteria” ou “Eukarya”, ele representa uma “Arquéia”. 2 b) Para isolar o organismo desejado seria importante lançar mão de um meio de cultura apropriado, que reproduza as condições ambientais (temperatura, pH, salinidade) de onde o micro-organismo vai ser isolado. A presença do composto polimérico como única fonte de carbono serviria para favorecer o micro-organismo desejado e tornaria o meio seletivo. O cultivo permitiria manipulação/experimentação com o organismo. Por outro lado, poucos organismos ambientais podem ser cultivados (grande anomalia de contagem em placas). 2 c) A forma não é um bom critério para descrição taxonômica. A composição da parede e da membrana celular seria um critério útil para diferenciar as arquéias dos demais domínios, pois possuem pseudopeptideoglicanos, parede de polissacarídeos diferentes e ligações éter entre lipídeos de membrana. Mas para a descrição da espécie seria necessário empregar a taxonomia polifásica, que emprega características genéticas e fenotípicas diversas, com destaque para a hibridação DNA-DNA com espécies similares. 2 d) O composto orgânico apenas alimenta os micro-organismos após sua digestão extracelular. Bactérias e arquéias são organismos osmotróficos e absorvem nutrientes na membrana celular. Um composto polimérico grande precisa ser quebrado extracelularmente em monômeros que sejam pequenos o suficiente para cruzar a membrana e ser incorporado ao metabolismo celular. 2 e) O álcool orgânico produzido pelos fermentadores alimenta a sintrofia entre acetogênicos e redutores de sulfato. O acetogênico consome o álcool produzindo hidrogênio. O acúmulo deste, contudo, torna a reação termodinamicamente inviável. O hidrogênio associado ao sulfato presente em sedimento marinho permite o estabelecimento de redutores de sulfato que não são capazes de metabolizar o álcool. Eles consomem o hidrogênio e o sulfato, gerando sulfeto de hidrogênio, mas.de modo similar, o consumo de hidrogênio tornaria também a reação termodinamicamente inviável após um tempo. Dessa forma, o equilíbrio entre produção de hidrogênio pelos acetogênicos e consumo pelos redutores de sulfato permite que ambos os grupos tenham reações termodinamicamente favoráveis e possam sobreviver. Pergunta 3 3a. A auxina funciona como inibidor de crescimento quando em altas concentrações, sendo a raiz mais sensível do que o caule à ação das auxinas. O broto tem sensibilidade intermediária às auxinas, se comparada à da raiz e à do caule. 3b. Quanto maior a concentração de AIA, maior promoção de crescimento de caule e folhas, com isso começam a aparecer os fatores relacionados ao amadurecimento e envelhecimento do vegetal, como a abscisão. O etileno começa a atuar em fatores de indução de abscisão, indução da floração e maturação de frutos.
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