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U N I V E R S I D A D E D E S Ã O P A U L O ESCOLA SUPERIOR DE AGRICULTURA “LUIZ DE QUEIROZ” DEPARTAMENTO DE GENÉTICA P R O G R A M A D E P Ó S - G R A D U A Ç Ã O E M A G R O N O M I A “ G E N É T I C A E M E L H O R A M E N T O D E P L A N T A S ” BIOLOGIA CELULAR E GENÉTICA GERAL Conselho do Programa de Pós-Graduação em Agronomia “Genética e Melhoramento de Plantas” PIRACICABA /SP CONSELHO DO PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM AGRONOMIA "GENÉTICA E MELHORAMENTO DE PLANTAS" Maria Lúcia Carneiro Vieira Coordenadora Isaias Olívio Geraldi Suplente Márcio de Castro Silva Filho Membro CORPO DOCENTE Akihiko Ando Aline Aparecida Pizzirani-Kleiner Antonio Augusto Domingos Coelho Augusto Tulmann Neto Carlos Alberto Labate Cláudio Lopes de Souza Júnior Elizabeth Ann Veasey Flávio Cesar Almeida Tavares Gerhard Bandel Isaias Olívio Geraldi João Lúcio de Azevedo José Branco de Miranda Filho Luis Eduardo Aranha Camargo Márcio de Castro Silva Filho Margarida Lopes Rodrigues Aguiar-Perecin Maria Lúcia Carneiro Vieira Natal Antonio Vello Paulo Yoshio Kageyama Ricardo Antunes Azevedo Roland Vencovsky Silvia Maria Guerra Molina Vicente José Maria Savino ÍNDICE Apresentação......................................................................................................... i Programa de Biologia Celular e bibliografia........................................................... ii Programa de Genética Geral e bibliografia............................................................. iv Questões de Biologia Celular................................................................................. 1 Questões de Genética Geral................................................................................... 26 Anexo 1. Código Genético.................................................................................... 55 Anexo 2. Tabela de Qui-Quadrado......................................................................... 56 Anexo 3. Mapa Genético do milho......................................................................... 57 Conselho do Programa de Pós-Graduação em Agronomia “Genética e Melhoramento de Plantas”, ESALQ/USP i APRESENTAÇÃO O Conselho do Programa de Pós-Graduação em Agronomia “Genética e Melhoramento de Plantas” (PPG-GMP) da ESALQ/USP decidiu organizar, imprimir e deixar disponível na Secretaria de Pós-Graduação do Departamento de Genética uma coleção de questões que têm sido solicitadas nas provas de suficiência em “Biologia Celular” e “Genética Geral” para seleção de pós-graduandos nos últimos anos. Esta coleção de questões tem por finalidade servir de orientação para o estudo dos candidatos ao PPG-GMP. Além disso, esta coleção também deverá contribuir para homogeneizar as condições preparatórias entre os candidatos das diferentes regiões geográficas. As questões das provas futuras poderão ser totalmente diferentes da presente coleção. O Conselho do PPG-GMP mantém o compromisso de respeitar os programas anexos de “Biologia Celular” e “Genética Geral”. Esta coleção é propriedade intelectual de todos os Professores do PPG-GMP que têm dedicado parte do seu tempo em organizar as provas nos últimos anos. A eles e aos pós- graduando do Programa de Aperfeiçoamento em Ensino (PAE), que fizeram a revisão final das questões, manifestamos os agradecimentos. Conselho do PPG-GMP Conselho do Programa de Pós-Graduação em Agronomia “Genética e Melhoramento de Plantas”, ESALQ/USP ii PROGRAMA DE BIOLOGIA CELULAR Introdução: A importância da Biologia Celular para a Biologia Geral e para a Agronomia. Métodos de estudo da célula: Técnicas microscópicas e preparação de lâminas. Microscopia ótica e eletrônica: Métodos moleculares de estudo da célula. Constituição química da célula: Noções básicas de citoquímica e importância do DNA, proteínas, lipídeos, polissacarídeos, água, sais minerais e demais constituintes químicos da célula. Morfologia da célula: Estrutura e propriedades típicas de células vegetais e animais primitivos e evoluídos. Crescimento, diferenciação e organização celular. Membrana plasmática e parede celular: Estrutura, funções e propriedades. Importância da membrana plasmática para a nutrição celular, recepção de estímulos externos e interações entre as células nos tecidos. Fibras vegetais e sua importância para a Agricultura. Citoplasma: hialoplasma, membranas internas da célula e síntese de macromoléculas: Estrutura e funções do hialoplasma, citoesqueleto, retículo endoplasmático, aparato de Golgi, lisossomos e peroxissomos. Importância na síntese e secreção de macromoléculas. Organelas transdutoras de energia: Mitocôndrias e cloroplastos. Estrutura, funções e propriedades. A importância da atividade mitocondrial para o desenvolvimento de plantas e animais. Eficiência fotossintética em programas de Melhoramento. O sistema genético das mitocôndrias e dos cloroplastos. Núcleo e cromossomos: Estrutura e função do núcleo.Núcleo celular e maquinaria para a síntese protéica. Nucléolo e biossíntese de ribossomos estrutura e função da cromatina e dos cromossomos. Cromossomos e evolução cariotípica. Tipos especiais de cromossomos. Mapas citológicos. Importância da caracterização do cariótipo (número e morfologia dos cromossomos) para os estudos de Evolução, em Programas de Melhoramento e na Biotecnologia. Divisão celular: Mitose e Meiose: Ciclo mitótico e mitose. Importância da mitose para a diferenciação, crescimento e reprodução de plantas e animais. Meiose e reprodução. Meiose e suas consequências genéticas. Relações entre meiose e leis de Mendel. Importância para a Agricultura. Gametogênese - Importância em plantas e animais. Aberrações cromossômicas, numéricas e estruturais: Classificação e sua importância para a Evolução e para a Agricultura. Bibliografia recomendada AGUIAR-PERECIN, M.L.R.; BANDEL, G. Biologia celular. Piracicaba: DECALQ, 1994. 141p. ALBERTS, B. et al. Biologia molecular da célula. 3.ed. Porto Alegre: Artes Médicas, 1997. 1294p. DE ROBERTIS, E. D. P.; DE ROBERTIS JUNIOR, E.M.F. Bases da biologia celular e molecular. 2. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 1993, 332p. FARAH, S. B. DNA Segredos e mistérios. São Paulo: Sarvier, 1997, 276p. MANTELL, S. H.; MATTHEWS, J.A. ; MCKEE, R.A. Princípios de biotecnologia em plantas: uma introdução à engenharia genética de plantas. Ribeirão Preto: SBG, 1994, 333 p. Conselho do Programa de Pós-Graduação em Agronomia “Genética e Melhoramento de Plantas”, ESALQ/USP iii USP/ESALQ, Questões de Biologia Celular e Genética Geral. Piracicaba: Departamento de Genética, 1999, 57p. ZAHA, A. (Coord.). Biologia molecular básica. 2 ed. Porto Alegre: Mercado Aberto, 2000, 336p. Conselho do Programa de Pós-Graduação em Agronomia “Genética e Melhoramento de Plantas”, ESALQ/USP iv PROGRAMA DE GENÉTICA GERAL Importância e objetivos da genética; genética na agricultura: Histórico, descobertas mais relevantes na genética, uniformidade, variabilidade, interrelações entre genética, melhoramento e demais áreas da Agricultura. Mendelismo: Herança monogênica (1ª Regra da Genética), conceito de alelo e de interação alélica, segregação gamética e zigótica, teste do X2. Genes mendelianos em plantas, animais e microrganismos. Princípio da distribuição independente (2ª Regra da Genética), interações não alélicas. Polialelia: Segregação e distribuição na população; testes de alelismo, genes letais. Sistemas de incompatibilidade em plantas superiores. Ligação gênica: (3ª Regra da Genética), permuta e recombinação, teste de dois e três pontos, interferência. Mapas genéticos: metodologia clássica e molecular. Ligação, recombinação e mapeamento de genes através do cruzamento-teste e em F2. Recombinação em microrganismos: Metodologia de estudo em bactérias, fungos filamentosos, leveduras e vírus. Importânciade estudos com microrganismos na Genética e na Agricultura. Mecanismos de determinação do sexo: mecanismo gênico e cromossômico da determinação do sexo em plantas e animais superiores. Herança ligada ao sexo. Genes limitados e influenciados pelo sexo. Herança extracromossômica: Elementos genéticos extracromossômicos, plasmídeos, DNA mitocondrial e cloroplastidial. Base molecular da macho-esterilidade em plantas; importância para o melhoramento. Herança poligênica e princípios de genética quantitativa: Base genética de caracteres quantitativos, ação gênica e distribuição de frequências, decomposição de variância fenotípica e suas relações com a seleção; coeficiente de herdabilidade e progresso esperado na seleção; predição do comportamento de híbridos e mestiços. Heterose, interação genótipo x ambiente. Genética de Populações: Estrutura genética de populações, endogamia, frequências gênicas e genotípicas em populações panmíticas, expressão de Wright, equilíbrio de Castle-Hardy-Weinberg, fatores que alteram o equilíbrio, seleção contra o homozigoto recessivo. Marcadores genéticos. Evolução: Conceito, fatores evolutivos; Moderna Teoria Sintética da Evolução. Genética Molecular: Natureza molecular do material genético, conceito de gene, código genético, replicação e transcrição do DNA , síntese de proteínas; expressão e regulação do gene. Elementos genéticos móveis. Organização do material genético em procariotos e eucariotos. Mutação: Conceito e importância, mecanismo molecular, mutação de ponto, agentes mutagênicos, obtenção e tipos de mutantes. Genética Fisiológica: Mecanismos de expressão e regulação gênica, desenvolvimento e diferenciação. Conceito de pleiotropia. Princípios de genética e biotecnologia: Engenharia genética, plasmídeo, etapas para obtenção de moléculas híbridas, enzimas de restrição, manipulação e transferência de genes. Importância para a Agricultura, Pecuária, Indústria e Medicina. A Biotecnologia e o papel da Genética. Bibliografia recomendada CARVALHO, H.C. Fundamentos da genética e evolução. 3.ed. Rio de Janeiro: Conselho do Programa de Pós-Graduação em Agronomia “Genética e Melhoramento de Plantas”, ESALQ/USP v Atheneu, 1987. COSTA, S.O.P. (Coord.). Genética molecular e de microrganismos: os fundamentos da engenharia genética. São Paulo: Manole, 1987. 559p. FERREIRA, M. E.;GRATTAPAGLIA, D. Introdução ao uso de marcadores, RAPD, RFLP em análise genética. Brasília: Embrapa, 1995, 220p. GARDNER, E.J.; SNUSTAD, D.P. Genética. 7.ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 1986. 497 p. GRIFFITHS, A. J. F. et al. An introduction to genetic analysis. 6.ed. New York: W.H. Freeman, 1996. 916p MANTELL, S. H.; MATTHEWS, J.A. & MCKEE, R.A. Princípios de biotecnologia em plantas: uma introdução à engenharia genética de plantas. Ribeirão Preto: SBG, 1994, 333 p. METTLER, L.E. Genética de populações e evolução. São Paulo: EDUSP, 1973. 262p. STRICKBERGER, M.W. Genetics. 3.ed. New York: MacMillan, 1985. 842p. RAMALHO, M.A.P.; SANTOS, J.B.; PINTO, C.A.B.P. Genética na agropecuária. 4.ed. São Paulo: Globo, 1995. 359p. WALLACE, B. Basic population genetics. Irvington: Columbia University Press, 1981. 688p. Questões - Biologia Celular Conselho do Programa de Pós-Graduação em Agronomia “Genética e Melhoramento de Plantas”, ESALQ/USP 1 QUESTÕES BIOLOGIA CELULAR Questões - Biologia Celular Conselho do Programa de Pós-Graduação em Agronomia “Genética e Melhoramento de Plantas”, ESALQ/USP 2 1) O esquema abaixo representa uma célula-mãe da meiose do milho (2n = 20 cromossomos). Somente um cromossomo desta espécie é representado no esquema: o cromossomo nº 6. No braço longo deste cromossomo aparecem dois pequenos pontos pretos: são "Knobs" cromossômicos, utilizados como marcadores citológicos. Estes "Knobs" não mudam de posição e não desaparecem de uma geração para outra, isto é, uma vez presentes, passam aosdes aos descendentes em cruzamentos. No par de homólogos nº 6 do esquema somente um dos cromossomos tem dois "Knobs", o outro não tem nenhum. a) Esquematize um quiasma b) Esquematize a diáda resultante dessa permuta. c) Esquematize a tétrada resultante dessa permuta. d) Qual a frequência de gametas formados (esquematize) supondo-se que 10% das células-mãe da meiose apresentam permuta ? GkGk’ significa que no cromossomo 6 há um "knob" (k) na posição próxima ao centrômero e há outro "knob" (k') na posição distante do centrômero. 2) O cruzamento interespecífico em plantas geralmente resulta num híbrido F1 estéril, que não deixa descendentes. a) Do ponto de vista citogenético, por que os híbridos F1 são estéreis ? b) Se ocorrer a duplicação cromossômica (natural e induzida) nas células desses híbridos F1 estéreis podem se formar indivíduos viáveis , férteis e que produzem descendentes. Qual é a denominação citogenética desses descendentes férteis ? Alguns autores acham que “esses descendentes férteis são uma nova espécie formada!" Justifique esta afirmação. c) Esquematize um cruzamento qualquer onde os parentais tenham número diferente de cromossomos. Esquematíze também o F1, a duplicação, e o F2, representando somente o número de cromossomos. Questões - Biologia Celular Conselho do Programa de Pós-Graduação em Agronomia “Genética e Melhoramento de Plantas”, ESALQ/USP 3 3) Complete o quadro abaixo, indicando as diferenças entre autopoliploidia e alopoliploidia. Indique os genomas por: AA, BB, AABB, etc. Indique os números de cromossomos por: n, 2n, 3n, etc. Número de Cromossomos Genoma(s) a) Haplóide b) Diplóide c) Autotriplóide d) Autotetraplóide e) Autopentaplóide f) Alotriplóide g) Alotetraplóide Entre as plantas poliplóides, destacam-se os alotetraplóides férteis. Porque que um determinado tipo de alotetraplóide é fértil? Os alotetraplóides férteis tem qual constituição genômica específica ? 4) Suponha um indivíduo 2n = 4, em que todos os cromossomos são metacêntricos, Faça um esquema das seguintes fases da meiose: a) Leptóteno b) Diplóteno c) Metáfase I d) Anáfase I e) Anáfase II 5) Qual é a importância do Complexo de Golgi, da Parede Celular e dos Cloroplastos para a Célula Vegetal ? Qual é a importâcia dessas 3 organelas para a produção vegetal ? 6) Um segmento de uma molécula de DNA tem a seguinte sequência de bases nitrogenadas numa de suas cadeias: A - G - C - T - G - C - A - T a) Represente esquematicamente esse segmento, com as duas cadeias: b) Represente esquematicamente um segmento de m-RNA formado a partir desse DNA, de tal modo que a sequência de bases seja complementar ao novo segmento formado na cadeia de DNA. c) Suponha que no segmento do DNA (do enunciado desta questão) ocorresse uma modificação na 1ª molécula de adenina, sendo esta substituída por timina. Represente esquematicamente este segmento de DNA, com as duas cadeias. d) Represente esquematicamente o m-RNA formado a partir do novo segmento de DNA, considerando a fita complementar como sendo a ativa. e) Como se denomina o fenômeno que ocorreu nos ítens c) e d)? Quais seriam as consequências ? Questões - Biologia Celular Conselho do Programa de Pós-Graduação em Agronomia “Genética e Melhoramento de Plantas”, ESALQ/USP 4 7) Uma planta de milho Yy foi autofecundada e obteve-se uma espiga segregante. Complete o esquema abaixo indicando a frequência dos gametas e zigotos. (YY e Y_: Grãos Amarelos; yy: Grãos Brancos). Microsporogênese C.M.M. Macrosporogênese C.M.M. DÍADA DÍADA TÉTRADA TÉTRADA ___________________________________________________________________ A ESPIGA DA PLANTA SEGREGA 3 :1 Favor fazer um esquema legível, destacando o Y “grande" do "y" pequeno ! 8) O gene su “sugary” do milho controla o caráter enrugado das sementes. O genótipo su su su (triplo recessivo) determina o caráter de sementes enrugadas do milho. Supondo-se uma planta demilho heterozigota Su su, que seja autofecundada, pergunta-se: Quais os genotípos o os fenótipos resultantes? Para responder esta pergunta, favor preencher os espaços pontilhados. a) preencher os espaços pontilhados (..........) indicando os genótipos G dos núcleos generativos, dos núcleos polares e dos endospermas. Indicar os genótipos G e os fenótipos F dos endospermas. b) preencher os espaços pontilhados sendo que as sementes resultantes da autofecundação da planta Su su têm as seguintes proporções de genótipos e de fenótipos de endospermas: ..........% das sementes têm endosperma com genótipo...........e com fenótipo........ ..........% das sementes têm endosperma com genótipo...........e com fenótipo....... Questões - Biologia Celular Conselho do Programa de Pós-Graduação em Agronomia “Genética e Melhoramento de Plantas”, ESALQ/USP 5 NÚCLEOS GENERATIVOS G ...........................G ............................ NÚCLEOS G ........................... G ........................... F ........................... G ........................... F ........................... POLARES G ........................... G ........................... F ........................... G ........................... F ........................... 9) A figura abaixo mostra 3 células de uma espécie vegetal a) Qual o nome das fases das 3 células: 1- 2- 3- b) Quais as principais características das 3 fases ? c) Quantos cromossomos tem esta espécie: n=....... 2n= ...... 10) Esquematizar a metáfase da mitose, a metáfese da meiose, o cariótipo e o idiograma de uma espécie com 2n=6 cromossomos, onde o cromossomo maior é duas vezes maior que o "intermediário", e este é duas vezes maior que o cromossomo menor. O cromossomo maior é acrocêntrico, o "intermediário" é sub-metacêntrico, e o cromossomo menor é metacêntrico. 11) Algumas aberrações cromossômicas podem acabar resultando, durante a evolução, na criação de novas funções gênicas (novos locos). Como estas surgem e quais são as aberrações que possibilitam seu surgimento ? 12) O que você entende por "compartimentaIização", e quaI é a sua importância para o funcionamento da célula ? 13) Cite as analogias morfológicas, metabólicas e evolutivas entre cloroplastos e mitocôndrias. Questões - Biologia Celular Conselho do Programa de Pós-Graduação em Agronomia “Genética e Melhoramento de Plantas”, ESALQ/USP 6 14) Cada códon, que contém 3 nucleotídeos, corresponde a um aminoácido.No entanto, ao comparar-se o número total de nucleotídeos de um cromossomo e o número total daqueles que correspondem a aminoácidos, verifica-se um grande excesso de nucleotídeos que não correspodem a aminoácidos. Explique porquê (cite pelo menos 4 fatores responsáveis por isso). 15) Explique 2 funções biológicas do empacotamento da cromatina. 16) Quais as principais funções desempenhadas pelo Complexo de Golgi, Mitocôndrias, Retículo Endoplasmático e Lisossomos? GOLGI: a) b) c) MITOCÔNDRIAS: a) b) c) RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO: a) b) c) LISOSSOMOS: a) b) c) 17) Responda as seguintes questões sobre a molécula de DNA: a) Como é sua estrutura primária e secundária ? b) O que é replicação bidirecional do DNA ? c) Descreva o processo molecular de formação de novas fitas de DNA, durante a replicação do mesmo. Qual o papel das proteínas que participam do mesmo ? 18) Descreva, resumidamente como são os processos de iniciação, elongação e terminação da síntese de uma cadeia polipeptídica. 19) Esquematize as vistas laterais da metáfase mitótica , anáfase I e a anáfase II de uma planta com 2n=4 cromossomos. O cromossomo nº 1 tem um comprimento total duas vezes maior que o cromossomo nº 2. O cromossomo nº 1 tem uma relação de braços RB=2, e o cromossomo nº 2 tem uma relação de braços RB=1. 20) Os cloroplastos e mitocôndrias de plantas desempenham importantes funções no citoplasma das células. Verificou-se que plantas com maior produtividade (Kg/ha) apresentam maior eficiência fotossintética (fixam mais mg Co2 /dM 2 /h) e maior eficiência mitocondrial (transformam mais ADP em ATP). Pergunta-se: a) Quais as funções dessas duas organelas ? b) Como se da a herança (de uma geração para outra) dessas duas organelas ? c) Verificou-se que o DNA mitocondrial e o DNA cloroplastidial evoluíram, quando se comparam plantas primitivas e evoluídas. Relacione este fato (evolução) com o melhoramento de plantas. d) Cite o nome de tecidos (ou órgãos) vegetais onde essas duas organelas podem ser encontradas. 21) Qual é a importância da poliploidia para a Evolução e para o Melhoramento de Plantas ? Exemplifique. 22) Faça um esquema mostrando as estruturas molecular do DNA o do RNA. Relacione as diferenças e semelhanças entre essas estruturas. Questões - Biologia Celular Conselho do Programa de Pós-Graduação em Agronomia “Genética e Melhoramento de Plantas”, ESALQ/USP 7 23) O cruzamento entre espécies diferentes resulta geralmente em um híbrido alta ou totalmente estéril. Quais as causas citológicas desta esterilidade? Como se restauraria a fertilidade do híbrido interespecífico? 24) Descreva resumidamente as funçoes básicas das seguintes organelas: a) ribossomos b) mitocôndrias c) estruturas de Golgi d) retículo endoplasmático e) vacúolos f) cloroplastos 25) Represente e identifique as fases da meiose de um organismo com n=2 cromossomos, onde se observam quiasmas, segregação cromossômica, segregação cromatídica e bivalentes. Supor que um dos cromossomos é metacêntrico e o outro, sub-metacêntrico. 26) Relacione as etapas que deverão ser seguidas se você tiver que determinar o número de cromossomos de uma espécie de planta superior. 27) Discuta, resumidamente, do ponto de vista genético e evolutivo, a importância da ocorrência de quiasmas durante o processo de formação de gametas. 28) Na sua opinião, qual a importância do conhecimento citológico para a genética e para o melhoramento ? 29) Esquematize um cromossomo típico com todos os seus componentes, identificando-os. 30) Compare, esquematicamente, a macrosporogênese e a microsporogênese. 31) Em um organismo superior com 2n = 4, se observa ao microscópio uma célula em divisão. Como você poderá distinguir se a célula está: a) em metáfase mitótica ou metáfase I da meiose; b) em metáfase mitótica ou metáfase II da meiose; c) em prófase mitótica ou prófase I; d) em prófase mitótica ou prófase II; e) em anáfase mitótica ou anáfase I; f) em anáfase mitótica ou anáfase II; g) em telófase mitótica ou telófase I; h) em telófase mitótica ou telófase II. Questões - Biologia Celular Conselho do Programa de Pós-Graduação em Agronomia “Genética e Melhoramento de Plantas”, ESALQ/USP 8 32) Assinale na figura abaixo, onde você poderia encontrar moléculas de DNA e RNA. Onde se localizam os diversos tipos de RNA ? 33) A figura abaixo mostra uma célula vegetal vista ao microscópio eletrônico. Identifique as organelas 1, 2, 3 e 4 e indique a principal função de cada uma delas. Relacione essas funções com "caracteres de interesse agronômico para o melhoramento". Questões - Biologia Celular Conselho do Programa de Pós-Graduação em Agronomia “Genética e Melhoramento de Plantas”, ESALQ/USP 9 34) Uma espécie vegetal tem 2n=4 cromossomos. O cromossomo nº 1 é metacêntrico e a sua relação de braços é R.B.=1,0. O cromossomo nº 2 tem um comprimento total exatamente igual a metade do comprimento total do cromossomo nº 1. O cromossomo nº 2 tem uma relação de braços R.B.=2,0. Esquematize: a) O cariótipo desta espécie b) O idiograma desta espécie c) A metáfase em vista polar desta espécie, com esquema do centrômero e das cromátides. 35) Compare mitose e meiose. Faça um quadro destacando pontos importantes de semelhanças e diferenças. 36) Por que certos aberrantes cromossômicosproduzem uma grande quantidade de gametas estéreis ? 37) O antigo modelo de estrutura das membranas celulares incluía três camadas moleculares: 2 externas de proteína e 1 interna de lipídeos, que era aparentemente corroborado pelas ultramicrofotografias da membrana. Hoje em dia esse modelo não é mais aceito, mas as fotografias são as mesmas. Explique o novo modelo, a nova interpretação das fotos e como esse modelo explica dois fenômenos: (a) permeabilidade seletiva de íons e (b) as vias metabólicas ligadas à membrana. 38) Cite 3 evidências em prol da teoria da origem procariótica das mitocôndrias e dos cloroplastos. 39) As propriedades do código genético foram decifradas a partir de uma série de experimentos. Abaixo estão representados os resultados de alguns destes experimentos. Indicar, em cada caso, qual propriedade do código genético é evidenciada e justificar: a) um aminoácido pode ter todos os 20 aminoácidos como vizinhos. b) a alteração de uma base nitrogenada só pode alterar um aminoácido na proteína. c) em diversos organismos analisados, a relação entre o número de nucleotídeos (a) de um mRNA e o número de aminoácidos da proteína formada (b) mostrou que a/b = 3. d) mRNA de coelho, colocado num sistema livre de células obtido de bactérias de E. coli codifica proteína de coelho. e) os codons GGU, CGC, GGA e GGG codificam o aminoácido glicina. 40) Apresente aplicações importantes para a denaturação e renaturação de filamentos de DNA. 41) Responda as seguintes questões: a) Qual o conteúdo de DNA (expresso em valores de "C") nos períodos G1 e G2 do ciclo mitótico. b) Em uma espécie 2n-20, qual o número de cromossomos e de cromátides nas seguintes fases da meiose: paquiteno, metáfase I, metáfase II, anafase I (em um dos polos), anáfase II (em um dos polos). c) Em uma espécie vegetal 2n=20 qual o número de cromossomos nos seguintes tipos de célula: microsporócito I, oosfera, oosfera originária a partir de apomixia apospórica 42) Considere um indivíduo 2n=4, com os genes abaixo indicados. Suponha que ocorre quiasmas entre os pares de genes Aa e Bb em 20% das células. Considerando-se que a ligação é em repulsão pede-se: a) Faça um esquema mostrando os tipos de orientação dos bivalentes que podem ocorrer na anáfase I. b) Quais os tipos e frequência de gametas que podem se originar ? Questões - Biologia Celular Conselho do Programa de Pós-Graduação em Agronomia “Genética e Melhoramento de Plantas”, ESALQ/USP 10 43) O que é eficiência fotossintética e eficiência mitocondrial ? Qual sua ímportância para o melhoramento de plantas ? 44) Quais as diferenças entre autopoliploidia e alopolipoloidia em plantas? Qual dos dois tipos de poliploidia é mais importante para a evolução ? E para o melhoramento? Por que? Justifique e exemplifique. 45) Qual a importância da membrana como receptor hormonal, para a atividade gênica? 46) Esquematize como se dá a transcrição e a tradução. 47) Responda as seguintes questões sobre a molécula de DNA: a) Como é sua estrutura primária e secundária ? b) O que é replicação bidirecional do DNA ? c) Descreva o processo molecular de formação de novas fitas de DNA, durante a replicação do mesmo. Qual o papel das proteínas que participam desse processo ? 48) O que é endomitosa o quais os tipos que você conhece? 49) Explique e faça um esquema da organização da molécula de DNA: a) como é a sua estrutura ? (=duplicação) b) como é o modelo de replicação proposto por WATSON & CRICK ? 50) Qual é o conteúdo de DNA (expresso em valores de "C") nas seguintes fases: nos gametas, nos zigotos, nas fases G1 , S e G2 (do ciclo mitótico), na metáfase mitótica, na telófase mitótica, na metáfase I, na telófase I, na metáfase II, na telófase II e nos gametas. Esquematize. 51) Considere um indivíduo 2n=4, com os genes indicados: Suponha que 20% dos meiócitos tenham crossing-over entre A a B. Faça esquemas, mostrando: a) os tipos de orientação que ocorrem na metáfase I. b) os tipos e frequência de gametas formados. 52) O que é trissomia e monossomia ? Como podem se originar? 53) Compare plantas autopoliplóides e alopoliplóides, quanto ao número de cromossomos e de genomas. Como se originam? Qual é a sua importância para a Genética e para a Agricultura? Questões - Biologia Celular Conselho do Programa de Pós-Graduação em Agronomia “Genética e Melhoramento de Plantas”, ESALQ/USP 11 54) Qual a importância dos cloroplastos o das mitocôndrias para a produtividade das plantas? 55) Uma espécie tem 2n=4 cromossomos, sendo o par nº 1 metacêntrico e o par nº 2 acrocêntrico. Represente esquematicamente: a ) a metáfase da mitose. b) a metáfase I c) a anáfase II d) a tétrada (telófase II) Indique em cada fase esquematizada o nº de cromátides (c) e o nº de cromossomos (n) presentes em cada célula. 56) Defina os seguintes termos no contexto da biologia celular: a) criofratura e gravação b) fosforilação oxidativa c) citocromo c d) processamento de RNA e) heterocromatina 57) Elabore um texto onde você descreva a composição da membrana plasmátíca e o modelo mosaico fluido e discuta as funções de membranas especializadas presentes em células vegetais. 58) O que você conhece a respeito da macho-esterilidade em plantas em termos de natureza citológica e molecular deste fenômeno ? 59) Qual a relação entre o Retículo Endoplasmático e o Complexo de Golgi no processo de secreção de proteínas? 60) Como se dá a transferência e a tradução das informações genéticas contidas no DNA nuclear para o citoplasma da célula e qual a relação deste processo com a definição dos termos genótipo, fenótipo e mutação gênica ? 61) O que caracteriza e região organizadora do nucléolo e quais são as técnicas que podem ser usadas para a sua localização ? 62) Como se define o cariótipo de uma espécie? 63) Caracterize a progênie obtida pela autofecundação de um autotetraplóide simplex considerando que são formados somente bivalentes na meiose. 64) Esquematize uma metáfase mitótica em vista polar, de uma célula vegetal, com 2n=6 cromossomos, sendo que o maior é metacêntrico, o intemediário é sub-metacêntrico, e o menor é acrocêntrico. Dê valores arbitrários em micras, para todos os braços longos e curtos, neste esquema. a) Vista polar da metáfase (2n=6) b) Preencha a tabela Número de cromossomos Braço longo Braço curto Comprimento total Relação de braços c) Esquema do cariótipo:.............................(centrômero) d) Esquema do idiograma:.............................(centrômero) Questões - Biologia Celular Conselho do Programa de Pós-Graduação em Agronomia “Genética e Melhoramento de Plantas”, ESALQ/USP 12 65) Suponha uma planta de milho com a seguinte constituição de “knobs" nos cromossomos 4 e 9 : a) Suponha que no cromossomo 4 não ocorre “crossing-over”. No cromossomo 9 ocorre 100% de permuta entre os 2 “knobs". Quais e quantos tipos de gametas estas plantas podem formar, e em que proporção? Esquematize. b) Supondo não haver "crossing-over” nos 2 cromossomos, quais serão os tipos de gametas formados e em que proporção? 66) A glicose é uma das mais importantes moleculas do metabolismo de células vegetais. A glicose é uma molécula precursora de: sacarose, celulose e amido. A produtividade da cana-de-açúcar é avaliada em t de sacarose/ha. A produtividade do eucalipto é avaliada em m3 de madeira (celulose)/ha/ano. A produtividade de milho é avaliada em t de grãos (amido)/ha. Pergunta-se: a) Qual é a organela responsável pela síntese da glicose? Qual é o nome do processo metabólico que ocorre nesta organela? b) Quais as relações entre as atividades fisiológicas (funções) desta organela e a produtividade das 3 culturas acima mencionadas? c) A eficiência desta organela, bem como a eficiência de seu metabolismo que resulta na síntese de glicose, variaentre e dentro de espécies vegetais. Qual é a importância desta afirmativa para programas de melhoramento genético ? 67) Esquematize a microsporogênese e a macrosporogênese de uma planta hipotética com 2n = 2 cromossomos; o outro cromossomo não tem “knobs”. Qual é a constituição cromossômica e a frequência de gametas paternais e recombinantes, nos gametas resultantes de uma meiose, admitindo que 10% das células-mãe da meiose tenham quiasmas entre os 2 “knobs”. a) Microsporogênese: b) Macrosporogênese: 68) Duas espécies de arroz estão sendo estudadas, atualmente, no Departamento de Genética da ESALQ. Uma das espécies tem 2n cromossomos e a outra tem 4n cromossomos. - Como se determina qual é a espécie 2n e qual é a 4n ? Esta determinação pode ser feita através de um teste “preliminar”, chamado de “teste dos estômatos”, seguida de um teste “definitivo”, que é a preparação de lâminas e a observação dos cromossomos ao microscópio ótico. - Descreva, exemplifique e esquematize detalhadamente como se realiza o “teste dos estômatos”, e como se “preparam as lâminas para a contagem de cromossomos”. Questões - Biologia Celular Conselho do Programa de Pós-Graduação em Agronomia “Genética e Melhoramento de Plantas”, ESALQ/USP 13 69) Uma espécie tem 4 pares de cromossomos, homólogos, sendo 2 pares de metacêntricos e 2 pares de acrocêntricos. Esquematizar a metáfase I, a metáfase II e a metáfase mitótica, indicando todos os cromatídeos. a) METÁFASE I , Vista lateral N S b) METÁFASE II, vista lateral. Esquematize as duas (1 e 2) células da díada. 1 N S 2 N S c) METÁFASE MITÓTICA , vista lateral N S 70) A herança citoplasmática das mitocôndrias de milho é maternal. Para a produção comercial de sementes híbridas de milho têm-se utilizado a herança mitocondrial maternal para a obtenção de linhagens macho-estéreis. a) Esquematize o saco embrionário com os 8 núcleos n e a micrópila. b) Esquematize o saco embrionário no momento da dupla-fertilização. c) Esquematize o saco embrionário e o zigoto. O zigoto tem um citoplasma com mitocôndrias de que origem? Esquematize. 71) O estudo de células e tecidos animais ou vegetais pode ser realizado através de preparação de lâminas utilizando-se dois tipos de métodos: esmagamento ou cortes feitos no micrótomo. a) Exemplifique os referidos métodos, mostrando as etapas principais dos mesmos. b) Dependendo dos objetivos de um determinado estudo, deve-se utilizar o 1º ou o 2º método ? Dê um exemplo para cada situação. 72) Descreva resumidamente a estrutura do DNA e RNA. 73) O núcleo, a mitocôndria e o cloroplasto são as três mais importantes organelas da célula vegetal. a) Por que estas três organelas são consideradas semi-autônomas ? b) Esquematize estas organelas e mostre como é organizado e onde se localiza o seu DNA. Questões - Biologia Celular Conselho do Programa de Pós-Graduação em Agronomia “Genética e Melhoramento de Plantas”, ESALQ/USP 14 74) Esquematize a estrutura molecular da membrana plasmátíca. Quais as três principais funções da membrana plasmátíca? 75) Descreva as etapas do processo de secreção de uma proteína, bem como as estruturas celulares envolvidas. 76) Tanto a mitocôndria como o cloroplasto são organelas capazes de gerar ATP. Descreva as semelhanças do processo em ambas as organelas. 77) Quais os componentes cromossômicos que podem ser visualizados em metáfases mitóticas, após tratamento com colchicina ? Faça um esquema. 78) Esquematize: (a) célula-mãe da meiose, (b) díada e (c) tétrada de uma espécie vegetal com 2n=2 cromossomos metacêntricos. Considere a ocorrência de heterozigose para dois genes (AaBb). Indique no esquema: cromossomos, cromatídeos, centrômeros, genes, o número,a frequência e a constituição genética dos gametas formados. Suponha que os genes a e b se localizam no mesmo braço cromossômico e que ocorrem quiasmas em 20% das células- mãe da meiose. Fazer esquema bem visível. 79) O que são inversões paracêntrlcas e pericêntrícas e quais os efeitos dessas inversões na meiose de heterozigotos para as mesmas ? Faça um esquema de algumas fases da meíose que você considerar que evidencie esses efeitos. 80) O que são aberrações estruturais ? Explique os tipos existentes e as suas consequências. 81) Com base em seus conhecimentos, responda: a) O que é eficiência fotossintética ? b) O que é eficiência mitocondrial ? c) Qual a importância para a Agronomia dos ítens a) e b) ? 82) Qual a relação existente entre: a) Milho híbrido b) Macho-esterilidade c) Mitocôndrias 83) Considerando-se uma célula com 2n = 2 cromossomos, com a presença de 2 “knobs” em associação em um dos cromossomos homólogos, esquematizar os gametas formados após a aciose e a frequência de cada tipo, admitindo-se que ocorrem quiasmas entre esses dois “knobs” em 30% das células. 84) A maioria das plantas apomíticas é poliplóide. Justifique. 85) O que é um alotetraplóide natural? Como ele se origina? Exemplifique. O que é um alotetraplóide artificial? Como ele se origina? Exemplifique. Questões - Biologia Celular Conselho do Programa de Pós-Graduação em Agronomia “Genética e Melhoramento de Plantas”, ESALQ/USP 15 86) Resuma (em menos de 20 linhas) o significado de: a) Transcrição b) Tradução c) Replicação 87) Suponha uma espécie 2n=4 cromossomos em que os 2 pares de homólogos são metacêntricos. Faça um esquema das seguintes fase da mitose e meiose: a) metáfase da mitose; b) metáfase I e II da meiose; c) paquíteno; d) anáfases I e II da meiose. Em cada desenho esquematize claramente as cromátides e os centrômeros. 88) A figura abaixo mostra o esquema da sequência de estágios no ciclo vital de uma planta superior que se reproduz sexuadamente, correlacionado com as mudanças na quantidade de DNA por célula. Indique abaixo o nome dos 5 estágios da figura: I: II: III: IV: V: 89) Numa célula mitótica com 2n=6 cromossomos, fotografada ao microscópio na metáfase, realizaram-se as seguintes medições: Nº do cromossomo 1 2 3 Comprimento total20 micra 18 micra 12 micra Relação de braços 1,0 2,0 5,0 Com base nessas medições, esquematize uma metáfase mitótica, indicando: a) o nº de cada cromossomo b) anote ao lado do centromero o comprimento em micra de cada cromssomo c) anote ao lado de cada braço cromossômico o seu comprimento em micra (FAVOR FAZER UM DESENHO BEM GRANDE!) Questões - Biologia Celular Conselho do Programa de Pós-Graduação em Agronomia “Genética e Melhoramento de Plantas”, ESALQ/USP 16 90) Um indivíduo tem 2n = 4 cromossomos. Suponha que na meiose ocorra uma situação ilustrada na figura abaixo. Quantos tipos diferentes de gametas serão produzidos ? Qual a sua constituição? Esquematize detalhadamente, indicando as diádas e tétradas. Represente todas as possibilidades. As letras representadas nas figuras representam genes. Nota-se a presença de centrômeros, "knobs" e 3 quiasmas. 91) Explique resumidamente: a) O que é trissomia b) O que é endosperma e porque ele é 3n em determinadas espécies c) o que é apomixia 92) Suponha uma planta 2n=4 cromossomos em que um dos pares de homólogos é metacêntrico (RB=1) e o outro é acrocêntrico (RB=4). Responda às seguintes questões: a) Represente o idiograma desta espécie, supondo-se que os dois pares de homólogos são do mesmo tamanho. b) Represente uma metáfase mitótica visualizada após tratamento com colchicina e esmagamento da célula. c) Represente uma anáfase I da meiose normal, e uma anáfase I em que ocorre não disjunção em um dos pares de homólogos. d) Represente as possíveis consequências dessa não disjunção na constituição das células (ou produtos) resultantes da meiose. e) Quantos cromossomos devem ser encontrados,após uma meiose normal nos seguintes tipos de células ou estruturas: - microsporócito I, na fase de paquíteno - núcleos espermáticos do tubo polínico - oosfera - endosperma - embrião sexual - embrião produzido através de embrionia adventícia f) Qual a importância desses conhecimentos, para a Agricultura. 93) Quais as relacões existentes entre as funções exercidas pelas seguintes (nesta ordem) organelas da célula: núcleo, ribossomos, golgi, retículo endoplasmático, membrana plasmática ? 94) Esquematize uma metáfase vista polar de uma planta com 2n=6 cromossomos. a) Represente: cromatídeos, centrômero, dimensões em mm dos braços longo (B.L.) e curto (B.C.). O cromossomo nº 1 é acrocêntrico, o nº 2 é metacêntrico, e o nº 3 é sub-metacêntrico. Os valores dos B.L. e B.C. em mm ficam a seu critério. b) Esquematize o cariótipo c) Esquematize o idiograma Questões - Biologia Celular Conselho do Programa de Pós-Graduação em Agronomia “Genética e Melhoramento de Plantas”, ESALQ/USP 17 95) Esquematize como se dá a transcrição e a tradução. a) Desenhe uma célula bem grande, com (1) núcleo, com sequência de 6 bases nitrogenadas do DNA (a seu critério); (2) mRNA que se forma a partir desse DNA e que se transloca para o citoplasma (esquematlze onde o mRNA é formado e para onde ele vai); (3) Retículo Endoplasmático (R.E.), ribossomos (Ri), tRNA, rRNA, proteína formada. Consultar tabela 1 no apêndice. 96) A multiplicação celular dos eucariotos requer uma duplicação do material genético e uma divisão, fazendo com que cada célula filha receba um complemento igual para garantir a perpetuação da linhagem: descreva em detalhes cada uma destas etapas do ciclo celular. 97) Defina eucromatina e heterocromatina; caracterize os DNAs satélites; cite a importância destes estudos para o melhoramento genético de plantas. 98) A fosforilação oxldativa é um fenômeno que está associado a organização das membranas de mitocôndria. Discuta o significado desta afirmativa e como ocorre este processo na célula. 99) Represente em esquema a metáfase I de uma planta com 2n+ I =7 cromossomos. Como se dá o pareamento destes cromossomos e quais são os gametas formados ? 100) Defina os seguintes termos: a) fracionamento celular b) mosaico fIuido c) processamento de RNA d) apomixia e) RFLP 101) A biotecnologia se fundamenta em princípios de genética, biologia celular e bioquímica. Discuta o significado desta afirmativa. 102) Os cloroplastos e mitocôndrias são duas organelas diretamente envolvidas nos processos produtivos da célula e, consequentemente, da planta. Quais as funções desenvolvidas por estas duas organelas? Por se tratar de duas organelas citoplasmáticas, quais as vantagens e desvantagens de um programa de melhoramento de uma planta, onde se deseja aumentar a produtividade, com relação aos cloroplastos e mitocôndrias ? 103) Qual a importância de estudos citológicos sobre a membrana plasmática e a parede celular, para o melhoramento de plantas? 104) Para se determinar o número de cromossomos de um vegetal, qual o tecido mais empregado para a preparação de lâminas ? Por que? Qual a fase da mitose utilizada para a confecção de cariótipos ? 105) Lâminas de meiose são utilizadas para observação do pareamento de cromossomos. Uma espécie diplóide fértil tem normalmente n bivalentes, ou n pares de cromossomos homólogos. Se uma determinada planta não apresentar n bivalentes, o que pode ter acontecido ? Quais as principais consequências para a meiose e para a reprodução? 106) Quais as diferenças entre segregação cromossômica e cromatídica numa espécie com 2n=6 cromossomos ? Descreva como, onde e porque ocorrem estes 2 tipos de segregação. Questões - Biologia Celular Conselho do Programa de Pós-Graduação em Agronomia “Genética e Melhoramento de Plantas”, ESALQ/USP 18 107) A meiose é considerada um processo que "cria suficiente variabilidade e mantém suficiente constância" no material genético de uma espécie. Justifique e explique esta afirmativa. 108) Defina e esquematize o que são: quiasmas, crossing-over, bivalentes, tétrada. 109) Quais os efeitos da autopoliploidia em plantas sobre: a morfologia, a fisiologia, e sobre a fertilidade? Exemplifique. 110) Aberrações estruturais em plantas podem ser obtidas através de programas indução de mutações, por métodos físicos ou químicos. Por que a maioria das aberrações estruturais obtidas são mutações deletérias ou prejudiciais, num programa de melhoramento ? 111) Cite as diferenças entre a mitose das células vegetais e das células animais. 112) Sabendo-se que um indivíduo apresenta-se com alto grau de esterilidade, e que essa esterilidade é devida à sua condição aneuplóida, deseja-se saber: a) como poderia ter aparecido essa aneuploidia; b) de que modo essa esterilidade se apresenta; c) teria alguma vantagem, do ponto de vista do melhoramento, aproveitar indivíduos aneuplóides. 113) Se numa planta é observado que 80% das células que estão sofrendo meiose não apresentam permuta genética para dois pares de genes em heterozigose e ligados, pergunta-se: qual é a frequência dos gametas resultantes dessa meiose para os genes em questão? 114) É sabido que a mitocôndria representa para a célula o seu maior centro de energia. Discuta como essa energia é na verdade gerada. Que associação teria o glicogênio ou o fitoglicogênio com essa produção de energia. 115) Três tipos de RNA são essenciais para a síntese de proteínas. Explique qual o papel de cada um. 116) Por que a meiose é considerada um processo de divisão celular que cria variabilidade ? Questões - Biologia Celular Conselho do Programa de Pós-Graduação em Agronomia “Genética e Melhoramento de Plantas”, ESALQ/USP 19 117) Uma espécie vegetal tem 2n = 4 cromossomos. Esquematize a segregação cromossômica em F2 , resultante da autofecundação de um F1 obtido do seguinte cruzamento: PA X PB F1 Pergunta-se: Quantos tipos diferentes de zigots se formam em F2? 118) Esquematize o que são: segregação cromossômica, segregação cromatídica e segregação gênica. a) Para responder esta pergunta, preencha os espaços em branco. b) Defina e explique: - Segregação cremossômica: - Segregação cromatídica: - Segregação gênica: Questões - Biologia Celular Conselho do Programa de Pós-Graduação em Agronomia “Genética e Melhoramento de Plantas”, ESALQ/USP 20 119) Esquematize uma célula no espaço abaixo, indicando como ocorre a transcrição e a tradução. Sugira uma sequência qualquer de 6 bases nitrogenadas de um segmento da molécula de DNA, para responder cada pergunta. Assinale neste esquema todas as organelas e os principais acontecimentos da tradução e da transcrição. 120) Interprete o esquema abaixo. Ele diz respeíto à origem dos cloroplastos da alga Zygnema, na mitose e na conjugação. 121) Que relação existe entre nucléolos, rRNA e ribossomos ? 122) O cavalo (égua) tem 64 cromossomos e o jumento (jumenta) tem 62 cromossomos. O produto do cruzamento destas duas espécies resulta no burro (mula) com 63 cromossomos. Quais as razões citológicas que explicam a esterilidade do burro (mula) ? 123) Uma planta tem 2n=4 cromossomos e apresenta a seguinte constituição de braços com relação a presença de "knobs”: O = centrômero o = ‘knob” = cromômero Supondo que não ocorre ”crossing-over", esquematizar todos os tipos possíveis de tétrades que podem ser obtidas. Questões - Biologia Celular Conselho do Programa de Pós-Graduação em Agronomia “Genética e Melhoramento de Plantas”, ESALQ/USP 21 124) Qual a relação que existe entre Golgi e Parede Celular ? 125) Qual a diferença entre espécies vegetais autotetraplóides e alotetraplóides ? Como se detecta esta diferença citologicamente ? Esquematize metáfases em vista lateral, de autotetraplóides (4n=l6) e alotetraplóides (4n=l6). 126)Definir : monoicia, dioicia, autógama, alógama. 127) Interprete e descreva o esquema abaixo. O ciclo celular constitui-se da mitose (M), que dura 11,3% do ciclo celular da espécie estudada, interfase (I), que dura 88,7% do ciclo celular. A mitose é subdividida em 4 fases, e a interfase é subdividida em 3 fases. Na interpretação e descrição do esquema do ciclo celular, indique o que acontece em cada uma das 7 fases, e qual a razão da duração maior ou menor de cada uma das 7 fases. 128) Um indivíduo tem 2n=2 cromossomos, com 2 “knobs” do mesmo lado do centrômero num dos cromossomos (esquema); o outro cromossomo não tem “knobs”. Qual é a constituição cromossômica e a frequência de gametas recombinantes e paternais, nos gametas resultantes de uma meiose, admitindo a frequência de permuta de 14% ? Célula-mãe da meiose O = centrômetro o = “knob” 14% com Permuta 86% sem Permuta Duplicação Díada Tétrada Os gametas paternais são:a) .......................... frequência ................ b) .......................... frequência ................ Os gametas recombinantes são:c) .......................... frequência ................ d) .......................... frequência ................ Questões - Biologia Celular Conselho do Programa de Pós-Graduação em Agronomia “Genética e Melhoramento de Plantas”, ESALQ/USP 22 129) Nas aulas práticas de Biologia Celular observam-se células em mitose e em meiose em diversos vegetais e animais. Quais os orgãos ou tecidos em que ocorrem as mitoses e as meioses, nos animais e vegetais ? Preencha os espaços abaixo, citando nome do órgão ou tecido, e o nome da espécie. a) Animais - mitose Tecido ou órgão: Espécie: b) Animais - meiose Tecido ou órgão: Espécie: c) Vegetais - mitose Tecido ou órgão: Espécie: d) Vegetais - meiose Tecido ou órgão: Espécie: 130) Interprete a Tabela mostrada a seguir referente à taxa de nucleotídeos vizinhos em DNAs de vários organismos. Note que em eucariotos multicelulares o conteúdo de CG em relação ao de GC (na mesma fita) é bastante inferior. Qual a razão desta discrepância ? ORGANISMO 5’-CG/5’-GC-3 5’-AG/5’-GA-3’ Fago lambda 1,02 0,90 Escherichia coli 0,95 1,00 Bacillus subtillis 0,82 0,87 Saccharomyces cerevisiae 0,87 0,96 Aves 0,21 1,28 Homem 0,23 1,15 Camundongo 0,23 1,15 Trigo 0,78 0,97 131) Numa célula mitótica com 2n = 6 cromossomos, fotografada ao microscópio na metáfase, realizaram-se as seguintes medições: Nº de cromossomo 1 2 3 Comprimento total 20 micra 18 micra 12 micra Relação de braços 4,0 8,0 3,0 Com base nessas medições, esquematize uma METÁFASE DA MITOSE (não esquematizar o cariótipo), indicando: a) o número de cada cromossomo b) anote ao lado do centrômero, o comprimento em micra de cada cromossomo. c) anote ao lado de cada braço cromossômico seu comprimento em micra. Nota: Favor fazer esquema grande. 132) Descreva os dois principais métodos de preparação de lâminas para a observação no microscópio óptico, de cromossomos e de tecidos vegetais. Exemplifique e esquematize, Questões - Biologia Celular Conselho do Programa de Pós-Graduação em Agronomia “Genética e Melhoramento de Plantas”, ESALQ/USP 23 133) O lírio tem 2n = 24 cromossomos. Quais são as fases (da mitose e da meiose) das 6 seguintes figuras: 1 2 3 4 5 6 134) Faça uma relação sobre os principais métodos de estudo da célula. Discuta em detalhes o que é fracionamento celular. 135) Qual é a importância das mitocôndrias para: a) Milho híbrido: b) Aumento da produtividade agrícola (eficiência mitocondrial) : 136) Quais são as 5 sub-fases da prófase I? Esquematize, descreva e explique o significado biológico das 5 sub-fases. Questões - Biologia Celular Conselho do Programa de Pós-Graduação em Agronomia “Genética e Melhoramento de Plantas”, ESALQ/USP 24 137) Quais os 4 tipos de aberrações cromossômicas estruturais ? a) Esquematize; b) Descreva; c) Consequências na meiose; d) Importância prática para a evolução e melhoramento de plantas. 138) Esquematize um polímero de 10 pb de DNA, mostrando a configuração dos nucleotídeos, pareamento e orientação das fitas, ligações fosfodiester e pontes de hidrogênio. 139) Esquematize, descreva e explique o que são : a) Sinapse: b) Disjuncão: c) Ligação: d) Citocinese: 140) Com relação às mitocôndrias e cloroplastos, responda: a) Como as mitocôndrias e os cloroplastos são herdados de uma geração para outra numa espécie vegetal? Esquematize um saco embrionário (com o zigoto) para responder esta pergunta. b) Quais as principais características dos mtDNAs e dos cpDNAs ? 141) Explicar as relações fisiológicas (funções) entre: a) Núcleo e Retículo Endoplasmático b) Nucléolo e Ribossomos Questões - Biologia Celular Conselho do Programa de Pós-Graduação em Agronomia “Genética e Melhoramento de Plantas”, ESALQ/USP 25 APÊNDICE Tabela 1. O código genético: catálogo dos codons. Primeira Posição Segunda Posição Terceira Posição U UUU = PHE (F) UUC = PHE (F) UUA = LEU (L) UUG = LEU (L) UCU = SER (S) UCC = SER (S) UCA = SER (S) UCG = SER (S) UAU = TYR (Y) UAC = TYR (Y) UAA = P.F. UAG = P.F. UGU = CYS (C) UGC = CYS (C) UGA = P.F. UGG = TRP (W) U C A G C CUU = LEU (L) CUC = LEU (L) CUA = LEU (L) CUG = LEU (L) CCU = PRO (P) CCC = PRO (P) CCA = PRO (P) CCG = PRO (P) CAU = HIS (H) CAC = HIS (H) CAA = GLN (Q) CAG = GLN (Q) CGU = ARG (R) CGC = ARG (R) CGA = ARG (R) CGG = ARG (R) U C A G A AUU = ILE (I) AUC = ILE (I) AUA = ILE (I) AUG = MET (M) ACU = THR (T) ACC = THR (T) ACA = THR (T) ACG = THR (T) AAU = ASN (N) AAC = ASN (N) AAA = LYS (K) AAG = LYS (K) AGU = SER (S) AGC = SER (S) AGA = ARG (R) AGG = ARG (R) U C A G G GUU = VAL (V) GUC = VAL (V) GUA = VAL (V) GUG = VAL (V) GCU = ALA (A) GCC = ALA (A) GCA = ALA (A) GCG = ALA (A) GAU = ASP (D) GAC = ASP (D) GAA = GLU (E) GAG = GLU (E) GGU = GLY (G) GGC = GLY (G) GGA = GLY (G) GGG = GLY (G) U C A G Questões - Genética Geral Conselho do Programa de Pós-Graduação em Agronomia “Genética e Melhoramento de Plantas”, ESALQ/USP 26 QUESTÕES GENÉTICA GERAL Questões - Genética Geral Conselho do Programa de Pós-Graduação em Agronomia “Genética e Melhoramento de Plantas”, ESALQ/USP 27 1) A Figura abaixo mostra uma célula vegetal vista ao microscópio eletrônico. Célula meristemática da raiz do trigo I - identifique as organelas 1, 2, 3 e 4. II - Quais as funções das 4 organelas ? III - Qual a relação das funções dessas 4 organelas com os "caracteres de interesse agronômico para o melhoramento” ? a) organela 1 I - Nome: II - Função: III - Relação da função com o melhoramento: b) organela 2 I - Nome: II - Função: III - Relação da função com o melhoramento: c) organela 3 I - Nome: II - Função: III - Relação da função com o melhoramento: d) organela 4 I - Nome: II - Função: III - Relação da função com o melhoramento: 2) Preencha o gráfico abaixo, indicando valores arbitrários dos 3 teores de c de DNA/célula (ordenada) nos vários estágios (abcissa) do ciclo vital de uma planta superior que se reproduz sexuadamente. Preencher (Completar) no gráfico: a) os 3 teores de c de DNA/célula (ordenada) b) os vários estágios (abscissa) do ciclo vital, iniciando com o gameta (1) que originará o zigoto, embrião, planta adulta, que produzirá o gameta (2), na maturidade sexual. Indicar, portanto, no trecho pontilhado da abcissa: zigoto, mitose, etc., etc., até gameta (2). c) construa o gráfico. Questões - Genética Geral Conselho do Programa de Pós-Graduação em Agronomia “Genética e Melhoramento de Plantas”, ESALQ/USP 28 3) Uma planta A tem 2n=4 cromossomos e apresenta a seguinte constituiçãode braços, com a presença de "knobs”: Supondo que não ocorre “crossing-over", esquematizar as 16 possíveis combinações cromossômicas que podem ocorrer nas 16 plantas resultantes de uma autofecundação da planta A. Favor anotar no quadro acima: a) frequências gaméticas b) frequências zigóticas c) constituição cromossômica dos gametas, anotando o número de cromossomos, os braços, centrômero e "knob" d) constituição cromossômica dos zigotos, anotando o número de cromossomos, os braços, centrômero e "knob" 4) Uma célula vegetal tem 2n = 6 cromossomos. O cromossomo 1 tem um comprimento de 8 microns e uma relação de braços (RB) de 3,0. O cromossomo 2 tem a metade do comprimento do cromossomo 1, e uma RB =3,0. O cromossomo 3 tem a metade do comprimento do cromossomo 2 e uma RB = 1,0. Esquematizar: a) a metáfase mitótica, em vista polar (não é vista lateral ! ) b) cariótipo c) idiograma Questões - Genética Geral Conselho do Programa de Pós-Graduação em Agronomia “Genética e Melhoramento de Plantas”, ESALQ/USP 29 5) Uma proteína normal tem a seguinte sequência de aminoácidos: Proteína Normal Triptofano - Ácido Aspártico - Glutamina - Fenilalanina - Lisina (Tryp) (Asp) (GluN) (Phe) (Lys) Após o códon do triptofano foram adicionados dois G (GG) e após o códon da glutamina foi adicionado outro G. A proteína formada foi a seguinte: Proteína Alterada Triptofano - Glicina - Treonina - Lisina - Fenilalanina - Lisina (Tryp) (Gly) (Thr) (Lys) (Phe) (Lys) Pergunta: Qual é a sequência de bases nitrogenadas do mRNA que originou a proteína normal e a proteína alterada? Resposta: 5.1. mRNA da Proteína Normal: 5.2. mRNA da Proteína Alterada: Obs.: Consultar tabela de Código Genético no Anexo 1. 6) Suponha que em uma população de milho, a seguinte composição genotípica é observada: AA =490 Aa = 420 aa = 90 a) Eliminando-se para cruzamento todos os indivíduos aa, como será constituída a próxima geração? b) A população original está em Equilíbrio de Hardy-Weinberg ? c) É possível conhecer o valor do coeficiente de endogamia da população original ? 7) Faça um esquema de um gene policistrônico de um procarioto. 8) Quais as propriedades de um plasmídio ideal para ser usado como vetor de transformação em plantas? 9) Elabore um texto sobre a Teoria Sintética da Evolução. 10) Em diversas espécies de plantas, há relatos na literatura sobre o mapeamento de genes associados à tolerância ao alumínio e a doenças, cujo controle é poligênico. De que forma este dado pode auxiliar em programas de melhoramento ? 11) Indique as expressões que definem: a) Variância b) Variância devida a diferenças genéticas c) Erro experimental d) Herdabilidade e) Coeficiente de endogamia 12) Conceitue precisamente o que vem a ser: a) Norma de reação b) Efeito epistático c) Heterose d) Seleção recorrente e) QTL Questões - Genética Geral Conselho do Programa de Pós-Graduação em Agronomia “Genética e Melhoramento de Plantas”, ESALQ/USP 30 13) Um dos sistemas de auto-incompatibilidade encontrado em algumas espécies de plantas funciona da seguinte maneira: grãos de pólen contendo determinado alelo deixam de germinar se caem em um estigma que possua o mesmo alelo. Assim, um grão de pólen S1 não consegue fertilizar um estigma de genótipo S1S2 ou S1S3, mas poderá fertilizar um estigma S3S4 produzindo uma progênie S1S3 e S1S4. Este sistema tende a manter todos os 4 alelos na população, em heterozigose e a evitar a autofecundação. Indique em que proporções e quais os genótipos a serem produzidos a partir dos seguintes cruzamentos: a) flor masculina S1S3 x flor feminina S2S4 b) flor masculina S1S3 x flor feminina S1S4 14) Quais das seguintes taxas são compatíveis com o modelo de Watson e Crick para a molécula de DNA? Justifique a sua escolha. a) G + C / A + T = 1 b) G + A / C + T = 1 c) Pirimidinas/Purinas = 1 d) G + C + A / T = 1 e) GA / C = T 15) Analise a sequência hipotética de bases de DNA, descrita a seguir, supondo que há um intron que se inicia na base 10 e termina na 15 e que à esquerda da base 1, está o promotor desse gene. 3' TAC ATG TCC CGT TAT CGA GGA CCT CGT TTT AAA TAC ATC 5' a) Qual a principal sequência que caracteriza um promotor ? b) Qual a enzima que sintetiza o RNA e onde ela se liga ? c) Qual a sequência de bases e a orientação do transcrito primário ? d) Como se chama o processo que ocorre com este transcrito antes de ele ser exportado para o citoplasma ? e) Qual a sequência de aminoácidos do polipeptídeo traduzido ? (Consulte a tabela do Código Genético no Anexo 1). 16) Para cada genótipo indicado forneça os gametas produzidos na meiose com as devidas proporções: a) AaBb b) Ab/ aB, sendo que a distância entre A e B é 10%. c) Aa BC/bc, sendo que a distância entre B e C é 20%. d) BC/bc dE/De, sendo que a distância entre os genes B e C é 20% e entre D e E é 12%. 17) Em uma certa espécie animal, o alelo Y, dominante, determina pelagem negra e o alelo y, recessivo, determina pelagem amarela. Um indivíduo de corpo negro é submetido ao cruzamento teste e produz uma progênie de 4 filhotes. Pergunta-se: a) qual a probabilidade de que todos os indivíduos sejam amarelos ? b) qual a probabilidade de que 1 seja amarelo e 3 sejam negros ? c) qual a probabilidade de que pelo menos 1 seja negro ? 18) Supondo-se que um outro loco, com 2 alelos, I (dominante) e i (recessivo) participa igualmente da determinação da cor da pelagem da espécie referida no problema anterior, agindo de forma epistática (i inibe a ação do gene Y e y, produzindo o fenótipo albino), responda: a) quais as porcentagens dos diferentes genótipos e fenótipos encontrados em uma população F2? Questões - Genética Geral Conselho do Programa de Pós-Graduação em Agronomia “Genética e Melhoramento de Plantas”, ESALQ/USP 31 b) se a população indicada, obtida a partir de um cruzamento teste, está de acordo com o modelo de herança proposto (use o teste estatístico do x2 para demonstração) : 215 brancos; 84 negros; 101 amarelos. 19) Tem-se para uma espécie de propagação vegetativa dois lotes vizinhos, onde o lote A é constituído por uma amostra de diferentes clones e o lote B é constituído por apenas um clone. Da avaliação de plantas individuais em cada lote, foram obtidos os seguintes resultados, com relação ao número de plantas (N), soma de quadrados (SQ) e médias (X). Lote A Lote B N 221 56 SQ 2200 275 X 20g/planta 25g/planta Estimar: a) A variância genética, a variância ambiental e o coeficiente de herdabilidade no sentido amplo; b) O progresso esperado com seleção dos 20% melhores clones do lote A, cuja média é de 30g/planta; c) O aumento de produtividade em kg/ha com a utilização de clones da população melhorada, supondo uma densidade populacional de 100.000 plantas/ha; d) Interpretar os resultados dos ítens a e b. 20) Discuta sobre os mecanismos que geram e ampliam variabilidade genética em plantas superiores. 21) Faça um esquema de um gene policistrônico, situando a região promotora e as demais sequências que o caracterizam. Identifique também um enhancer e um intron. 22) Explique pelo menos três das propriedades a) físicas, b) químicas e c) biológicas da molécula de DNA. 23) Analise os dados mostrados a seguir referentes às frequências fenotípicas em várias populações humanas para o sistema ABO. População Tipo A Tipo B Tipo AB Tipo O Esquimós 53,8 3,5 1,4 41,1 Alemães 42,5 14,5 6,5 36,5 Japoneses 38,4 21,9 9,7 30,1 Índios da Am. Norte 1,6 0,0 0,0 98,4 a) Calcule as frequências alélicas IA, lB e I0 na população de esquimós. b) As quatro populações mostram polimorfismo? Justifique sua resposta. c) Quais os mecanismos que explicam (ou podem explicar) as diferenças alélicas entre aspopulações ? d) A população de indígenas da América do Norte está em equilíbrio de Hardy-Weinberg ? Justifique sua resposta. Questões - Genética Geral Conselho do Programa de Pós-Graduação em Agronomia “Genética e Melhoramento de Plantas”, ESALQ/USP 32 24) Calcule o valor do coeficiente de endogamia do indivíduo E mostrado no pedigree. 25) Em pessegueiros, os frutos podem ter o aspecto fuzzy, isto é, cobertos com pêlos enquanto as nectarinas têm frutos lisos. A maioria das variedades comerciais de pessegueiros e nectarinas tem frutos amarelos, porém algumas apresentam frutos com manchas brancas. Suponha que V. dispõe de algumas árvores e que decide fazer experimentos para estudos de genética. Os cruzamentos efetuados e as progênies obtidas estão na tabela a seguir: Cruzamento Parentais Progênie 1 pêssego branco # 1 x nectarina amarela # 212 árvores de pêssego amarelo: 10 árvores de pêssego branco 2 nectarina amarela # 1 x nectarina amarela # 215 árvores de nectarina amarela 3 pêssego branco # 1 x nectarina amarela # 214 árvores de pêssego amarelo Responda as questões usando a seguinte nomenclatura: represente o alelo fuzzy por f+e o alelo para frutos lisos por f0; represente o alelo para cor amarela por y+ e o alelo para cor branca por y0. a) Quais são os genótipos das árvores parentais? b) Qual a progênie esperada a partir da autofecundação da árvore # 1, que produz nectarinas amarelas? c) Qual a progênie esperada se V. autofecundar um dos pessegueiros obtidos no cruzamento 3? d) O que V. pode concluir sobre as diferenças genéticas entre pêssegos e nectarinas? 26) Em certas espécies vegetais, múltiplos alelos controlam incompatibilidade de tal forma que o tubo polínico não cresce se o alelo S que ele contém está também presente no gameta feminino. Supondo-se que os genótipos S1S3 e S2S4 foram cruzados e a progênie obtida foi totalmente intercruzada. Qual a proporção de cruzamentos: a) totalmente férteis? b) totalmente estéreis? c) parcialmente férteis? 27) Analise a progênie apresentada a seguir que foi obtida a partir de um cruzamento teste. abc 580 ABC 592 aBC 45 Abc 40 abC 3 Abc 5 aBC 89 Abc 94 Questões - Genética Geral Conselho do Programa de Pós-Graduação em Agronomia “Genética e Melhoramento de Plantas”, ESALQ/USP 33 De posse dos dados: a) Esquematize a geração parental e o F1 que deu origem à progênie. b) Calcule a distância entre os genes. c) Calcule o valor da interferência. d) Calcule o número mínimo de sementes que V. deveria plantar para obter 1500 plantas do tipo aBC/aBC. 28) Foram avaliados experimentalmente 15 tratamentos de milho em um experimento em blocos ao acaso, com 6 repetições. Os tratamentos eram constituídos de 5 variedades e dos 10 híbridos entre eles. Esquematize a análise de variância (F.V., G.L. e o teste F) e indique como faria para verificar, utilizando testes estatísticos, se: a) as variedades diferem entre si; b) os híbridos diferem entre si; c) a heterose média (vigor híbrido) é diferente de zero. 29) Os resultados abaixo referem-se a um estudo da herança de dois caracteres, forma e coloração das raízes do rabanete: a) segregação monofatorial (1 redondo: 2 ovalado: 1 alongado) - x2 = 2,51 b) segregação monofatorial (3 vermelho: 1 creme) - x2 = 1,94 c) teste de independência - x2 = 4,02 Dar as conclusões possíveis quanto à herança desses dois caracteres. 30) Os alelos da série S referem-se ao sistema de auto-incompatibilidade gametofítica. Foi realizado o seguinte cruzamento: (Macho) : AB S1S2 X (Fêmea) : aB S2S3 ab aB Admitindo-se que o gene A apresenta dominância completa, o gene B apresenta ação gênica intermediária e que o gene S não interfere na expressão fenotípica, quais as proporções genotípicas e fenotípicas esperadas na descendência deste cruzamento, considerando-se que c a,b = 0,20. 31) Suponha que voce tem uma linhagem de Escherichia coli portadora de dois genes cromossômicos, sendo um deles para resistência a estreptomicina (strR) e o outro auxotrófico para triptofano (trp-). Como você faria para obter uma linhagem strR trp+ via: (a) conjunção, (b) transformação, (c) transdução ? Descreva em ítens todos os passos necessários para obtenção da referida linhagem, considerando separadamente cada um dos três processos. 32) Utilizando simbologia apropriada, esquematizar e justificar geneticamente a ocorrência mais frequente de chifres entre os touros do que entre as vacas. 33) Esquematizar a transferência (método convencional) de citoplasma macho- estéril para uma linhagem originalmente macho-fértil. Questões - Genética Geral Conselho do Programa de Pós-Graduação em Agronomia “Genética e Melhoramento de Plantas”, ESALQ/USP 34 34) Do cruzamento entre duas linhagens puras (P1 e P2) foram obtidas as gerações F1 e F2 . Da avaliação de todas as gerações, para um caráter quantitativo foram obtidos os seguintes resultados: Geração Número de indivíduos Média Variância P1 100 12,00 0,72 P2 100 14,60 0,70 F1 100 15,96 0,68 F2 500 14,63 1,40 Pede-se: a) O tipo de ação gênica envolvida no controle do caráter. Que teste poderia ser utilizado para comprovar estatisticamente. b) O coeficiente de herdabilidade. c) Calcular a heterose em valor absoluto e em percentagem. 35) Conceitue: a) muton b) recon c) transposon d) exon e) intron 36) Na sua opinião, quais os aspectos básicos, fundamentais, da teoria de evolução proposta por Darwin? O que a moderna teoria sintética de evolução acrescentou ao modelo de Darwin? 37) Discorra sobre a base genética dos caracteres quantitativos e sobre a natureza da variação contínua que esses caracteres apresentam. 38) Suponha um indivíduo com 2n=2 cromossomos, onde um dos cromossomos possui dois 'knobs' do mesmo lado do centrômero e o outro cromossomo não tem nenhum 'knob' (ver esquema). Admitindo que a frequência de permuta seja de 20%, pergunta-se: qual a constituição cromossômica e qual a frequência dos gametas produzidos? Esquematize nestas respostas constituição cromossômica representando os cromatídeos, centrômeros e 'knobs'. O = centrômero o = “knob” 39) Numa população foram amostrados 200 indivíduos que se classificaram da seguinte maneira, em relação ao loco B,b: BB=84; Bb=68; bb=48. Responda: a) o que é equilíbrio de Hardy-Weinberg e quais as condições para que esse equilíbrio se manifeste ? b) A população acima está em equilíbrio de Hardy-Weinberg ? Embase sua resposta em cálculo estatístico. Ver tabela de x2 . 40) Onze híbridos serão testados em um experimento delineado em blocos casualizados. Calcular o número de blocos (repetições) e esquematizar a análise de variância, de maneira a se ter 30 graus de liberdade para o Resíduo. Qual teste poderia ser usado para as seguintes hipóteses: a) A variação observada entre híbridos não difere de zero b) As médias dos híbridos 1 e 2 não diferem entre si: m1 - m2 = o Questões - Genética Geral Conselho do Programa de Pós-Graduação em Agronomia “Genética e Melhoramento de Plantas”, ESALQ/USP 35 41) Que mecanismos podem ser responsáveis pela geração e amplificação da variabilidade observada em populações naturais? Como esta atividade pode ser quantificada e expressada? 42) Considere o seguinte genótipo (F1) em que M1(m1) e M2(m2) são dois marcadores moleculares que segregam de forma codominante (1:2:1) e R(r) um loco que confere resistência a uma doença (R= resistente; r=suscetível). m1 r M2 c(m1 , r) = 0,40 M1 R m2 c(m2 , r) = 0,10 Dado que não é recomendada a seleção para resistência via inoculação, torna-se necessária a seleção via marcadores (M). Pede-se: a) Como você procederia para selecionar em F2 as plantas resistentes ? b) Quais os problemas decorrentes deste processo de seleção ? 43) Cite 3 propriedades do código genético e explique como elas foram determinadas. 44) Como podemosclassificar as espécies vegetais em função do sistema reprodutivo ? Que implicações tem o sistema reprodutivo com o melhoramento genético de uma espécie? 45) O quadro a seguir refere-se a uma análise de variância, onde foram testados 10 genótipos em 5 ambientes, em um experimento em blocos ao acaso com 5 repetições. Pede-se: a) complete a análise de variância; b) interprete os resultados da mesma; c) o que entende por interação G X E; d) caso a interação G X E dê significativa, que desdobramento adicional poderia ser feito ? F.V. G.L. S.Q. Q.M. F Blocos 12 Tratamentos 490 Genótipos (G) 72 Ambientes (E) 32 G X E Resíduo 392 46) Defina Evolução e relacione os principais mecanismos propostos pela Teoria Sintética da Evolução. 47) Explique resumidamente o que você entende por duplicação, transcrição e tradução. 48) Partindo-se de uma geração F2, em que grupo de espécies você espera que o equilíbrio ocorra mais rapidamente: a) alógamas b) autógamas c) intermediárias Justifique a sua resposta. 49) Considerando-se um caráter quantitativo, o que você entende por coeficiente de herdabilidade? Quais as implicações desse coeficiente nas atividades de seleção em populações vegetais ? Questões - Genética Geral Conselho do Programa de Pós-Graduação em Agronomia “Genética e Melhoramento de Plantas”, ESALQ/USP 36 50) Defina, resumidamente, cada um dos seguintes termos: a) fenótipo b) genótipo c) epistasia d) pleiotropia e) cruzamento-teste d) retrocruzamento 51) Conceitue mutação do ponto de vista molecular. Esquematize os seus efeitos desde a sua ocorrência até a expressão final do gene. 52) Foi feita uma mistura de sementes de duas linhagens homozigóticas para um caráter com alelismo múltiplo, na seguinte proporção: B1B1 = 20%, B2B2= 30% e B3B3 = 50%. Após cruzamentos ao acaso, calcule as frequências gênicas e genotípicas da população, em equilíbrio de Hardy Weinberg. Considere duas hipóteses: a) Todos os gametas têm a mesma viabilidade; b) Os gametas portadores do alelo B1 têm viabilidade de 80% em relação aos demais. 53) Em milho, o caráter sementes enrugadas pode ser controlado por 2 genes: o gene “sugary” (su-2) e o gene shrunken” (sh-2). Cruzando-se dois milhos de sementes enrugadas (su-2 su-2 Sh-2 Sh-2) X (Su-2 Su-2 sh-2 sh-2), obteve-se em F1 sementes normais, não enrugadas. Em F2 obteve-se: 9/16 sementes não-enrugadas (lisa) : 7/16 enrugadas. Esquematize o xadrez mendeliano de F2 indicando os genótipos e os fenótipos. 54) Uma determinada cultivar é portadora de um par de genes alelos recessivos que conferem resistência a um patógeno. Esquematize os cruzamentos através dos quais se transfere este gene para uma segunda cultivar desta mesma espécie. Quais os problemas que o geneticista encontram quando introduz um gene numa cultivar ? 55) Em milho, os caracteres "grãos opacos", “endosperma branco" e "plantas anãs" são devidos à condição recessiva dos genes o-2, y e d enquanto os caracteres contrastantes "grãos normais", “endosperma amarelo" e "plantas altas" são devidos aos genes dominantes correspondentes. Supondo que o gene o-2 está no cromossomo 7 e os genes y e d ocupam as posições 40 e 60 do cromossomo 6. Que proporção de genótipos e de fenótipos deverá ser obtida de um cruzamento teste, em associação, envolvendo estes 3 genes ? 56) Considere a frequência dos genótipos BB, Bb e bb nas seguintes populações: POPULAÇÕES 1 2 3 4 BB 0,88 0,16 0,24 0,81 Bb 0,08 0,48 0,37 0,18 bb 0,04 0,36 0,39 0,01 a) Calcule a frequência dos alelos B e b em cada uma. b) Qual ou quais populações estão em equilíbrio de Hardy-Weinberg? Por que? c) Cruzamentos ao acaso dentro de cada população produzirão 4 novas populações. Quais serão as frequências genotípicas nestas últimas ? Questões - Genética Geral Conselho do Programa de Pós-Graduação em Agronomia “Genética e Melhoramento de Plantas”, ESALQ/USP 37 57) Do seguinte cruzamento: (+ + +) (a b c) (a b c) (a b c) onde a ordem dos genes não é conhecida, foi obtida a seguinte descendência: (a + c ) / ( a b c ) = 30 (a b c ) / ( a b c ) = 392 (a b + ) / ( a b c ) = 2 (+ b + ) / ( a b c ) = 25 (+ b c ) / ( a b c ) = 73 (a + + ) / ( a b c ) = 75 (+ + + ) / ( a b c ) = 402 (+ + c ) / ( a b c ) = 1 a) Determine a ordem dos genes em um mapa genético. b) Calcule a distância genética entre os genes. c) Calcule os valores de interferência e coincidência. 58) Discorra sobre os principais fatores que levam à especiação em plantas. 59) Sementes colhidas de plantas individuais homozigóticas em uma população geneticamente heterogênea de soja (espécie autógama), originaram uma série de progênies. A avaliação destas progênies mostrou média de produção de grãos de 2 t/ha e variância fenotípica igual a 20 (t/ha) 2. As progênies superiores produziram em média 4 t/ha. Considerando que a variância ambiental foi estimada em 15 (t/ha )2 , estimar: a) o coeficiente de herdabilidade. b) o diferencial de seleção. c) o progresso genético esperado nas progênies superiores. d) a média de produção de grãos da população melhorada. 60) Como se dá a regulação da expressão gênica em procariotos ? 61) Relacione as principais estratégias empregadas na tecnologia do DNA recombinante. 62) A tabela abaixo refere-se à avaliação de 1.600 plantas F2 de uma espécie vegetal, segregando para 2 caracteres: tipo de folha (lisa ou enrugada) e cor de flor (vermelho, rosa ou branco). VERMELHO ROSA BRANCO LISA 295 615 300 ENRUGADA 95 185 110 Pede-se: a) determinar a herança de cada caráter. b) determinar se os genes que controlam estes 2 caracteres estão ligados. c) utilizando símbolos apropriados determinar os genótipos correspondentes aos 6 fenótipos. Apresentar todos os testes estatísticos necessários. 63) Nas plantas cultivadas, o sistema de macho-esterilidade envolve uma interação entre genes nucleares e fatores citoplasmáticos. Pede-se: a) identificar a constituição genética (núcleo e citoplasma) das 3 linhagens parentais (A, B e R) necessárias para que o sistema possa ser plenamente utilizado. Questões - Genética Geral Conselho do Programa de Pós-Graduação em Agronomia “Genética e Melhoramento de Plantas”, ESALQ/USP 38 b) esquematizar os cruzamentos que devem ser feitos para a produção de sementes híbridas e para a manutenção das 3 linhagens parentais. 64) Conceituar: a) Variância genética aditiva. b) Correlação genética. c) Depressão por endogamia. d) Erro experimental. e) Progênie S1. 65) Dado o seguinte quadro de análise de variância: FV GL SQ QM F Blocos 4 12 Tratamentos 49 490 Genótipos (G) 9 72 Ambientes (E) 32 G X E 36 Resíduo 392 Pede-se: a) Calcular os valores que estão faltando e completar o quadro. b) Qual o delineamento experimental utilizado ? c) Quantas repetições foram empregadas ? d) Quantos ambientes foram testados ? e) O que você entende por G x E ? 66) Relatar sobre mutação. 67) Descreva sobre as novas tecnologias que estão sendo empregadas em Genética e as perspectivas de utilização na área Vegetal, Animal e Microbiana. 68) Espigas de milho provenientes de diferentes cruzamentos produziram estes resultados: SEMENTES ESPIGA 1 ESPIGA 2 ESPIGA 3 ESPIGA 4 AMARELAS LISAS 179 86 0 58 AMARELAS ENRUGADAS 52 0 0 63 BRANCAS LISAS 64 90 99 55 BRANCAS ENRUGADAS 19 0 103 59 68.1. Esquematizar o cruzamento efetuado para cada caso. 68.2. Determinar o número de genes envolvidos. 68.3. Determinar as classes fenotípicas esperadas. 68.4. Determinar como se pode obter um cultivar somente com sementes amarelas e lisas, a partir de um duplo heterozigoto ? 69) Defina seleção natural, do ponto de vista genético. O que é valor adaptativo ao nível de população ? Qual a relação entre seleção natural e valor adaptativo ? O que é coeficiente de seleção ao nível genotípico ? 70) O controle
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