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biotecnologia Fala galera! Essa apostila foi feita com muito cuidado e carinho pra te ajudar a dar aquela cotovelada no vestibular! Se for imprimir, escolha a opção “tons de cinza” e o modo “rascunho” pra economizar tinta. Bons estudos! Pesquisa, elaboração e diagramação: Biologia Total Feito com muito carinho em 2016. Proibida a reprodução total ou parcial sem prévia autorização. 3 Biotecnologia Estude com a gente! www.biologiatotal.com.br Desde a antiguidade, o homem utiliza técnicas que visam a melhoria das condições de alimentação e de trabalho. Através de cruzamento entre plantas selecionadas, obtém-se melhores resultados na produção de grãos, de frutos e de espécies mais resistentes. O cruzamento entre animais selecionados, produz, por exemplo, gado especializado para corte, para produção de leite ou para o trabalho pesado. Além disso, o homem também utiliza substâncias produzidas por microorganismos como fungos e bactérias; dentre elas podemos citar os antibióticos obtidos a partir de culturas de fungos e outros medicamentos produzidos por bactérias, além de substâncias usadas na indústria alimentícia para acentuar ou dar sabor aos alimentos. A utilização de substâncias úteis ao ser humano, produzidas por microorganismos, plantas ou animais, é chamada de biotecnologia. Atualmente, outras técnicas foram desenvolvidas, tendo como base a manipulação do DNA. Neste caso, temos a chamada engenharia genética ou tecnologia do DNA recombinante, que permite o transplante de genes de uma espécie para outra, formando assim a molécula de um DNA que não existia na natureza. O avanço dos estudos de genética permitiu a reprogramação de um ser vivo, de tal modo que ele passe a produzir uma determinada substância de interesse para o ser humano. A maior vantagem dessa técnica é a rapidez na produção da referida substância ou na manifestação da característica determinada pelo gene “criado” no laboratório. Antes da tecnologia da recombinação genética, as modificações do DNA eram obtidas apenas através da seleção de mutações, dos resultados de cruzamentos artificiais ou de substâncias naturais produzidas por determinados organismos. A Reação em Cadeia da Polimerase (Polymerase Chain Reaction) ou PCR é a técnica mais utilizada da Biologia Molecular moderna; esta é baseada na replicação do DNA que ocorre naturalmente in vivo. Criado por Kary Mullis em 1987, pela qual recebeu, anos mais tarde, o prêmio Nobel de Química, este método permite sintetizar, in vitro e em poucas horas, grande número de cópias de um DNA alvo específico (que pode estar em ínfima quantidade) em uma mistura de moléculas de DNA. Uma das técnicas de engenharia genética é a que utiliza enzimas de restrição. Essas enzimas são específicas e cortam a molécula de DNA sempre nos mesmos locais, produzindo a mesma sequência genética. Desta forma, é possível isolar uma determinada sequência de DNA que induz a formação da substância que se quer obter. Enzima de Restrição EcoR1 4 Bi ot ec no lo gi a Estude com a gente! www.biologiatotal.com.br Após isolar o fragmento de DNA, este é inserido no plasmídio de uma bactéria; esse plasmídio torna-se assim um DNA recombinante. Ao se reproduzir por cissiparidade, a bactéria duplica o DNA recombinante, passando-o para as novas bactérias. Esse processo de cópia de DNA recebe o nome de clonagem de DNA. Como resultado, teremos uma colônia de bactérias capazes de sintetizar no seu metabolismo a substância que se deseja produzir. O passo seguinte é isolar essa substância e utilizar. Como exemplo desse processo, citamos a produção de insulina humana. Outra forma de introduzir um DNA recombinante numa célula hospedeira é utilizar o DNA de um vírus, pois são moléculas grandes, que aceitam com facilidade uma sequência de DNA, ao contrário de um plasmídio, que, por ser pequeno, dificulta a introdução de uma sequência de DNA recombinante. Um dos problemas enfrentados nesta técnica é a impermeabilidade da membrana plasmática a moléculas de DNA. Existem várias técnicas para contornar a situação, como por exemplo, a utilização de sais de cálcio, que aumentam a permeabilidade da membrana; o uso de micropipetas ou, em alguns casos, de uma espécie de canhão de genes, que garante a entrada do DNA na célula hospedeira acondicionado em bolhas de gordura chamadas lipossomos, material permeável à membrana. Quando consideramos organismo nos quais se tenha introduzido DNA de outra espécie ou DNA modificado da mesma espécie, esses organismos são denominados organismos geneticamente modificados (OGM) ou transgênicos. Vamos citar alguns exemplos de transgênicos. DNA - recombinante via Plasmidial 5 Bi ot ec no lo gi a Estude com a gente! www.biologiatotal.com.br • animais transgênicos: entre os animais, existem os que possuem genes para produção de determinadas substâncias, como acontece com as cabras transgênicas que produzem no leite, fatores para a coagulação do sangue. Porcos que receberam gene para o hormônio do crescimento, produzem carne com menor teor de gordura. • plantas transgênicas: neste caso, existem plantas mais resistentes a pragas, à seca, à salinidade do solo, além de outras com melhor qualidade nutritiva. No Brasil, a Embrapa desenvolve várias pesquisas nessa área, produzindo soja resistente a herbicidas; mamão, feijão e batata, imunes aos vírus que atacam essas plantações; cacau resistente à vassoura-de-bruxa e soja e milho transgênicos capazes de produzir insulina e hormônio do crescimento humano. Essas plantas ainda não são comercializadas, pois estão em fase de teste. Outros testes estão sendo feitos com o arroz dourado, que recebeu genes da flor narciso e de uma bactéria para produzir betacaroteno. Essa substância é convertida em vitamina A no organismo e evita a cegueira noturna. As técnicas de engenharia genética podem ainda ser utilizadas para diagnóstico de diversas doenças genéticas. Conhecido o gene responsável pela doença, é possível fabricar um filamento complementar chamado sonda, capaz de se encaixar no gene e acusar sua presença. Desse modo, a doença, ou a predisposição a ela, poderá ser detectada ainda no embrião, através de células retiradas da placenta ou do líquido amniótico. O desenvolvimento do Projeto Genoma Humano permitirá que muitas dessas doenças sejam tratadas ainda no estágio embrionário do indivíduo. A terapia gênica ainda é um processo muito complexo e está em fase experimental. Consiste em transferir genes normais para um organismo para tratamento de doenças genéticas. Em 1990, essa terapia foi usada pela primeira vez para tratar uma menina de três anos que tinha incapacidade de produzir anticorpos pela falta de uma enzima específica Foi feita uma transfusão de glóbulos brancos retirados do próprio sangue da menina e modificado geneticamente em laboratório, tendo eles recebido o gene normal para a produção da enzima. O sistema imunológico da criança respondeu favoravelmente e começou a produzir os anticorpos, porém apenas 25% do normal. Apesar disso, hoje essa criança leva uma vida praticamente normal. Modernamente a reprogramação genética é feita em células-tronco da medula óssea, o que garante a produção de quantidades suficientes de células reprogramadas por toda a vida. Outra forma é se implantar genes modificados através de um vírus atenuado. Os vírus invadiriam as células carregando o gene e induzindo a fabricação da substância defeituosa. Entretanto existem vários problemas não resolvidos: a dificuldade de se implantar genes modificados em grande quantidade de células doentes, sem alterar células saudáveis; há ainda o risco de reação contra o vírus usado para o implante; tanto o vírus quanto o gene implantado podem se recombinar com outros genes do indivíduo e causarproblemas; nem sempre o gene injetado manifesta seus efeitos no organismo. Quando tratamos DNA com enzimas de restrição, obtemos uma série de fragmentos de DNA com tamanhos diferentes. Essa coleção de fragmentos é específicos para cada indivíduo. Pessoas aparentadas podem apresentar fragmentos semelhantes, mas nunca completamente iguais, com exceção dos gêmeos univitelinos. Dessa maneira, cada pessoa possui uma impressão digital genética ou impressão digital do DNA (como se fosse Células-tronco (pluripotentes) 6 Bi ot ec no lo gi a Estude com a gente! www.biologiatotal.com.br um código de barras individual). A análise desse código de barras é usada para determinação de paternidade, para identificar um criminoso ou inocentar suspeitos. Nos casos de determinação de paternidade, é feita a comparação dos fragmentos de DNA do pai, da mãe e da criança. Quando bem realizado, o exame indica a paternidade com uma probabilidade de 99,999% de acerto. A análise do DNA também é usada em pesquisas de grau de parentesco entre populações da mesma espécie ou de espécies diferentes, como ocorreu quando foi descoberto o mamute congelado na Sibéria. A análise do DNA daquele animal, com idade entre 9.700 e 50 mil anos, mostrou que provavelmente ele foi o parente mais próximo dos elefantes africanos do que dos elefantes asiáticos. DNA Fingerprint obtido pela técnica da eletroforese Não deixe de ler no blog sobre a técnica molecular CRISPR/Cas9 (Repetições Palindrômicas Curtas Agrupadas e Regularmente Interespaçadas). É só clicar aqui do lado!!! 7 Biotecnologia EXERCÍCIOS. Estude com a gente! www.biologiatotal.com.br FÁCIL 1. (ENEM 2015) A palavra “biotecnologia” surgiu no século XX, quando o cientista Herbert Boyer introduziu a informação responsável pela fabricação da insulina humana em uma bactéria para que ela passasse a produzir a substância. Disponível em: www.brasil.gov.br. Acesso em 28 jul. 2012 (adaptado). As bactérias modificadas por Herbert Boyer passaram a produzir insulina humana porque receberam: a) a sequência de DNA codificante de insulina humana. b) a proteína sintetizada por células humanas. c) um RNA recombinante de insulina humana. d) o RNA mensageiro de insulina humana. e) um cromossomo da espécie humana. 2. (PUCRS 2014) Com a participação de pesquisadores da PUCRS, um projeto de biotecnologia permitiu, neste ano, o nascimen to da primeira cabra clonada e transgênica da América Latina. Chamada pelos cientistas de Gluca, ela possui uma modificação genética que deverá fazer com que produza em seu leite uma proteína humana chamada glucocerebrosidase, usada no tratamento da doença de Gaucher. A técnica da __________ foi realizada introdu zindo um __________ humano no núcleo de uma célula de cabra, para que o animal passasse a sintetizar uma proteína humana. a) clonagem – gene b) clonagem – RNA c) clonagem – DNA d) transgenia – RNA e) transgenia – gene 3. (ENEM PPL 2013) A transferência de genes que poderiam melhorar o desempenho esportivo de atletas saudáveis foi denominada doping genético. Uma vez inserido no genoma do atleta, o gene se expressaria gerando um produto endógeno capaz de melhorar o desempenho atlético. ARTOLI, G. G.; HIRATA, R. D. C.; LANCHA JR., A. H. Revista Brasileira de Medicina Esportiva, v. 13, n. 5, 2007 (adaptado). Um risco associado ao uso dessa biotecnologia é o(a): a) obtenção de baixo condicionamento físico. b) estímulo ao uso de anabolizantes pelos atletas. c) falta de controle sobre a expressão fenotípica do atleta. d) aparecimento de lesões decorrentes da prática esportiva habitual. e) limitação das adaptações fisiológicas decorrentes do treinamento físico. 4. (UFF 2011) “Após o anúncio histórico da criação de vida artificial no laboratório do geneticista Craig Venter, o mesmo responsável pela decodificação do genoma humano em 2001, o presidente dos EUA, Barack Obama, pediu a seus conselheiros especializados em biotecnologia para analisarem as consequências e as implicações da nova técnica.” (O Globo on line, 22/05/2010) A experiência de Venter ainda não explica como a vida começou, mas reforça novamente que, sob determinadas condições, fragmentos químicos são unidos para formar a principal molécula responsável pelo código genético da vida. Para a síntese de uma molécula de DNA em laboratório, a partir de uma fita molde de DNA, Mamão com açúcar! 8 EX ER CÍ CI OS Estude com a gente! www.biologiatotal.com.br além do primer, devese utilizar: a) nucleotídeos de Timina, Citosina, Guanina e Adenina; DNA e RNA polimerase. b) nucleotídeos de Timina, Citosina, Guanina e Uracila; e DNA polimerase. c) nucleotídeos de Timina, Citosina, Guanina e Adenina; e DNA polimerase. d) nucleotídeos de Timina, Citosina, Guanina e Uracila; e RNA polimerase. e) nucleotídeos de Timina, Citosina, Guanina, Uracila e Adenina; e DNA polimerase. 5. (G1 CFTMG 2010) Os avanços na biotecnologia permitem ao homem criar seres transgênicos através da manipulação do material genético. Sobre esses organismos, é correto afirmar que a) possuem ciclo de vida anormal. b) causam grande desequilíbrio ambiental. c) produzem substâncias de outras espécies. d) oferecerem riscos confirmados a saúde humana. 6. (UFG 2005) Os avanços na área da biotecnologia permitiram melhores condições de assistência à saúde humana e animal, especialmente no que se refere à produção de antibióticos, vacinas, hormônios e outros insumos terapêuticos. Na fase laboratorial, o método de produção do hormônio do crescimento envolve diretamente a) o sequenciamento de DNA. b) a clonagem de células. c) o DNA recombinante. d) a hibridização de DNA. e) a sonda de DNA. 7. (UECE 2007) Um dos assuntos polêmicos da atualidade é a produção de alimentos transgênicos como resultado da interferência humana na natureza. Sobre o referido tema podemos afirmar, corretamente, que a) através das técnicas de engenharia genética os cientistas têm como único objetivo a criação de novas espécies que possam substituir as espécies, atualmente, comercializadas. b) a modificação de organismos através de técnicas de engenharia genética consiste na transferência de genes de uma espécie para outra. c) organismos geneticamente modificados não podem transmitir os genes incorporados à sua prole. d) a principal função da engenharia genética é a produção de transgênicos através da seleção e aprimoramento das espécies a partir do cruzamento entre organismos modificados. 8. (UFPI 2001) O Projeto genoma humano tem como objetivo determinar a sequência de bases de todos os genes de nossa espécie. Isto pode ser feito graças ao instrumental bioquímico da engenharia genética disponível nos dias de hoje, como as enzimas bacterianas, conhecidas como enzimas de restrição. Assinale a alternativa que apresenta, corretamente, a forma de atuação dessas enzimas. a) As enzimas de restrição cortam o DNA apenas nos locais onde existem certas sequências de bases nitrogenadas. b) As enzimas de restrição cortam o DNA nos locais onde reconhecem o açúcar desoxirribose. c) A utilização das enzimas de restrição permite separar moléculas de DNA de acordo com seu tamanho e carga elétrica. d) A utilização de enzimas de restrição permite cortar o DNA nos locais onde reconhecem o ácido fosfórico. e) As enzimas de restrição quebram o DNA, separando-o sempre em nucleotídeos individuais. 9. (PUCRJ 2001) Atualmente, poucos assuntos geram tanta controvérsia como os produtos transgênicos. Estainterferência do homem na natureza se dá por meio da engenharia genética. Sobre este tema, destaque a afirmação correta: a) O objetivo dos cientistas é criar novas espécies, aumentando a produtividade e minimizando, por consequência, o uso de herbicidas. b) A aplicação da engenharia genética nos alimentos teve origem em países do terceiro mundo, que apresentam uma grande incidência de pragas na agricultura. c) Modificar um organismo geneticamente significa cruzar espécies diferentes, para se obter uma espécie nova que não ocorre naturalmente. d) A modificação genética dos alimentos consiste na transferência de material hereditário de um organismo para outro receptor, gerando novas combinações genéticas. e) Os ambientalistas defendem o uso da engenharia genética pois os seus efeitos 9 EX ER CÍ CI OS Estude com a gente! www.biologiatotal.com.br são totalmente previstos e controlados, não trazendo perigos para a humanidade. 10. (FATEC 2002) As enzimas de restrição são as principais ferramentas bioquímicas empregadas em Engenharia Genética. Com relação a essas substâncias é correto afirmar que: a) são altamente específicas, cortando o DNA em locais determinados. b) não existem em seres vivos, sendo exclusivamente produtos da indústria química. c) atuam como agentes de ligação entre DNA viral e bacteriano. d) permitem somente a ligação de pedaços de DNA de um mesmo tipo celular. e) impedem a clonagem de moléculas de DNA recombinante. MÉDIO 11. (UEG 2016) A parte endócrina do pâncreas é formada pelas ilhotas pancreáticas, que contêm dois tipos de células: beta e alfa. As células betas produzem a insulina, hormônio peptídico que age na regulação da glicemia. Esse hormônio é administrado no tratamento de alguns tipos de diabetes. Atual mente, através do desen volvimento da engenharia genética, a insulina administrada em pacientes diabéticos é, em grande parte, produzida por bactérias que recebem o segmento de: a) peptídeo e transcrevem para o DNA humano a codificação para produção de insulina humana. b) RNA mensageiro e codifica o genoma para produção da insulina da própria bactéria no organismo humano. c) plasmídeo da insulina humana e codifica o genoma agregando peptídeos cíclicos no organismo humano. d) DNA humano responsável pela produção de insulina e passam a produzir esse hormônio idêntico ao da espécie humana. 12. (ACAFE 2015) Biotecnologia é o conjunto de conhecimentos que permite a utilização de agentes biológicos (organismos, células, organelas, moléculas) para obter bens ou assegurar serviços. Sobre o tema, analise as afirmações a seguir. I. As técnicas biotecnológicas possibilitam à Indústria Farmacêutica cultivar microrganismos para produzir os antibióticos, por exemplo. ll. A Engenharia Genética ocupa um lugar de destaque como tecnologia inovadora, seja porque permite substituir métodos tradicionais de produção de hormônio de crescimento e insulina, seja porque permite obter produtos inteiramente novos (Organismos transgênicos). Ill. Hoje, a utilização de plasmídeos bacterianos restringe-se à produção de novos medicamentos. lV. Através de técnicas biotecnológicas é possível o tratamento de despejos sanitários pela ação de microorganismos em fossas sépticas. V. A aplicação da biotecnologia está limitada a área médica e de saúde. Todas as afirmações CORRETAS estão em: a) I - II - IV b) II - III - IV c) III - IV - V d) IV - V 13. (FATEC 2012) Desde a Antiguidade, os empreendedores já fabricavam vinho, cerveja, pão, queijo e outros produtos por meio da fermentação. De lá para cá, muitas técnicas foram desenvolvidas e aplicadas aos processos biológicos de produção de substâncias para os mais variados fins. É a biotecnologia. A partir da década de 1970, a biotecnologia concentrou suas atenções nas pesquisas com o DNA (material genético), e com isso foi possível criar os organismos geneticamente modificados, conhecidos como transgênicos. Depois do sucesso obtido na transferência de genes de uma espécie para outra, foi possível evoluir e aplicar técnicas para a criação de medicamentos, hormônios, plantas modificadas e outros produtos. Analise as afirmações a seguir e assinale a correta. a) Os organismos transgênicos recebem e Vai em frente, você consegue! 10 EX ER CÍ CI OS Estude com a gente! www.biologiatotal.com.br expressam genes de outras espécies. b) Os organismos geneticamente modificados são obtidos a partir da fermentação. c) A fabricação de pão e de queijo ocorre principalmente pela utilização de organismos transgênicos. d) Os organismos transgênicos não transferem as novas características adquiridas para as próximas gerações. e) A técnica de produção dos transgênicos é realizada apenas entre as espécies que pertencem ao mesmo reino. 14. (UNESP 2012) Considere o cartum. De maneira bem humorada e com certo exagero, a figura faz referência aos: a) organismos transgênicos, nos quais genes de uma espécie são transferidos para outra espécie de modo que esta última expresse características da primeira. b) organismos geneticamente modificados, nos quais técnicas de engenharia genética permitem que se manipulem genes da própria espécie, fazendo-os expressar características desejáveis. c) animais híbridos, obtidos a partir do cruzamento entre indivíduos de espécies diferentes, o que permite que características de uma espécie sejam expressas por espécies não aparentadas. d) animais obtidos por seleção artificial, a partir da variabilidade obtida por acasalamentos direcionados, processo que permite ao homem desenvolver em espécies domésticas características de interesse comercial. e) animais resultantes de mutação gênica, mecanismo a partir do qual os indivíduos da espécie produzem novas características, em resposta às necessidades impostas pelo ambiente. 15. (UFU 2012) A Escherichia coli é o micro organismo mais estudado por cientistas no mundo todo, não somente pela importância de seu combate pelos órgãos promotores da saúde pública, devido às doenças intestinais causadas por essa bactéria, mas, fundamentalmente, porque a Escherichia coli é muito utilizada em técnicas de engenharia genética. Na técnica do DNA recombinante, a Escherichia coli é amplamente utilizada devido: a) à facilidade de manipulação em laboratório do DNA cromossômico dessa bactéria não patogênica. b) à incorporação de enzimas de restrição específicas para o genoma da Escherichia coli, que não podem ser utilizadas em outro material genético. c) à presença do plasmídeo bacteriano, ao qual são incorporados genes de interesse econômico ou médico que passam a se expressar nas bactérias geneticamente modificadas, acarretando a produção de proteínas específicas. d) ao fato de ser o único micro-organismo no mundo com o genoma mapeado, o que facilita seu estudo por parte dos pesquisadores. 16. (UEG 2010) As técnicas de engenharia genética podem ser consideradas ferramentas que possibilitam a identificação de pessoas com base na análise do DNA, além de propiciar aconselhamentos genéticos e resolver casos de paternidade desconhecida e problemas criminais. Sobre essas técnicas e sua importância, é CORRETO afirmar: a) o aconselhamento genético é indicado para casais normais e consanguíneos, em que um dos cônjuges recebeu irradiação ionizante ou fez ingestão de drogas mutagênicas. b) a terapia gênica, também conhecida como geneterapia, consiste em introduzir genes anormais e recombinantes em pessoas que tenham o aleloque causa uma determinada doença. c) a identificação de pessoas com base na análise do DNA possibilita um nível de certeza similar ao utilizado nas impressões digitais, ambas as 11 EX ER CÍ CI OS Estude com a gente! www.biologiatotal.com.br técnicas são conhecidas como DNA fingerprint. d) a engenharia genética permite alterar a composição gênica dos indivíduos num intervalo de tempo maior, visto que a reprodução seletiva não permite a manipulação de genes. 17. (Mackenzie 2011) Três em cada quatro pessoas nunca ouviram falar sobre os produtos alterados em laboratório (transgênicos). Jornal da Tarde, 28/08/2010 A respeito dos transgênicos, são feitas as afirmações abaixo. I. São sempre indivíduos incapazes de se reproduzir. II. Aumentam a produtividade dos alimentos. III. São organismos tanto vegetais quanto animais, produzidos pela Engenharia Genética, que contêm genes de outra(s) espécie(s). IV. São vegetais produzidos por radiação que se tornam resistentes a predadores. Assinale: a) se somente I e II estiverem corretas. b) se somente II e III estiverem corretas. c) se somente I e III estiverem corretas. d) se somente II e IV estiverem corretas. e) se somente III e IV estiverem corretas. 18. (UNIRIO 2009) As doenças genéticas são doenças incuráveis, sendo que algumas têm tratamento. (...) Estas doenças trazem consigo alguns dilemas éticos: é eticamente adequado diagnosticar doenças sem cura? (...) A alternativa mais promissora para o tratamento destas doenças é a terapia gênica, a partir de técnicas de Engenharia Genética. http://www.ufrgs.br/biogenrt.htm A terapia gênica ainda apresenta uma série de limitações, mas a Engenharia Genética já dispõe de uma série de conceitos e técnicas que são comumente mencionados nos meios de comunicação. Dos conceitos apresentados, identifique aquele que está incompatível com sua definição. a) Enzimas de restrição, ou endonucleases de restrição, são proteínas produzidas nos núcleos das células que “picotam” a molécula de DNA sempre em determinados pontos. b) Eletroforese em gel é uma técnica que permite a separação e a visualização dos fragmentos moleculares de DNA produzidos pela ação das enzimas de restrição. c) A tecnologia do DNA recombinante permite a multiplicação de determinados fragmentos de DNA, com a intervenção de plasmídeos. d) A técnica de PCR – reação em cadeia da polimerase (do inglês polymerase chain reaction) faz cópias de um trecho de DNA sem o uso de bactérias para clonar os fragmentos. e) Os exames de paternidade usam a amplificação da amostra DNA pela técnica do PCR e da eletroforese em gel para a produção de imagens que serão analisadas e interpretadas. 19. (UNESP 2009) Empresa coreana apresenta cães feitos em clonagem comercial. Cientistas sulcoreanos apresentaram cinco clones de um cachorro e afirmam que a clonagem é a primeira realizada com sucesso para fins comerciais. A clonagem foi feita pela companhia de biotecnologia a pedido de uma cliente norte americana, que pagou por cinco cópias idênticas de seu falecido cão pit bull chamado Booger. Para fazer o clone, os cientistas utilizaram núcleos de células retiradas da orelha do pit bull original, os quais foram inseridos em óvulos anucleados de uma fêmea da mesma raça, e posteriormente implantados em barrigas de aluguel de outras cadelas. (Correio do Brasil, 05.08.2008. Adaptado.) Podese afirmar que cada um desses clones apresenta: a) 100% dos genes nucleares de Booger, 100% dos genes mitocondriais da fêmea pit bull e nenhum material genético da fêmea na qual ocorreu a gestação. b) 100% dos genes nucleares de Booger, 50% do genes mitocondriais da fêmea pit bull e 50% dos genes mitocondriais da fêmea na qual ocorreu a gestação. c) 100% dos genes nucleares de Booger, 50% dos genes mitocondriais de Booger, 50% do genes mitocondriais da fêmea pit bull e nenhum material genético da fêmea na qual ocorreu a gestação. d) 50% dos genes nucleares de Booger, 50% dos genes nucleares da fêmea pit bull e 100% dos 12 EX ER CÍ CI OS Estude com a gente! www.biologiatotal.com.br genes mitocondriais da fêmea na qual ocorreu a gestação. e) 50% dos genes nucleares de Booger, 50% dos genes nucleares e 50% dos genes mitocondriais da fêmea pit bull e 50% dos genes mitocondriais da fêmea na qual ocorreu a gestação. 20. (UEL 2009) Com base nos conhecimentos sobre biotecnologia, considere as afirmativas. I - Na biotecnologia aplicada, os organismos transgênicos, como, por exemplo, bactérias, fungos, plantas e animais geneticamente melhorados, podem funcionar para a produção de proteínas ou para propósitos industriais. II - Organismos transgênicos caracterizam-se pela capacidade de produzir em grandes quantidades a proteína desejada, sem comprometer o funcionamento normal de suas células, e de transferir essa capacidade para a geração seguinte. III - O melhoramento genético clássico consiste na transferência do material genético de um organismo para outro, permitindo que as alterações no genoma sejam previsíveis; já a engenharia genética mistura todo o conjunto de genes em combinações aleatórias por meio de cruzamentos. IV - A engenharia genética compreende a manipulação direta do material genético das células, sendo que o gene de qualquer organismo pode ser isolado e transferido para o genoma de qualquer ser vivo, por mais divergentes que estes seres estejam na escala evolutiva. Assinale a alternativa CORRETA. a) Somente as afirmativas I e II são corretas. b) Somente as afirmativas I e III são corretas. c) Somente as afirmativas III e IV são corretas. d) Somente as afirmativas I, II e IV são corretas. e) Somente as afirmativas II, III e IV são corretas. DIFÍCIL 21. (UFSM 2015) Alguns grupos de pesquisa brasileiros estão investigando bactérias resistentes a íons cloreto, como Thiobacillus prosperus, para tentar compreender seu mecanismo de resistência no nível genético e, se possível, futuramente transferir genes relacionados com a resistência a íons cloreto para bactérias não resistentes usadas em biolixiviação (um tipo de biorremediação de efluentes), como Acidithiobacillus ferrooxidans. Considerando as principais técnicas utilizadas atualmente em biologia molecular e engenharia genética, a transferência de genes específicos de uma espécie de bactéria para outra deve ser feita através: a) de cruzamentos entre as duas espécies, produzindo um híbrido resistente a íons cloreto. b) da transferência para a bactéria não resistente de um plasmídeo recombinante, que contenha o gene de interesse previamente isolado da bactéria resistente, produzindo um Organismo Geneticamente Modificado (OGM). c) da transferência de todo o genoma da bactéria resistente para a nova bactéria, formando uma espécie nova de bactéria em que apenas o gene de interesse será ativado. d) da simples clonagem da bactéria resistente, sem a modificação da bactéria suscetível a íons cloreto. e) da combinação do genoma inteiro da bactéria suscetível com o genoma da bactéria resistente, formando um organismo quimérico, o que representa uma técnica muito simples em organismos sem parede celular, como as bactérias. 22. (UEM 2015) Nos últimos dez anos, o Brasil registrou um prejuízo de cerca de 27 bilhões de dólares na produção de soja apenas em dois dos mais importantes estados produtores de oleaginosas: Rio Grande do Sul e Paraná, por deixarem de produzir mais de 55 milhões de toneladas. O motivo foi a falta de água para que as plantas pudessem se desenvolver plenamente. Por isso, pesquisadoresespecialistas em ecofisiologia vegetal da Embrapa Soja (Londrina, PR) estão em busca de uma planta capaz de resistir às intempéries do clima que podem se repetir com mais severidade nos próximos anos. (https://www.embrapa.br/busca-de-noticias/- / noticia/2271249/umasojaparaenfrentaraseca, acessado em 15/04/2015). Sobre o assunto, assinale a(s) alternativa(s) CORRETA(S). Agora é sangue no olho! 13 EX ER CÍ CI OS Estude com a gente! www.biologiatotal.com.br 01) Por meio de técnicas de manipulação do DNA os pesquisadores introduziram um gene Y de outra planta na soja tornado-a mais tolerante à seca. Essa técnica é denominada clonagem. 02) A engenharia genética constitui o ramo da Biologia que estuda o melhoramento vegetal. 04) Sem as condições ambientais favoráveis (disponibilidade de água, temperatura e luminosidade), a semente não germina e fica em estado de dormência. 08) Diferentes variedades de soja podem ser obtidas com a utilização de outros genes, por meio da reprodução assexuada. 16) A água é indispensável às plantas, pois atua como solvente permitindo que gases, minerais e outros componentes entrem nas células e circulem pela planta, e tem papel importante na manutenção e na condução de calor. Total: _____ 23. (G1 - IFBA 2012) A dupla hélice Uma curiosidade: hoje se sabe que Rosalind Franklin realizou as pesquisas básicas (o uso de raio X na observação do DNA) que possibilitaram a proposta da estrutura do DNA.Esse fato é reconhecido por James Watson, em seu livro A dupla hélice – um relato pessoal da descoberta da estrutura do DNA (Lisboa, Gradiva, 1987)[...]. A descoberta da dupla hélice foi repleta de emoções, paixões e intrigas.A disputa e a corrida contra o tempo envolveram três grupos de pesquisadores de DNA: os enfants terribles do laboratório de Cavendish, em Cambridge (James Watson e Francis Crick, que não chegavam a formar uma equipe oficial), o grupo do King’s College, em Londres (Maurice Wilkins e Rosalind Franklin), e o grupo da CalTech, na Califórnia, chefiada por Linus Pauling, naquela época o maior químico do mundo. Adaptado de: OLIVEIRA, Fátima. Engenharia genética: o sétimo dia da criação. São Paulo: Editora Moderna, 2004, p. 68-70. A partir de seus conhecimentos de Citogenética, analise as proposições a seguir: I. Na estrutura do DNA, as duas fitas estão unidas por ligações de hidrogênio (pontes); II. O RNA, nos eucariotos, é produzido no citoplasma e, posteriormente, migra para o núcleo; III. O anticódon representa a trinca de bases do RNAm , que orientará a RNAr na síntese proteica; IV. O código genético humano é degenerado, pois pode apresentar mais de um códon para um mesmo aminoácido. A alternativa em que todas as proposições estão corretas é: a) I, II, III e IV b) I e II c) II e III d) III e IV e) I e IV 24. (UCS 2012) Em 2003, foi publicado o decreto de rotulagem (4680/2003), que obrigou empresas da área da alimentação, agricultores e quem mais trabalha com venda de alimentos, a identificarem, com um “T” preto sobre um triângulo amarelo, o alimento com mais de 1% de matériaprima transgênica. Sobre transgênicos, analise as proposições abaixo. (XXX) A introdução de transgênicos na natureza expõe nossa biodiversidade a sérios riscos, como a perda ou a alteração do patrimônio genético. (XXX) Com a engenharia genética, fabricantes de agroquímicos criam sementes resistentes a seus próprios agroquímicos, ou mesmo sementes que produzem plantas com propriedades inseticidas. (XXX) Não existe consenso na comunidade científica sobre a segurança dos transgênicos para a saúde humana e para o meio ambiente. (XXX) Os transgênicos, ou organismos geneticamente modificados, são produtos de cruzamentos que aconteceriam na natureza, como, por exemplo, arroz cruzado com um nematodo. Assinale a alternativa que preenche corretamente os parênteses, de cima para baixo. a) V – F – V – F b) F – V – V – F c) V – F – F – V d) V – V – V – F e) F – V – F – V 25. (UFPE 2010) A Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (Embrapa) tem se especializado na produção de espécies de plantas transgênicas, portadoras de genes que conferem resistência a certas pragas agrícolas. Considerando os genótipos de plantas produzidos 14 EX ER CÍ CI OS Estude com a gente! www.biologiatotal.com.br em laboratório, analise o que se afirma a seguir. (XXX) Devido à resistência a pragas, os clones de plantas transgênicas têm vantagem evolutiva frente às espécies selvagens. (XXX) Em plantas utilizadas na alimentação, a transgenia altera a composição de aminoácidos da cadeia polipeptídica codificada pelo gene alterado, produzindo proteínas com menor valor nutritivo. (XXX) As técnicas de engenharia genética demandam a utilização de bactérias para a multiplicação de plasmídios vetores nos quais foram introduzidos os genes de interesse. (XXX) O consumo de plantas transgênicas na alimentação gera alergias e intoxicações não produzidas pelos genótipos selvagens. (XXX) Caso uma praga acometa um genótipo de uma dada espécie de planta transgênica, todos os seus clones serão igualmente susceptíveis. 26. (UFPI 2009) Células microbianas, plantas e animais são usados na produção de materiais úteis às pessoas, tais como alimentos, remédios e produtos químicos. A respeito do DNA recombinante e da biotecnologia, analise as proposições a seguir e marque a alternativa que contempla somente informações corretas. a) Uma cópia de DNA pode ser feita a partir de rRNA, constituindo uma biblioteca de DNA. Após a extração do rRNA de um tecido, este é misturado com a enzima transcriptase reversa, um pequeno primer de oligo dT é adicionado e hibridiza-se com a cauda poli A, para a síntese do cDNA, pela transcriptase, em seguida o rRNA é removido, deixando a fita única de cDNA. b) Fragmentos de DNA, gerados por clivagem com o uso das enzimas de restrição, podem ser separados com a técnica de eletroforese em gel e suas frequências identificadas por sonda de DNA, pela técnica de hibridização molecular. c) Cromossomos humanos, na construção de uma biblioteca gênica, são quebrados em fragmentos de DNA e inseridos em bactérias, que os replicam sem a necessidade de vetores construídos por fragmentos de cromossomos e plasmídeos. d) As endonucleases de restrição são usadas na clivagem do DNA em sequências específicas e são produzidas por vírus em defesas de invasões de DNA, por meio das quais as referidas endonucleases, sem alterar o seu DNA, produzem as enzimas que catalisam a clivagem de moléculas de DNA de dupla hélice. e) A produção comercial do hormônio do crescimento humano é um exemplo de expressão de genes em camundongo, desde que o gene de interesse possa ser expresso durante a transcrição. 27. (UFMS 2008) Um clone de mamífero foi obtido, em laboratório de biotecnologia, retirandose o núcleo de uma célula somática de um animal adulto (animal 1) e introduzindoo (somente o núcleo) em um óvulo enucleado (óvulo com o material genético nuclear removido) de um outro animal (animal 2). O embrião obtido foi transferido para o útero de um terceiro animal (animal 3), o qual se desenvolveu até o nascimento, originando o animal clonado (animal 4). Em relação ao DNA, nuclear e mitocondrial, do animal clonado, assinale a(s) proposição(ões) CORRETA(S): 01) O DNA nuclear do animal 4 é igual ao do animal 2. 02) O DNA mitocondrial do animal 4 é igual ao do animal 2. 04) O DNA nuclear do animal 4 é igual ao do animal 1. 08) O DNA mitocondrial do animal 4 é igual ao do animal 3. 16) O DNA nuclear do animal 4 é igual ao do animal 3. 32) O DNA mitocondrialdo animal 4 é igual ao do animal 1. Total: _____ 28. (UFT 2008) Muitos cientistas consideram a engenharia genética como uma simples extensão dos cruzamentos seletivos, pois ambas as tecnologias juntam o material genético de diferentes origens para criar organismos que possuem novas características. Entretanto, apesar da engenharia genética e do cruzamento seletivo possuírem uma semelhança fundamental entre si, eles também possuem importantes diferenças, mostradas na figura a seguir. (Fonte: KREUSER, Helen e MASSEY, Adrianne. “Engenharia Genética e Biotecnologia”, 2a Ed. Porto Alegre: ArtMed Editora. 2002). 15 EX ER CÍ CI OS Estude com a gente! www.biologiatotal.com.br Sobre a engenharia genética, podemos afirmar que: I. A possibilidade de transferência de genes é ilimitada entre organismos de diferentes espécies e até mesmo de diferentes domínios e filos. II. Faz-se a transferência de um gene conhecido, enquanto que no cruzamento seletivo, essa transferência ocorre ao acaso. III. Há barreiras taxonômicas à transferência de genes, ou seja, só pode ocorrer se limitada à troca entre organismos da mesma espécie. IV. A transferência do gene de um organismo para outro ocorre através de um pequeno fragmento de DNA chamado vetor, que pode ser um vírus ou um plasmídio. V. Cientistas alertam para os riscos ambientais da Engenharia Genética, especialmente porque esta nos permite criar super-homens para atuarem como soldados em guerras e controle da sociedade em regimes totalitários. Indique a alternativa em que todas as afirmativas são FALSAS. a) II, IV e V b) II e V c) I, II e IV d) III e V 29. (UFC 2008) Uma biotecnologia conhecida como “construção antisenso” (sem sentido) foi utilizada para a produção de tomate transgênico. A transformação genética do tomateiro consistiu na incorporação (no genoma da planta) e na expressão de um segmento de DNA, que apresenta uma sequência de nucleotídeos, complementar àquela do gene natural. Esse gene natural codifica para a produção de uma enzima, essencial à biossíntese do etileno. Com base no exposto, responda as questões a seguir. a) Qual o resultado da transcrição do gene natural (I) e do “gene anti-senso” (II), presentes no segmento de DNA (molde) das plantas modificadas, mostrado a seguir? 3 ’ _ _ _ A T T C G G C _ _ _ T A A G C C G _ _ _ TAAGCCG___5’(DNA) b) Segundo as regras de emparelhamento dos pares de bases, que fenômeno ocorrerá como resultado do encontro, no citoplasma, entre esses dois RNA mensageiros, determinados no item anterior, e qual a consequência para o processo de tradução? c) A transformação genética foi realizada de modo que a expressão do “gene anti-senso” ocorra apenas nos tecidos do ovário floral. Qual o resultado final mais provável de todo esse processo? d) Qual a principal vantagem para os produtores de tomate que passarem a utilizar essas plantas transgênicas? 16 EX ER CÍ CI OS Estude com a gente! www.biologiatotal.com.br 30. (UEPG 2008) Com relação ao uso de células tronco na biotecnologia, que tem sido objeto de muita polêmica, principalmente no âmbito da justiça, da ética e da religião, assinale o que for correto. 01) Células-tronco são células indiferenciadas, com potencialidade para dar origem aos mais diversos tipos de células especial izadas que formam os tecidos do organismo. 02) São exemplos de células-tronco as células da medula óssea vermelha, que produzem as células sanguíneas (os linfoides produzem os linfócitos e as mieloides dão origem aos demais leucócitos e às hemácias). Elas também podem ser obtidas a partir do sangue do cordão umbilical conservado sob resfriamento, para eventual uso terapêutico pelo doador, no futuro. 04) As células-tronco embrionárias constituem a chamada massa celular interna da blástula (blastocisto), que dá origem ao embrião. Elas têm maior capacidade de diferenciação, são totipotentes e podem originar todos os tecidos corporais. 08) As células-tronco podem ser usadas em vários procedimentos de neoformação de tecidos em órgãos com degenerações, necrose e lesões. Para isso, precisam receber tratamento especial para orientar a diferenciação em determinado tipo de tecido. 16) Em 2005, foi aprovada no Brasil a lei da biossegurança. Ela permite o uso, mediante autorização dos pais, de embriões de até cinco dias que estejam congelados há mais de três anos, considerados inviáveis em termos de possibilidade de desenvolvimento e, portanto, descartados pelas clínicas de fertilização. Total: _____ 17 EX ER CÍ CI OS Estude com a gente! www.biologiatotal.com.br gabarito. Resposta da Questão 1: [A] Ao receber a sequência de DNA codificante da insulina humana, as bactérias transgênicas modificadas por Herbert Boyer passaram a produzir o hormônio humano que regula a glicemia. Resposta da Questão 2: [E] A transgênese é uma técnica que inclui genes específicos em receptores que passam a expressar características novas, tais como a produção de substâncias utilizadas como medicamentos. Resposta da Questão 3: [C] O atleta transgênico expressa genes exógenos e, portanto, possui manifestações fenotípica diferentes dos atletas não modificados geneticamente. Resposta da Questão 4: [C] A síntese do DNA em laboratório exige, no mínimo, nucleotídeos de timina, citosina, guanina e adenina, além da enzima DNA-polimerase que catalisa a união dos nucleotídeos para a formação do polinucleotídeo de DNA. Resposta da Questão 5: [C] Organismos geneticamente modificados (transgênicos) receberam genes de outras espécies e, portanto, além de produzir suas próprias substâncias, produzem substâncias da espécie doadora do gene. Resposta da Questão 6: [C] Resposta da Questão 7: [B] Resposta da Questão 8: [A] Resposta da Questão 9: [D] Resposta da Questão 10: [A] Resposta da Questão 11: [D] As bactérias geneticamente modificadas recebem, incorporam e expressam o DNA humano responsável pela produção de insulina. Resposta da Questão 12: [A] [III] Falsa. A biotecnologia utiliza plasmídeos bacterianos para a produção de diversos organismos transgênicos tais como plantas, leveduras, tec. [V] Falsa. A biotecnologia é aplicada nas áreas médicas, veterinárias, agropecuárias, piscicultura, biorremediadoras, etc. Resposta da Questão 13: [A] Os organismos geneticamente modificados (transgênicos) recebem, incorporam e expressam genes de outras espécies. Esses organismos apresentam alterações genotípicas que lhes conferem qualidades, tais como: maior produtividade, resistência às variações de fatores ambientais, entre outras. Resposta da Questão 14: [A] Organismos transgênicos recebem e expressam genes recebidos de outros seres vivos. A codificação universal dos aminoácidos, determinada pelo DNA, permite a transferência de genes entre quaisquer organismos, independentemente de sua origem ou posição taxionômica. Resposta da Questão 15: [C] A bactéria E. coli é muito utilizada na tecnologia do DNA recombinante por possuir plasmídeos, isto é, moléculas de DNA circular onde podem ser inseridos genes de interesse que codificarão proteínas específicas. Resposta da Questão 16: [A] O aconselhamento genético atende, em geral, casais preocupados com a possibilidade de gerar descendentes com problemas de origem genética, entre eles, casais consanguíneos e casais normais em que um dos cônjuges recebeu irradiação 18 EX ER CÍ CI OS Estude com a gente! www.biologiatotal.com.br ionizante ou fez ingestão de drogas mutagênicas. A terapia gênica consiste em modificar o material genético de células de um indivíduo, introduzindo nelas um gene normalque lhes dá a capacidade de sintetizar uma substância que não produziam. Essa introdução é feita com um vetor (geralmente um vírus) capaz de inserir o gene nas células. Na terapia gênica não são introduzidos genes anormais e/ou recombinantes (formado pela reunião de dois pedaços de DNA obtidos de fontes diferentes). A expressão “DNA Fingerprint” refere- se a uma técnica de separação de segmentos de DNA que permite a identificação genética dos indivíduos. Não está relacionada com a análise das impressões digitais. A alternativa “A”, portanto, é a mais indicada para ser assinalada. Resposta da Questão 17: [B] Os organismos transgênicos podem se reproduzir naturalmente. Esses organismos são geneticamente modificados por receber e expressar genes de outras espécies. Resposta da Questão 18: [A] As enzimas de restrição são proteínas produzidas por bactérias, micro-organismos desprovidos de núcleo organizado, com a finalidade de se defender de ataques de vírus. Resposta da Questão 19: [A] Os clones produzidos pela técnica de transferência nuclear possuem 100% dos genes do doador do material genético nuclear e 100% dos genes mitocondriais presentes no citoplasma do óvulo utilizado como receptor do núcleo do animal a ser clonado. A fêmea gestante não contribui com qualquer material genético para o animal clonado. Resposta da Questão 20: [D] Resposta da Questão 21: [B] A bactéria transgênica recebe um plasmídeo recombinante que contém o gene que confere resistência aos íons cloreto, adquirindo essa nova característica fisiológica. Resposta da Questão 22: 16. [01] Falsa: A técnica é denominada transgenia. [02] Falsa: A engenharia genética tem por objetivo o melhoramento das espécies úteis ao homem e ao ambiente. [04] Falsa: A luminosidade não é fator essencial para germinação de todos os tipos de sementes. [08] Falsa: A reprodução assexuada não produz variabilidade genética. Resposta da Questão 23: [E] II. Falso. A produção de RNA em células eucarióticas ocorre no núcleo. Sua atividade durante a síntese proteica se processa no citoplasma celular. III. Falso. O anticódon corresponde a uma trinca do RNA transportador. O anticódon permite o posicionamento exato do aminoácido em uma proteína sintetizada nos ribossomos. Resposta da Questão 24: [D] Os organismos transgênicos são geneticamente modificados pela tecnologia do DNA recombinante. Eles incorporam e expressam genes de outros organismos e vão apresentar características vantajosas comercialmente. Resposta da Questão 25: FFVFV Falso: a vantagem evolutiva ocorre com os sucessivos cruzamentos entre diferentes genótipos de plantas, aumentando a variabilidade genética e as chances de sobrevivência e adaptação ao meio ambiente. O sucessivo replantio de clones de plantas não produz vantagem evolutiva frente às espécies selvagens. Falso: alterações pontuais na composição da cadeia polipeptídica, como ocorre na transgenia, não influenciam o valor nutritivo do alimento de origem vegetal, pois os aminoácidos derivados da quebra proteolítica, durante a digestão, são normalmente utilizados para síntese de novas proteínas. Verdadeiro: plasmídios são utilizados como vetores para genes de interesse. São então incluídos em bactérias, que, ao se dividirem por bipartição, multiplicam naturalmente tais genes. Falso: de maneira geral, a liberação do consumo de plantas transgênicas no Brasil, como a soja, infere a inocuidade do produto. Não existem provas de que haja alergias ou intoxicações relacionadas a esses genótipos. Assim, uma pessoa alérgica à linhagem transgênica também poderá ser alérgica 19 EX ER CÍ CI OS Estude com a gente! www.biologiatotal.com.br à linhagem selvagem. Verdadeiro: uma vez que tal população possui o mesmo genótipo, seria menos adaptável ao meio ambiente e, portanto, mais susceptível a alguma praga, cuja transgenia não tenha produzido resistência. Resposta da Questão 26: [B] O DNA recombinante é obtido pela clivagem de trechos de DNA de organismos distintos, com a utilização de enzimas de restrição e posterior união por meio da enzima DNA ligase. Os fragmentos do DNA clivado são separados por eletroforese em gel e suas frequências são determinadas pela hibridização com sondas de DNA. Resposta da Questão 27: (02 + 04) = 06 Resposta da Questão 28: [D] Resposta da Questão 29: a) (I): UAAGCCG; (II): AUUCGGC; b) b1. Emparelhamento dos RNA / Formação de RNA de fita dupla; b2. A tradução será inibida; c) Não haverá a síntese de etileno nos tecidos do fruto, e o fruto não amadurecerá; d) Poderão armazenar os frutos por mais tempo, depois de colhidos. Resposta da Questão 30: 1 + 2 + 4 + 8 + 16 = 31
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