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Livro do Professor Biologia Volume 3 Livro de atividades ©S hu tte rst oc k/ Kls s 05 Ação gênica e divisões celulares Propriedades do DNA DNA As células de um organismo têm a mesma constituição genética Código genético Tem a propriedade de replicação Contém informações para a síntese de proteínas A replicação do DNA é semiconservativa – cada fita serve de molde para uma nova – e ocorre no sentido 5’ → 3’. Duas cadeias antiparalelas Adenina e timina guanina e citosina Apresenta quatro bases nitrogenadas que se combinam © iS to ck ph ot o. co m /t ts z Grupo fosfato, base nitrogenada e pentose (desoxirribose) Replicação do DNA DNA polimerase: une o nucleotídeo complementar e verifica erros. Fita descontínua Fita contínua Proteínas de ligação ao DNA de fita simples Topoisomerase 3' 5' 5' 3' 3' 5' Cadeia líder: replicação contínua. Proteínas de ligação Cadeia simples DNA helicase: separa a dupla-hélice. Cadeia atrasada: replicação descontínua – fragmentos de Okasaki. DNA polimerase DNA ligase: liga os nucleotídeos. Controla os processos vitais no interior dos seres vivos Tem formato de dupla-hélice É formado por nucleotídeos Da go be rto P er ei ra . 2 01 3. D ig ita l. 2 Volume 3 Funcionamento dos genes DNA • Ocorre no núcleo da célula. Em seguida, o RNAm migra para o citoplasma. • Não há timina no RNA, por isso o pareamento da adenina é feito com a uracila. • Ocorre nos ribossomos, responsáveis pela síntese proteica. • A combinação do RNAm é reconhecida pelo RNAt, que carrega os aminoácidos. RNAm ProteínaTranscrição Tradução • Sequência de DNA → sequência de aminoácidos (proteína). • Há códons de iniciação (metionina) e término (códons terminais), além dos que codificam os 20 aminoácidos. CÓDIGO GENÉTICO 1a. base 2a. base 3a. baseU C A G U U C A G C U C A G A U C A G G U C A G UUU UUC Fenilalanina (Phe) UUA UUG Leucina (Leu) Leucina (Leu) CUU CUC CUA CUG Valina (Val) GUU GUC GUA GUG Serina (Ser) UCU UCC UCA UCG Prolina (Pro) CCU CCC CCA CCG Treonina (Thr) ACU ACC ACA ACG Alanina (Ala) GCU GCC GCA GCG UAU UAC Tirosina (Tyr) UAA UAG Códons terminais CAU CAC Histidina (His) CAA CAG Glutamina (Gln) AAU AAC Asparagina (Asn) AAA AAG Lisina (Lys) GAU GAC Aspartato (Asp) GAA GAG Glutamato (Glu) UGU UGC Cisteína (Cys) UGA Códon terminal UGG Triptofano (Trp) Arginina (Arg) CGU CGC CGA CGG AGU AGC Serina (Ser) AGA AGG Arginina (Arg) Glicina (Gly) GGU GGC GGA GGG Isoleucina (Ile) AUU AUC AUA AUG Metionina (Met) Códon de iniciação Biologia 3 Título Peso 1 Primeiro aminoácido da proteína Met RNAt RNAt Segundo aminoácido da proteína Leu Códon 5 Códon 6Códon 4Códon 3Códon 1 Códon 2 Códon 7 Anticódon RNAm Ribossomo U U U U A G G A A A U U U C A C A G A C C G UA G A C . . . . Ilu st ra çõ es : D ag ob er to P er ei ra . 2 01 3. D ig ita l. Tradução gênica 4 Volume 3 Ciclo celular • Conjunto de processos que ocorrem no interior de uma célula desde sua formação até a próxima divisão (células-filhas). • Envolve duas etapas: divisão celular e interfase, que inclui os períodos G1, S e G2. Existem importantes pontos de checagem que ocorrem durante o ciclo celular. Na regulação interna, há a par- ticipação das cinases e ciclinas e, na regulação externa, ocorre a inibição por contato e a interação com a matriz extracelular, por exemplo. Mitose: corresponde à divisão celular, com a formação de células-filhas. No início da mitose, os cromossomos apresentam duas cromátides. G2: crescimento da célula e síntese proteica relacionada à divisão celular. G1: crescimento da célula – intensa síntese proteica. Se a célula não vai se dividir, há um sinal químico para que permaneça em interfase (G0). S (síntese): replicação do DNA – cromossomos com duas cromátides. © Sh ut te rs to ck /A lil a M ed ic al M ed ia Ilu st ra çõ es : J ac k Ar t. 20 13 . D ig ita l. Biologia 5 Divisões celulares Mitose e citocinese Prófase: compreende a fase mais longa da mitose, na qual ocorrem a migração dos centríolos e a formação do fuso acromático. O nucléolo e o envoltório celular desaparecem. Metáfase: condensação máxima dos cromossomos (fase de análise laboratorial) e alinhamento deles na placa equatorial. Anáfase: as cromátides-irmãs se separam e migram para os polos das células. Telófase: descondensação dos cromossomos e reorganização do envoltório nuclear. O nucléolo reaparece. Citocinese: o citoplasma se divide e ocorre a separação das células-filhas. • Nas células animais: denomina-se citocinese centrípeta, com formação de áster e centríolo. • Nas células vegetais: denomina-se citocinese centrífuga, sem formação de áster e centríolo. Mitose • Início: 1 célula (2n) – cromossomos com cromátides-irmãs. • Fim: 2 células (2n) – cromossomos com cromátides simples. • Promove o crescimento e a renovação do corpo. • As células-filhas são idênticas à original. © Sh ut te rs to ck /A lil a M ed ic al M ed ia 6 Volume 3 Meiose M ei os e I Prófase I: compreende a fase mais longa da meiose e inclui as subfases leptóteno, zigóteno, paquíteno, diplóteno e diacinese. No paquíteno, ocorre o processo de permuta (crossing-over ), fundamental para a variabilidade genética. O ponto de permuta visível é denominado quiasma. Metáfase I: os cromossomos condensados se alinham na placa equatorial. Anáfase I: encurtamento das fibras e separação dos cromossomos homólogos. Telófase I: reorganização celular para a divisão. Meiose II: é semelhante ao que ocorre durante a mitose, porém o número cromossômico é mantido. Subdivide-se em prófase II, metáfase II, anáfase II e telófase II. Meiose • Início: 1 célula (2n) – cromossomos com cromátides-irmãs. • Fim: 4 células (n) – cromossomos com cromátides simples. • Importante na formação de gametas e esporos. • Promove a variabilidade genética por meio da permuta (crossing-over). • As células-filhas apresentam metade dos cromossomos da célula original. © Sh ut te rs to ck /A lil a M ed ic al M ed ia M ei os e II Biologia 7 Atividades Propriedades do DNA 1. Explique as seguintes características do DNA e de sua replicação. a) Dupla-fita (duas fitas complementares): O DNA é composto de duas cadeias antiparalelas – formadas pelas bases nitrogenadas adenina (A), timina (T), guanina (G) e citosina (C) – ligadas entre si por ligações de hidrogênio. O pareamento entre as bases das cadeias complementares ocorre da seguinte maneira: A-T e C-G. b) Fitas antiparalelas: Para o pareamento das bases nitrogenadas, as duas cadeias do DNA devem estar invertidas uma em relação à outra. Considerando apenas uma das cadeias, têm-se livre, em uma das extremidades, a hidroxila do carbono-5 da primeira pentose e, na outra, a hidroxila do carbono-3 da última pentose, apresentando o sentido 5’ → 3’ (5 linha a 3 linha). Na cadeia complementar, ocorre o contrário, e o sentido é 3’ → 5’. c) Replicação semiconservativa: Cada filamento do DNA original é utilizado como molde para síntese de uma nova fita complementar. Portanto, cada molécula nova de DNA é formada por uma fita “velha” e uma “nova”. 2. Relacione as enzimas a sua respectiva função no processo de replicação do DNA. a) DNA ligase b) DNA helicase c) DNA polimerase d) Topoisomerase ( b ) Abertura da dupla-fita, rompendo ligações de hidrogênio. ( a ) Conexão entre nucleotídeos e entre fragmentos de Okazaki. ( c ) Formação de uma fita nova a partir da fita molde original, adicionando o nu- cleotídeo correto a seu complementar. ( d ) Desdobramento das fitas. 3. O esquema representa três importantes processos, identificados pelos números 1, 2 e 3, que ocorrem nas células. DNA RNA Proteínas 32 1 Identifique os processos 1, 2 e 3 e cite em que região da célula cada um deles ocorre. 1: Replicaçãoou duplicação: ocorre no núcleo. 2: Transcrição: ocorre no núcleo. 3: Tradução ou síntese proteica: ocorre no citoplasma pela ação dos ribossomos. 8 Volume 3 4. Um filamento da dupla-fita de DNA é representado por 5’ ACCTAGGCT 3’. Se esse filamento for usado como molde para replicação, a sequência complementar a ele produzida será a) 3’ ACCTAGGCT 5’. b) 5’ TGGATCCGA 3’. X c) 3’ TGGATCCGA 5’. d) 3' UGGAUCCGA 5'. e) 5' ACCTAGGCT 3'. 5. (FATEC – SP) O esquema a seguir mostra o processo de síntese de proteínas em uma célula. (Adaptado de: <http://www.geocities.com/ctv11ano/imsinpro.jpg>. Acessado em: 20.09.2009). Os processos A e B e as estruturas numeradas de 1 a 5 são, respectivamente, A B 1 2 3 4 5 X a) Transcrição Tradução mARN Aminoácido tARN Ribossomo Proteína b) Tradução Transcrição tARN Polipeptídeo rARN mARN Proteína c) Transcrição Tradução rARN Aminoácido tARN Ribossomo Glicerol d) Tradução Transcrição rARN Proteína tARN Proteína mARN e) Transcrição Transcrição tARN Glicerol mARN Aminoácido rARN 6. (PUC-Rio – RJ) Como consequência de uma mutação hipotética em uma molécula de RNA mensageiro, podemos esperar que ocorram diversas mudanças, à exceção de alterações: a) na transcrição reversa desse RNA para DNA. X b) na autoduplicação do DNA que o originou. c) na tradução dessa molécula de RNA. d) moleculares em proteínas estruturais originadas desse RNA. e) funcionais em proteínas enzimáticas originadas desse RNA 7. Na replicação de uma molécula de DNA, ocorre a formação de uma fita de forma contínua e outra de forma descon- tínua. Qual é a diferença entre a formação dessas duas fitas? A fita do DNA que apresenta sentido 3’ → 5’ é o molde que dará origem à nova fita contínua. Já a de sentido contrário (5’ → 3’) formará a nova fita por meio de pequenos trechos, denominados fragmentos de Okazaki (fita descontínua). Posteriormente, esses fragmentos são conectados entre si pela DNA ligase. Biologia 9 8. (UEFS – BA) Sentido da síntese Sentido da síntese Sentido da deselicoidização Molde exposto 3’ 5’ Molde exposto 5’ 3’ A figura ilustra um momento do processo de duplicação do material genético presente nos seres vivos. É possível afirmar em relação a esse processo. X a) Duas novas moléculas de DNA são produzidas a partir de duas cadeias já existentes na molécula utilizada como molde da replicação. b) A replicação ocorre de forma unidirecional, ao apresentar um sentido único dentro do sítio replicativo. c) A molécula de RNA produzida durante esse processo será responsável pela síntese de proteínas ao longo da tra- dução da informação genética. d) Enzimas específicas participam da separação das cadeias polinucleotídicas através da quebra das ligações peptí- dicas presentes entre elas. e) O sentido obrigatório de montagem das novas cadeias polinucleotídicas pelo DNA polimerase é sempre 3’ → 5’. Funcionamento dos genes 9. O que significa afirmar que o código genético é degenerado e universal? Ele é degenerado (ou redundante) porque diferentes trincas (códons) codificam o mesmo aminoácido e universal porque a composição química do DNA é igual para todas as espécies. 10. (UNISC – RS) Nos eucariontes, o código genético a) é formado por regiões codificantes chamadas íntrons. d) consiste em 46 códons similares. b) de cada códon é escrito no sentido 3’ → 5’. X e) consiste em 64 códons distintos. c) consiste em 46 códons distintos. 11. Esta sequência de DNA é utilizada como molde para sintetizar um RNAm: CCC GCT ACA GAC GAC TAA ACA CCA CTC. a) Qual é o filamento de DNA complementar a essa fita-molde? GGG CGA TGT CTG CTG ATT TGT GGT GAG b) Qual é a sequência de bases do RNAm formado? GGG CGA UGU CUG CUG AUU UGU GGU GAG c) Qual é a sequência de aminoácidos presente no peptídeo produzido a partir dessa sequência? Glicina – arginina – cisteína – leucina – leucina – isoleucina – cisteína – glicina – glutamato. d) Faça a contagem das bases nitrogenadas das duas fitas que compõem o DNA. A: 12 T: 12 C: 15 G: 15 10 Volume 3 12. Observe atentamente a sequência peptídica produzida. Met Thr His Gly Val a) A sequência de códons que deu origem ao peptídeo é I. TAC TGA GTG CCC CAA. III. AUG ACG CCU AGU UAG. X II. AUG ACU CAC GGG GUU. IV. UAG GCU CAC GGG GUU. b) O códon que vem após a sequência marcada anteriormente é de parada. Portanto, ele pode ser I. AUG. II. UAC. X III. UAA. 13. (UNIFACS – BA) A respeito do processo representado na ilustração, marque com V as afirmativas verdadeiras e com F as falsas. ( F ) A proteína é produzida ainda no núcleo celular. ( F ) O RNA formado durante a etapa 1 é um RNAt. ( V ) Em 1, está ocorrendo a transcrição e, em 2, a tradução. ( V ) Em 1, ocorre a separação das cadeias nucleotídicas do DNA para que o RNA seja sintetizado. A alternativa que indica a sequência correta, de cima para baixo, é a (01) V F F V (02) F V F F (03) V F V V X (04) F F V V (05) F V V F 14. Uma proteína é constituída por uma cadeia de 600 aminoácidos. Sobre a síntese dessa sequência, responda às ques- tões propostas. a) Quantos códons fazem parte do RNAm que codifica essa proteína? 601 códons: 600 codificantes de aminoácidos mais o códon terminal. b) O início da síntese dessa cadeia polipeptídica ocorreu a partir da metionina. Por quê? Porque o códon de iniciação, além de começar a tradução, codifica a metionina. Biologia 11 15. Observe a imagem e as informações nela contidas. Com base na imagem, é possível concluir que um gene é formado por regiões distintas: éxons e íntrons. Explique a diferença entre elas e como ocorre o processamento dessas regiões para a síntese de uma proteína. Éxon: região ativa (codificadora) do DNA que é expressa; íntron: região não codificadora que é removida para a síntese da proteína. Antes de o RNAm formado iniciar a síntese da proteína, nos eucariontes, ocorre o processo de splicing, ou seja, a remoção dos íntrons (regiões não codificadoras). Isso garante que apenas as regiões dos éxons sejam traduzidas. 16. (UEFS – BA) A ilustração representa, de forma simplificada, um importante processo associado à expressão da informação gené- tica dos seres vivos, em que a) o deslizamento do ribossomo ao longo da molécula de RNAt permite o enfileiramento de uma cadeia polinucleotí- dica na formação de uma nova molécula de DNA. X b) os aminoácidos transportados pelo RNAt são unidos pelos ribossomos durante a formação de uma cadeia polipep- tídica, a partir de uma sequência nucleotídica do RNAm. c) a transcrição do código genético é realizada pela ação simultânea do RNAr, RNAm e RNAt, durante a formação de uma nova molécula de proteína. d) o pareamento específico entre as bases nitrogenadas – A-T e G-C – determina o momento exato do encaixe do RNAt ao RNAm, sob supervisão do ribossomo. e) os vários ribossomos presentes na molécula de RNAm traduzem a informação genética, produzindo uma diversi- dade de cadeias polipeptídicas para cada polirribossomo. 17. (UFTM – MG) Caro leitor: você é 99% chimpanzé. Foi o que revelaram os trabalhos de sequenciamento de DNA feitos nas últimas décadas. Comparando os genomas do homem e do chimpanzé, descobriu-se que eles são 99% iguais. O interessante é que as semelhanças aparecem com a mesma frequência em regiões do genoma que, ao que tudo indica, não têm nenhuma função. Isso é um sinal de que os chimpanzés realmente são nossos parentes mais próximos na escala evolutiva dos hominídeos. Isso acontece porque a troca de apenas uma “letra” química de DNA já altera drasticamente a produção das proteínas cuja receita está gravada no genoma. (Superinteressante – edição especial, março de 2011. Adaptado.) 12 Volume 3 a) Que estrutura celular forneceu material que permitiu chegar à conclusão informada no texto?O que se entende por “sequenciamento de DNA”? O núcleo celular, que guarda (nos eucariontes) o material genético em seu interior. O sequenciamento de DNA é um processo que determina a ordem dos nucleotídeos na fita do ácido nucleico. b) De acordo com o conhecimento do código genético, explique por que não se pode concordar com o trecho grifado no texto, citando a característica do código. O código genético é degenerado, e a maioria dos aminoácidos é codificada por mais de um códon. A mudança de uma base nitrogenada no códon não resulta, necessariamente, na mudança da proteína que será sintetizada. Ciclo celular 18. O ciclo celular é composto de duas etapas: interfase e divisão celular. Diferencie, resumidamente, cada uma delas. A interfase corresponde ao maior tempo de vida das células, quando o DNA se encontra em intensa atividade, coordenando a síntese proteica e o metabolismo celular. A divisão celular compreende o período em que a célula duplica o núcleo e se divide em duas células-filhas (mitose). 19. (UEPB) Os pesquisadores Leland Hartwell, Paul Nurse e Timothy Hunt dividiram o Nobel de Medicina ou Fisiologia em 2001. Eles foram contemplados pela descoberta de genes e moléculas envolvidos na regulação da divisão celular. Esse processo faz parte do ciclo celular e qualquer alteração pode levar à reprodução desordenada das células, que caracteriza o câncer. Analise as assertivas abaixo. I. No ciclo celular devemos considerar dois momentos: a interfase, etapa em que a célula apresenta intensa atividade metabólica, e a divisão. II. Os períodos da interfase são denominados G1, S e G2. Nos períodos G1 e G2 o crescimento celular é acentuado e são ativados mecanismos celulares que verificam as condições da célula antes de prosseguir de uma fase para outra; no período S ocorre síntese de DNA nuclear. III. No período G2 a célula verifica se o DNA sofreu alterações em suas sequências de bases; caso tenham ocorrido mutações a célula não entra na fase seguinte e o DNA danificado não será replicado. Está(ão) correta(s) a(s) assertiva(s): a) I, II e III. X b) I e II, apenas. c) I e III, apenas. d) I, apenas. e) III, apenas. 20. O sistema de controle do ciclo celular tem a função de coordenar a correta ocorrência do ciclo de uma célula. Nele, existem os pontos de checagem. Quais são eles e pelo que cada um é responsável? Ponto de checagem G1: compreende a verificação do ambiente pela célula (se é favorável ou não); ponto de checagem G2: consiste em verificar a replicação do DNA; e ponto de checagem da divisão celular: verifica a conexão dos cromossomos ao fuso. O ponto de checagem da mitose verifica se todos os cromossomos estão ligados ao fuso mitótico. 21. A regulação do ciclo celular pode ser subdividida em interna e externa. Como é possível diferenciá-las? A regulação interna é realizada por cinases e ciclinas, que, em conjunto, promovem a ativação ou inativação de outras proteínas. Já a regulação externa é realizada por fatores químicos (liberação de substâncias que induzem a divisão celular) ou físicos (falta de espaço em virtude da aglomeração de células e/ou conexão com a matriz extracelular). Biologia 13 22. (UFAM) As células humanas normais que constituem os tecidos e neoplasias deles derivadas estão em proliferação quando uma proporção da população celular está sintetizando DNA ativamente em preparação para a divisão celular. As células de conteúdo diploide contêm 7,14 picogramas de DNA até a entrada no ciclo de proliferação. Durante a fase S as células aumentam essa quantidade de DNA até atingir 14,28 picogramas de DNA por célula o que corres- ponde ao estado tetraploide. Em medidas citométricas de quantificação de DNA seria correto raciocinar que: a) o índice de DNA de células em G0 e G1 permitiria nessas fases a observação de cromossomos individualizados na quantidade de 2N = 46. b) os neurônios de indivíduos normais e adultos estariam todos na fase G1. X c) em humanos jovens e adultos a razão G0 / G1 (indicada pelo índice de DNA do pico G0/G1) para neurônios normais seria igual a 1. d) os índices de DNA de células em G1 permitiria nessa fase a observação de cromossomos individualizados na quan- tidade de 2N = 46. e) os índices de DNA de células em G2 permitiria nessa fase a observação de cromossomos individualizados na quan- tidade 2N = 92. Divisões celulares 23. Para explicar as diferenças e/ou semelhanças entre mitose e meiose, normalmente são utilizadas as denominações “células somáticas” e “gametas”. Diferencie-as. Células somáticas são células que não estão diretamente envolvidas no processo de reprodução, ou seja, não participam da formação de gametas por meio da divisão celular. Gametas são células reprodutivas, obtidas por meiose. 24. Existem dois tipos de divisão celular, dependendo do tipo de célula. Considerando uma célula diploide, complete o quadro comparando as duas formas de divisão. 25. (UNIOESTE – PR) Analise o gráfico abaixo, que representa a meiose. Mitose Meiose Carga genética da célula original 2n 2n Número de células e carga genética ao final da divisão celular 2 células 2n 4 células n Com base no gráfico, pode-se afirmar que a) a meiose II se inicia no tempo 3. b) a replicação do DNA na fase S da interfase tem início no tempo zero. c) entre os tempos 5 e 6, ocorre a separação dos cromossomos homólogos. 14 Volume 3 d) no tempo 5, a célula apresenta uma quantidade duplicada de cromossomos. X e) no tempo 2 e antes do tempo 3, ocorre permuta ou crossing-over entre os cromossomos homólogos. 26. (UCS – RS) O crescimento corporal em um organismo multicelular e a reprodução em um organismo unicelular depen- dem do processo de divisão celular que faz parte de outro processo chamado ciclo celular. Relacione as fases, listadas na coluna A, ao ciclo celular, apontado na coluna B. Coluna A 1. Telófase 2. Metáfase 3. Anáfase 4. Prófase Coluna B ( 4 ) Formação do fuso acromático e condensação dos cromossomos. ( 3 ) Migração dos cromossomos para os polos da célula. ( 1 ) Início da citocinese e descondensação dos cromossomos. ( 2 ) Alinhamento dos cromossomos no equador da célula. Assinale a alternativa que completa correta e respectivamente os parênteses, de cima para baixo. a) 1 – 2 – 3 – 4 b) 3 – 4 – 2 – 1 c) 4 – 2 – 3 – 1 d) 2 – 3 – 1 – 4 X e) 4 – 3 – 1 – 2 27. (UEA – AM) Analise o esquema. (www.sciencelearn.org.nz) Assinale a alternativa que indica, correta e respectivamente, a divisão celular, a fase e o nome do processo ilustrado. a) Mitose, interfase e duplicação. b) Mitose, metáfase e segregação. X c) Meiose, prófase I e permutação. d) Meiose, prófase II e mutação. e) Mitose, telófase e disjunção. 28. (UFTM – MG) A mitose e a meiose ocorrem no organismo humano e possibilitam a formação de diferentes células. A primeira ocorre em células somáticas e a segunda em células germinativas. Existem vários eventos que acontecem de forma semelhante nas duas divisões celulares; dentre eles, pode-se citar: a) duplicação do DNA, separação dos cromossomos homólogos e duplicação dos centríolos. b) separação das cromátides-irmãs, duplicação dos centríolos e permutação. X c) condensação cromossômica, duplicação do DNA e desaparecimento do envoltório nuclear. d) citocinese, duplicação dos centríolos e separação dos cromossomos homólogos. e) separação das cromátides-irmãs, pareamento dos homólogos e formação das fibras do fuso. Biologia 15 29. (UERJ) Normalmente não se encontram neurônios no cérebro em plena divisão celular. Entretanto, no mal de Alzheimer, grandes quantidades dessas células iniciam anormalmente o ciclo de divisão. Estudos mostram que até 10% dos neurônios nas regiões atingidas por tal degeneração tentaram iniciar a divisão celular. Contudo, nenhum deles conseguiu terminá-la, pois não foi observado o sinal mais ca- racterístico da consumação da divisão de uma célula: cromossomos alinhadosno meio dos neurônios. (S. Herculano-Houzel. Adaptado de O cérebro nosso de cada dia. Rio de Janeiro: Vieira e Lent, 2002.) Nomeie o tipo de divisão celular ao qual o texto faz referência e a fase dessa divisão correspondente ao alinhamento dos cromossomos. Mitose. A etapa em que os cromossomos aparecem alinhados é a metáfase. 30. (UDESC) Assinale a alternativa correta quanto à mitose na espécie humana, referente à fase da anáfase (1), da pró- fase (2), da telófase (3) e da metáfase (4), respectivamente. a) (1) Os cromossomos duplicados na interfase começam a se condensar. (2) Ocorre a separação das duas cromá- tides-irmãs. (3) Os cromossomos se deslocam em direção à região da placa equatoriana e há a formação do fuso mitótico. (4) Os cromossomos se descondensam e as fibras do fuso mitótico desaparecem. b) (1) Os cromossomos se deslocam em direção à região da placa equatoriana e há a formação do fuso mitótico. (2) Os cromossomos duplicados na interfase começam a se condensar. (3) Os cromossomos se descondensam e as fibras do fuso mitótico desaparecem. (4) Ocorre a separação das duas cromátides-irmãs. c) (1) Ocorre a separação das duas cromátides-irmãs. (2) Os cromossomos se descondensam e as fibras do fuso mi- tótico desaparecem. (3) Os cromossomos duplicados na interfase começam a se condensar. (4) Os cromossomos se deslocam em direção à região da placa equatoriana e há a formação do fuso mitótico. d) (1) Os cromossomos duplicados na interfase começam a se condensar. (2) Ocorre a separação das duas cromáti- des-irmãs. (3) Os cromossomos se descondensam e as fibras do fuso mitótico desaparecem. (4) Os cromossomos se deslocam em direção à região da placa equatoriana e há a formação do fuso mitótico. X e) (1) Ocorre a separação das duas cromátides-irmãs. (2) Os cromossomos duplicados na interfase começam a se condensar. (3) Os cromossomos se descondensam e as fibras do fuso mitótico desaparecem. (4) Os cromossomos se deslocam em direção à região da placa equatoriana e há a formação do fuso mitótico. 31. (UEM – PR) Sobre a meiose, responda às questões propostas. a) Por que a meiose é conhecida como divisão reducional? Porque as células-filhas apresentam metade do número de cromossomos da célula-mãe (em virtude da separação dos cromossomos homólogos). b) Por que a meiose pode ser considerada uma fonte de variabilidade genética? Porque, nessa divisão, pode ocorrer o crossing-over, possibilitando certo rearranjo no material genético. c) Que tipo de meiose ocorre nos animais? E nas plantas? E em algumas espécies de algas e de protozoários? Animais: meiose gamética (para formação de gametas); plantas: meiose espórica (para formação de esporos); e protozoários: meiose zigótica. 16 Volume 3 Histórico da Genét ica e leis da herança 06 Hereditariedade • Gene: unidade hereditária presente nos cromossomos. • Cromossomos homólogos: são os cromossomos que formam cada par, resultantes da fecundação – um cromossomo vem da mãe (óvulo); e o outro, do pai (espermatozoide). • Fenótipo: característica observada. É identificado como a combinação entre o genótipo e o ambiente. • Genótipo: carga genética do indivíduo. • Alelos: variações do mesmo gene. Cada caráter é determinado por, pelo menos, um par de alelos (AA, bb e Ii, por exemplo). • Homozigoto: quando o indivíduo apresenta os pares de alelos iguais (AA ou aa). • Heterozigoto: quando o indivíduo apresenta os pares de alelos diferentes (Aa). • Caráter dominante: resultante da presença de um alelo que, em dose simples (heterozigose), encobre a manifestação do outro. • Caráter recessivo: manifesta-se apenas quando o alelo está em dose dupla (homozigose). 1. ª lei da herança ou 1. ª Lei de Mendel Toda característica está condicionada a um par de “fatores” – modernamente chamados de genes –, que se separam (segregam) com a mesma probabilidade durante a formação dos gametas (apenas um fator vai para cada gameta). Por esse motivo, os gametas são puros. Após a fecundação, os fatores se unem, formando novamente um par. • Análise de somente uma característica por vez. • A característica é representada por letras que retratam o par de alelos. No caso da característica A, os indivíduos podem ser AA (homozigotos dominantes), Aa (heterozigotos) e aa (homozigotos recessivos). Cruzamento entre duas plantas heterozigotas para a característica altura: resulta na primeira geração (F1) – 3/4 de plantas altas e 1/4 de plantas baixas. AA Plantas altas (homozigotas dominantes) Aa Plantas altas (heterozigotas) Aa Plantas altas (heterozigotas) aa Plantas baixas (homozigotas recessivas) a Aa a Aa Gametas A A Biologia 17 Noções de probabilidade Regra do OU: um evento OU outro (somam-se as probabilidades). Regra do E: um evento E outro (multiplicam-se as probabilidades). Genealogias Representações gráficas da ocorrência de determinada característica em uma família. A análise da genealogia pode indicar se o caráter é reces- sivo ou dominante e se a característica é ou não ligada ao sexo. No exemplo a seguir, o caráter analisado é recessivo. Homem Mulher Afetado PADRÕES DE HERANÇA Dominância completa Herança dominante: a presença de um alelo dominante determina a característica (exemplo: nanismo). Herança recessiva: a presença de dois alelos recessivos determina a característica (exemplo: albinismo). Proporção fenotípica no cruzamento entre heterozigotos: 3 : 1. Dominância incompleta É a herança sem dominância, ou seja, não há dominância entre os alelos, compondo três variedades fenotípicas. Exemplo: do cruzamento de flores boca-de-leão vermelhas e brancas, resultam flores rosas, vermelhas e brancas. Proporção fenotípica no cruzamento entre heterozigotos: 1 : 2 (intermediário) : 1. Codominância Herança que apresenta interação de dois fenótipos, ou seja, os dois alelos são ativos, compondo um fenótipo mesclado. Exemplo: pelagem do gado da raça shorthorn – do cruzamento entre indivíduos com pelagem branca e vermelha, resultam filhotes de pelagem mesclada (branca e vermelha). Proporção fenotípica no cruzamento entre heterozigotos: 1 : 2 (mesclado) : 1. Genes letais A proporção obtida não é a esperada pela presença de genes que prejudicam o desenvolvimento do embrião. Exemplo: o cruzamento entre camundongos amarelos heterozigotos resulta na proporção de 2 amarelos e 1 cinza (recessivo). O resultado esperado seria 3 : 1, porém o genótipo AA é letal, e o embrião não se desenvolve. Quando um indivíduo é dominante, mas não se sabe se ele é homozigoto (AA) ou heterozigoto (Aa), realiza- -se o cruzamento-teste, ou seja, é feito o cruzamento dele com um indivíduo recessivo (aa). O resultado da próxima geração indicará o genótipo do indivíduo dominante (AA ou Aa). 18 Volume 3 2 . ª lei da herança ou 2 . ª Lei de Mendel Na formação dos gametas, os diferentes pares de fatores (genes) separam-se (segregam) independentemente, de modo que cada gameta recebe apenas um fator de cada par. Os possíveis tipos de gameta são produzidos nas mesmas proporções. • Análise de duas ou mais características por vez. • O número de diferentes tipos de gameta possíveis depende do número de pares de genes em heterozigose e é calculado por 2n, em que n representa o número de pares de heterozigotos. • Para determinar a descendência, é possível calcular os pares de alelos independentemente e multiplicar os resultados. Cruzamento entre dois indivíduos di-híbridos (VvRr × VvRr) para as características cor e forma da semente: resulta na proporção fenotí- pica 9 : 3 : 3 : 1. F1: semente amarela e lisa VvRr F1: semente amarela e lisa VvRr × VR Vr vR vr VR VVRR Amarela e lisa VVRr Amarela e lisa VvRR Amarela e lisa VvRr Amarela e lisa Vr VVRr Amarela e lisa VVrr Amarela e rugosa VvRr Amarela e lisa Vvrr Amarela e rugosa vR VvRR Amarela e lisa VvRr Amarela e lisa vvRR Verde e lisa vvRr Verde e lisa vr VvRr Amarela e lisa VvrrAmarela e rugosa vvRr Verde e lisa vvrr Verde e rugosa Ilu st ra çõ es : J ac k Ar t. 20 11 . D ig ita l. Fenótipos Genótipos Proporção genotípica Proporção fenotípica Amarela e lisa VVRR VvRR VVRr VvRr 1 2 2 4 9 Amarela e rugosa VVrr Vvrr 1 2 3 Verde e lisa vvRR vvRr 1 2 3 Verde e rugosa vvrr 1 1 Biologia 19 Atividades Hereditariedade 1. Mendel estudou diversas características da ervilha (Pisum sativum). No entanto, essa espécie não foi escolhida ao acaso. Explique a importância das características destacadas a seguir para os estudos de Mendel. • Ocorrência natural de autofecundação. • Facilidade de cultivo, gerações curtas e muitos descendentes por geração. • Existência de caracteres bem definidos. A ocorrência natural de autofecundação é importante para obtenção de linhagens puras, ou seja, que não apresentam variação de uma geração para outra. O espaço necessário para cultivo é relativamente pequeno, não exigindo condições muito difíceis de se obter, e o grande número de indivíduos por geração é importante para analisar os resultados estatisticamente. As variedades de um caráter são bem definidas, sem características intermediárias, o que poderia dificultar os estudos iniciais. 2. Relacione corretamente as duas colunas. a) Gene ( d ) Indivíduo que apresenta pares de alelos iguais. b) Alelo ( e ) Indivíduo que apresenta pares de alelos diferentes. c) Caráter ( a ) Unidade hereditária; sequência de DNA que origina uma sequência de RNA. d) Homozigoto ( b ) Variações do mesmo gene que ocupam o mesmo locus em cromossomos homólogos. e) Heterozigoto ( c ) Aspecto morfológico/fisiológico determinado por um gene. 3. Ao iniciar a aula de Genética, um professor de Biologia fez a seguinte anotação no quadro. Observe-a atentamente e, em seguida, explique-a. Fenótipo = genótipo + ambiente O fenótipo resulta da expressão do genótipo sobre a influência das características do ambiente (interação com o meio). 20 Volume 3 4. (UFRGS – RS) Considere as seguintes afirmações sobre alguns conceitos fundamentais utilizados em Genética. I. Alelo recessivo é aquele inibido pela ação de outro alelo, denominado dominante. II. Cromossomos homólogos são os que apresentam genes que codificam as mesmas características e que pareiam durante a meiose. III. Genótipo é a descrição da constituição genética de um organismo; é um conceito relativo a um determinado gene ou a um conjunto de genes. Quais estão corretas? a) Apenas II. b) Apenas I e II. c) Apenas I e III. d) Apenas II e III. X e) I, II e III. 5. (UFPI) O trabalho de Mendel diferenciou-se de outros trabalhos anteriores por alguns cuidados no planejamento e na execução do experimento. Mendel escolheu uma planta que apresentava facilidade de cultivo, rapidez de gerações, diferentes tipos disponíveis e que se reproduzia por autofecundação. Sobre o trabalho de Mendel, coloque V para verdadeiro ou F para falso. 1) ( F ) Ao executar os experimentos, Mendel teve o cuidado de cruzar sempre linhagens de ervilhas que diferissem em dois caracteres, embora ele tivesse trabalhado com 7 características. 2) ( F ) Na época em que Mendel realizou os experimentos, não havia nenhum conhecimento a respeito de genes, porém já se conhecia sobre os cromossomos e a divisão celular. 3) ( V ) Mendel analisou descendentes de muitos cruzamentos com a mesma característica, aumentando muito o tamanho da amostra, permitindo assim que ele introduzisse conceitos matemáticos para analisar os dados. 4) ( V ) Antes de realizar seu trabalho, Mendel verificou a herdabilidade do caráter estudado e, ao longo de várias gerações, determinou que os caracteres eram constantes e transmitidos de pais para filhos. 6. (FUVEST – SP) Considere o processo de divisão meiótica em um homem heterozigótico quanto a uma característica de herança autossômica recessiva (Hh). O número de cópias do alelo h nas células que estão no início da interfase (A), nas células que estão em metáfase I (B) e naquelas que resultam da segunda divisão meiótica (C) é A B C a) 1 1 1 ou 0 X b) 1 2 1 ou 0 c) 1 2 1 d) 2 2 1 e) 2 1 1 1. ª lei da herança ou 1. ª Lei de Mendel 7. Os espermatócitos primários são células que, pela meiose, originam os espermatozoides (células reprodutivas mas- culinas). Sobre a gametogênese humana masculina (espermatogênese), processo de formação de espermatozoides, responda às questões. a) Para a produção de 6 000 espermatozoides, quantos espermatócitos primários são necessários? 1 500 espermatócitos primários. b) Quantos cromossomos há em um espermatócito primário e em um espermatozoide? 46 e 23 cromossomos, respectivamente. Biologia 21 8. No estudo de um gene com dois alelos, um geneticista fez as seguintes anotações: Alelo A1: expressão da proteína → apenas em homozigose Alelo A2: expressão da proteína não funcional → em homo e heterozigose a) Identifique qual é o alelo dominante e qual é o recessivo. Justifique sua resposta. Alelo dominante: A2, pois se expressa em dose dupla (homozigose) ou quando está sozinho (heterozigose). Alelo recessivo: A1, pois se expressa apenas em homozigose. b) Descreva os genótipos dos indivíduos homozigotos. A2A2 (dominante) e A1A1 (recessivo). 9. Em um mês com trinta dias, será sorteada a data para ocorrer um evento. Utilizando um calendário, calcule a proba- bilidade de o evento ocorrer: a) em um dia ímpar. P = 15/30 = 1/2 = 50% b) antes do dia 10. P = 9/30 = 3/10 = 30% c) depois do dia 20. P = 10/30 ≅ 33,3% d) antes do dia 10 ou depois do dia 20. P = 9/30 + 10/30 = 19/30 ≅ 63,3% 10. Em Genética, são comuns citações referentes ao cruzamento-teste. Explique como esse cruzamento é realizado e com que finalidade é utilizado. O cruzamento-teste é utilizado para identificar o genótipo de um indivíduo. Assim, cruza-se esse indivíduo com outro de fenótipo recessivo e, portanto, homozigoto. Ao se obter como resultado do cruzamento apenas indivíduos de fenótipo dominante, o genótipo a ser determinado é homozigoto. Caso contrário, ou seja, com o surgimento dos fenótipos dominante e recessivo, o indivíduo em questão é heterozigoto. 11. (FPS – PE) Com relação à Primeira Lei de Mendel, analise as proposições abaixo. 1) Cada característica de um organismo é condicionada por dois fatores (genes alelos), um proveniente do pai e outro da mãe. 2) Os dois fatores do par (ou alelos) são transmitidos para cada gameta, no momento da sua formação. 3) Com a união dos gametas na fecundação, o par de alelos para cada característica é reconstituído. 22 Volume 3 4) No momento da formação dos gametas, os alelos se separam indo apenas um para cada gameta. 5) Um alelo do par é transmitido, dependente da sua manifestação. Estão corretas, apenas: a) 2, 3 e 4. b) 3, 4 e 5. X c) 1, 3 e 4. d) 1, 4 e 5. e) 1, 2 e 3. 12. O heredograma representa indivíduos que produzem determinada proteína normalmente e indivíduos que não a pro- duzem (em preto). Sabe-se, porém, que a produção dessa proteína é um caso de herança autossômica. I - 2 II - 3 II - 4 II - 5 Analisando o heredograma, responda às questões. a) Quantas mulheres não produzem a proteína? 3 b) Quantos homens produzem a proteína? 6 c) Quais são os genótipos dos indivíduos I-2, II-3, II-4 e II-5, respectivamente? Aa, Aa, aa e Aa. d) Qual é o fenótipo apresentado pelo indivíduo II-3? Produção de proteína funcional. 13. (PUC-Campinas – SP) Em certa planta o caráter flor vermelha é dominante em relação ao de flor branca. Em uma experiência de polinização entre plantas com flores vermelhas foram obtidas sementes que produziram 368 descen- dentes, dos quais 92 tiveram flores brancas e o restante, flores vermelhas. Entre os descendentes de flores vermelhas espera-se que o número de plantas homozigóticas seja a) zero. b) 46. X c) 92. d) 184. e) 276. BB → vermelha Bb → vermelha bb → branca Bb × Bb (cruzamento entre duas plantas de flores vermelhas) B b B BB Bb b Bbbb 1/4 ou 25% de flores vermelhas homozigotas (BB): 25% de 368 = 92. Biologia 23 14. (UNIMONTES – MG) A fibrose cística é uma doença hereditária que afeta vários órgãos do corpo, causando secreções mucosas espessas e pegajosas, que acabam obstruindo os pulmões e pâncreas. Isso leva a problemas respiratórios, incluindo infecções recorrentes, e dificuldade em digerir alimentos. O heredograma abaixo caracteriza uma família relacionada à herança dessa doença. Analise-o. Considerando o heredograma e o assunto abordado, analise as alternativas abaixo e assinale a que representa a chance de um casal, ambos portadores do gene para fibrose cística, ter um filho com a doença. a) 100%. X b) 25%. c) 75%. d) 50%. 15. (UNICAMP – SP) Em uma espécie de planta, o caráter cor da flor tem codominância e herança mendeliana. O fenótipo vermelho é homozigoto dominante, enquanto a cor branca é característica do homozigoto recessivo. Considerando o esquema abaixo, é correto afirmar que X a) os fenótipos de II e III são iguais. b) o fenótipo de X é vermelho. c) os fenótipos de IX e X são os mesmos dos pais. d) o fenótipo de IV é vermelho. 16. (UCS – RS) Alelos são pares de genes responsáveis pela expressão de determinadas características num organismo. Em cobaias de laboratório, foram identificados alelos que controlam a coloração do pelo, seguindo o padrão abaixo. Cobaia 1: AA – coloração cinza Cobaia 2: Aa – coloração cinza Cobaia 3: aa – coloração branca A partir desse padrão, analise as afirmações abaixo. – Considerando um cruzamento das cobaias 1 × 2, a chance de obtenção de um indivíduo cinza é de 100% . – Considerando um cruzamento das cobaias 2 × 3, a chance de obtenção de um indivíduo branco é de 50% . – A coloração branca só aparece em indivíduos homozigóticos recessivos . Cobaias 1 × 2 (AA × Aa) = 50% AA e 50% Aa = 100% cinzas. Cobaias 2 × 3 (Aa × aa) = 50% Aa (cinzas) e 50% aa (brancos). 24 Volume 3 Assinale a alternativa que completa, correta e respectivamente, as lacunas acima. X a) 100% – 50% – homozigóticos recessivos b) 50% – 50% – homozigóticos recessivos c) 75% – 25% – heterozigóticos dominantes d) 25% – 50% – heterozigóticos recessivos e) 100% – 50% – homozigóticos dominantes 17. (UFJF – MG) É sabido que indivíduos homozigotos recessivos para alelos mutados do gene codificador da enzima hexosaminidase desenvolvem uma doença conhecida como Tay-Sachs, e morrem antes do quarto ano de vida. Nos indivíduos afetados, há mínima atividade da enzima hexosaminidase e, na sua ausência, o lipídeo GM(2) gangliosídio aumenta anormalmente no corpo humano, afetando particularmente as células nervosas do cérebro. Os indivíduos heterozigotos expressam 50% de atividade dessa enzima, comparados aos indivíduos homozigotos para os alelos não mutados. a) Qual é o mecanismo de herança dessa doença? Justifique. Mecanismo de dominância incompleta, pois os indivíduos heterozigotos apresentam nível intermediário da atividade da enzima com relação aos homozigotos. b) Se uma mulher normal com relação à atividade da enzima hexosaminidase casa-se com um homem que apresen- ta 50% da atividade dessa enzima, qual seria a probabilidade de o casal ter um filho homem e que apresente a doença? Nenhuma ou zero. c) Considerando que os indivíduos homozigotos recessivos morrem nos primeiros anos de vida, não chegando à idade reprodutiva, cite um fator evolutivo que explica a manutenção do alelo mutado na população e justifique sua resposta. Mutação, que, como fonte de variabilidade genética, possibilita o surgimento de alelos mutados independentemente de seu valor adaptativo. Além disso, os indivíduos heterozigotos sobrevivem e podem passar o alelo recessivo a seus descendentes. 18. Mirabilis jalapa, mais conhecida como “planta maravilha”, apresenta três variedades em relação à coloração de suas flores: brancas, vermelhas e rosa. Ao cruzar uma variedade de flores brancas com outra de flores vermelhas, obteve- -se, em F1, apenas plantas com flores rosa. Determine as proporções fenotípica e genotípica do cruzamento entre duas plantas de flores rosa. VV → vermelhas BB → brancas VB → rosa VB × VB V B V VV (25% ou 1/4 vermelhas) VB (50% ou 2/4 rosa) B VB (50% ou 2/4 rosa) BB (25% ou 1/4 brancas) Proporção fenotípica: 1 branca : 2 rosa : 1 vermelha. Proporção genotípica: 1 VV : 2 VB : 1 BB. Biologia 25 19. Determinada espécie vegetal apresenta coloração das flores de acordo com o genótipo referente ao gene A. Indiví- duos heterozigotos apresentam coloração verde-claro; e indivíduos homozigotos, coloração verde-escuro. Ressalta- -se, entretanto, a inviabilidade na formação da planta quando ocorre homozigose recessiva. Qual é a probabilidade de surgimento de plantas verde-escuro a partir do cruzamento entre plantas verde-claro? 20. (UECE) O gado Gir apresenta-se com pelagem vermelha e com pelagem branca. Quando se cruza um macho vermelho com fêmeas brancas, toda a progênie é chitada (coloração vermelha com pintas brancas). Podemos afirmar correta- mente que a frequência fenotípica esperada do cruzamento entre um indivíduo chitado e um branco é a) 75% branco e 25% chitado. b) 25% branco e 75% chitado. c) 25% branco, 25% vermelho e 50% chitado. X d) 50% branco e 50% chitado. 21. (UFRJ) A anemia falciforme é causada por uma mutação que produz uma alteração na sequência de aminoácidos da hemoglobina. Essa alteração pode ser detectada pela técnica da eletroforese. O diagrama abaixo mostra o resultado do fracionamento por eletroforese da hemoglobina extraída de três indivíduos: A, normal, e B e C com anemia falciforme. Cada banda representa uma hemoglobina, alterada ou não. Explique por que o indivíduo B apresenta os dois tipos de hemoglobina. O indivíduo B é heterozigoto e, portanto, portador do alelo para anemia falciforme e do alelo normal. Como se trata de um caso de codominância, o indivíduo produz as duas formas de hemoglobina. 22. (ACAFE – SC) O gado shorthorn de fenótipo vermelho apresenta o genótipo RR para a cor da pelagem e o de fenótipo branco apresenta o genótipo rr. Já o indivíduo com genótipo Rr apresenta pelos vermelhos e brancos alternadamente. Com base no exposto, assinale a alternativa correta. a) Ambos os alelos contribuem para a determinação da cor da pelagem, o que caracteriza uma dominância in- completa. b) A proporção fenotípica obtida num cruzamento entre indivíduos heterozigotos Rr é de 3 : 1. c) Na determinação da cor da pelagem do gado shorthorn estão envolvidos alelos múltiplos. X d) No cruzamento entre indivíduos heterozigotos, não se obtém a proporção fenotípica esperada, já que um indivíduo apresentará pelagem vermelha, um indivíduo pelagem branca e dois indivíduos pelos vermelhos e brancos alterna- damente. VV → vermelho BB → branco VB → chitado Chitado (VB) × branco (BB) B V VB (50% ou 1/2 chitados) B BB (50% ou 1/2 brancos) A a A AA (1/3 verde-escuro) Aa (2/3 verde-claro) a Aa (2/3 verde-claro) aa (inviável) Aa × Aa → 1 AA : 2 Aa : aa (inviável) → 1/3 26 Volume 3 23. (PUC-Rio – RJ) O albinismo é uma condição recessiva caracterizada pela total ausência de pigmentação (melanina) na pele, nos olhos e no cabelo. Na figura 1, um casal (A e B) planeja ter um filho (C). Sabendo que B (mãe) é albina e A (pai) tem irmãos albinos, a probabilidade de A ser portador do albinismo e de C ser albino é, respectivamente: a) 1/4 e 1/8. X b) 2/3 e 1/3. c) 1/4 e 1/2. d) 1/3 e 1/6. e) 1/2 e 1/2. 24. (UFU – MG) O albinismo é condicionado por um alelo recessivo a. Um casal normal heterozigoto para o albinismo quer saber, aproximadamente, qual a probabilidade de, se tiverem 5 filhos, serem os dois primeiros filhos albinos, o terceiro normal heterozigoto e os dois últimos normais homozigotos. X a) 0,2% b) 1% c) 31% d) 62% 25. (FUVEST – SP) No heredograma ao lado, a menina II-1 tem uma doença determinada pela homozigose quanto a um alelo mutante de gene localizadonum autossomo. A probabilidade de que seu irmão II-2, clinicamente normal, possua esse alelo mutante é a) 0 b) 1/4 c) 1/3 d) 1/2 X e) 2/3 2 . ª lei da herança ou 2 . ª Lei de Mendel 26. Em determinada espécie, os genes A, B, C, D, E e F segregam-se independentemente. Considerando os indivíduos a seguir, indique quantos tipos diferentes de gametas cada um deles pode formar. a) AABBCCDDEeFf: 22 = 4 tipos diferentes. b) AaBbCcDDEEFF: 23 = 8 tipos diferentes. c) aabbCcDDEEFF: 21 = 2 tipos diferentes. Casal normal heterozigoto: Aa × Aa A a A AA (1/4 normal homozigoto) Aa (2/4 normal heterozigoto) a Aa (2/4 normal heterozigoto) aa (1/4 albino) Probabilidade de os dois primeiros filhos serem albinos; o terceiro, normal heterozigoto; e os dois últimos, normais homozigotos: 1/4 . 1/4 . 2/4 . 1/4 . 1/4 = 2/1 024 = 1/512 = 0,002 . 100% = 0,2%. Probabilidade de A ser portador do albinismo (Aa): os pais de A são normais, mas têm filhos albinos (aa); portan- to eles são Aa. Do cruzamento de indivíduos Aa (Aa × Aa), têm-se as seguintes probabilidades: 2/4 Aa; 1/4 AA e 1/4 aa. Como A é normal, exclui-se a probabilidade de ele ser aa, sobra ndo três possibilidades: 2/3 Aa e 1/3 AA. Consi- derando que ele seja Aa (probabilidade 2/3), de seu cruzamento com B (aa), têm-se 50% (1/2) de chances de nascer um filho albino. No entanto, somente nascerá um filho albino se A for certamente Aa, por isso multiplicam- -se as probabilidades: 2/3 . 1/2 = 2/6 ou 1/3. 1 1 2 I II 2 I-1: Aa e I-2: Aa Aa × Aa 1 AA (normal) 2 Aa (normal portador) 1 aa (doente) 2/3 são normais e portadores do alelo mutante. Biologia 27 27. Analise a imagem abaixo e as afirmações feitas a seu respeito. Em seguida, assinale V para as verdadeiras e F para as falsas. 28. (PUC-Rio – RJ) A Primeira e a Segunda Lei de Mendel estão relacionadas, respectivamente, com os seguintes eventos ocorridos na meiose: a) condensação dos cromossomos na prófase I e crossing-over na prófase I; X b) segregação dos cromossomos homólogos na anáfase I e distribuição independente dos cromossomos na metáfase I; c) segregação dos cromossomos homólogos na anáfase I e separação das cromátides-irmãs na anáfase II; d) alinhamento dos cromossomos homólogos na metáfase I e crossing-over na prófase I; e) alinhamento dos cromossomos homólogos na metáfase I e alinhamento dos cromossomos na metáfase II. 29. (UEG – GO) Nos experimentos de Mendel, ervilhas homozigotas lisas e amarelas (RRVV) passaram por cruzamento com ervilhas verdes e rugosas (rrvv), cuja primeira geração filial (F1) foi 100% composta de ervilhas lisas e ama- relas (RrVv). Sobre o cruzamento F1 × F1, representado no quadrado de Punnett acima, conclui-se o seguinte. a) A prevalência do cruzamento de di-híbridos em que os pares de alelos nos cromossomos não homólogos perma- necem ligados está indicado no quadro. X b) A proporção fenotípica foi 9 : 3 : 3 : 1, na qual o número 9 representa a ocorrência de dois fenótipos dominantes na mesma semente e está indicada no quadro. c) A aplicação da regra da soma para análise das frequências gaméticas masculina e feminina demonstra matema- ticamente que se trata da 1.ª Lei de Mendel. d) A ausência de recombinação meiótica, seguida de segregação dos cromossomos homólogos na metáfase II, justi- fica os resultados de Mendel. a) ( V ) Os genes A e B estão presentes no mesmo par de cromossomos homólogos. b) ( V ) A célula representada para os três genes é heterozigota. c) ( F ) Os três genes segregam-se independentemente, de acordo com a 1.ª Lei de Mendel. d) ( F ) Essa célula é haploide. 28 Volume 3 b) Qual é a probabilidade deste indivíduo formar o gameta ab? Justifique sua resposta. P (ab) = P (a) . P (b) = 1/2 . 1/2 = 1/4 c) Qual é a importância da meiose para a manutenção de uma espécie? O processo de formação de gametas (meiose) promove a variabilidade genética e mantém constante o número cromossômico da espécie. d) Considere que os genes A e B estão envolvidos na determinação da cor das flores. O alelo A permite a formação de pigmentos e é dominante sobre o alelo a, que inibe a manifestação da cor. O alelo B determina a cor vermelha e é dominante sobre o alelo b, que determina a cor rosa. Se uma planta de flores vermelhas, oriunda das sementes de uma planta de flores brancas (aabb), é autofecundada, que fenótipos são esperados na descendência e em que proporções? 30. (UFJF – MG) O esquema abaixo ilustra de forma sintética o processo de formação de gametas (meiose) de um indiví- duo de genótipo AaBb. a) Complete o esquema. AA – com cor; Aa – com cor; aa – sem cor BB – vermelha; Bb – vermelha; bb – rosa Planta de flores vermelhas: AaBb × AaBb (autofecundação) AB Ab aB ab AB AABB vermelha AABb vermelha AaBB vermelha AaBb vermelha Ab AABb vermelha AAbb rosa AaBb vermelha Aabb rosa aB AaBB vermelha AaBb vermelha aaBB branca aaBb branca ab AaBb vermelha Aabb rosa aaBb branca aabb branca Proporções fenotípicas: 9/16 vermelha : 3/16 rosa : 4/16 branca. a a a A A A B b B B b BA A A AA A A A a a a a a a a a B B B B b b b b B B b b b b B B Biologia 29 31. (UEM – PR) Considere três pares de alelos em cromossomos distintos, que determinam as seguintes características na espécie humana. A → pele normal a → albino M → visão normal m → miopia L → lobo normal l → lobo colado Um homem heterozigoto para pele, para visão e para lobo da orelha casou-se com uma mulher albina, míope e hete- rozigota para o lobo da orelha. Sobre a descendência desse casal, é correto afirmar que X (01) a possibilidade de nascer um menino albino, com visão normal e lobo da orelha normal é 3/32. X (02) a probabilidade de nascer uma criança míope, independentemente do sexo, será de 50%. (04) um dos descendentes do sexo masculino poderá ter o genótipo AA, mm, ll. (08) a probabilidade de um descendente com pigmentação de pele normal ser homozigoto é de 1/4. X (16) o homem pode produzir 2³ gametas distintos referentes a essas três características. Homem heterozigoto para pele, visão e lobo da orelha: AaMmLl Mulher albina, míope e heterozigota para o lobo da orelha: aammLl amL aml AML AaMmLL AaMmLl AMl AaMmLl AaMmll AmL AammLL AammLl Aml AammLl Aammll aML aaMmLL aaMmLl aMl aaMmLl aaMmll amL aammLL aammLl aml aammLl aammll 32. (UNICAMP – SP) Para determinada espécie de planta, a cor das pétalas e a textura das folhas são duas caracte- rísticas monogênicas de grande interesse econômico, já que as plantas com pétalas vermelhas e folhas rugosas atingem alto valor comercial. Para evitar o surgimento de plantas com fenótipos indesejados nas plantações man- tidas para fins comerciais, é importante que os padrões de herança dos fenótipos de interesse sejam conhecidos. A simples análise das frequências fenotípicas obtidas em cruzamentos controlados pode revelar tais padrões de he- rança. No caso em questão, do cruzamento de duas linhagens puras (homozigotas), uma composta por plantas de pétalas vermelhas e folhas lisas (P1) e outra, por plantas de pétalas brancas e folhas rugosas (P2), foram obtidas 900 plantas. Cruzando as plantas de F1, foi obtida a geração F2, cujas frequências fenotípicas são apresentadas no quadro a seguir. Cruzamento Descendentes P1 × P2 900 plantas com pétalas vermelhas e folhas lisas (F1). F1 × F1 900 plantas com pétalas vermelhas e folhas lisas; 300 com pétalas vermelhas e folhas rugosas; 300 com pétalas brancas e folhas lisas; e 100 com pétalas brancas e folhas rugosas (F2). (01) Menino albino, com visão normal e lobo da orelha normal (XY aaM_L_): 1/2 . 3/16 = 3/32. (02) Criança míope, independentemente do sexo, deve apre- sentar genótipo mm: 8/16 = 1/2 ou 50%. (04) Genótipo AA, mm, ll: não é possível. (08) Pigmentação da pele normal ser homozigoto (AA): não é possível. (16) O homem pode produzir 2³ gametas distintos (8 gametas). 30 Volume 3 a) Qual é o padrão de herança da cor vermelhada pétala? E qual é o padrão de herança do fenótipo rugoso das folhas? Justifique. O padrão de herança da cor vermelha da pétala é autossômico dominante e o de folhas rugosas é autossômico recessivo, pois os indivíduos duplo-heterozigotos de F1 apresentam pétalas vermelhas e folhas lisas. b) Qual é a proporção do genótipo duplo-heterozigoto (genótipo heterozigoto para os dois locos gênicos) em F2? Justifique. A proporção de BbRr em F2 é de 4/16 ou 1/4 (ou 25%). Ao realizar o quadro de Punnett, encontram-se 4/16 indivíduos duplo-heterozigotos. (UFRN) Responda às questões 33 e 34 de acordo com as informações abaixo. O cruzamento entre plantas de variedades diferentes de uma mesma espécie é muito utilizado para a obtenção de cultivares mais produtivos. Dois espécimes de variedades diferentes de uma planta oleaginosa foram cruzados visando à obtenção de uma va- riedade mais resistente à seca. Considere que duas das características dessa planta, referentes à folha e à semente, são definidas por alelos segregados independentemente, conforme a tabela abaixo. P – semente com “pelos” C – folha coberta com cera p – semente lisa c – folha sem cera Os gráficos abaixo mostram a composição dos alelos para essas duas características nas plantas parentais. 33. O gráfico que representa o número de alelos encontrados na mitose de uma célula obtida de uma planta resultante do cruzamento entre os parentais acima é: a) b) Biologia 31 X c) d) Analisando os gráficos com a composição dos alelos das plantas parentais, observa-se que a variedade I é PpCc; e a variedade II, ppCc. Do cruzamento desses indivíduos, obtêm-se: pC pc PC PpCC PpCc Pc PpCc Ppcc pC ppCC ppCc pc ppCc ppcc Comparando os genótipos dos indivíduos com os gráficos apresentados, verifica-se que somente é possível a obtenção de indivíduos com os gametas presentes no gráfico c (PpCc). 34. Das combinações possíveis resultantes do cruzamento entre esses mesmos parentais, o fenótipo que apresenta o maior número de genótipos possíveis é a) semente com “pelos”. b) semente lisa. c) folha sem cera. X d) folha com cera. 35. (UFPB) O aumento da população mundial tem provocado a busca por uma maior produção de alimentos. Dentre as estratégias utilizadas para aumentar a oferta de alimentos, o melhoramento animal, através de cruzamento direciona- do, possibilita um ganho de produtividade nas gerações seguintes. Um pequeno pecuarista, de posse desses conhe- cimentos, para melhorar seu rebanho com relação à produtividade de leite e ao aumento de porte físico dos animais, selecionou uma vaca de seu rebanho, que tinha porte médio e produzia 15 litros de leite por dia, e cruzou com um touro de genótipo aaBb. Sabe-se que: • cada alelo B contribui com 10 litros de leite por dia e cada alelo b com 5 litros; • o genótipo aa define grande porte; Aa médio porte e AA pequeno porte. De acordo com essas informações, identifique as afirmativas corretas relativas aos possíveis resultados desses cruzamentos. X I. A probabilidade de nascerem indivíduos com porte maior e mais produtivos que a mãe é admissível. II. A probabilidade de ocorrer diminuição na produção de leite da prole resultante do cruzamento é de pelo menos 50%. III. A probabilidade de nascerem indivíduos de pequeno porte é de 50%. X IV. A probabilidade de nascer um indivíduo de fenótipo igual ao da mãe é de 25%. V. A probabilidade de nascerem indivíduos com fenótipo inferior ao da mãe é de 25%. A proporção fenotípica do cruzamento é 3/8 com pelos e cera, 3/8 lisas e com cera, 1/8 com pelos e sem cera e 1/8 lisas e sem cera. 32 Volume 3
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