Bio 2019-2020-2021 Flashcards
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- O Ministério da Saúde divulgou em 2018 o boletim epidemiológico que informa a taxa de detecção de AIDS na população brasileira. Os gráficos abaixo apresentam a taxa de detecção por 100 mil habitantes em distintas faixas etárias de homens e mulheres. No período entre 2007 e 2017, a taxa de detecção média da AIDS no Brasil apresentou redução de aproximadamente 9,4%. O Ministério da Saúde destacou, porém, a estatística referente a homens adolescentes e jovens adultos de até 29 anos.
a) O que é a AIDS? Considerando os dados apresentados nos gráficos, justifique o destaque estatístico feito pelo Ministério da Saúde. b) Na AIDS, as células mais atingidas são os linfócitos T do tipo CD4. Qual é a relação entre medula óssea, timo e linfócitos T? Medicamentos utilizados no tratamento da AIDS podem envolver distintos mecanismos de ação. Explique por que os inibidores da enzima integrase são alvos farmacológicos no tratamento da AIDS
a) AIDS é a síndrome da imunodeficiência adquirida, enfermidade cujo agente etiológico é o retrovírus denominado HIV. Caracteriza-se, nos indivíduos não tratados, pela falência do sistema imunológico, facilitando a ação dos microorganismos oportunistas. Nos homens adolescentes e jovens adultos de até 29 anos ocorreu um significativo aumento dessa virose; provalmente decorrente dos comportamentos de riscos. b) Os linfócitos T do tipo CD4 são produzidos na medula óssea e sofrem uma maturação no timo. A inibição da enzima integrase do HIV dificulta a incorporação do DNA viral ao genoma do linfócito T, do tipo CD4.
- Células imortalizadas são capazes de proliferar em cultura. A imortalização ocorre quando mecanismos de morte celular são desativados, permitindo a manutenção das células. Por meio de técnicas específicas, é possível isolar uma ou mais células e deixá-las proliferarem em cultura, dando origem a outras células com características semelhantes. As células HeLa foram isoladas de um câncer uterino e são as primeiras células humanas a se estabelecerem como linhagem imortalizada. a) Utilizando células HeLa, um experimento avaliou os efeitos antitumorais do nocodazol, um agente que interfere na polimerização dos microtúbulos. Os gráficos abaixo apresentam a quantidade de DNA no grupo HeLa controle (painel A) e no grupo HeLa na presença de nocodazol (painel B). Explique por que no painel B há concentração de células estacionadas na fase G2/M.
b) As células do painel A são originárias de células somáticas. Considerando que sejam células germinativas, qual seria a quantidade de DNA no final da meiose? Justifique sua resposta.
a) O medicamento nocodazol interfere na polimerização dos microtúbulos bloqueando a mitose no período de metáfase.
b) Como a meiose é uma divisão reducional, esperase uma diminuição pela metade na quantidade de DNA. Considerando-se que a quantidade de DNA inicial é igual a 40 no grupo controle (grupo A), espera-se que nas células resultantes da meiose a quantidade de DNA seja igual a 20.
Em 20 de julho de 1969, Neil Armstrong se tornou o primeiro homem a pisar na superfície lunar, após viajar a bordo da Apollo 11 com Edwin Aldrin e Michael Collins. O espaço é um desafio para a Biologia e vários experimentos na área vêm sendo realizados na Estação Espacial Internacional. Pesquisadores compararam o perfil de transcritos em plantas crescidas no espaço, o que permitiu avaliar como os organismos detectam a ausência de gravidade (ou a microgravidade) e desvendar os mecanismos fundamentais envolvidos na resposta das plantas ao voo espacial. a) No contexto apresentado, o que é um transcrito? Considerando o processo de síntese proteica para o entendimento do metabolismo celular, qual é a limitação da análise exclusiva do perfil de transcritos? b) As imagens (A) e (B) abaixo mostram plantas cultivadas em ambiente terrestre ou no espaço. Considerando seus conhecimentos sobre tropismo, identifique o ambiente em que cada planta cresceu e justifique a sua resposta.
a) Um transcrito é um segmento de RNA produzido a partir de um molde de DNA. Considerando o entendimento do metabolismo celular, a análise exclusiva do perfil de transcritos (RNAs) não permite a compreensão da atividade das proteínas/enzimas que atuam na ação metabólica das células.
b) As plantas A cresceram na ausência de gravidade, no espaço, local onde ocorreu um crescimento desordenado das raízes. As plantas B cresceram no ambiente terrestre, portanto na presença de gravidade. Apresentam o geotropismo positivo nas raízes.
Os estudos desenvolvidos pelo brasileiro Carlos Chagas (1879-1934) o levaram a descobrir o protozoário Trypanosoma cruzi, sendo o pesquisador responsável por descrever completamente uma doença infecciosa: o patógeno, o vetor, os hospedeiros, as manifestações clínicas e a epidemiologia. Ações realizadas no controle de vetores ajudaram o Brasil a receber a certificação internacional da interrupção de transmissão vetorial da Doença de Chagas. a) Comparando as formas prováveis de transmissão da Doença de Chagas atualmente no país, observa-se que 72% dos casos da doença ocorreram por transmissão oral, 9% por transmissão vetorial e 19% por forma de transmissão não identificada. Explique como pode ocorrer a transmissão do Trypanosoma cruzi por via oral e quais são as medidas profiláticas recomendadas para a redução dessa forma de transmissão. b) Em 2018, pesquisadores descobriram um composto capaz de impedir que o Trypanosoma cruzi saísse do intestino do inseto vetor. Além disso, o composto evitou a contaminação dos ovos da fêmea vetor com o Trypanosoma cruzi e reduziu a quantidade de ovos. Explique como essa descoberta pode reduzir o ciclo de transmissão da Doença de Chagas. (Fonte: C. M. Ferreira e outros, Heme crystallization in a Chagas disease vector acts as a redox-protective mechanism to allow insect reproduction and parasite infection. PLOS Neglected Tropical Diseases, San Francisco, v. 12, n. 7, p. e0006661, jul. 2018.)
a) A transmissão do Trypanosoma cruzi por via oral ocorre pela ingestão de alimentos conta minados com esse protista, por exemplo: ingestão do açaí contendo fezes do barbeiro; ingestão do caldo de cana contendo barbeiros triturados na extração da garapa. Não ingerir alimentos contaminados, antes de uma higienização ade quada, são medidas profilácticas. b) Diminuindo a quantidade de ovos, ocorre uma redução populacional do hemíptero, vetor da Doença de Chagas. A diminuição do número de Trypanosoma cruzi nas fezes do vetor também contribui na queda da incidência dessa enfermidade.
O fóssil de um vertebrado quadrúpede, Peregocetus pacificus, foi descoberto na costa do Peru. O animal deve ter vivido há aproximadamente 42 milhões de anos. A descoberta fornece novas informações sobre como os ancestrais das baleias fizeram a transição da terra para o mar. Especialistas notaram que os pés com cascos e a forma das pernas permitiam suportar o peso do animal, que apresentava uma grande cauda, indicando um estilo de vida semiaquático.
a) O espécime descoberto preenche uma lacuna crucial no conhecimento sobre a forma como as baleias evoluíram e se espalharam pelos oceanos, pois até então não havia uma indicação clara sobre suas habilidades de caminhada e de natação. Defina evolução divergente. Considerando as imagens e as informações apresentadas, explique por que podemos considerar o caso como um exemplo de evolução divergente. b) As primeiras baleias totalmente aquáticas teriam surgido entre 41 e 35 milhões de anos atrás, preenchendo um nicho ecológico deixado vago quando os últimos répteis marinhos, juntamente com os dinossauros, foram extintos há 66 milhões de anos. Cite e explique duas características associadas às adaptações das baleias a um meio completamente aquático.
a) A evolução divergente ocorre pela formação de novas espécies a partir de um ancestral comum. A espécie P. pacificus pode ter dado origem a diversas espécies de cetáceos. O fóssil e a espécie de baleia atual apresentam estruturas óssea homólogas, como por exemplo, os membros anteriores de ambos. b) As baleias apresentam o corpo com formato hidrodinâmico e os membros anteriores transfor - mados em nadadeiras, adaptações fundamentais para a vida em meio aquático.
Um estudo associou o nível de desmatamento com a biodiversidade de organismos em duas regiões próximas, com mesma extensão territorial e flora similar. As quantidades de áreas com florestas tropicais conservadas (florestas com estrutura vertical bem definida e sem sinais de perturbação ambiental) e com pastos limpos (pastos com baixa densidade de espécies lenhosas, com uma forrageira dominante) foram avaliadas e estão representadas no gráfico A. O gráfico B apresenta o número de espécies de plantas encontradas nos estratos inferior (espécies de baixo porte) e superior (espécies de alto porte) da vegetação em cada região. a) Considerando a cobertura vegetal e a biodiversidade, associe as regiões 1 e 2 mostradas no gráfico A com as regiões X e Y mostradas no gráfico B. Justifique sua resposta.
b) Serviços ecossistêmicos são os benefícios da natureza para as pessoas, os quais são vitais para o bem-estar humano e para as atividades econômicas. Entre tais serviços, há os classificados como serviços ecossis - têmicos de regulação do ambiente, tais como os que afetam o ciclo biogeoquímico. Cite e explique dois serviços ecossistêmicos de regulação afetados pelo desmatamento e por queimadas.
a) Região 1 – representa no gráfico B, a letra X, isto é, o pasto com biodiversidade menor e a região 2 é representada por Y, isto é, a floresta conservada, com maior número de espécies.
b) Os dois serviços ecossistêmicos afetados podem ser: – Ciclo do Carbono: este ciclo envolve os processos de fotossíntese, no qual o CO2 é fixado em matéria orgânica, e os processos de respiração e decomposição, no qual o carbono é devolvido na forma CO2. Queimadas e desmatamento interferem na ciclagem do carbono e passa a alterar o equilíbrio natural do ciclo. – Ciclo do Nitrogênio: este ciclo envolve o processo em que o N2 pode ser convertido em formas assimiláveis pelos seres vivos. Neste caso, as queimadas interferem no ciclo de vida dos micro-organismos participantes.
- Em 11 de março de 2020 a Organização Mundial de Saúde declarou a pandemia da Covid-19, uma doença causada pela infecção pelo novo coronavírus (SARS-CoV-2). No mundo, até 22/01/2021, mais de 97 milhões de casos foram confirmados em 192 países e regiões, contabilizando mais de 2 milhões de mortes.
a) Defina pandemia. O vírus SARS-CoV-2 usa a proteína Spike, presente em sua superfície, para se ligar ao receptor ECA2 na superfície das células humanas. Com base na figura ao lado, descreva as etapas 3 e 4 indicadas no ciclo de replicação do SARS-CoV-2.
b) Vários laboratórios estão envolvidos no desenvolvimento de vacinas para a Covid-19, com a utilização de diferentes estratégias. Explique como ocorre a imunização ativa pela vacinação no indivíduo.
a) Pandemia pode ser definida como a situação em que a epidemia de uma doença infecciosa se espalha em escala global. A etapa 3 envolve a liberação do RNA viral e a etapa 4, a tradução do RNA viral e a produção de proteínas virais.
b) A imunização ativa irá ocorrer a partir do momento que um antígeno viral for apresentado ao sistema imunológico do indivíduo. Esseantígeno poderá ser apresentado diretamente ou ser produzido pelo indivíduo, dependendo da estratégia da vacina. Uma vez reconhecido o antígeno, o sistema imunológico passa a produzir anticorpos específicos contra esse antígeno, além de respostas celulares, como a formação de células de memória.
Muitas células do corpo humano interagem entre si e com os componentes da matriz extracelular para estabelecerem uma organização tridimensional (3D). O processo de agregação celular permite a realização de experimentos em um modelo 3D de esferoides. A figura I representa, em plano 2D, a agregação celular 3D no esferoide. Conforme crescem, os esferoides exibem geometria esférica com organização concêntrica de células nas zonas de proliferação, de transição, e de células mortas. As concentrações de gases e outras moléculas diferem entre essas zonas, como representado na figura II em plano 2D.
a) Explique a razão da organização dos esferoides com células proliferativas na região externa e células mortas na região interna, como mostra a figura II. Como o corpo humano, em situações fisiológicas, evita o surgimento de zona de células mortas representadas na figura II?
b) Os enteroides são esferoides originados das células de revestimento do intestino humano e apresentam similaridade com as células epiteliais que os originaram. Cite duas características morfológicas das células de revestimento interno do intestino humano e suas respectivas funções.
a) Conforme a figura II, é possível perceber que a região externa do esferoide irá receber maior quantidade de O2, nutrientes e fatores de crescimento, o que favorece a proliferação celular, já que o processo de mitose requer energia e fatores estimulatórios. Por outro lado, a maior quantidade de células mortas na região central dos esferoides está relacionada à menor concentração dos nutrientes devido à dificuldade de difusão das substâncias. A resposta fisiológica para evitar as zonas de células mortas é o processo de angiogênese, ou seja, a criação de novos vasos sanguíneos.
b) As células do revestimento interno do intestino apresentam microvilosidades, cuja função é o aumento da área de absorção dos nutrientes, e as junções aderentes, cuja função é aumentar a adesão celular e diminuir os espaços intercelulares (entre as células).
Um estudo monitorou o impacto das medidas de isolamento social na qualidade do ar em áreas urbanas da cidade de São Paulo (Marginal Tietê, Marginal Pinheiros e Centro). O monitoramento diário da composição do ar entre 24 de março e 20 de abril de 2020 detectou uma redução das concentrações de monóxido de carbono (CO), monóxido de nitrogênio (NO) e dióxido de nitrogênio (NO2) de aproximadamente 53%, 66% e 44%, respectivamente, em comparação com os valores médios registrados no mês de abril nos anos de 2015 a 2019.
(Adaptado de L. Y. K. Nakada e R. C. Urban. Science of the Total Environment, Amsterdam, v. 730, 139087, ago. 2020.) a) Explique a relação entre a produção de CO e a utilização de veículos automotores movidos a combustível de origem fóssil. Descreva um benefício ambiental do Programa Nacional do Álcool (Proálcool) para o Brasil.
b) A água da chuva é uma combinação da composição química das gotículas que formam as nuvens e das substâncias que se incorporam às gotas de chuva durante a precipitação. Explique como um dos poluentes citados no enunciado pode levar à formação de precipitação ácida. Indique e explique um prejuízo da precipitação ácida para o ecossistema aquático.
a) A combustão incompleta dos combustíveis fósseis, como óleo diesel e gasolina, nos motores dos veículos, libera, entre outros gases, o monóxido de carbono. Assim sendo, quanto maior a circulação de veículos, maior será a emissão de CO. A utilização de álcool nos veículos automotores, estimulada pelo Proálcool, tem como benefícios utilizar uma fonte renovável de combustível que polui menos o meio ambiente (atmosfera), tanto na produção como na utilização.
b) O dióxido de nitrogênio (NO2) reage com a água (H2O), formando ácido nítrico (ácido forte) e ácido nitroso (ácido fraco), causando assim o fenômeno conhecido como chuva ácida. Já os poluentes monóxido de carbono (CO) e monóxido de nitrogênio (NO) são óxidos neutros e não reagem com a água. 2 NO2 + H2O HNO3 + HNO2
⇒ ácido nítrico, responsável pela chuva ácidaA precipitação ácida causa diminuição de pH no ambiente aquático prejudicando o fitoplâncton e, assim, desequilibrando a cadeia alimentar. Também sofrem danos decorrentes deste processo os anfíbios, invertebrados, peixes e plantas, que sofrem redução em quantidade de suas respectivas populações.
O avanço da tecnologia torna possível a análise das coberturas vegetais com sensores remotos. O Índice de Vegetação da Diferença Normalizada (NDVI) usa bandas do espectro eletromagnético captadas por satélite que são modificadas pela presença da vegetação, devido aos pigmentos das plantas que absorvem energia luminosa. Com base no padrão de energia refletida pelas plantas, é possível avaliar o vigor vegetativo em grandes extensões, tanto em campos agrícolas como em florestas. Especificamente, o NDVI considera a refletância das folhas nas bandas do vermelho (RED, faixa de comprimento de onda de 625 a 740 nm) e infravermelho próximo (NIR, faixa de comprimento de onda de 740 a 2500 nm). Os valores de NDVI de vegetações variam de 0 a 1, sendo calculados de acordo com a equação abaixo:
NDVI = NIR – RED/NIR + RED
a) O espectro de absorção de luz pelas plantas é apresentado na figura abaixo. O NDVI seria maior em uma planta saudável ou doente? Justifique sua resposta. Considere a refletância no NIR igual entre plantas saudáveis e doentes, e que a doença causa o amarelecimento das folhas.
b) Explique como a energia luminosa absorvida pelos pigmentos das plantas é transformada em energia química. Por que é possível associar o NDVI ao vigor da comunidade de plantas estudadas? Resolução a) O amarelecimento das folhas sugere que as plantas doentes possuem carência de clorofila. Logo, nestes vegetais a absorção do comprimento de onda correspondente ao vermelho será menor,
a) O amarelecimento das folhas sugere que as plantas doentes possuem carência de clorofila. Logo, nestes vegetais a absorção do comprimento de onda correspondente ao vermelho será menor,ocasionando uma maior reflexão. Considerando o valor de NIR semelhante entre as plantas doentes e saudáveis e que haverá reflexão máxima (740 nm) do comprimento de onda vermelho, o valor do NDVI para a planta doente será baixo. Já na planta saudável ocorrerá uma alta absorção do comprimento de onda vermelho e, como consequência, um alto valor de NDVI.
b) A energia luminosa é captada pela clorofila e possibilita a excitação dos elétrons dos fotossiste - mas presentes nos tilacoides dos cloroplastos durante a fase fotoquímica da fotossíntese. Posteriormente, esses elétrons são transferidos pelo NADPH2 ao estroma, local no qual ocorre o Ciclo de Calvin, com a fixação do gás carbônico e a formação de glicose, que contém energia química na ligação entre os átomos. Além disso, durante a fotofosforilação, ocorre a formação de ATP, que armazena energia química na ligação entre os fosfatos, utilizando energia luminosa. Como o NDVI é um parâmetro que mede a taxa de absorção de energia luminosa, ele pode ser utilizado como indicativo da taxa de fotossíntese da vegetação, o qual é um dos principais processos biológicos levados em consideração na mensu - ração do vigor de comunidades vegetais.
A capacidade de mudança de cor existe em algumas espécies de peixes, anfíbios e répteis. As mudanças envolvem a mobilização de grânulos de pigmentos em células especializadas, originadas da crista neural, chamadas cromatóforos. A depender da coloração e do mecanismo de atuação, os cromatóforos recebem diferentes denominações. a) Qual é o folheto embrionário de origem dos cromatóforos? A mobilização dos pigmentos é realizada por proteínas motoras associadas a componentes do citoplasma celular. Qual componente celular permite os padrões de agregação e de dispersão apresentados nos cromatóforos da figura abaixo?
b) Os xantóforos, cromatóforos preenchidos por pigmentos amarelos, são encontrados em animais não venenosos como a falsa cobra coral. Já os iridóforos, cromatóforos reflexivos, são encontrados no camaleão. Explique um comportamento ou hábito associado à cor em cada um desses dois animais. Cite uma característica associada à reprodução desses vertebrados que os diferencia dos anfíbios.
a) A ectoderme (ectoblasto) é o folheto embrionário que origina os cromatóforos. O citoesqueleto celular, formado por microtúbulos, filamentos de actina e filamentos intermediários, permite a mobilização dos pigmentos no citosol, promovendo sua agregação e dispersão. b) Os iridóforos presentes no camaleão ocasionam uma mudança na pigmentação do tegumento, permitindo sua camuflagem no ambiente. Já os xantóforos possibilitam que a falsa cobra coral tenha uma coloração de advertência que se assemelha da coral verdadeira (mimetismo), desse modo afastando possíveis predadores. Em relação às diferenças na reprodução, os répteis como ocamaleão e a falsa cobra coral têm fecundação interna e desenvolvimento direto, enquanto os anfíbios possuem fecundação externa e desenvolvimento indireto.
A endogamia promove o aumento de homozigose nos descendentes. Os primeiros estudos sobre os efeitos da endogamia em plantas foram realizados por Charles Darwin. O estudo da endogamia teve seu interesse inicial em sistemas reprodutivos de plantas, para explicar por que as numerosas espécies de plantas têm sistemas que impedem a autofecundação, e por que a reprodução por cruzamento prevalece na natureza. (Adaptado de G. Álvarez, F. C. Ceballos e T. M. Berra. Biological Journal of the Linnean Society, Londres, v. 114, p. 474-83, fev. 2015.)
a) Defina homozigose. A partir de uma planta com genótipo Aa (geração S0), representada abaixo, qual é a porcentagem de homozigose na terceira geração (geração S3) de autofecundação? Considere que as plantas de genótipo AA, Aa e aa apresentam igual probabilidade de sobrevivência, a ocorrência exclusiva de autofecundação, e que os tamanhos das progênies das gerações S1, S2 e S3 são infinitos.
b) Plantas autógamas autofecundam-se e plantas alógamas dependem da polinização cruzada para o sucesso do processo reprodutivo. A cleistogamia, principal mecanismo de autofecundação, é um fenômeno observado em flores hermafroditas, em que a polinização ocorre antes mesmo da abertura floral. Como as flores e a polinização devem ser manipuladas pelo pesquisador em um programa de melhoramento genético que visa a aumentar a heterozigose em plantas com cleistogamia?
a) Homozigose refere-se à presença de pares de genes alelos idênticos em um indivíduo. A porcentagem de homozigose na terceira geração após a autofecundação inicial de um heterozigoto (Aa) será de 87,5% ou 0,875. Isso porque, a cada geração de autofecundação, a frequência de heterozigotos (Aa) é reduzida pela metade; assim, na 3.ª geração será de 0,125 ou 12,5%. Sabendo a frequência dos heterozigotos, podemos calcular a frequência dos homozigotos:
1 – 0,125 = 0,875 ⇒ f(total dos genótipos) – f(heterozigotos) = f(homozigotos)
Nota: a frequência de heterozigotos pode ser estimada por:
f(Hn) = ½ n . f(H0), em que: Hn = frequência dos heterozigotos após n gerações de autofecundação. n = n.° de gerações com autofecundação. H0 = frequência inicial de heterozigotos.
b) Para que ocorra o aumento da heterozigose em plantas cleistógamas, é necessário que o pesqui - sador, de início, selecione um vegetal homozigoto, retire as anteras de suas flores e mantenha íntegros os carpelos. Na sequência, deverá ser realizada uma polinização manual dessas flores com pólen oriundo de um vegetal homozigoto com genótipo diferente em relação ao da primeira planta, assegurando assim uma fecundação cruzada e formação de descendência heterozigótica.
A hemoglobina é uma proteína composta por quatro cadeias polipeptídicas. Cada cadeia está associada a um grupo heme que contém ferro, capaz de se ligar reversi - velmente ao oxigênio, permitindo assim sua função primária, que é a do transporte de oxigênio dos pulmões aos tecidos periféricos.
a) A Figura 1 apresenta a curva de dissociação para duas hemoglobinas humanas: em adultos (linha tracejada) e fetais (linha sólida). Considerando elementos de equilíbrio químico e esse gráfico, indique qual hemoglobina tem maior afinidade com o oxigênio: a do adulto ou a fetal? Justifique sua resposta.
b) O efeito Bohr, representado na Figura 2, ocorre quan - do células com metabolismo aumentado liberam maiores quantidades de CO2 no sangue. Entre as curvas do gráfico (linhas sólida ou tracejada), identifique aquela que representa o resultado final do efeito Bohr. Explique, do ponto de vista químico, como você chegou a esta conclusão.
a) Para uma mesma pressão parcial de oxigênio (40 mmHg), a porcentagem de saturação da fetal (80%) é maior que a do adulto (60%).Portanto, a hemoglobina fetal tem maior afinidade pelo oxigênio. A constante de equilíbrio de associação para a hemoglobina fetal é maior.
b) Quanto maior o pH, maior é a porcentagem de saturação, portanto, em menor pH teremos menor porcentagem de saturação (curva tracejada). Do ponto de vista químico, teremos em menor pH alta concentração de íons H+, o que irá facilitar a liberação de CO2 (g), de acordo com o equilíbrio:
H+ (aq) + HCO3– (aq) ←→ H2CO3 (aq) ←→ CO2 (g) + H2O (l) O equilíbrio é deslocado para a formação de CO2 (g), quando o pH diminui e a [H+] aumenta.
Em 2017, um grupo de astrônomos europeus detectou sete planetas orbitando uma estrela da Via Láctea denominada TRAPPIST-1. Reproduzimos abaixo algumas informa ções extraídas desse estudo. As estimativas das massas dos seis planetas mais pró - ximos da estrela sugerem fortemente uma composição rochosa. Em especial, três planetas têm irradiações estelares* muito próximas das de Vênus, Terra e Marte. Supondo condições atmosféricas semelhantes às da Terra, deduziu-se que um desses três planetas, denominado TRAPPIST-1f, pode ter oceanos de água em forma líquida na superfície. * irradiação estelar é a potência de energia recebida da estrela por unidade de área do planeta. Responda às questões a seguir. a) O estudo sugere que o planeta TRAPPIST-1f pode ter sido palco do surgimento de formas de vida semelhantes às da Terra. Levando em conta apenas as características encontradas atualmente em todos os organismos vivos, explique a importância de duas características físicas ou químicas presentes no planeta TRAPPIST-1f para a biologia dos organismos vivos como nós os conhecemos.
b) Uma teoria altamente controversa, denominada panspermia, sugere que a vida existe em vários lugares do Universo e pode ter-se disseminado entre planetas e sistemas estelares, carregada por meteoros. Considerando plausível tal teoria, se dois planetas com características semelhantes fossem semeados simultaneamente pelos mesmos micro-organismos, não necessariamente possuiriam as mesmas formas de vida bilhões de anos depois. Explique por que, incluindo em sua resposta pelo menos um fator que leva a evolução biológica a ser imprevisível. Qual a relação entre mutações e variabilidade genética, condição essencial para a evolução biológica? (Fonte: Michael Gillon e outros, Seven temperate terrestrial planets around the nearby ultracool dwarf star TRAPPIST-1. Nature, Cambridge, v. 542, p. 456–460, fev. 2017.)
a) Para a biologia dos seres vivos como os que conhecemos, são essenciais: atmosfera e água. A atmosfera para a manutenção de condições favoráveis à vida (temperatura, umidade, radiação, entre outros) e fonte de compostos inorgânicos para os organismos vivos. As atividades metabólicas dos seres vivos ocorrem em meio aquoso.
b) As populações colonizadoras, em ambientes distintos, passam pelo processo de seleção natural diversificadora sofrendo modificações com o passar do tempo. Em planetas diferentes as pressões seletivas não são as mesmas. As mutações são a fonte primária geradora de variabilidade genética, sobre a qual atua a seleção natural.
Nos últimos anos, foram desenvolvidos vários processos tecnológicos para a biodegradação dos plásticos PE (polietileno) e PET (polietilenotereftalato), amplamente utilizados na fabricação de embalagens. Em países desenvolvidos, apenas ¼ do total de PE produzido é reciclado; o restante é descartado em aterros sanitários ou queimado por combustão, resultando em enorme ônus ambiental. a) Em um estudo inicial, verificou-se que lagartas vivas da mariposa Galleria mellonella são capazes de reduzir a massa de sacolas plásticas de PE. Posteriormente, lagartas dessa espécie foram maceradas para produzir um extrato líquido, que foi então depositado por 10 horas sobre um pedaço de PE. O gráfico abaixo mostra a massa restante por cm2 de PE na ausência e na presença do extrato após 10 horas. Por que os dados do gráfico confirmam que a redução da massa das sacolas plásticas causada pela presença das lagartas vivas não é resultado apenas da mastigação mecânica pelos insetos? Considerando que a taxa de degradação de PE definida no gráfico permanece constante, quantas horas seriam necessárias para uma quantidade suficiente de extrato degradar todo o pedaço de PE? Explique.
b) Mais recentemente, um grupo de pesquisadores descobriu uma bactéria encontrada em aterros sanitários no Japão, denominada Ideonella sakaiensis, capaz de fragmentar o PET em unidades menores, processo que depende de uma enzima específica, chamada PETase. Foi sugerido que o genoma da I. sakaiensis poderia ser utilizado para a criação de uma bactéria transgênica a ser empregada em processos industriais de reciclagem de resíduos plásticos. O que é transgenia? Para criar tal bactéria transgênica, que parte do genoma da I. sakaiensis seria essencial? (Fontes: Paolo Bombelli e outros, Polyethylene bio-degradation by caterpillars of the wax moth Galleria mellonella. Current Biology, Cambridge, v. 27, p. R283–R293, abr. 2017. Harry P. Austin e outros, Characterization and engineering of a plastic-degrading aromatic polyesterase. Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA, Washington, v. 115, p. E4350-E4357, maio 2018. Esse estudo teve a participação do grupo liderado pelo Prof. Dr. Munir Skaf, PróReitor de Pesquisa da UNICAMP.)
a) A redução da massa das sacolas plásticas causada pela presença das lagartas vivas também é resultado da hidrólise enzimática, porque a mastigação mecânica é um processo físico, não alterando a massa do PE. A massa degradada foi de 0,1g/cm2 em 10 horas e, portanto, em 100 horas a degradação dessa massa será total, segundo os cálculos adiante:
0,1 g/cm2 –––– 10 horas
1 g/cm2 –––– X
x = 10/1/1010 = 10 x 10 = 100 horas
b) O processo biotecnológico da transgenia consiste na transferência de genes entre organismos de espécies diferentes. A parte do genoma da Ideonella sakaiensis é a sequência do DNA incorporada, que contém a instrução para a síntese da enzima PET ase.
Organismos vivos são classificados em grupos taxonômicos, que devem preferencialmente refletir as relações de parentesco evolutivo entre as espécies. a) A tabela apresentada abaixo (parte a do espaço de resposta) contém características presentes em anelídeos, platelmintos e moluscos. Preencha corretamente todos os espaços em cinza na tabela, referentes às características listadas na primeira coluna, de acordo com as opções indicadas na segunda coluna. Atenção: há duas colunas denominadas X e Y; uma representa moluscos e a outra representa platelmintos.
Plantas são capazes de absorver nutrientes do solo pelas raízes. Em muitas espécies vegetais, as raízes são infectadas por fungos, estabelecendo uma interação entre organismos denominada micorriza.
a) Os efeitos das micorrizas sobre o crescimento vegetal podem ser avaliados a partir da figura A. Utilizando os dados fornecidos na figura, explique as consequências da micorriza para a planta. Que tipo de interação ecológica caracteriza a micorriza? Justifique, infor - mando em sua resposta se a interação é positiva, negativa ou neutra para cada organismo envolvido.
b) O Brasil é um dos países que mais consomem fertilizantes sintéticos no mundo. Com base nas figuras A, B e C, explique por que a bioinoculação de fungos no solo pode ser uma alternativa ao uso de fertilizantes. Indique em sua explicação ao menos um efeito para as plantas e um efeito para o ambiente. (Fonte: D. S. Hayman e outros, Plant Growth Responses to Vesicular-Arbuscular Mycorrhiza. VI. Effect of Light and Temperature. The New Phytologist, Lancaster, v. 73, p. 71-80, jan. 1974.)
a) As consequências das micorrizas para a planta são o aumento na superfície de absorção radicular de minerais e água e, consequentemente, melhora o desenvolvimento do vegetal. A interação ecológica entre os fungos e as raízes é um caso de mutualismo. O mutualismo é uma interação harmônica interespecífica positiva para ambos os organismos envolvidos. b) A bioinoculação de fungos no solo pode ser uma alternativa ao uso de fertilizantes porque, como decompositores, os fungos fornecem compostos nitrogenados e outros, essenciais para as plantas. A preservação ambiental ocorre com a redução das emissões de gases estufa (N2O) – gráfico B e diminuição da poluição aquática pelo fósforo presente em fertilizantes – gráfico C.
Os microtúbulos, parte do citoesqueleto, estão envolvidos em diversas etapas da diferenciação de neurônios, incluindo a origem e a função de seus prolongamentos celulares ― dendritos e axônios. As proteínas associadas aos microtúbulos (MAPs) têm funções essenciais nas células neuronais, podendo ser divididas em três famílias ― MAP1, MAP2 e tau. a) Cite pelo menos dois papéis dos microtúbulos em uma célula eucariótica, diferentes daqueles mencionados acima. As distribuições subcelulares de tau, MAP2 e um tipo de MAP1 (MAP1B) durante a diferenciação neuronal são representadas na figura abaixo. Na fase 4, qual MAP é encontrada em maior quantidade nos dendritos?
b) Qual é a principal função dos axônios? Plasticidade neuronal é a capacidade do sistema nervoso de se modificar estrutural e funcionalmente ao longo de seu desenvolvimento, ou quando sujeito a novas experiências. De que forma os dendritos e os axônios participam ativamente desse processo?
a) Nas células eucarióticas os microtúbulos do citoesqueleto formam o fuso de divisão celular (mitose e meiose), além de formar os cílios e os flagelos relacionados à locomoção celular. Nos dendritos do neurônio na fase quatro é encontrada maior quantidade da proteína MAP2.
b) Os axônios dos neurônios são prolongamentos celulífugos, isto é, conduzem os impulsos nervosos para longe do corpo celular. A plasticidade neuronal depende do desenvolvi - mento de um grande número de ramificações dendríticas e axônicas. As ramificações dendríticas recebem os sinais de inúmeras terminações axônicas. As terminações axônicas garantem a formação de sinapses que permitem a transmissão dos impulsos nervosos.
Recentemente, foi criado um sistema que emprega moléculas sintéticas de DNA para armazenar dados de textos, imagens ou vídeos simples. Nesse sistema, qualquer trecho compreendido entre 5 bases A na sequência da molécula sintética de DNA é chamado códex, o qual tem a estrutura genérica abaixo. A primeira base de cada códex é o pixet, que indica qual das três linhas de pixels da imagem o códex representa: G indica a primeira linha (1), C indica a segunda linha (2) e T indica a terceira linha (3). Após o pixet, o códex inclui 19 conjuntos de duas bases (dupletos), nomeados de a até s; cada dupleto representa um pixel gráfico na imagem. Por exemplo, a imagem abaixo foi codificada pela sequência de DNA a seguir (apenas a sequência de uma das fitas de DNA é apresentada): AAAAACTTTATTTTCCTTTTTTACACTTGGTTTTGTGT TTGGTTAAAAATCCTTTGTTAGCCTTCCTTTTTTCATTT TGTGTTTAGAGAAAAAGTTTATTTTCGTTTTTCGCGCT CGCCGTTCGCGTTGCCGAAAAA.
a) Qual a sequência de bases do dupleto que representa os pixels do tipo ? Explique, em termos da deterioração da imagem, por que a inserção de uma base extra logo após o primeiro dupleto de um códex da sequência de DNA acima é mais grave que a deleção do último dupleto desse códex.
b) Compare o funcionamento dos dupletos do sistema descrito acima com o funcionamento dos códons na codificação de aminoácidos em organismos vivos. Qual organela catalisa o processo de tradução?
a) Os pixels do tipo indicado no enunciado são codificados por cinco dupletos CG. A inserção de uma base extra logo após o primeiro dupleto altera toda a sequência de dupletos do códex. A deleção do último dupleto pode causar a não formação do último pixel.
b) Os dupletos do sistema descrito representam os pixels gráficos na imagem. Os códons que especificam os aminoácidos durante a síntese de proteínas são sequências de três nucleotídeos. As organelas que catalizam o processo de tradução são os ribossomos.
