Questões de biologia
Origem: Ufrj
(Ufrj) Em 1949, enquanto estudavam o metabolismo energético, Eugene Kennedy e Albert Lehninger, realizaram uma experiência na qual separaram, por centrifugação, os diferentes componentes celulares. Em seguida, os pesquisadores colocaram cada uma das frações contendo os diferentes componentes em soluções compostas dos nutrientes adequados e mediram o consumo de oxigênio (O2) em cada uma das frações. Em outro conjunto de frascos, testou-se a produção de trifosfato de adenosina (ATP) pelas diferentes frações. A tabela a seguir mostra alguns dos resultados possíveis em uma experiência deste tipo.
Com base nos resultados da tabela, identifique qual das frações deve corresponder às mitocôndrias. Justifique sua resposta.
resposta:A fração A contém mitocôndrias, visto que há uma grande produção de ATP e um concomitante consumo de oxigênio, o que indica a ocorrência de fosforilação oxidativa ao longo da cadeia respiratória.
(Ufrj) A tipagem de DNA é uma técnica desenvolvida recentemente que permite identificar e estabelecer o grau de parentesco entre indivíduos.
Para se realizar uma análise patrilínea, isto é, a investigação dos ancestrais paternos, usa-se um marcador do cromossomo Y, que não se altera ao longo das gerações (salvo em casos de mutações).
Por outro lado, para uma análise matrilínea (materna), lança-se mão do DNA mitocondrial.
Por que o DNA mitocondrial deve ser usado para a análise matrilínea?
resposta:Durante a fertilização, somente o DNA nuclear do espermatozóide penetra no óvulo. Por esse motivo, o DNA mitocondrial do zigoto é necessariamente materno.
(Ufrj) Após o incêndio que destruiu grande área florestal em Roraima, foi publicada a seguinte reportagem:
"Devagar e sempre (se ninguém atrapalhar)
Veja as fases de reconstrução da floresta queimada"
COMO FICOU (fig. I)
O fogo não só queimou as árvores como calcinou todas as sementes do chão.
DAQUI A VINTE ANOS (fig. II)
Plantas e arbustos cobrem o solo e protegem do impacto do sol as mudas de árvores que mais tarde serão grandes.
EM 200 ANOS (fig. III)
Se não houver interferência humana, a floresta de Roraima voltará ao estado original.
As etapas descritas na reportagem demonstram a previsão da evolução do ecossistema nos próximos 200 anos. Durante esse processo pode-se prever que
a) a composição em espécies muda lentamente no início e mais rapidamente nos estágios intermediários e no clímax.
b) a produtividade é pequena inicialmente, mas vai aumentando aos poucos, tornando-se estável no clímax.
c) a biomassa é pequena no início, aumentando durante todo o processo até estabilizar no clímax.
d) a teia alimentar torna-se menos complexa durante o processo pois surgem novos nichos ecológicos.
e) as taxas de respiração e fotossíntese são iguais no início, já no clímax a taxa de fotossíntese é menor que a de respiração.
resposta:C
(Ufrj) No processo de sucessão ecológica, considerando os vegetais de um dado ecossistema, a relação produtividade primária/biomassa (P/B) se modifica ao longo do tempo.
A produtividade primária, que é basicamente a incorporação de carbono orgânico através da fotossíntese, varia pouco durante o processo de sucessão.
Comparando um ecossistema em início de sucessão ecológica com um ecossistema em fase avançada de sucessão, qual terá a menor relação P/B? Justifique sua resposta.
resposta:As árvores têm mais biomassa que plantas herbáceas, logo o valor do denominador tende a aumentar e a relação P/B tende a diminuir.
(Ufrj) De acordo com o modelo de Lynn Margulis, as mitocôndrias, antes de serem organelas celulares, eram organismos procariontes aeróbicos de vida livre.
Eventualmente, ao longo da evolução, esses organismos foram endocitados por células eucariotas anaeróbias, permanecendo no citoplasma e passando a replicar-se aí, em sincronia com as células hospedeiras.
Essa associação teria então criado células mais eficientes, capazes de gerar mais moléculas de ATP por mol de glicose.
De acordo com esse modelo, qual foi a principal pressão seletiva para que as células "adotassem" as mitocôndrias?
resposta:A pressão seletiva foi o gradual acúmulo de oxigênio na atmosfera, produzido por organismos fotossintetizadores. Nessas circunstâncias, o oxigênio seria tóxico para as células que não pudessem utilizá-lo e, assim, as células que adquiriram as mitocôndrias tinha mais chance de sobreviver. Além disso, puderam catabolizar a glicose mais eficientemente através das vias oxidativas.
(Ufrj) Os machos de uma certa espécie de pássaros são territoriais, ou seja, são animais que delimitam e defendem a região em que se instalam. Os mais fortes escolhem e ocupam os melhores territórios, dos quais expulsam qualquer outro macho que tente se aproximar. Na época do acasalamento, as fêmeas "passeiam" por todos os territórios e decidem com que macho vão procriar.
O gráfico a seguir mostra a ordem em que 10 machos dessa espécie foram escolhidos.
O eixo das ordenadas indica a seqüência em que os machos foram escolhidos e o eixo das abscissas indica a qualidade dos territórios.
a) O que determina a escolha preferencial dos machos pelas fêmeas?
b) Qual o mecanismo evolutivo que explica esse padrão?
resposta:a) O macho que detém o território de melhor qualidade é escolhido primeiro.
b) As fêmeas que escolhem os machos que ocupam os melhores territórios têm evolutivamente, mais chance de criar sua prole; a seleção natural, portanto, deve ter favorecido aquelas fêmeas com maior capacidade de analisar a qualidade do território ocupado por um macho.
(Ufrj) Leia com atenção as seguintes informações:
INFORMAÇÃO I:O número de espécies de insetos que comem plantas na região tropical é, aproximadamente, três vezes maior que o de espécies que comem plantas na região temperada.
INFORMAÇÃO II: As plantas produzem substâncias, com os alcalóides, que são tóxicas para muitas espécies de insetos que se alimentam de plantas.
Um estudo mostrou que 35% das espécies de plantas da região tropical produzem alcalóides, enquanto apenas 15% das espécies de plantas da zona temperada produzem essa substância.
Explique o mecanismo evolutivo que, possivelmente, gerou essa diferença percentual entre as plantas das duas regiões.
resposta:Nas regiões tropicais as espécies de insetos herbívoros mais numerosas se alimentam das plantas que não produzem os alcalóides evitando as que o produzem. Mais adaptadas, as que fabricam os alcalóides, deixam maior número de descendentes.
(Ufrj) Os dois cartuns de Garry Larson, apresentados a seguir, ilustram duas visões diferentes do processo evolutivo:
No cartum A, movidos pelo excesso de população, vários animais atiram-se ao mar realizando assim um suicídio coletivo. Um dos animais, entretanto, possui uma bóia. No cartum B, algumas criaturas aquáticas jogavam beisebol e, por acidente, a bola foi lançada à terra. Para que o jogo prossiga é preciso que alguém recupere a bola.
Qual dos cartuns dá uma interpretação lamarckista do processo evolutivo e qual dá uma interpretação darwinista? Justifique sua resposta.
resposta:O cartum A representa a evolução darwinista, isto é, na população existia um indivíduo com uma mutação - a bóia - que permitirá sua sobrevivência e possivelmente a sobrevivência da sua espécie. No cartum B, está implícito que a necessidade condicionará a evolução, isto é, para recuperar a bola os animais aquáticos eventualmente terão que invadir o ambiente terrestre. Esta é uma visão tipicamente lamarckista.
(Ufrj) A vida surgiu na Terra há mais de três bilhões de anos.
Uma das primeiras formas de vida foram os procariotos primitivos, que eram organismos unicelulares, formados por uma membrana e protoplasma.
Esses procariotos, através do tempo, foram incorporando DNA, mitocôndrias, alguns incorporaram núcleo e outros incorporaram cloroplastos, como mostra o esquema a seguir:
1 - DNA
2 - Núcleo
3 - Mitocôndria
4 - Cloroplastos
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Atualmente os seres vivos são classificados em cinco reinos:
1) Monera (bactérias e cianofíceas).
2) Protistas (algas e protozoários).
3) Fungi (fungos).
4) Animalia (animais).
5) Plantae (plantas).
resposta: a) PROCARIOTOS ë Reino Monera (Bactérias e Cianofíceas) constituído por seres unicelulares cujo material genético não é revestido pela carioteca.
EUCARIOTO A ë Reinos Protista (Protozoários), Fungi e Animalia constituído por seres cujas células possuem núcleo individualizado e revestido pela carioteca. Sendo seus representantes heterótrofos.
EUCARIOTO B ë Reinos Protista (Algas) e Plantae constituído por seres cujas células possuem carioteca e são autótrofos graças à presença de cloroplastos.
(Ufrj) No ano de 2001, foi publicado um trabalho no qual pesquisadores introduziram em uma alga unicelular o gene responsável por uma proteína de membrana capaz de transportar glicose do meio extracelular para o interior da célula, sem consumo de energia. As algas normais dessa espécie não dispõem desse tipo de transportador. As algas que receberam o gene (algas transgênicas) tornaram-se capazes de sobreviver e multiplicar-se na ausência de luz, desde que houvesse glicose no meio.
Na ausência de luz, o que deve ocorrer com a produção de oxigênio pelas algas transgênicas? Justifique sua resposta.
resposta:A produção de oxigênio resultante da fotossíntese deve ser interrompida pela falta de luz.
(Ufrj) Existem plantas adaptadas às condições do deserto, nas quais a fotossíntese é do tipo CAM.
Essa fotossíntese se caracteriza pela absorção do gás carbônico (CO2) pelos estômatos, durante a noite. O CO2 se acumula dentro da célula, ligando-se ao ácido málico.
Durante o dia os estômatos se fecham, mas a planta pode usar, na fotossíntese, o CO2 retido no ácido málico.
Explique, do ponto de vista evolutivo, a existência da fotossíntese CAM em muitas plantas que vivem nos desertos.
resposta:O CO2 é captado através dos estômatos que, quando se abrem permitem também a saída de água. Nos desertos, manter os estômatos fechados durante o dia quando a temperatura é mais alta, deve ter representado uma adaptação muito vantajosa pois reduz a perda de água.
(Ufrj) Em uma espécie de levedura (fungo) utilizada na produção de cerveja foi identificada uma linhagem mutante, denominada 'petit' (do francês pequeno). A linhagem 'petit' não apresentava atividade mitocondrial. O gráfico relaciona as taxas de crescimento das linhagens original e 'petit' à concentração de oxigênio no meio de cultura. Ambos os eixos utilizam unidades arbitrárias.
Explique as causas das diferenças entre as taxas de crescimento das duas linhagens.
resposta:Sem atividade mitocondrial a linhagem 'petit' é incapaz de realizar respiração celular, obtendo ATP (energia) através da fermentação. Como a fermentação gera um menor saldo de ATP do que a respiração celular, o crescimento da desta linhagem é mais lento e não é influenciado pela concentração de O2.
(Ufrj) Nas plantas com flores e frutos (angiospermas), os esporos não são lançados no ambiente; eles germinam no corpo do esporófito formando o grão de pólen, que é levado até a folha feminina. Aí, o grão de pólen forma um tubo polínico (gametófito masculino), no interior do qual estão os gametas masculinos. Esse tubo cresce em direção ao óvulo, onde está o saco embrionário (gametófito feminino), com a oosfera.
Esse ciclo reprodutivo não depende tanto da água quanto o ciclo reprodutivo de plantas pteridófitas, como as samambaias. Por quê?
resposta:Nas pteridófitas o ciclo reprodutivo depende de um ambiente aquoso, pois os anterozóides devem chegar "nadando" até a oosfera. Além disso, nesses vegetais o esporo é lançado no ambiente e depende da água para germinar.
(Ufrj) As células da raiz de um pé de milho possuem 20 cromossomos.
Levando em conta o ciclo reprodutivo desse vegetal, quantos cromossomos você espera encontrar nas células do albume (endosperm
a) e do embrião de um grão de milho? Justifique sua resposta.
resposta:Nas células do albume há 30 cromossomos, pois ele é formado a partir de uma célula resultante da fusão de um núcleo gamético (n) do tubo polínico com dois núcleos polares (n+n) do saco embrionário. Nas células do embrião há 20 cromossomos, pois ele é formado a partir de uma célula resultante da fecundação da oosfera (n) por um núcleo gamético (n) do tubo polínico.
(Ufrj) Na maioria dos angiospermas - plantas com flores e frutos a reprodução depende da polinização, ou seja, do transporte dos grãos de pólen de um indivíduo para outro. Em alguns casos, o transporte é feito pelo vento e, em outros, por animais polinizadores que visitam sistematicamente as flores.
Em qual dos dois casos a produção de pólen deve ser maior? Justifique sua resposta.
resposta:A produção é maior no caso da polinização pelo vento.
Dessa forma os grãos de pólen são espalhados ao acaso, caindo tanto em flores da mesma espécie quanto em flores de outras espécies.
(Ufrj) As flores que se abrem à noite, como por exemplo a dama-da-noite, em geral exalam um perfume acentuado e não são muito coloridas. As flores diurnas, por sua vez, geralmente apresentam cores mais intensas.
Relaciona essa adaptação ao processo de reprodução desses vegetais.
resposta:As flores noturnas normalmente são brancas pois no escuro é mais fácil atrair polinizadores pelo odor. Já as plantas que apresentam flores diurnas costumam apresentar cores brilhantes, o que facilita a identificação pelos seus polinizadores, uma vez que estes, em geral, têm capacidade de distinguir cores.
(Ufrj) Uma das primeiras experiências de terapia genética foi realizada com indivíduos hemofílicos cujo gene para o fator VIII de coagulação era defeituoso. Na terapia foram retiradas células da pele do paciente. Estas células receberam cópias do gene normal para o fator VIII e foram posteriormente reintroduzidas no indivíduo. Os resultados mostraram um aumento significativo na produção do fator VIII nos indivíduos tratados.
Supondo que o indivíduo tratado venha a ter filhos com uma mulher cujos genes para o fator VIII sejam defeituosos, existe possibilidade de nascimento de uma criança não hemofílica? Justifique sua resposta.
resposta:Não há possibilidade de nascer uma criança não hemofílica, pois ambos os pais são hemofílicos e a terapia genética altera somente células somáticas e os gametas são produzidos por células da linhagem germinativa.
(Ufrj) O genoma da bactéria "Escherichia coli" tem um tamanho de 4×106 pares de nucleotídeos. Já o genoma haplóide humano tem 3×109 pares de nucleotídeos. Para replicar o genoma, antes da divisão celular, existe uma enzima, a DNA polimerase, cuja velocidade de reação é equivalente a cerca de 800 nucleotídeos/s.
Assim, para replicar todo o genoma de uma bactéria, a DNA polimerase consumiria cerca de 83 minutos e, para o genoma humano, aproximadamente 43 dias!
Sabemos, no entanto, que o tempo de geração da "E.coli" é de cerca de 20 minutos, e que o tempo médio de replicação de uma célula eucariota é de 12 horas.
Assumindo que a DNA polimerase apresenta uma velocidade de reação constante para todas as espécies analisadas, explique essa aparente contradição.
resposta:Várias moléculas de DNA-polimerase iniciam a replicação do DNA, simultâneamente, em diversos sítios do genoma denominados sítios de origem de replicação.
(Ufrj) O teste de tipagem de DNA revelou que nos seres humanos existe individualidade genômica. Isto significa que cada indivíduo possui variações discretas e características na seqüência de seu DNA, ou seja, a seqüência de nucleotídeos do DNA de cada pessoa é única (excetuando-se o caso de gêmeos monozigóticos).
Assim, a tipagem do DNA revela um padrão de bandas que é estável (presente no DNA de todos os tecidos) e é transmitido aos descendentes seguindo as leis de Mendel.
Graças a essas características é possível atualmente realizar testes de paternidade que comparam os padrões de bandas de DNA das pessoas e revelam se um homem é de fato o pai biológico de uma outra pessoa.
Suponha agora a seguinte situação: um homem acusado de ser o pai de uma criança tenta burlar o teste de tipagem de DNA; um amigo o aconselha a receber uma transfusão de sangue 2 meses antes do teste (em geral colhe-se o sangue como fonte de células nucleadas).
a) Qual a influência da transfusão sugerida no resultado no exame?
b) Que precauções podem ser tomadas para desmascarar a tentativa de fraude?
resposta:a) A influência pode ser crucial pois é analisado o DNA fornecido por células nucleadas, como os glóbulos brancos, que podem viver muitos anos e se duplicar ativamente.
b) A fraude pode ser evitada colhendo-se células brancas da medula óssea vermelha do indivíduo a ser testado.
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