Bio específica 2012

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Exercícios discursivos para a UERJ

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Bio específica 2012

  1. 1. EXERCICIOS REFERENTES AO VOLUME 1 Biologia I - Biologia das células01 A hipótese sobre a origem das células eucarióticas com maior número de adeptos é a hipótese daendossimbiose sequencial proposta pela bioquímica Lynn Margulis. De acordo com essa hipótese, podemos dizerque as células dos animais têm dois genomas e as das plantas têm três; nos dois casos, os genomas funcionamde forma integrada.Identifique em quais organelas das células dos animais e das plantas estão localizados esses genomas.Nos animais há um genoma no núcleo das células e outro nas mitocôndrias. Nos vegetais há um genomano núcleo, um na mitocôndria e outro no cloroplasto.02 A figura a seguir representa as relações evolutivas entre os grupos de seres vivos.Com base na análise da figura, responda ao que se pede:a) A endossimbiose foi um processo importante na história de vida dos organismos eucarióticos multicelulares. Explique a teoria da endossimbiose. A teoria da endossimbiose, também conhecida como hipótese simbiogênica, propõe que tanto mitocôndrias como plastos descendem de bactérias primitivas que, num passado distante, associaram- se simbioticamente às primitivas células eucarióticas. Segundo essa teoria, as primeiras células eucarióticas adquiriram capacidade de respirar gás oxigênio quando passaram a abrigar, em seu citoplasma, células procarióticas respiratórias. Estabeleceu-se, então, uma troca de benefícios entre esses seres: a célula eucariótica garantia abrigo e alimento à célula procariótica e essa lhe fornecia energia, obtida por meio da respiração aeróbica. A associação, segundo a teoria, foi tão bem-sucedida que se tornou permanente e os inquilinos procarióticos se transformaram em organelas respiratórias (mitocôndrias). A história dos cloroplastos é bem parecida com a das mitocôndrias. De acordo com a hipótese simbiogênica, os plastos teriam surgido pela associação entre primitivas células eucarióticas (que já haviam se associado anteriormente às mitocôndrias) e bactérias fotossintetizantes.b) Qual a diferença exclusiva é ressaltada ao se comparar cloroplastos e mitocôndrias com as demais organelas citoplasmáticas na evolução dos organismos?
  2. 2. Resp. - As mitocôndrias e cloroplastos, diferentemente das demais organelas citoplasmáticas, possuemseu próprio DNA, sintetizam algumas de suas próprias proteínas e são capazes de se autoduplicar.03 Uma representação da árvore da vida, construída a partir de informações de diferentes fontes científicas,destaca o Domínio Archaea, conforme apresentado na ilustração, que também registra, em um gráfico, asconcentrações relativas de gás carbônico, de metano e de oxigênio ao longo de 4,5 bilhões de anos na atmosferada Terra.A) Considerando os atributos fundamentais dos sistemas vivos, identifique duas características biológicascompartilhadas pelos Domínios Archaea, Bacteria e Eucharya.Archaea, Bacteria e Eukarya compartilham o nível celular na hierarquia da organização biológica, definidopela presença de uma membrana com propriedades específicas, que distingue os meios intra eextracelular; a informação genética, na forma de uma molécula de DNA, com estratégias molecularesbásicas, comuns para os processos de replicação, transcrição assim como ribossomos para a traduçãoda mensagem genética.B) Justifique, a ocorrência, restrita a certos ambientes, de organismos integrantes de Archaea, em destaque,frente às condições atmosféricas atuais do planeta.A ocorrência restrita de organismos como os metanogênicos, por exemplo, nas condições atmosféricasatuais, está relacionada às alterações na composição dos gases atmosféricos na história evolutiva doplaneta. As condições da atmosfera primordial teriam privilegiado tais organismos que mais tardepassaram a enfrentar condições adversas expressas pelo incremento nos teores de oxigênio, levando aredução drástica dessas arqueobactérias.04 O manitol tem uma estrutura semelhante ao monossacarídeo manose. Por ter sabor adocicado, o manitolfrequentemente é usado na confecção de balas e doces. Ao contrário do açúcar comum, porém, o manitol não éabsorvido pelo intestino, de modo que uma ingestão exagerada de produtos contendo manitol pode causardiarréia.Médicos se aproveitam das propriedades osmóticas do manitol e o administram oralmente em altas concentraçõespara que a diarréia resultante esvazie o intestino de pacientes antes de exames de imagens.Explique de que maneira altas doses de manitol provocam a diarréia.
  3. 3. O manitol é osmoticamente ativo e, assim, a alta concentração local faz que a luz do intestino se tornehipertônica com relação ao sangue. Desse modo, a água corporal é transportada para a luz do intestinoprovocando, então, a diarréia.05 Ao estudar para o vestibular, um candidato percebeu que ainda tinha dúvidas em relação aos processos dedifusão simples, transporte passivo facilitado e transporte ativo através da membrana plasmática e pediu ajudapara outro vestibulando. Este utilizou a figura a seguir para explicar os processos.Para testar se o colega havia compreendido, indicou os processos como A, B e C e solicitou a ele que osassociasse a três exemplos. Os exemplos foram: (1) transporte iônico nas células nervosas; (2) passagem deoxigênio pelas brânquias de um peixe; (3) passagem de glicose para o interior das células do corpo humano.a) Indique as associações que o candidato deve ter feito corretamente. Explique em que cada um dos processosdifere em relação aos outros.A-2, não ocorre proteína carreadora nem consumo de energia. O processo foi a favor do gradiente.B-3, há proteína carreadora e não houve gasto de energia. O processo foi a favor do gradiente.C-1, há proteína carreadora, e houve gasto de energia. O processo gasta energia.b) Em seguida, o candidato perguntou por que a alface que sobrou do almoço, e tinha sido temperada com sal,tinha murchado tão rapidamente. Que explicação correta o colega apresentou?Formou-se um meio hipertônico, portanto, as células do alface sofreram plasmólise, perderam água porosmose06 O esquema mostra as diferentes concentrações do íon sódio medidas na luz intestinal, no interior da célulaepitelial intestinal e no líquido intersticial que banha essas células.A) Nomeie e explique o mecanismo de passagem do íon sódio através da membrana apical.O íon sódio passará de um compartimento ao outro em função de seu gradiente de concentração,passivamente, por difusão
  4. 4. B) Nomeie e explique o mecanismo de transporte do íon sódio através da membrana basolateral.O íon sódio se movimenta, do meio intracelular para o líquido intersticial, através do transporte ativo,sendo trocado pelo potássio. Este mecanismo consome energia (ATP).07 Na membrana citoplasmática existe uma proteína que faz o transporte ativo (com gasto de ATP) de Na + parafora da célula.Outro tipo de proteína da membrana funciona como uma espécie de portão que pode abrir ou fechar, permitindoou não a passagem do Na+. Com o portão fechado, o Na+ acumula-se do lado de fora da célula, o que aumenta apressão osmótica externa, compensando a grande concentração de soluto orgânico no citoplasma. Isso evita aentrada excessiva de água por osmose.a) Que estrutura celular torna menos importante essa função de equilíbrio osmótico do Na+ nas células vegetais?Justifique sua resposta.A parede celular de celulose. A elasticidade da celulose faz com que ela, quando distendida pela entradade água, exerça uma pressão no sentido contrário, bombeando a água para fora - pressão de turgência.Quando essa pressão iguala a pressão osmótica, a água pára de entrarb) Entre as duas proteínas descritas, qual delas permite o movimento do Na+ a favor do seu gradiente deconcentração? Justifique. + +A proteína do portão de Na . Como o Na acumula-se do lado extra-celular, a abertura desse portão +permite a difusão do Na para o compartimento intracelular. +O transporte de potássio (K ) através da membrana da célula pode ser feito por diferentes processos detransporte transmembrana. A saída de K+ envolve difusão mediada por canal, enquanto o seu retornoenvolve o transporte ativo, que é um processo mais lento, pois não depende unicamente do substrato,necessita de permeases ou proteínas carregadoras que saturam com o aumento do substrato, deixando otransporte mais lento em relação ao outro08 Foram utilizados, em um experimento, dois salmões, X e Y, de mesmo sexo, peso e idade. O salmão X foiaclimatado em um aquário contendo água do mar, e o salmão Y, em um aquário similar com água doce. Asdemais condições ambientais nos dois aquários foram mantidas iguais e constantes.Observe, no gráfico a seguir, os resultados das medidas, nesses peixes, de dois parâmetros em relação ao íonNa+: taxa de absorção intestinal e taxa de excreção pelo tecido branquial.Considerando o exposto, explique:a) as diferenças encontradas entre os peixes nos valores dos parâmetros medidos e identifique o tipo deaclimatação que corresponde aos pontos 1 e 2 do gráfico;Taxa de absorção intestinal:- Salmão X - é elevada porque o peixe bebe a água salgada para evitar a desidratação provocada pelo meioexterno hipertônico;- Salmão Y - é baixa porque o peixe não bebe água doce, por tender a uma hiper-hidratação devido ao meioexterno hipotônico.Taxa de excreção branquial:- Salmão X - é alta para compensar a entrada excessiva desse íon;- Salmão Y - é baixa porque o peixe precisa reter sódio.Ponto 1 - em água docePonto 2 - em água do marb) a atuação do rim no processo de controle hídrico de salmões adaptados em água do mar e em água doce.
  5. 5. Em água salgada, o rim praticamente não elimina urina para reter a maior quantidade possível de água,devido à tendência do peixe em desidratar-se.Em água doce, o rim excreta uma grande quantidade de urina diluída para evitar a tendência a hiper-hidratação.09 “Kwashiorkor, uma palavra africana que significa "primeira criança-segunda criança", (...) Vem da observaçãode que a primeira criança desenvolve kwashiorkor quando a segunda criança nasce e substitui a primeira criançano peito da mãe. A primeira criança, desmamada, passa a ser alimentada com uma sopa de aveia que tem baixaqualidade nutricional comparada com o leite de mãe, assim a criança não se desenvolve. A deficiência de proteínano kwashiorkor é normalmente mais significativa que a deficiência calórica, resultando em retenção fluida(edema), doença de pele, e descoloração do cabelo. A doença manifesta um fenótipo característico, como mostraa figura abaixo.Explique como a deficiência de proteínas no kwashiorkor, resulta em retenção fluida, originando o edema daregião abdominal como mostra a figura acima.A deficiente ingestão de aminoácidos essenciais interfere na síntese de proteínas, o que contribui parauma queda na concentração de proteínas plasmáticas, gerando uma diminuição na pressão osmótica doplasma, o que evita a volta dos líquidos para o sangue, acumulando-se nos tecidos o que leva aoaparecimento de edemas.10 No homem, a filtração do sangue pelos glomérulos renais produz cerca de 7,2 L de filtrado glomerular porhora. Esse volume sofre uma significativa redução durante a passagem do filtrado pelos túbulos contornadosproximais, que possuem um eficiente mecanismo de reabsorção ativa de sódio.No esquema a seguir, estão representadas células epiteliais do túbulo contornado proximal. Observe que a bomba + + +de Na e K e os canais passivos de Na estão situados em faces diferentes da membrana plasmática.Descreva, com base no esquema, as etapas do mecanismo pelo qual o Na+ filtrado é absorvido e retorna ao meiointerno.
  6. 6. Na alça néfrica, em sua porção ascendente, verifica-se uma absorção acentuada de Na+, por transporteativo. A bomba de Na+e K+, situada na membrana basolateral, transporta o Na+ do citosol para fora dacélula epitelial (interior do túbulo contornado proximal), diminuindo a concentração intracelular desse íon.Em consequência, o Na+ do filtrado entra passivamente para o citosol pelos canais correspondentes,sendo, em seguida, bombeado para o meio interno.11 É possível marcar determinadas proteínas com um isótopo radioativo, a fim de rastrear sua passagem atravésda célula, desde a síntese até a excreção.O gráfico abaixo ilustra o rastreamento da passagem de uma proteína marcada radioativamente por trêscompartimentos celulares.Indique a sequência do percurso seguido por essa proteína através dos três compartimentos celulares citados e afunção de cada um dos compartimentos durante o percurso.Retículo endoplasmático granuloso (REG), complexo golgiense (CG) e vesículas de secreção (VS) REG:síntese das proteínas; CG: envolvimento das proteínas por suas membranas; VS: fusão com a membranaplasmática, liberando as proteínas para fora da célula.12 O esquema a seguir representa a participação de organelas no transporte de proteínas de uma célulaeucariótica.a) Nomeie as estruturas indicadas, respectivamente, pelos números 1, 2, 3, 4, e 5, identificando as organelasenvolvidas na síntese de enzimas lisossomais.1 - Retículo Endoplasmático Rugoso; 2 - Complexo de Golgi; 3 - Vesícula de secreção; 4 - Vesícula endocítica; 5 - Lisossoma.As organelas envolvidas na síntese de enzimas lisossomais são: Retículo Endoplasmático Rugoso eComplexo de Golgi.b) Cite uma função de cada uma das estruturas 1, 2 e 5.
  7. 7. Retículo Endoplasmático Rugoso - síntese de proteínas ou glicosilação de proteínas ou endereçamento deproteínas.Complexo de Golgi - glicosilação de proteínas ou síntese de polissacarídeos ou produção de grânulos desecreção;Lisossoma - digestão intracelular.13 Quando se coloca água oxigenada em um ferimento na pele, uma enzima localizada no interior de umadeterminada organela das células do tecido ferido cliva essa água, provocando um borbulhamento sobre oferimento.a) Em que organela a enzima em questão se localiza?A enzima em questão (catalase) localiza-se no peroxissomob) Explique por que ocorre o borbulhamento sobre o ferimento, descrevendo a reação e a enzima envolvida.O borbulhamento ocorre devido à liberação do gás oxigênio gerado pela ação da enzima catalase quequebra a água oxigenada (2H2O2) em água (2H2O) e oxigênio (O2).c) Um animal geneticamente modificado apresenta uma redução significativa da síntese das enzimas da organelaidentificada na resposta do item a. Nesse caso, o processo de detoxificação do etanol seria afetado? Justifique.Sim, o processo de detoxificação do etanol seria prejudicado porque as enzimas peroxissomais sãoimportantes no processo de metabolização do etanold) Cite o nome e a função específica da organela identificada no item a, nas células vegetais.Nas células vegetais, os peroxissomos são denominados de Glioxissomo e a sua função específicanessas células é a conversão das reservas de lipídios em glicídios14 Algumas funções metabólicas opostas são realizadas por células eucariotas específicas. Nos compartimentosI, II e III de uma dessas células, ilustrados no esquema abaixo, ocorrem reações que levam tanto à degradação deglicose, gerando CO2, quanto à síntese desse carboidrato, a partir do CO2.Nomeie os compartimentos celulares I, II e III. Em seguida, identifique o compartimento que mais produz ATPe o que mais consome ATP.
  8. 8. I – citosolII – mitocôndriaIII – cloroplastoProdução: mitocôndria (II)Consumo: cloroplasto (III)15 Em um experimento, foram removidas as membranas externas de uma amostra de mitocôndrias. Em seguida,essas mitocôndrias foram colocadas em um meio nutritivo que permitia a respiração celular. Uma das curvas dográfico a seguir representa a variação de pH desse meio nutritivo em função do tempo de incubação.Observe:Identifique a curva que representa a variação de pH do meio nutritivo no experimento realizado. Justifique suaresposta.Na etapa final do processo de respiração celular, conhecida como foforilação oxidativa, íons H+ sãobombeados a partir da matriz mitocondrial e se acumulam entre as duas membranas das mitocôndrias +intactas. Numa mitocôndria sem membrana externa, os íons H se difundem para o meio nutritivo,diminuindo seu pH. A curva Z é a que melhor ilustra esse processo.16 A concentração de lactato no sangue de uma pessoa foi medida em três diferentes momentos:1) antes do início de um intenso exercício muscular;2) ao final desse exercício;3) algumas horas após seu final.Os resultados obtidos estão representados no gráficoExplique o aumento da concentração de lactato sangüíneo observado e justifique a importância de sua produçãopara que as reações químicas da glicólise não sejam interrompidas.Como a produção de ATP via metabolismo aeróbio é insuficiente pelas limitações no aporte de oxigêniodurante o exercício, a célula muscular passa a usar, principalmente, a fermentação láctica, que gera ATPde modo mais rápido. +Essa fermentação é o mecanismo pelo qual a célula muscular reoxida o NADH + H , permitindo ofuncionamento contínuo da glicólise em condições anaeróbias.17 A Drosophyla melanogaster, ou mosca-das-frutas, se alimenta essencialmente de frutas em processos dedecomposição por bactéria e fungos. A Drosophyla detecta e evita níveis elevados de gás carbônico (CO 2) naatmosfera, protegendo-se, assim, de predadores que o emitem em grande quantidade durante a respiração. A
  9. 9. capacidade que o "paladar" da Drosophyla tem de detectar CO2 juntamente com açúcares é considerada umaimportante adaptação para localizar frutas em processo de decomposição anaeróbica.a) Identifique o processo de decomposição detectado pela Drosophyla.Fermentação alcoólica.b) Identifique o substrato inicial e os dois produtos finais do processo de decomposição detectado pelaDrosophyla.O substrato é a glicose e os produtos finais são o Gás Carbônico (CO 2) e o Etanol (C2H5OH).18 A produção de vinho é um dos exemplos mais antigos de biotecnologia. O livro de Gênesis já nos fala daembriaguez de Noé. Embora vários fatores devam ser levados em conta na produção de um bom vinho - como ocalor, o aroma, o sabor, etc. – o processo depende essencialmente da degradação do suco das uvas porleveduras anaeróbias facultativas, presentes na casca do fruto.Na fermentação, nome dado a esse processo, o açúcar da uva é degradado a álcool etílico (etanol).Explique por que se evita, na produção de vinho, o contato do suco de uva com o ar.A produção de vinho é um processo fermentativo; assim sendo, ocorre sem oxigênio. As leveduras querealizam a fermentação, sendo anaeróbias facultativas, para realizar a fermentação, precisam estar em umambiente sem O2, caso contrário, param de realizar fermentação e realizam respiração aeróbica, cujosprodutos finais são CO2 e H2O.19 Na fosforilação oxidativa, a passagem de elétrons através da cadeia respiratória mitocondrial libera a energiautilizada no bombeamento de prótons da matriz para o espaço entre as duas membranas da mitocôndria. Ogradiente de prótons formado na membrana interna, por sua vez, é a fonte de energia para a formação de ATP,por fosforilação do ADP.Algumas substâncias tóxicas, como o dinitrofenol (DNF), podem desfazer o gradiente de prótons, sem interferiremno fluxo de elétrons ao longo da cadeia respiratória.Em um experimento, uma preparação de mitocôndrias foi incubada com substrato, O 2 , ADP e fosfato, mantidosem concentrações elevadas durante todo o tempo considerado. Após alguns minutos de incubação, adicionou-seao meio a droga DNF.Observe os gráficos abaixo:Indique o gráfico que representa a variação do quociente Q durante o tempo de incubação no experimentorealizado. Justifique sua resposta.Gráfico I: o DNF, desfazendo o gradiente de prótons, inibe a síntese de ATP, mas não atua na cadeiarespiratória. Conseqüentemente, o quociente entre a taxa de síntese de ATP e a taxa de consumo de O 2deverá ser menor, após a adição do DNF.20 A hidrólise dos triacilgliceróis na célula adiposa produz glicerol e ácidos graxos. No fígado, em determinadassituações metabólicas, o glicerol pode ser usado na síntese da glicose, através da reversão de etapas da glicólise,como mostra o esquema a seguir:
  10. 10. Aponte o número máximo de carbonos radioativos que pode ser encontrado na glicose se dois dos carbonos doglicerol forem marcados com o isótopo 14C. Justifique sua resposta.Número de carbonos: quatro.O glicerol é transformado em diidroxiacetona-fosfato que, por sua vez, forma o isômero gliceroaldeído-3-fosfato. A união desses dois compostos formará o esqueleto carbônico da glicose. Assim, haverá, nomáximo, dois carbonos marcados originários de cada um dos compostos citados.21 Em um experimento, foram medidas as taxas de produção de ATP e de consumo de O2 em células de folhasverdes de uma planta sob as seguintes condições experimentais:- obscuridade ou iluminação;- ausência ou presença de um desacoplador específico da fosforilação oxidativa mitocondrial.O desacoplador empregado interfere na síntese de ATP pela mitocôndria, acelerando a passagem de elétronspela cadeia respiratória.Observe os gráficos a seguir, considerando que o de número 1 se refere a um experimento controle, realizado sobiluminação e na ausência do desacoplador.a) Indique os gráficos que são compatíveis com os resultados de experimentos realizados na presença dodesacoplador, sob iluminação, e na presença do desacoplador, na obscuridade. Justifique suas indicações.Gráfico 5 - sob iluminação; gráfico 3 - na obscuridade.O desacoplador diminui a síntese de ATP na mitocôndria e acelera a cadeia respiratória, provocando umdecréscimo da taxa de produção de ATP mitocondrial e um acréscimo no consumo de O 2 pela cadeiarespiratória. O gráfico 5 é o que apresenta a síntese de ATP no cloroplasto similar ao controle. O gráfico 3,apresentando uma baixa produção de ATP no cloroplasto, indica, portanto, o experimento realizado naobscuridade.b) Um outro experimento, realizado na presença de um inibidor específico da cadeia respiratória mitocondrial,apresentou resultados similares aos mostrados no gráfico 2. Indique o que deve ocorrer com a taxa de produção
  11. 11. de CO2 nesse outro experimento, em relação à que seria obtida no experimento controle mostrado no gráfico 1.Justifique sua resposta.A taxa de produção de CO2 deverá diminuir.Devido à inibição da cadeia respiratória mitocondrial, a síntese de ATP e o consumo de O 2 na mitocôndriaestão diminuídos em relação ao controle. Em conseqüência do acúmulo de coenzimas de oxirredução soba forma reduzida, as oxidações do ciclo dos ácidos tricarboxílicos e a produção de CO 2 estão diminuídas.22 As plantas chamadas de C3 perdem muito rendimento de produção de moléculas orgânicas por fotossíntesequando a concentração de CO2 é baixa. As plantas chamadas C4 possuem um metabolismo que contorna essasituação, mantendo a velocidade da fotossíntese mesmo em baixas concentrações de CO 2.Considerando a função dos estômatos das folhas no controle da evapotranspiração, indique qual dos dois tipos deplanta perde menos produtividade em um clima seco e quente. Justifique sua resposta.A planta C4, pois em climas quentes e secos o calor aumenta a evapotranspiração e os estômatos fecham.Isso diminui a concentração de CO2 no interior da folha, o que reduz o rendimento da planta C3.23 Em 1931, desejando estudar a fotossíntese, Cornelius van Niel observou que bactérias fotossintetizadorasusavam H2S e geravam enxofre como produto.A equação a seguir mostra as reações fotossintéticas dessas bactérias:Comparando essa equação com a da fotossíntese das plantas, o que podemos deduzir a respeito da origem dooxigênio gerado pelas plantas que realizam fotossíntese?A equação apresentada poderia representar a fotossíntese das plantas, bastando para tal substituir oátomo de enxofre pelo átomo de oxigênio. Então, por analogia o oxigênio (O2) gerado pelas plantas seriacedido pela água.24 Em um experimento, foram medidas as alterações da razão entre o consumo e a produção de O 2 de trêsplantas idênticas - A, B e C -, em função de cinco diferentes níveis de intensidade luminosa. Todas as demaiscondições ambientais diferiam, apenas, nas concentrações dos gases N2 e CO2, conforme mostra a tabela e osresultados encontrados estão resumidos no gráfico:Os resultados mostram que uma das curvas corresponde à planta que consegue acumular reservas energéticasem um nível de intensidade luminosa menor do que as demais.Identifique essa planta e justifique sua resposta.Planta C.Por estar em presença de maior concentração de CO 2, essa planta tem sua taxa de fotossínteseaumentada e atinge, como mostra a curva X, um valor menor que 1 para a razão entre oxigênio consumidoe oxigênio produzido em condições de intensidade luminosa mais baixa do que as demais plantas.25 Folhas de uma planta foram colocadas em condições atmosféricas adequadas, inicialmente, sob forteiluminação. No instante T1 escureceu-se, completamente, o ambiente, que assim se manteve até o instante T 2,
  12. 12. quando reiniciou-se, progressivamente, a iluminação. Determinou-se a concentração de carboidratos nestas folhasa partir do instante T1. O gráfico representa a variação da intensidade luminosa e da concentração de carboidratospresentes, em função do tempo.a) Assinale, nos parênteses correspondentes, toda alternativa que apresenta conclusões acerca da variação dooxigênio (O2) e do gás carbônico (CO2) produzidos e consumidos pelas folhas, no decorrer da experiênciadescrita.( ) No intervalo de tempo entre T1 e T3, a razão (O2 consumido)/(O2 produzido) é maior do que 1 e a razão (CO2consumido)/(CO2 produzido) é menor do que 1.( ) No instante T3, a razão (O2 consumido)/(O2 produzido) é, aproximadamente, igual a 1, o mesmo ocorrendocom a razão (CO2 consumido)/(CO2 produzido).( ) Após o instante T3, a razão (O2 consumido)/(O2 produzido) é menor do que 1, o mesmo ocorrendo com arazão (CO2 consumido)/(CO2 produzido).(V )( V )( F )b) Explique cada escolha feita no item anterior.Durante a fase iluminada, as folhas acumularam carboidratos pelo fato de o processo de fotossíntese (O 2produzido e CO2 consumido) predominar sobre o de respiração (O2 consumido e CO2 produzido). A quedada concentração de carboidratos entre T 1 e T 3 é uma indicação de que o processo de respiraçãopredomina sobre o de fotossíntese. No tempo T 3, ocorre o ponto de compensação e, após este tempo, oprocesso de fotossíntese predomina sobre o de respiração, aumentando, portanto, a concentração decarboidratos nas folhas.26 Uma amostra de mitocôndrias e outra de cloroplastos foram colocadas em meios de incubação adequados aometabolismo normal de cada organela. As amostras, preparadas na ausência de luz, foram iluminadas do inícioaté o final do experimento. Os gráficos abaixo indicam os resultados obtidos, para cada uma das organelas, nosquatro parâmetros medidos no experimento.Identifique, por seus números, as curvas que correspondem às amostras de mitocôndrias e as que correspondemàs amostras de cloroplastos, justificando sua respostaMitocôndrias: 2, 3, 5 e 8. As mitocôndrias não produzem oxigênio e mantêm inalteradas as taxas deprodução de gás carbônico e ATP, independentemente da luminosidade.
  13. 13. Cloroplastos: 1, 4, 6 e 7. Os cloroplastos não produzem oxigênio e ATP na ausência de luz e não produzemgás carbônico. Biologia II - ECOLOGIA27 Em um lago, três populações formam um sistema estável: microcrustáceos que comem fitoplâncton e sãoalimento para pequenos peixes. O número de indivíduos desse sistema não varia significativamente ao longodos anos, mas, em um determinado momento, foi introduzido no lago um grande número de predadores dospeixes pequenos.Identifique os níveis tróficos de cada população do sistema estável inicial e apresente as consequências daintrodução do predador para a população de fitoplâncton.fitoplâncton: produtoresmicrocrustáceos: consumidores primáriospeixes pequenos: consumidores secundáriosDiminuição no número de peixes pequenos, provocando o aumento do número de microcrustáceos e adiminuição da quantidade de fitoplâncton.28 Urubu Tá Com Raiva Do Boi Música de Baiano e os Novos CaetanosUrubu tá com raiva do boi, e eu já sei que ele tem razãoé que o urubu tá querendo comer mais o boi não quer morrerNão tem alimentação.O mosquito é engolido pelo sapo,O sapo a cobra lhe devora.Mas o urubu não pode devorar o boi:Todo dia chora, todo dia chora.Gavião quer engolir a socó,Socó pega o peixe e dá o fora.Mas o urubu não pode devorar o boi,Todo dia chora, todo dia chora.Com base na letra dessa música, responda:a) a segunda estrofe apresenta um exemplo de cadeia ou teia alimentar? Justifique sua resposta.Cadeia alimentar. Porque essa estrofe descreve apenas a relação entre animais de uma cadeia que nãointerage com outra cadeia alimentar.b) qual é o tipo de relação ecológica entre o pássaro socó e o peixe?Predatismoc) qual seria o nível trófico do boi e do urubu, considerando que o boi tenha morrido e o urubu o tenha comido?O nível trófico do boi é o segundo e do urubu é o terceiro.d) de acordo com o tipo de alimento que o urubu consome como esse animal é classificado? Justifique suaresposta.Necrófago, pois se alimenta de organismos mortos.
  14. 14. 29 Os seres vivos têm níveis de organização acima do organismo, e a Ecologia é a área da Biologia que estudaas relações entre os organismos e destes com o ambiente em que vivem. Dentre os vários níveis de organizaçãopodem ser citados a População, a Comunidade e o Ecossistema.a) As figuras acima representam a biomassa de níveis tróficos em dois tipos de ecossistemas. Relacione cada uma das figuras com um ecossistema. Justifique.A pirâmide de biomassa A representa as relações alimentares de um ecossistema terrestre, com a biomassa diminuindo ao longo dos níveis tróficos. A pirâmide de biomassa B representa um ecossistema marinho, onde a menor biomassa dos produtores é compensada por sua alta taxa de reprodução, assegurando a nutrição dos consumidores primários.b) Explique como o dióxido de enxofre (SO2), liberado na atmosfera por diversas indústrias, pode afetar as populações dos diferentes níveis tróficos da pirâmide A.O SO2 liberado na atmosfera reage com o vapor d’água produzindo ácido sulfúrico (H 2SO4), o queprovoca as chuvas ácidas que diminuem o pH do solo, assim prejudicando o crescimento vegetal. Alémdisso, o ácido sulfúrico mata o meristema apical das plantas, impedindo o crescimento do vegetal. Comoos vegetais são os produtores dos ecossistemas terrestres, todos os demais níveis tróficos seriamafetados.30 A uréia é importante fonte nutricional na agricultura e na pecuária, sendo usada como fertilizante do solo ecomo alimento para vários animais que também produzem e excretam uréia.a) Nomeie e defina as duas principais etapas de decomposição da uréia no solo.Mineralização ou amonificação: decomposição da uréia por bactérias do solo, produzindo NH 4+.Nitrificação: oxidação do NH4+ por bactérias nitrificantes do solo, gerando NO 3-.b) Indique dois tipos de substâncias orgânicas nitrogenadas sintetizadas pelos vegetais a partir dos nutrientesgerados pela decomposição da uréia.Dois dentre os tipos de substância:- proteínas- aminoácidos- ácidos nucléicos.31 Analise o esquema do ciclo do nitrogênio apresentado abaixo.
  15. 15. a) Preencha as lacunas a, b, c e d com o número correspondente a estes quatro compostos do ciclo do nitrogênio: 1-Nitrato NO3 , 2-Amônia NH3 , 3-Nitrito NO2 e 4-Gás Nitrogênio N2 .a) a = 4, b = 2, c = 3, d = 1b) Qual a importância das bactérias X para esse ciclo e, consequentemente, para as práticas agrícolas?A bactéria X fixa o nitrogênio atmosférico no solo, o que contribui para o enriquecimento do solo com sais nitrogenados que favorecem o crescimento das plantas.c) Que reação química, ou biotransformação, ocorre com o nitrogênio na presença das bactérias Y?Desnitrificação do Nitrato para liberação do gás nitrogênio atmosférico.32 Um grande número de plantas produz certas substâncias, chamadas flavonoides, que são lançadas no solopelas raízes. No solo, os flavonoides atraem bactérias do gênero Rhizobium que penetram no tecido das raízes.As raízes das plantas também se associam a fungos, formando as micorrizas. Esse tipo de interação entreindivíduos que pertencem a espécies diferentes é chamado mutualismo.Apresente o benefício obtido pelas plantas nessas associações com bactérias e o benefício obtido nasassociações com fungos.As bactérias do gênero Rhizobium fixam o nitrogênio atmosférico na forma de nitratos, permitindo suautilização pelas plantas. Os fungos ampliam a capacidade de captação de água e sais minerais pelasraízes das plantas.33 Em um costão da baía de Guanabara existe um tipo de cadeia alimentar que pode ser assim descrito:- a lesma-do-mar se alimenta de um determinado tipo de alga;- microcrustáceos se alimentam do muco que reveste a pele da lesma-do-mar;- pequenos peixes, como o peixe-borboleta e o paru, alimentam-se dos microcrustáceos.Identifique e descreva as relações ecológicas existentes entre:- a lesma-do-mar e a alga;- o peixe-borboleta e o paru.Lesma-do-mar e alga: herbivorismo (predatismo). Ocorre entre um animal herbívoro e o vegetal do qual elese alimenta.Peixe-borboleta e paru: competição. Ocorre quando um mesmo recurso do meio ambiente é disputado pororganismos pertencentes ao mesmo nicho ecológico.34 Os liquens são uma associação cooperativa entre fungos e algas. Tal associação permite que essesorganismos habitem ambientes inóspitos tais como rochas nuas, onde não sobreviveriam independentemente. Osbenefícios proporcionados pelo fungo para a alga podem incluir: proteção contra a dessecação e radiação
  16. 16. excessiva, fixação e provisão de nutrientes minerais retirados do substrato.Explique por que a alga é fundamental para a sobrevivência do fungo nesse exemplo de associação cooperativa.O fungo é um organismo heterotrófico incapaz de produzir seu próprio alimento a partir de fontesinorgânicas. As algas são seres autotróficos capazes de produzir matéria orgânica a partir de substânciasinorgânicas pelo processo de fotossíntese. Essa matéria orgânica serve de nutriente para o fungo.35 As renas são mamíferos herbívoros que conseguem viver em locais de inverno rigoroso. Em 1945, cemdesses animais, com representantes dos dois sexos, foram introduzidos em uma pequena ilha. A variação donúmero de renas ao longo de 21 anos é mostrada na figura. Nenhuma nova espécie se estabeleceu nessa ilhaapós 1945.a) Explique a variação do número de renas no período 1945/1960.Nesse período ocorre um crescimento exponencial da população em conseqüência da abundância dealimentos e da ausência de predadores.b) Sabendo que nenhuma doença infecciosa foi observada ao longo do período analisado, explique a variação donúmero de renas entre 1960 e 1966.Nesse período ocorre uma redução acentuada do tamanho da população em conseqüência da degradaçãodo ambiente causada pelo excesso de renas.36 Em um determinado ambiente vivem duas espécies A e B que não se inter-relacionam. Neste mesmo ambientefoi introduzida uma espécie C, indicada pela seta, que se inter-relacionou com as outras duas. Os dados foramrepresentados no gráfico a seguir.Analisando o gráfico, que tipo de relação ecológica a espécie C manteve com A e com B? Justifique sua resposta.A espécie C, ao ser introduzida no ambiente, manteve uma relação harmônica interespecífica com aespécie A, podendo ser uma protocooperação, que trouxe benefícios a ambas. Com a espécie B, a espécieC manteve uma relação desarmônica interespecífica, como por exemplo a competição, o predatismo.Nessa relação, a espécie C teve benefícios, enquanto a espécie D teve prejuízo.37 Uma pequena e isolada ilha tropical foi devastada por uma grande queimada, que destruiu todos os seresvivos ali existentes. Quatro anos depois, o solo da ilha apresentava uma cobertura de cianobactérias, briófitas,pteridófitas, além de algumas fanerógamas. Após dez anos, já existiam diferentes representantes de artrópodes e,
  17. 17. após sessenta anos, a ilha estava novamente coberta por uma mata densa, abrigando um grande número deespécies animais, incluindo répteis, aves e mamíferos.Nomeie o fenômeno ecológico ocorrido na ilha ao longo desse período e explique a atuação dos primeirosorganismos surgidos, após a queimada, na recuperação da biodiversidade local.Sucessão ecológica.Os organismos pioneiros que colonizaram a ilha após a queimada condicionaram os novos padrõesmicroclimáticos e químicos do solo que permitiram o aparecimento de outras espécies maisdesenvolvidas.38 O lançamento de esgoto in natura em mares, rios e lagos constitui uma catástrofe para o meio ambiente. A altaconcentração de matéria orgânica favorece, inicialmente, a proliferação de organismos decompositores aeróbios.Observa-se, posteriormente, a morte de peixes e a liberação de ácido sulfídrico, principal causador de mau cheiro.Identifique a relação entre a proliferação de organismos aeróbios decompositores e a morte de peixes. Emseguida, explique como ocorre o aumento da produção de ácido sulfídrico.A proliferação de organismos aeróbios diminui a quantidade de oxigênio disponível na água, o queprovoca a morte dos peixes.A baixa concentração de oxigênio favorece o desenvolvimento de microorganismos anaeróbios queproduzem ácido sulfídrico durante a decomposição da matéria orgânica.39 Alguns seres vivos, em especial animais situados no topo da cadeia alimentar, podem acumular algumassubstâncias tóxicas em decorrência de sua alimentação.Indique o principal motivo da ocorrência do processo de bioacumulação dessas substâncias.Explique, ainda, por que as concentrações de substâncias tóxicas tendem a ser maiores em animais pertencentesa níveis tróficos superioresNão serem biodegradáveis.Como apenas uma pequena quantidade da matéria e da energia de seres de um determinado nível trófico éefetivamente aproveitada pelos componentes do nível imediatamente superior, estes últimos têm deconsumir uma biomassa muitas vezes maior, acumulando, portanto, substâncias não biodegradáveisexistentes em seres do nível trófico anterior.40 Os gráficos a seguir mostram as variações na concentração de dióxido de carbono (CO 2) atmosférico (gráfico1) e as variações no nível dos oceanos (gráfico 2) em décadas recentes. As medições de CO 2 anteriores a 1950foram obtidas no gelo da calota polar e as demais, diretamente na atmosfera.a) Para cada gráfico, apresente uma causa das variações observadas.Para o gráfico 1: a queima de combustíveis fósseis / as queimadas de florestas. Para o gráfico 2: oderretimento das calotas polares.b) Estabeleça a relação entre os fenômenos representados nos dois gráficos.O aumento do CO2 na atmosfera aumenta a temperatura do ambiente (aquecimento global), causandoderretimento do gelo polar.
  18. 18. 41 O desenvolvimento de projetos que visam reduzir a progressiva emissão de gases de efeito estufa é o principalobjetivo do Protocolo de Kyoto. O Brasil pode contribuir para que esse objetivo seja alcançado através dapreservação das florestas nativas e da implantação de projetos de reflorestamento.a) Explique como a manutenção e/ou replantio dessas florestas pode contribuir para a redução do efeito estufa.As plantas através do processo de fotossíntese captam o CO2 da atmosfera promovendo a redução destegás que é um dos principais contribuintes para o efeito estufa.b) Em decorrência do grande número de queimadas, o Brasil aparece como um dos países que mais contribuipara o aumento do efeito estufa. As queimadas naturais, todavia, são importantes em alguns ecossistemas, comono Cerrado Brasileiro. Apresente uma vantagem das queimadas naturais, que ocorrem em menor freqüência, euma desvantagem das queimadas não-naturais, geralmente muito freqüentes. (Atenção: desconsidere acontribuição dessas queimadas para o aumento do efeito estufa).Vantagem das queimadas naturais: Podem contribuir para a reciclagem de minerais do solo ou favorecer aseleção natural da espécie adaptadas ao fogo.Desvantagem das queimadas não-naturais: Podem provocar extinção da microbiota, empobrecimento dosolo, dentre outros, desencadeando processos erosivos.c) A substituição dos gases clorofluorcarbono (CFCs) utilizados em aerossóis, condicionadores de ar e geladeiras,vem sendo estimulada por ambientalistas desde a realização do Protocolo de Montreal, em 1987. Qual é a açãodos CFCs na atmosfera e qual é a importância da redução na utilização desses gases para os seres vivos?Ação na atmosfera: Destruição da camada de Ozônio.Importância da redução para os seres vivos: Manutenção da camada de ozônio que protege os seres vivosdos efeitos nocivos de raios ultra-violetas provenientes do sol, tais como câncer de pele e catarata.42 Sabe-se hoje, que a "chuva ácida" prejudica tanto os ecossistemas terrestres quanto os aquáticos. Seusefeitos acarretam problemas de desenvolvimento e sobrevivência de muitos animais. Maior controle sobre asindústrias e utilização de equipamento antipoluição representam medidas que podem conduzir à diminuição deocorrência desse fenômeno.Descreva de forma sucinta como ocorre esse tipo de precipitação.Chuva ácida é o resultado da combinação dos gases SO2, SO3 e NO2 emanados por indústrias que utilizamo carvão mineral como combustível com o vapor de água da atmosfera. Os produtos formados são:ácidos sulfúrico e nítrico que, ao precipitarem, podem danificar edificações, além de causar danos àagricultura e às pessoas provocando irritações cutâneas, oculares e respiratórias. EXERCICIOS REFERENTES AO VOLUME 2 Biologia I - Biologia das células43 As células animais possuem núcleo delimitado por um envoltório poroso que funciona como uma barreiraentre o material nuclear e o citoplasma. As células vegetais, apesar de possuírem núcleo similar, diferem dasanimais por apresentarem um envoltório externo à membrana plasmática, denominado parede celular.Aponte o motivo pelo qual o envoltório nuclear deve apresentar poros. Em seguida, cite as funções da paredecelular dos vegetais e seu principal componente químico.É necessário haver trocas de material, como nucleotídeos, RNA e proteínas, entre o núcleo e o citoplasma.Proteger e dar sustentação e resistência à célula vegetal.A parede celular é formada principalmente por celulose.
  19. 19. 44 CÉLULAS-TRONCO PODEM TRATAR LESÕES CEREBRAISEmpresa usa unidade estrutural de embriões para recuperar vítimas de derrame. A técnica combina o uso decélulas-tronco de embriões e terapia genética. (Adaptado de "O Globo", 08/09/2000)Explique a vantagem da utilização, no procedimento descrito, de células-tronco ao invés de células jádiferenciadas.As células-tronco, por apresentarem como característica o fato de poderem se dividir, originandodiferentes tecidos, são capazes de se diferenciar localmente, formando todos os tipos celulares lesados.45 A melhor fonte de células-tronco são os embriões em estágios iniciais de desenvolvimento, pois essas célulasindiferenciadas podem se transformar em qualquer tecido. Por esse motivo, há interesse em usá-las para reparardanos de tecidos que normalmente não se regeneram. Atualmente é possível produzir células-tronco heterólogas(retiradas diretamente de um embrião qualquer) ou homólogas.O procedimento para o preparo de células-tronco embrionárias homólogas está ilustrado de modo simplificado aseguir e envolve as seguintes etapas:1 - o núcleo de uma célula do paciente é transplantado para um ovócito maduro, cujo núcleo foi previamenteremovido;2 - o ovócito transplantado é induzido a proliferar;3 - ao atingir o estágio de blástula, as células do embrião são separadas umas das outras e injetadas diretamenteno paciente, em local próximo à lesão.a) Explique por que indivíduos transplantados com células-tronco embrionárias, tanto homólogas, quantoheterólogas, apresentam duas populações de mitocôndrias diferentes em seus tecidos.As mitocôndrias são organelas citoplasmáticas. Desse modo, as células-tronco homólogas e heterólogasnecessariamente conterão uma população de mitocôndrias diferente daquela da pessoa que as receberá.b) Explique por que o uso de células-tronco embrionárias homólogas reduz potencialmente os problemas pós-tratamento para os pacientes.As células-tronco homólogas conterão os mesmos núcleos das células da pessoa que receberá otransplante. Portanto, o padrão de antígenos de histocompatibilidade será o mesmo, o que evita a rejeiçãodessas células-tronco.46 A indústria de flores movimenta bilhões de dólares por ano e está continuamente buscando criar novasvariedades, como uma rosa azul. Pelos métodos tradicionais, não é possível obter rosas dessa cor, pois a enzimaque sintetiza esse pigmento está ausente nas roseiras. As petúnias, entretanto, possuem tal enzima.Encontra-se em fase de teste uma técnica que possibilita inserir em células de roseira o gene da petúniaresponsável pela codificação da enzima que produz o pigmento azul.
  20. 20. Suponha que, em vez de ser introduzido o gene da petúnia que define a cor azul, fossem inseridas cópias de seuRNA mensageiro.Indique se há ou não possibilidade de produção de rosas azuis nesse caso e justifique sua resposta.Não há possibilidade.Para que a expressão da enzima seja contínua, essa informação deve estar contida em um segmento deDNA, pois os RNA mensageiros transcritos a partir desse gene não se replicam, sendo degradados ao finalde algum tempo.47 A terapia gênica, uma promessa da biotecnologia moderna, consiste na cura de defeitos genéticos pelaintrodução de genes normais em celulas de indivíduos doentes.Algumas metodologias em estudo utilizam retrovírus modificados como veículo de introdução do gene desejado.Por exemplo, na ’-talassemia, doença caracterizada pela produção de hemoglobina anormal devido a uma deleçãono gene que codifica a cadeia ’ da globina, poderia ser usado um retrovírus modificado, contendo a informaçãopara a síntese da ’-globina. Nesse caso, deveriam ser realizadas três etapas:1. coletar células da medula óssea do paciente;2. colocar as células coletadas em contato com o retrovírus modificado, para que essas sejam infectadas;3. reintroduzir as células infectadas no paciente. A seguir, estão esquematizadas a partícula viral original, antes damanipulação (Esquema I), e quatro diferentes partículas virais modificadas (Esquemas II, III, IV e V).- X representa o trecho de ácido nucléico viral, que codifica as proteínas necessárias para a formação de novaspartículas virais no interior da célula hospedeira.- Y representa o trecho de ácido nucléico introduzido, que contém a informação para a síntese da cadeia ’ daglobina.- o símbolo esférico e negro, indicado em algumas figuras, indica que a partícula viral contém as enzimastranscriptase reversa e integrase (insere o material genético de origem viral no genoma da célula).a) Explique por que, no caso do tratamento da talassemia, as células retiradas da medula óssea são as indicadaspara serem infectadas com as partículas virais adequadamente modificadas.Nas células da medula óssea existem células precursoras dos eritrócitos. Após receberem a cópia dogene, que codifica a cadeia peptídica da hemoglobina, essas células se diferenciarão em eritrócitos queproduzirão a hemoglobina normal.b) Indique qual dos retrovírus modificados, apresentados nos esquemas acima, seria o mais indicado para serusado nesse tratamento. Justifique sua resposta.O retrovírus modificado mostrado no esquema IV. Essa partícula viral tem a capacidade de inserir a cópiado gene da cadeia ß da hemoglobina no cromossomo das células hospedeiras, porque contém as enzimastranscriptase reversa e integrase. Além disso, não tem a capacidade de produzir novas partículas viraisque infectariam as outras células do paciente, pois o trecho X do ácido nucléico do vírus original foiretirado.
  21. 21. 48 Ao analisar o cariótipo de células obtidas de uma criança com síndrome de Down, observou-se que 70% dascélulas apresentavam 47 cromossomos, por exibirem a trissomia do cromossomo 21, e que 30% das célulasapresentavam um cariótipo normal, ou seja, 46 cromossomos, sem trissomia do 21.Responda se o fenômeno da não-disjunção do par de cromossomos 21 ocorreu antes ou depois da formação dozigoto. Justifique sua resposta.A não-disjunção foi pós-zigótica, decorrente de uma divisão mitótica anômala. Se a não-disjunção tivesseocorrido antes da fecundação, o cariótipo anormal seria detectado em todas as células pesquisadas.49 Normalmente não se encontram neurônios no cérebro em plena divisão celular. Entretanto, no Mal deAlzheimer, grandes quantidades dessas células iniciam anormalmente o ciclo de divisão. Estudos mostram queaté 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 característico da consumação da divisãode uma célula: cromossomos alinhados no meio dos neurônios.Nomeie o tipo de divisão celular ao qual o texto faz referência e a fase dessa divisão correspondente aoalinhamento dos cromossomos.Mitose; metáfase.Neurônios são células somáticas que normalmente não sofrem divisão. A presença de cromossomosduplicados, condensados e alinhados no interior das células indica que estão passando pela metáfasemitótica50 Células eucarióticas que possuem um ciclo de divisão em torno de 24 horas estão sendo cultivadas em meioadequado. Em um determinado momento, coletam-se, aleatoriamente, 100 células dessa cultura e determina-se aquantidade de DNA em cada uma delas. Os resultados estão mostrados a seguir, no gráfico I.O restante da cultura foi, então, dividido em duas porções. Em uma delas, adicionou-se afidicolina e, na outra,colchicina. Após algumas horas, foram retiradas, da mesma forma, 100 células de cada porção, sendo tambémdeterminada a quantidade de DNA por célula. Esses resultados estão mostrados nos dois outros gráficos a seguir.Sabendo-se que:- a afidicolina inibe a enzima DNA polimerase;- a colchicina inibe a polimerização das subunidades que formam os microtúbulos.a) analise o resultado do experimento mostrado no gráfico I e calcule a porcentagem de células que se encontramnas fases do ciclo celular G1, S e G2 + M;40% na fase G1 ; 36% na fase S e 24% nas fases G2 + M.b) identifique os gráficos que representam, respectivamente, os resultados dos experimentos onde houve adiçãode afidicolina e de colchicina ao meio de cultura. Justifique sua resposta.
  22. 22. O gráfico III representa o experimento em presença de afidicolina. Essa substância, inibindo a DNApolimerase, bloqueia a síntese do DNA. Em conseqüência, as células se acumulam na fase G 1.O gráfico II representa os resultados após a adição de colchicina. Essa substância, impedindo a formaçãode microtúbulos, paralisa a divisão celular nas etapas iniciais da fase M (mitose). Dessa forma, as célulastendem a se acumular nessa fase, contendo o dobro de DNA em relação à fase G 1 do ciclo celular.51 O daltonismo é uma anomalia hereditária ligada ao cromossomo sexual X, caracterizada pela incapacidade dedistinção de algumas cores primárias. Considere um indivíduo com cariótipo 47, XXY, daltônico, cujos pais têmvisão normal.Identifique qual dos genitores doou o gameta com 24 cromossomos, justificando sua resposta. Em seguida, cite aetapa da meiose na qual ocorreu a trissomia XXY nesse indivíduoDoador: mãe.Somente a mãe poderia ter visão normal e também um alelo para 4 o daltonismo.Etapa da meiose: anáfase II.52 Criadores e sitiantes sabem que a mula (exemplar fêmea) e o burro (exemplar macho) são híbridos estéreisque apresentam grande força e resistência. São o produto do acasalamento do jumento (Equus asinus, 2n = 62cromossomos) com a égua (Equus caballus, 2n = 64 cromossomos).a) Quantos cromossomos têm o burro ou a mula? Justifique sua resposta.Os animais têm 2n = 63 cromossomos, porque são resultantes da união de espermatozóide, com n = 31cromossomos, e óvulo, com n = 32 cromossomos.b) Considerando os eventos da meiose I para a produção de gametas, explique por que o burro e a mula sãoestéreis.Os cromossomos são de 2 espécies diferentes e, portanto, não ocorre pareamento dos chamadoscromossomos homólogos, impossibilitando a meiose e a gametogênese.53 Considere as duas fases da meiose, de um organismo com 2n = 6 cromossomos, esquematizadas a seguir eresponda:a) Que fases estão representadas na figura A e na B? Justifique.Fig. A - Anáfase I de meiose onde se observa a disjunção dos cromossomos homólogos.Fig. B - Anáfase II com disjunção de cromátides.b) Que tipo de alteração aparece em uma das figuras? Em relação aos cromossomos, como serão as célulasresultantes de um processo de divisão com essa alteração?Na fig. B não ocorreu a separação das cromátides-irmãs em um dos cromossomos indicados. Esse fatoleva a formação de aneuploidias, ou seja, células haplóides com um cromossomo a mais (n + 1) e com umcromossomo a menos (n - 1).
  23. 23. c) Dê um exemplo de anomalia que seja causada por este tipo de alteração na espécie humana, cujo númeronormal de cromossomos é 2n = 46.Síndrome de Down (2A,XX + 21 ou 2A,XY+21) e Síndrome de Turner (2A, X 0).54 Em Junho de 2001, foi publicada a seqüência quase completa do genoma humano. Esse projeto contou com aparticipação de diversos laboratórios, que individualmente determinaram a seqüência de vários trechos diferentesdo ADN de todos os cromossomos, a partir da amostra de somente um indivíduo, que permaneceu anônimo.Sabe-se, no entanto, que o ADN era de um indivíduo do sexo masculino.Por que foi importante determinar a seqüência do ADN de um homem e não de uma mulher?Como o projeto visava determinar a seqüência completa de todos os cromossomos humanos, eraimportante incluir nesse conjunto o cromossomo Y. Como o cromossomo Y só existe nos indivíduos dosexo masculino, assim o doador teria que ser um indivíduo desse sexo.55 No início do projeto do genoma humano, havia duas estratégias a considerar:I) seqüenciar o ADN total dos cromossomos diretamente;II) extrair todos os ARNs mensageiros, produzir ADN a partir desses ARNs mensageiros e seqüenciar apenasesse ADN.Nos dois casos, a técnica de seqüenciamento era a mesma.Por que a segunda estratégia é mais rápida e, portanto, mais econômica?No caso do seqüenciamento direto do ADN, os resultados revelam tanto a seqüência das regiõescodificadoras (os genes) quanto a das não codificadoras, que representam quase 90% do genoma. Com asegunda estratégia são seqüenciados somente os genes, isto é, regiões codificadoras.56 Em 1958, Meselson e Stahl cultivaram bactérias Escherichia coli por 14 gerações em meio de cultura, onde aúnica fonte de nitrogênio era o 15¦N (isótopo pesado). No desenho a seguir, a seta do Tubo 1 indica a posição (Ill)ocupada pelo DNA com 15¦N após ultracentrifugação em meio de cloreto de césio.Uma amostra de bactérias contendo DNA com 15N foi transferida para meio de cultura onde a única fonte denitrogênio era 14N (isótopo normal). Após cada geração, foram retiradas amostras de DNA e verificada(s) a(s)posição(ões) ocupada(s) por estas amostras em meio de cloreto de césio. A seta do Tubo 2 indica a posição (II)ocupada pelo DNA, após a primeira geração em meio com 14N.Com relação aos dados apresentados, responda:a) Após a segunda geração em meio com 14N, o DNA extraído das bactérias irá ocupar qual(is) posição(ções) noTubo 3?O DNA vai ocupar as posições I e II do tubo 3b) Qual conclusão pode ser tirada a partir da realização deste experimento?A duplicação do DNA é semiconservativac) Qual é a principal enzima envolvida no processo descrito?DNA – polimerase.
  24. 24. 57 Num experimento, foram comparadas as características genotípicas e fenotípicas de células retiradas de umtecido de anfíbio, ainda no estágio de girino, com as de células de tecido similar do mesmo indivíduo após atingir aidade adulta.Explique por que, entre essas células:a) as características genotípicas são iguais;Porque elas possuem DNA idênticosb) as características fenotípicas são diferentes.Porque, embora essas células possuam o mesmo DNA, diferentes genes podem ser ativados ou nãodurante as etapas do desenvolvimento do indivíduo.58 A soma das porcentagens de guanina e citosina em uma certa molécula de ADN é igual a 58% do total debases presentes.a) Indique as porcentagens das quatro bases, adenina (A), citosina (C), guanina (G) e timina (T), nessa molécula.C = G = 29% e A = T = 21%.b) Explique por que é impossível prever a proporção de citosina presente no ARN mensageiro codificado por essetrecho de ADN.Porque a proporção de bases apresentada refere-se às duas cadeias da molécula de DNA, não sendopossível determinar a proporção de citosina na cadeia que será transcrita.59 Em uma pesquisa, cientistas extraíram amostras de DNA de três espécies diferentes e determinaram suas G Crelações , apresentadas na tabela a seguir. A T G C Amostra A T 1 0,82 2 1,05 3 1,21Em seguida, aqueceram-se as amostras e mediu-se a temperatura de desnaturação de cada uma delas.Sabe-se que, na temperatura de desnaturação, todas as pontes de hidrogênio entre as bases nitrogenadas estãorompidas.Identifique a amostra com maior temperatura de desnaturação. Justifique sua resposta.A amostra 3 é a que apresenta maior temperatura de desnaturação, pois é a que possui maior proporçãode G+C, o que significa dizer que é a amostra que possui maior números de ligação de hidrogênio (pontede hidrogênio), já que entre Timina e Adenina ocorrem apenas duas pontes de hidrogênio enquanto queentre Citosina e Guanina ocorrem três. Quanto mais pontes de hidrogênio a molécula tiver, maior deveráser a energia aplicada para rompê-las.60 Em células eucariotas mantidas em cultura, adicionou-se o nucleosídeo uridina marcado radioativamente com 3H ao meio de cultura. Após algum tempo, as células foram transferidas para um novo meio que não continha oisótopo. Amostras destas células foram retiradas 3, 15 e 90 minutos após a transferência, sendo, então, colocadasem lâmina de vidro, fixadas e submetidas a auto-radiografia. Esse processo marca a posição aproximada doisótopo dentro da célula, como representado no esquema a seguir.
  25. 25. a) Cite o tipo de molécula à qual a uridina se incorporou. Justifique sua resposta.Tipo de molécula: ácido ribonucléico (RNA)Justificativa: a uridina se incorpora ao ácido ribonucléico. Este ácido é principalmente sintetizado nonucléolo, deslocando-se posteriormente para o citoplasmab) Nomeie o compartimento celular que seria marcado, se o nucleosídeo radioativo usado fosse a timidina ejustifique sua resposta.Compartimento: núcleoJustificativa: a timidina é exclusiva do DNA, encontrado principalmente no núcleo61 Para investigar possíveis efeitos de uma determinada droga, utilizou-se uma cultura de células, à qual foramadicionadas quantidades adequadas das seguintes substâncias, marcadas com isótopos: uridina 14C, timidina 3H eleucina 15N.Após algum tempo, a droga foi também introduzida no meio de cultura. Ao longo do experimento, amostras dascélulas foram coletadas a intervalos regulares. A incorporação dos isótopos foi medida em uma preparação quecontém os ácidos nucléicos e as proteínas da célula. Os resultados do experimento estão mostrados no gráfico aseguir.a) Considere as etapas de replicação, transcrição e tradução nas células analisadas.Indique se a droga interfere em cada uma dessas etapas e justifique suas respostas.Replicação: não interfere; não há alterações na incorporação de timidina marcada no DNA. Transcrição: não interfere; não há alteração na incorporação de uridina marcada no RNA. Tradução: interfere; esta etapa é bloqueada porque há uma queda acentuada na incorporação deaminoácido marcado na proteína.b) As proteínas, após sintetizadas, adquirem uma conformação tridimensional.Cite duas ligações ou interações que atuam na manutenção da estrutura enovelada das proteínas.Duas dentre as ligações ou interações:- ponte dissulfeto- ponte de hidrogênio- forças de van der Walls- interações hidrofóbicas- interações eletrostáticas.62 Suponha um gene de um eucarioto responsável pela síntese de uma proteína. Nesse gene existem íntrons, ouseja, regiões do ADN cujas informações não estão presentes na proteína em questão.As regiões do ARN transcrito correspondentes aos íntrons são eliminadas após o processo de transcrição.A figura a seguir representa o resultado de uma experiência de hibridação do ARN mensageiro com a cadeia deADN que lhe deu origem.
  26. 26. A figura mostra cinco regiões, identificadas por números de 1 a 5.Quais dessas regiões correspondem aos íntrons?Justifique sua resposta.As regiões 2 e 4. Essas regiões formam alças justamente por não possuírem as seqüências denucleotídeos complementares, que foram eliminadas após o processo de transcrição.63 Em 1928, Griffith relatou em um trabalho que Pneumococcus não capsulados podiam começar a apresentarcápsulas quando misturados com Pneumococcus capsulados e mortos pelo calor (figura abaixo). Em 1944, Averye colaboradores demonstraram que o DNA era a molécula envolvida nesse processo.Posteriormente outros trabalhos mostraram que as bactérias, apesar de não apresentarem reprodução sexuada,podem receber genes de outras bactérias por três mecanismos diferentes de recombinação: transformação,transdução e conjugação.a) Que mecanismo de recombinação foi observado por Griffith? Explique como o DNA está envolvido nesse processo.O mecanismo é a Transformação. Fragmentos do DNA da bactéria morta chegam ao citoplasma da bactéria viva e se recombinam com seu material genético, conferindo à bactéria receptora a característica de apresentar cápsula e patogenicidade.b) Em qual dos mecanismos de transferência de material genético é necessário o contato físico entre as células bacterianas? Justifique sua resposta.O mecanismo é a Conjugação, pois é necessária a presença do pillus interligando as células bacterianas para que possa ocorrer a transferência do material genético.c) Em qual dos três mecanismos os vírus bacteriófagos podem servir de vetores na recombinação bacteriana? Justifique sua resposta. Transdução. O material genético do vírus se integra ao genoma da célula bacteriana, para que o ácidonucleico viral possa ser duplicado. Dessa forma, sequências do DNA bacteriano podem permanecerligadas ao DNA viral e, consequentemente, serem transportadas por outra bactéria.
  27. 27. 64 O fumo está relacionado ao aumento de risco para o câncer de pulmão. O hábito de fumar expõe os fumantesa substâncias com atividade carcinogênica. O Benzo[a]pireno, um dos principais agentes carcinogênicospresentes na fumaça do cigarro, tem a capacidade de promover mutações no DNA levando a mudança da baseGuanina para Timina. Suponha que um trecho da fita molde de DNA do gene X, representado a seguir, possa seralterado em presença do Benzo[a]pireno, em um dos dois sítios indicados na figura 1.Considere que o RNA mensageiro seja formado a partir das trincas mostradas no esquema da figura 1 a seguir.Indique as alterações que ocorrerão na síntese da proteína X quando a mutação for localizada nos diferentessítios, justificando cada resposta com a utilização do código genético da figura 2:Quando a mutação for localizada:a) no sítio 1A seqüência do DNA será modificada pelo benzo[a]pireno de ATG para ATT levando, na transcrição, aformação de um RNAm com a seqüência UAA ao invés de UAC. UAA é um códon de terminação, portanto,a mutação provocará a produção de uma proteína menor.b) no sítio 2A seqüência do DNA de CCG será modificada para CCT levando na transcrição, a formação de um RNAmcom a seqüência GGA ao invés de GGC. Nessa situação, a modificação de GGC para GGA não provocaráalteração na proteína; os dois códons na tradução produzem uma proteína com o aminoácido glicina,nesta posição.65 Usando a tabela do código genético, é possível deduzir a sequência de aminoácidos de uma proteína a partirda sequência de nucleotídeos do RNA mensageiro que a codifica.Indique se é possível, dada a sequência de aminoácidos de uma proteína de um eucarioto, deduzir a sequênciade seu gene. Justifique sua resposta.Não. O código genético é degenerado, isto é, podem haver códons diferentes para um determinadoaminoácido.66 Uma mutação em uma célula dá origem a um códon de terminação UAG na porção central de um RNAmensageiro que codifica uma determinada proteína. Uma mutação em outro gene dessa mesma célula leva àalteração de uma base nitrogenada no anticódon do RNA transportador (RNAt) da tirosina. Essa alteração faz oRNA t reconhecer o códon UAG como sendo da tirosina e a continuar a transportá-la normalmente.Identifique a trinca de bases do DNA que originou o anticódon mutado e indique como a presença desse RNAtalterado pode interferir nas estruturas primárias das proteínas sintetizadas a partir de genes normais.TAG
  28. 28. A presença do códon de terminação UAG fará com que as proteínas sintetizadas a partir de RNAsmensageiros normais apresentem pelo menos um aminoácido a mais em sua estrutura primária.67 Em um experimento, culturas de Escherichia coli foram tratadas com dois agentes mutagênicos que lesam oterceiro nucleotídeo do gene que codifica uma proteína da cadeia respiratória. O primeiro agente induz a troca dabase adenina por guanina; o segundo promove a supressão da base adenina.Foram selecionadas amostras de células tratadas com cada um dos agentes e isolados os genes modificados. Emseguida, as bases nitrogenadas desses genes foram sequenciadas, sendo identificadas as estruturas primáriasdas proteínas que eles codificam.O quadro a seguir resume os resultados encontrados:Explique por que nas células tratadas com o agente 1 não houve alteração na sequência de aminoácidos,enquanto nas tratadas com o agente 2 ocorreram grandes modificações.Como no código genético pode haver mais de um códon para o mesmo aminoácido, é possível nãoocorrer modificação na sequência primária da proteína quando apenas uma base de um códon é trocada.No entanto, como um códon corresponde a uma trinca de nucleotídeos, a perda de um deles pode alterartoda a sequência de transcrição do gene. Biologia II - Unidade II - Os sistemas humanos68 As estatinas, por seu grande êxito na prevenção da doença coronariana, estão entre os medicamentos maisprescritos no mundo. Essas substâncias atuam sobre a enzima que regula a síntese de colesterol pelo fígado,denominada, simplificadamente, de HMG-CoA redutase.Para testar a eficiência de vários derivados de estatinas, utilizou-se uma preparação de HMG-CoA redutaseisolada de tecido hepático. A velocidade de reação dessa preparação enzimática foi medida em função deconcentrações crescentes de seu substrato HMG-CoA, na ausência e na presença de uma concentração fixa detrês derivados de estatina. Nesses experimentos, o pH, a temperatura, a concentração da enzima e aconcentração dos co-fatores necessários foram sempre mantidos constantes. O gráfico a seguir representa osresultados encontrados; a curva 1 foi obtida na ausência de estatinas.a) Nomeie o tipo de mecanismo de ação das estatinas sobre a enzima HMG-CoA redutase hepática e justifiquesua resposta.
  29. 29. Inibição competitiva.Na inibição enzimática do tipo competitivo, o inibidor, mantido em concentração constante, exerce seuefeito com maior intensidade em concentrações baixas de substrato. Com o aumento da concentração dosubstrato, devido ao efeito competitivo, a inibição tende a diminuir. Dessa forma, em excesso desubstrato, a velocidade máxima de reação é a mesma na ausência ou na presença do inibidor.b) Aponte uma substância sintetizada a partir do colesterol em nosso organismo, não caracterizada comohormônio, e sua respectiva função.Uma dentre as substâncias e respectiva função:- sais biliares - emulsificação de gorduras durante a digestão.- vitamina D (D3) - metabolismo do cálcio e desenvolvimento do tecido ósseo.69 Ao comermos uma fatia de pão, a ptialina (ou amilase salivar) presente na saliva inicia a digestão do amidocontido no pão. Na nossa boca, o pH situa-se ao redor de 7, pH ótimo para ação da ptialina. Contudo, ao chegarao estômago, esse alimento é envolvido pelo suco gástrico, de pH ao redor de 2, que inibe a ação da ptialina eimpede o prosseguimento da digestão do amido nesse local. O que acontece com o amido a partir do estômago,até chegar ao nosso sangue?No intestino, o amido sofre a ação das amilases pancreática e entérica, formando maltose. A enzimamaltase entérica transforma a maltose em glicose, que é absorvida no intestino delgado, chegando aosangue.70 Apenas as moléculas mais simples dos alimentos podem ser eficientemente absorvidas pelo intestino. Assim, amaior parte dos alimentos ingeridos, para ser aproveitada pelo corpo, precisa ser quimicamente processada porhidrólise. O quadro a seguir relaciona algumas propriedades de quatro classes de hidrolases encontradas nacavidade do tubo digestório, todas com faixa de pH ideal entre 7,0 e 8,0.Identifique uma enzima correspondente a cada classe, indicando os seus respectivos produtos.Classe A - enzima: amilase salivar (ptialina) ou amilase pancreática (amilopsina); produto: maltose.Classe B - enzima: tripsina, quimotripsina ou peptidases; produtos: peptídios e aminoácidos.Classe C - enzima: lactase; produtos: glicose e galactose.Classe D - enzima: lipase pancreática; produtos: di e monoacil gliceróis, ácidos graxos e glicerol.71 A bile, secretada pelo fígado e armazenada pela vesícula biliar, faz parte do processo de digestão dealimentos em seres humanos.Cite o tipo de alimento sobre o qual a bile age e a enzima que o digere. Em seguida, explique como a bile facilita aação dessa enzima.A bile age emulsionando gorduras (lipídios) e separando-as em partículas de pequeno tamanho. Dessaforma, há um aumento na área superficial exposta, o que facilita a ação de uma enzima denominada lipasepancreática.72 Para estudar a ação de agentes estimulantes da secreção exócrina do pâncreas, foi introduzido diretamenteno duodeno de uma pessoa em jejum, alguns mililitros de óleo de milho. Em outra pessoa, nas mesmascondições, o óleo foi substituído por alguns mililitros de uma solução de HCl ajustada a pH 2,0. Em cada caso, foicoletada uma amostra do suco pancreático produzido. Os gráficos I e II a seguir apresentam os resultados dasanálises de componentes dessas amostras.
  30. 30. a) Identifique os gráficos que correspondem, respectivamente, aos resultados obtidos após a introdução do óleode milho e da solução de HCl.Descreva o mecanismo de estimulação da secreção exócrina do pâncreas, em cada caso.O gráfico I corresponde aos resultados obtidos após a introdução do óleo de milho e o gráfico II após aintrodução da solução ácida. Quando se introduz o óleo de milho, a gordura presente no duodeno estimulaa liberação do hormônio colecistoquinina, que estimula o pâncreas a secretar o suco rico em enzimas. Jáa presença do ácido promove a liberação do hormônio secretina, que estimula o pâncreas a secretar osuco rico em HCO3-, essencial para a neutralização do suco ácido que chega ao duodeno.b) Em qual das duas situações há, também, um aumento na liberação de bile no duodeno? Justifique suaresposta.Na situação onde há a introdução do óleo de milho, pois o hormônio colecistoquinina também estimula acontração da vesícula biliar, o que promove a liberação de bile no duodeno.73 Uma enzima, extraída da secreção de um órgão abdominal de um cão, foi purificada, dissolvida em umasolução fisiológica com pH 8 e distribuída em seis tubos de ensaio. Nos tubos 2, 4 e 6, foi adicionado ácidoclorídrico (HCL), de modo a se obter um pH final em torno de 2. Nos tubos 1 e 2, foi adicionado macarrão; nostubos 3 e 4, foi adicionada carne; nos tubos 5 e 6, foi adicionada manteiga. Os tubos foram mantidos por duashoras à temperatura de 36°C. Ocorreu digestão apenas no tubo 1.a) Qual foi o órgão do animal utilizado na experiência?O órgão foi o pâncreas.b) Que alteração é esperada na composição química da urina de um cão que teve esse órgão removidocirurgicamente? Por quê?Aumento da taxa de glicose, pois o pâncreas, devido a presença de insulina, controla a taxa de glicose nosangue. A sua remoção impede a absorção pelas células mantendo-se na corrente sangüínea, provocandoa diabete mellitusc) Qual foi a substância que a enzima purificada digeriu?Digere-se carboidrato pela presença da amilase pancreática.74 Uma pessoa ingeriu, em uma refeição, somente pão, clara de ovo e azeite. A seguir, foram medidas, emfunção do tempo, em amostras coletadas no lúmen de diversos compartimentos de seu tubo digestivo, asconcentrações de algumas substâncias:- compartimentos: boca - estômago - duodeno - jejuno - íleo - cólon ascendente;- substâncias: amido - proteína - triglicerídeos - peptídeos - glicose.
  31. 31. O gráfico a seguir representa os resultados encontrados para apenas uma das substâncias analisadas, no jejuno eno íleo. As concentrações dessa substância, medidas nos demais compartimentos, mantêm-se, ao longo dotempo, muito baixas, não estando, por isso, representadas no gráfico.a) Identifique a substância cuja variação de concentração nos diversos compartimentos, durante os processos dedigestão e absorção, deve corresponder à mostrada no gráfico. Explique como chegou a essa conclusão.Glicose.Só a glicose é formada a partir da maltose originária da digestão do amido no suco entérico, no qual éencontrada a maltase. Dessa forma, a concentração de glicose aumenta, inicialmente, no jejuno e, aseguir, no íleo, decaindo, com o passar do tempo, em função de sua absorção. Nenhuma das outrassubstâncias testadas apresentaria um perfil similar.b) Descreva a atuação do suco pancreático na digestão dos ácidos nucléicos alimentares, citando os produtosformados nesse processo.O suco pancreático, por conter as enzimas nucleases - desoxirribonuclease e ribonuclease -, digere, porhidrólise, respectivamente, as moléculas de DNA e RNA.Os produtos formados são: desoxirribonucleotídios e ribonucleotídios.75 Os lipídeos são os nutrientes de maior teor calórico, seguidos por carboidratos e proteínas. A elevação dosníveis sanguíneos de insulina é um dos principais sinais responsáveis pela mobilização dos excedentesnutricionais sob forma de lipídeos pelo tecido adiposo.Com o intuito de evitar esse efeito da insulina, muitas pessoas recorrem a uma dieta baseada na ingestãoexclusiva de lipídeos e proteínas. Apesar de seus efeitos sobre a saúde serem discutíveis, esse tipo de dieta podeconduzir efetivamente a uma perda de massa corporal (peso).Explique porque uma dieta baseada na exclusão total dos carboidratos, apesar do seu alto valor caIórico, não levaao acumulo de lipídeos no tecido adiposo.A secreção de insulina pelo pâncreas ocorre em resposta ao aumento da glicemia. Como a dieta nãocontém carboidratos, não ocorre elevação da glicemia, portanto, não há acúmulo de reservas lipídicas notecido adiposo. 76 A eritropoetina (EPO) é uma proteína cuja atividade principal é estimular a produção de hemácias na medulaóssea. A EPO produzida em laboratório tem sido usada pelos médicos no tratamento de certos tipos de anemia.Alguns atletas, no entanto, usam indevidamente a EPO com a finalidade de melhorar seu desempenho esportivo,prática denominada doping biológico.Explique por que a EPO melhora o desempenho dos atletas.O aumento do número de hemácias amplia a capacidade de transporte de oxigênio, que é necessário paraa produção de energia na respiração celular aeróbica.77 O CO2 produzido pelo metabolismo dos tecidos é, em grande parte, transportado no sangue sob a forma debicarbonato e de ácido carbônico. Em condições normais, tais compostos encontram-se na seguinte proporção:
  32. 32. Esse sistema de transporte, cuja parte alcalina corresponde ao HCO3- e a parte ácida ao H2CO3, constitui oprincipal mecanismo de manutenção do pH do sangue em 7,4.Algumas situações, como prender a respiração por tempo prolongado, podem alterar a taxa normal desses doiscompostos no plasma, conforme se observa no gráfico abaixo:Indique a alteração observada no pH do sangue quando a respiração é suspensa por tempo prolongado.Justifique sua resposta, utilizando as informações do gráfico.Diminuição do pHEmbora a parte alcalina do sistema aumente, a parte ácida cresce em proporção maior.78 Existem diferentes tipos de hemoglobina, inclusive entre indivíduos da mesma espécie. Essas diferenças nascadeias polipeptídicas interferem nas propriedades da ligação reversível da hemoglobina com o oxigênio. Talligação, por sua vez, depende da pressão parcial de oxigênio - PO2.Observe o gráfico abaixo, que indica as diferenças de afinidade entre a hemoglobina fetal e a materna.Para valores de PO2 entre 40 e 60 mmHg, indique qual das duas moléculas de hemoglobina humana conseguirácaptar mais O2, apontando a vantagem da diferença de afinidade em relação a esse gás.Hemoglobina fetal: facilitar a transferência placentária de O 2 do sangue materno para o sangue fetal.O gráfico mostra que para uma mesma PO2, por exemplo, 40 mmHg, a saturação pelo O2 é maior pelahemoglobina fetal.
  33. 33. 79. A queima do gás utilizado em aquecedores de água produz monóxido de carbono, cujo acúmulo emambientes mal ventilados pode causar graves acidentes. O risco associado a esse gás deve-se a sua altaafinidade pelo átomo de Fe++ presente em grupamentos prostéticos de certas proteínas. ++Explique por que o monóxido de carbono, ao se combinar com o átomo de Fe desses grupamentos, interfere notransporte de gases do organismo e na fosforilação mitocondrial do ADP.O monóxido de carbono, por ter maior afinidade com o Fe++, impede a ligação do grupamento heme dahemoglobina com o oxigênio, diminuindo o aporte desse gás aos tecidos. Já sua ligação ao heme dacitocromo C oxidase paralisa a cadeia respiratória mitocondrial, impedindo a síntese de ATP.80 O nosso organismo interage em rede, com integração dos diferentes sistemas que se comunicam através desinalizações químicas e físicas.Analise a figura acima e responda:a) Identifique no esquema o número (I, II, III e IV - nessa ordem) que corresponde aos sistemas excretor, digestório, cardiovascular e respiratório.I - digestório, II - respiratório, III - excretor e IV - cardiovascular.b) Qual o papel da hemoglobina na interação dos sistemas circulatório e respiratório?Transporte e troca de gasesc) Quais são os principais locais de digestão de nutrientes no sistema digestório, e onde se inicia a digestão dos carboidratos?Boca, estômago e intestino. A digestão dos carboidratos inicia-se na boca.d) Explique como a aldosterona regula a pressão arterial na interação entre os sistemas excretor e cardiovascular.O hormônio aldosterona aumenta a reabsorção de sódio e de água, por osmose, para circulação.Consequentemente, ocorre aumento da pressão arterial.
  34. 34. 81 As figuras a seguir representam estruturas para trocas gasosas observadas em diferentes animais.a) As brânquias são órgãos respiratórios típicos de ambientes aquáticos e as traquéias e os pulmões são típicosde ambientes terrestres.Considerando a forma e o funcionamento das brânquias, das traquéias e dos pulmões, justifique a afirmativaanterior.Brânquias no ambiente aquático: as brânquias são projeções externas do tegumento, ricas em capilaressangüíneos e que retiram, por difusão, o oxigênio dissolvido na água.Traquéias no ambiente terrestre: as traquéias são invaginações da epiderme em forma de tubosramificados nos quais se dá a oxigenação das células pelo ar atmosférico.Pulmões no ambiente terrestre: os pulmões são órgãos internos com superfície muito vascularizada,adaptados à absorção do oxigênio do ar atmosférico.b) Explique por que o sistema circulatório não interfere diretamente no funcionamento do sistema respiratório dosinsetos terrestres.Porque na respiração nos insetos terrestres, o oxigênio é levado diretamente às células através dasramificações da traquéia, sem que haja seu transporte por pigmentos respiratórios do sangue.c) Animais endotérmicos apresentam, em geral, maior taxa de consumo de oxigênio do que os animaisectotérmicos. Explique por que isso ocorre.Animais endodérmicos demandam maior atividade metabólica para a produção de calor que controlainternamente a temperatura do corpo, o que exige maior consumo de oxigênio, que é o aceptor final dehidrogênios na cadeia respiratória.82 O miocárdio (músculo cardíaco) dos mamíferos não entra em contato direto com o sangue contido nascavidades do coração. Nesses animais, o miocárdio é irrigado por artérias denominadas coronárias. Em muitasdoenças cardíacas, ocorre o bloqueio (entupimento) das artérias coronárias, o que pode levar a lesões nomiocárdio.Uma abordagem experimental para o tratamento de bloqueios coronarianos, testada com sucesso em animais,consiste em fazer minúsculos furos nas paredes internas do ventrículo esquerdo.Por que esse tratamento é eficaz no caso do ventrículo esquerdo mas não no caso do ventrículo direito?Os furos nas paredes do ventrículo esquerdo colocam o miocárdio em contato com o sangue, rico emoxigênio, proveniente da circulação pulmonar. O sangue do ventrículo direito é proveniente da circulaçãosistêmica e, portanto, pobre em oxigênio, e por isso não supre as demandas do miocárdio.83 Os esquemas A, B e C mostram o sistema cardiovascular de vertebrados.
  35. 35. a) Classifique o tipo de circulação sangüínea apresentada em cada esquema, indicando em qual grupo devertebrados ocorre.A - fechada simples - peixesB - fechada, dupla e incompleta - anfíbiosC - fechada, dupla, completa - aves e mamíferosb) Identifique qual o tipo de vaso representado por 1 e 2, explicando como varia a pressão sangüínea e avelocidade de condução do sangue nesses vasos.Aorta - pressão e velocidade elevada.Veia Cava - pressão e velocidade baixa.84 As figuras a seguir ilustram um experimento realizado por William Harvey, cientista inglês do século XVII, quedesvendou aspectos importantes da circulação sanguínea humana. Harvey colocou um torniquete no braço deuma pessoa, o que fez certos vasos sanguíneos tornarem-se salientes e com pequenas protuberâncias globosas(Fig. 1). Ele pressionou um vaso em um ponto próximo a uma protuberância e deslizou o dedo em direção à mão(de O para H na Fig. 2) de modo a espremer o sangue. O vaso permaneceu vazio de sangue entre O e H,enquanto a pressão sobre esse último ponto foi mantida.a) 1. Que vasos sanguíneos estão mostrados nos desenhos do experimento de Harvey?1. Veias2. Por que eles se tornaram salientes com a colocação do torniquete?O torniquete impediu o retorno do sangue, o que provocou o aumento de sangue acumulado.b) Por que o vaso permaneceu vazio, entre a protuberância O e o ponto H, enquanto a pressão sobre esse últimoponto foi mantida?As veias sempre transportam sangue para o coração. A pressão sobre o ponto H impede o retorno dosangue venoso ao coração.
  36. 36. 85 O esquema a seguir representa o coração de um mamífero.Indique, com os números correspondentes,a) as câmaras do coração em que o sangue apresenta maior concentração de gás carbônico;7e8b) as câmaras do coração as quais chega sangue trazido por vasos;4e8c) o vaso que sai do coração com sangue venoso;3d) a câmara da qual o sangue arterial sai do coração.6.86 A vacinação consiste na aplicação deliberada de um antígeno modificado no organismo humano, com afinalidade de prevenir, controlar e, às vezes, até erradicar doenças infecciosas. Algumas vacinas são aplicadas emdose única e conferem boa resposta de proteção nos encontros subseqüentes, ao passo que outras vacinasexigem dose de reforço para assegurar uma resposta adequada do organismo. Pergunta-se:a) Qual é o nome dado às respostas produzidas no primeiro contato com o antígeno vacinal? E às respostasproduzidas no segundo contato?Resposta primária.Resposta secundária.b) Qual é a formulação do agente vacinal que permite uma resposta adequada de proteção ao organismo sem anecessidade da dose de reforço?Utilização de organismos vivos atenuados. Neste caso, a proteção é duradoura e ocorre uma respostahormonal e celular.c) Que propriedade do sistema imune permite melhor resposta nas doses de reforço das vacinas ou nos contatossubseqüentes com o agente agressor?O sistema imune apresenta as células de memória imunológica.87 No caso de algumas doenças infecciosas, pode-se considerar que toda a população está protegida se uma altaproporção dos indivíduos estiver imunizada. Tal fenômeno é denominado imunidade de grupo.a) Explique por que a imunidade de grupo é eficiente no controle de doenças como a gripe.Como nessa população existem muitos indivíduos imunizados, sem a doença, a probabilidade de contágiode pessoa a pessoa é muito baixa.b) Explique por que a imunidade de grupo não é eficiente no controle de doenças como, por exemplo, o cólera e ahepatite.O cólera e a hepatite são transmitidos pela água, uma fonte comum consumida por toda a população.Assim, a maioria dos indivíduos estaria exposta ao agente infeccioso.
  37. 37. 88 A figura adiante representa o fenômeno biológico que ocorre com um tipo de célula que sai do vaso sangüíneopara exercer sua função no tecido conjuntivo.a) Que células irão se dirigir ao local para combater as bactérias invasoras? Explique o processo pelo qual essasbactérias serão eliminadasGraças à ação vasodilatadora da histamina, centenas de "soldados" - neutrófilos e macrófagos - podemchegar, pelo sangue, ao local do ferimento. Como os capilares se tornaram mais dilatados e permeáveis,os neutrófilos e os precursores dos macrófagos, os monócitos, conseguem se espremer passando entreas células epiteliais da parede capilar e chegando nos tecidos. Esse processo é denorninado diapedese.Os neutrófilos entram imediatamente em ação, passando a fagocitar bactérias e restos de célulasdanificadas. Na área lesada podem restar milhares e milhares de cadáveres de neutrófilos que morreramem combate. Eles formam o pus.b).Porque geralmente o local do ferimento fica avermelhado, quente, inchado e dolorido?Na região do ferimento, os capilares e outros tecidos lesados liberam bradicinas (pequenas cadeias deaminoácidos), que estimulam células nervosas, estas, por sua vez, levam a informação da lesão aocérebro, que a interpreta como dor.As bradicinas também estimulam os mastócitos dos tecidos conjuntivos lesados a liberar histamina, umasubstância que causa dilatação dos capilares da região ferida, tornando-os mais permeáveis. Aconseqüência direta dessa vasodilatação é o grande afluxo de sangue ao local, o que explica avermelhidão e o aumento de temperatura na área inflamada. Além disso, os capilares tornam-se maispermeáveis e maior quantidade de líquido do plasma passa do sangue para os tecidos, o que resulta eminchaço.89 As vacinas são um meio eficiente de prevenção contra doenças infecciosas, causadas tanto por vírus comopor bactérias.Indique três princípios ativos encontrados nas vacinas e explique como atuam no organismo.Três princípios ativos encontrados nas vacinas são: microrganismos mortos, atenuados (inativados) ouantígenos específicos extraídos desses patógenos. Esses princípios ativos atuam no organismoestimulando o sistema imunológico a produzir anticorpos específicos.90 Os médicos verificam se os gânglios linfáticos estão inchados e doloridos para avaliar se o paciente apresentaalgum processo infeccioso. O sistema imunitário, que atua no combate a infecções, é constituído por diferentestipos de glóbulos brancos e pelos órgãos responsáveis pela produção e maturação desses glóbulos.a) Explique como macrófagos, linfócitos T e linfócitos B atuam no sistema imunitário.Macrófagos são células fagocitárias. Linfócitos T reconhecem os antígenos "apresentados" pelosmacrófagos e mediam a resposta imunológica através da liberação de linfocinas. Linfócitos B, ativadospelos linfócitos T, se dividem originando os plasmócitos produtores de anticorpos específicos.b) Explique que mecanismos induzem a proliferação de linfócitos nos gânglios linfáticos.A passagem e contato dos agentes infecciosos com os linfócitos presentes nos gânglios linfáticos induz aproliferação destes glóbulos brancos.
  38. 38. 91 Um protozoário conhecido como Trypanosoma gambiense provoca no homem a chamada "doença do sono",que é transmitida pela picada da mosca tsé-tsé. O estudo da reação imunitária do organismo humano aosantígenos da superfície dos parasitas está demonstrado no esquema abaixo.a) Explique por que os parasitas com antígeno A desapareceram na semana 2 e cite o principal tipo celularparticipante da reação responsável por esse desaparecimento.Foram destruídos pelos anticorpos contra os antígenos A.Plasmócito ou linfócitob) Justifique o aumento do número de parasitas com antígeno B na semana 2.Não há produção de anticorpos contra os antígenos B.Ou Os parasitas com antígeno B não foram identificados pelo sistema imunitário.92 Notícias recentes veiculadas pela imprensa informam que o surto de sarampo no Estado de São Paulo foidevido à diminuição do número de pessoas vacinadas nos últimos anos. As autoridades sanitárias tambématribuíram o alto número de casos em crianças abaixo de um ano ao fato de muitas mães nunca terem recebido avacina contra o sarampo.a) Se a mãe já foi vacinada ou já teve sarampo, o bebê fica temporariamente protegido contra essa doença. Porquê?Os anticorpos maternos passam para o organismo do bebê através do aleitamento ou na fase fetal pelaplacentab) Por que uma pessoa que teve sarampo ou foi vacinada fica permanentemente imune à doença? De que formaa vacina atua no organismo?A vacina contém o próprio agente viral causador do sarampo e induz o organismo vacinado a produzirativamente anticorpos específicos. A imunização por vacinação pode ser considerada quase permanente,pois existe uma memória imunológica que é prontamente ativada cada vez que o corpo humano entra emcontato com o antígeno causador da doença.93 Uma pessoa foi contaminada por uma substância tóxica, de origem orgânica. Para tratá-la o médico introduziuem seu organismo uma substância específica.Cinco meses depois desse evento, a pessoa foi novamente contaminada e outra vez a substância específica foiusada, pelo médico, como medicamento.O gráfico a seguir reproduz os dois momentos em que ocorreram as contaminações. A linha pontilhada representaa SUBSTÂNCIA TÓXICA, enquanto a linha contínua representa a SUBSTÂNCIA ESPECÍFICA.
  39. 39. A substância específica de combate, inoculada no paciente, é um soro ou uma vacina? Justifique sua resposta.É um soro porque após a 1ª inoculação, a substância permanece um certo tempo no organismo mas emtaxas decrescentes até desaparecer. E na 2ª inoculação da substância, a resposta foi semelhante àprimeira, não evidenciando qualquer sensibilização ou memória imunológica, o que determinaria umaresposta mais rápida e mais intensa, como seria esperado caso a substância fosse uma vacina.94 O processo usual de exame para detecção de algumas doenças é contar o número de leucócitos por milímetrocúbico de sangue. Calcula-se o número relativo de cada tipo de leucócito, e a porcentagem obtida dos diferentestipos é chamada "contagem diferencial". No adulto normal, o número total de leucócitos é de 7.500 por milímetrocúbico e a contagem diferencial de um adulto normal é:neutrófilos ---------- 62%linfócitos ------------ 30%monócitos ----------- 5%eosinófilos ----------- 2%basófilos ------------- 1%Por que a contagem de leucócitos ajuda na detecção de doenças? Justifique.Cada tipo de glóbulo branco está associado a determinada forma de defesa orgânica.Exemplos.Neutrófilos – fagocitose.Linfócitos – produção de anticorpos.Monócitos – fagocitose originam macrófagos e osteoclastos.Eosinófilos – atuam em verminoses e alergias.Basófilos – produzem histamina e heparina95 Uma das mais importantes propriedades do sangue é a capacidade de coagulação, que interrompe ahemorragia, como mostra a figura abaixo.Explique como ocorre o processo de coagulação, Identificando as principais proteínas I, II, III e IV da figura acima.A coagulação sanguínea ocorre quando, após um ferimento ou pancada, as plaquetas e os tecidos lesadosliberam TROMBOPLASTINA, enzima capaz de catalisar a transformação de PROTROMBINA produzida pelofígado ( I ) (inativa) em TROMBINA ( II ) (ativa). A trombina converte o FIBRINOGÊNIO (solúvel) (III ) emFIBRINA ( IV ) (insolúvel). A malha de fibrina retém os glóbulos sanguíneos formando o coágulo queestanca a hemorragia.

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