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Exercícios de genética ...

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AULA 1 - INTRODUÇÃO QUESTÕES 1. Conceitue genética como ciência. É o ramo das ciências biológicas que estuda a herança e a variação das características dos organismos em geral. 2. Conceitue gene. É uma sequência de bases nitrogenadas, que codificam uma proteína e essa proteína está relacionada a uma característica hereditária. Essa característica que se transmite de geração a geração, é devido a replicação (autoduplicação) do DNA. 3. Conceitue alelos. São formas alternativas de um mesmo gene. Estão situados no mesmo loco em cromossomos homólogos. Exemplos: o gene para cor de pelagem em coelhos possui os alelos C, Cch, CH e Ca. 4. Conceitue Fenótipo e Genótipo. Fenótipo é a expressão de uma característica que depende do genótipo e do ambiente. Genótipo é a constituição genética de um indivíduo. 5. Por que é importante para a genética a existência de variação? Porque sem a variação genética não haveria a evolução através da seleção natural de características adaptadas e/ou melhoramento através da seleção artificial de uma característica de importância zootécnica ou agronômica. 6. Conceitue Variação Fenotípica e Genotípica. Variação fenotípica é a variação que ocorre entre indivíduos de uma população devido as diferenças genéticas e as diferenças nas condições ambientais. Variação genotípica é a que ocorre somente devido as características genéticas. 7. Por que a variação genética é herdável e a variação ambiental não é? Porque somente os genes são transmitidos de uma geração a outra através da reprodução das espécies e cruzamentos. 8. Uma vaca durante sua vida produziu 5 bezerras e 3 bezerros, e o peso dos animais no nascimento foi diferente. Qual a natureza dessa variação? Qual

seria sua resposta, se fosse considerada a variação no peso ao nascer dos 8 leitões de uma leitegada de uma porca? A vaca geralmente produz um bezerro por vez, assim a variação ambiental deve ser muito maior que a fenotípica entre os bezerros neste caso, quando comparados aos leitões de uma única leitegada. 9. Defina Banco de Germoplasma e dê sua importância. É o local que se armazena o material genético das espécies de interesse. A importância de sua existência é a manutenção da diversidade genética. 10. Qual a principal atividade do CENARGEN? Conservação de germoplasma de várias espécies animais e vegetais no Brasil. 11. Dê exemplos de Bancos de Germoplasma de animais no BRASIL. Bagé (RS): Forrageiras, ovinos. Boa vista (RR): Cavalos selvagens. Brasilia (DF): Bovinos, caprinos. Campo grande (MS): Forrageiras. Belo Horizonte (MG): Suínos. Monte Alegre (PA): Bubalinos. Pedro Avelino (RN): Asininos. 12. Conceitue Genômica, Proteômica, Transcritômica, Metabolômica. Genômica: é um ramo da bioquímica que estuda o genoma completo de um organismo. Proteômica: é a ciência da área de biotecnologia que estuda o conjunto de proteínas e suas isoformas contidas em uma amostra biológica. Transcritômica: refere-se ao estudo do conjunto completo de transcritos (RNAs mensageiros, RNAs ribossômicos, RNAs transportadores e os microRNAs) de um dado organismo, órgão, tecido ou linhagem celular. Metabôlomica: é o estudo cientifico que visa identificar e quantificar o conjunto de metabolismos – o metaboloma – produzidos e/ou modificados por um organismo.

AULA 2 – EXERCÍCIOS – MITOSE 1 - Com base no conhecimento do mecanismo da divisão celular mitótica, explique como o que se segue poderia ocorrer: a) Uma célula somática 2n=24 produz duas células filhas, uma com 25 e outra com 23 cromossomos: não disjunção das cromátides irmãs. b) Uma célula somática 2n=10 produz duas células filhas, uma com 10 e a outra com 9 cromossomos: atraso anafásico. c) Uma célula somática tendo 20 cromossomos resulta diretamente de uma 2n=10: poliploidização.

2 - Se a mitose é uma divisão conservativa (uma célula dá origem a duas células idênticas), como se explica em organismos superiores a formação dos diferentes tecidos e órgãos? A diferença entre as células dos diversos tecidos e órgãos em organismos superiores se dá através da diferenciação celular. Ou seja, considerando que as células são “totipotentes” (contém informações suficientes para originar um indivíduo idêntico) pode-se dizer que a diferenciação celular nada mais é que o ato de “ligar” e “desligar” os genes no local certo e no momento certo. Assim, dado um tecido com certas características, só estão “ligados” os genes que condicionam essas características.

3 - Como se classificam as células somáticas e os gametas, quanto ao número cromossômico? Qual é este número na espécie humana? Podem ser classificadas em células haploides e diploides. Na espécie humana: 2n=46.

4 - Dê o número de ploidia das células abaixo:

a) 6 – diploide. b) 3 – haploide. c) 5 – haploide. d) 10 – diploide.

5 - Complete as lacunas: “Cromossomos são organelas celulares localizadas no núcleo que assumem a forma de bastão em consequência da condensação da cromatina. O DNA (ácido desoxirribonucleico) dos cromossomos codifica as unidades de informação genética (genes).

6 - Indique no desenho abaixo as estruturas citadas pelos números correspondentes: (1) Satélite; (2) Constrição secundária; 2 1

(3) Braço curto (p); (4) Centrômero;

3

(5) Braço longo (q);

4

(6) Telômero;

5

(7) Cromátides irmãs.

6

7) Desenhe um cromossomo: a) Metacêntrico: b) Submetacêntrico: c) Acrocêntrico: d) Telocêntrico:

8 - Faça um gráfico representativo das subfases da intérfase e do ciclo celular mitótico:

9 - Durante qual fase do ciclo celular se espera que a DNA polimerase (enzima que sintetiza o DNA) seja mais ativa? Na fase S.

10 - Identifique as seguintes fases da mitose descritas:

a) Cromossomos alinham-se na placa equatorial: metáfase; b) Carioteca reaparece e ocorre a citocinese: telófase; c) Cromossomos tornam-se visíveis e forma-se o aparelho do fuso: prófase; d) Cromátides irmãs movem-se para os polos opostos das células: anáfase.

11 - Durante a prófase, uma célula em divisão contém 0,2 microgramas de DNA. Quanto DNA é contido em cada célula filha após a telófase? E após a próxima fase S? Após a telófase, 0,g de DNA e 0,2μg de DNA após a S.

12 - Em uma espécie 2n=24, quantos de cada um dos seguintes estão presentes em cada célula, no estágio da mitose indicado? a) Centrômeros na anáfase: 48 centrômeros. b) Cromátides na metáfase: 48 cromátides. c) Cromossomos na telófase: 24 cromossomos. d) Cromátides na telófase: 24 cromátides.

AULA 3 – MEIOSE E GAMETOGÊNESE 1) Coloque entre os parênteses a letra (a), (b) ou (c), conforme tratar-se de uma afirmativa referente à mitose, meiose ou a ambas as divisões, respectivamente: a) Ocorre pareamento dos cromossomos homólogos: (B); b) O número de cromossomos é reduzido à metade (B); c) Presença de fuso acromático (C); d) Observa-se uma divisão de cromossomos e duas de citoplasma (B); e) As células resultantes contêm apenas um representante de cada par de cromossomos homólogos (B); f) Ocorre nas células somáticas em todas as fases da vida (A); g) As células filhas tem o mesmo número de cromossomos da célula mãe (A); h) O centrômero não se divide no início da anáfase (B);

2) Identifique os estágios meióticos representados nos diagramas abaixo, para células 2n=4.

a) Anáfase I b) Metáfase I c) Telófase I ou Prófase II d) Prófase I e) Telófase II f) Anáfase II

3) Que tipo de divisão (equacional ou reducional) é exemplificada pelos movimentos cromossômicos na anáfase representada na figura abaixo? I) Reducional II) Equacional

4) Esquematize a célula abaixo após a divisão celular indicada, supondo a recombinação entre os alelos do locus “b”.

5) O esquema abaixo representa o núcleo de uma célula na interfase. Considere que 40 células desse tipo realizam crossing-over durante a meiose. Ao final da divisão, surgirão: a) 160 células AB/ab; b) 80 células Ab e 80 células ab; c) 40 células AB/ab;

d) 40 células AB, 40 ab e 40 Ab e 40 células aB e) 40 células AB e 40 células ab

6) Em uma espécie 2n=24 cromossomos, quantos de cada um dos seguintes estão presentes em cada célula no estág a) Cromátides em G1: mantém 24. b) Cromátides em G2:48 (duplica). c) Centrômeros na anáfase I: 24 d) Cromátides na anáfase II: mantém 24. e) Cromossomos na telófase II:12 (diminui).

7) Considere uma célula com dois pares de cromossomos homólogos, sendo um metacêntrico, com os alelos A e a e o outro metacêntrico menor, com os alelos B e b. Esquematize: a) Metáfase mitótica; b) Anáfase mitótica; c) Metáfase I; d) Anáfase I; e) Metáfase II; f) Anáfase II;

8) Com base no conhecimento do mecanismo da divisão celular meiótica, explique como poderiam ter surgido a seguinte situação: um cruzamento entre duas espécies aparentadas resulta em híbridos estéreis. A análise da meiose desses híbridos mostrou que parte dos cromossomos estava pareada, formando bivalentes, e parte não, formando univalentes. Nem todos os cromossomos se pareiam, pois o número total de cromossomos das duas espécies não são iguais. Logo formam-se bivalentes e univalentes. Na meiose ficam células com cromossomos a menos, portanto não são férteis.

9) Num indivíduo heterozigoto para uma determinada característica monogênica, a separação dos alelos (dominante e recessivo) dá-se em meiose I, quando há permuta entre o loco em questão e o centrômero. Esquematize o processo e analise as suas consequências.

10) Em Bostaurus (2n=60), quantos cromossomos são encontrados em? a) Um espermatócito secundário? 30 (metade). b) Uma espermátide? 30 c) Uma espermatogônia?60 d) Um espermatócito primário?60 e) Um espermatozoide?30 f) Uma ovogônia? 60 g) Dois ovócitos primários? 120 (como são 2, então multiplica); h) Três oótides? 2n=60 , 2n=60 , 2n=60

AULA 4 - EXERCÍCIOS - DNA e RNA 1) Compare a estrutura e composição química dos ácidos nucléicos de organismos celulares, quanto a:

Composição química

DNA

RNA

2 cadeias polidesoxirribonucleotídica

1 cadeia de ribonucleotídeos

Fosfato, Açúcar e Base nitrogenada

Fosfato, Açúcar e Base nitrogenada

Açúcar

Desoxirribose

Ribose

Bases pirimídicas

C

T

C

U

Bases púricas

G

A

G

A

Número de polinucleotídicas molécula

cadeias por

2 cadeias antiparalelas

Pareamento das bases G=C em regiões de dupla hélice

A=T

1 cadeia G=C

A=U

2) Esquematize um nucleotídeo, diferencie-o de nucleosídeo.

3) Defina DNA não repetitivo, DNA repetitivo. DNA NÃO REPETITIVO OU DE CÓPIA ÚNICA: Consiste de sequências de nucleotídeos individuais presentes apenas uma cópia por genoma, contendo os genes estruturais. Os genes estruturais codificam polipeptídeos que integram enzimas, hormônios, receptores e proteínas estruturais e reguladoras. DNA REPETITIVO: Sequências de nucleotídeos do DNA que estão presentes em múltiplas cópias no genoma. Podem ser moderadamente ou altamente repetitivo, dispersas ou em tandem no genoma.

4) Defina DNA Satélite, DNA α satélite, DNA micro satélite, DNA mini satélite. DNA Satélite: É uma porção do DNA que se diferencia do restante do genoma pela composição de bases, apresentando alto conteúdo GC. DNA α satélite: Principal genoma humano em um cromossomo diferente.

DNA micro satélite: Sequência de 1 a 4 pb DNA mini satélite: Sequência de 5 a 50 pb

5) Defina DNA disperso (SINE e LINES). Esses tipos de sequências são oriundas de genes que perderam sua funcionalidade ou de RNAs que mantiveram sua capacidade de duplicação e de movimentação pelo genoma. Os SINES representam sequências curtas e os LINES representam sequências maiores. 6) Defina DNA mitocondrial, DNA cloroplasdial, DNA DISPERSO (SINES e LINES) DNA Mitocondrial: Codifica para proteínas associadas à obtenção de energia pela respiração, bem como para o RNA associado ao processo de transcrição e tradução. No entanto, a maioria das proteínas provêm da expressão de genes nucleares. O código genético mitocondrial apresenta algumas diferenças do resto do genoma. DNA Cloroplastidial: Os genes estão relacionados com processos de obtenção de energia (ATP) pela fotossíntese, codificando para proteínas associadas ao metabolismo fotossintético. Tal como nas mitocôndrias, parte das proteínas, ou subunidades proteicas, derivam de genes nucleares, ocorrendo o transporte de proteínas para o interior do cloroplasto. Também se encontram genes que codificam para o RNA e proteínas associadas à maquinaria da expressão gênica. DNA Disperso: Esses tipos de sequências são oriundas de genes que perderam sua funcionalidade ou de RNAs que mantiveram sua capacidade de duplicação e de movimentação pelo genoma. Os SINES representam sequências curtas e os LINES representam sequências maiores. 7) Além do B DNA o DNA pode apresentar diferentes tipos de conformações quais são elas, explique quando podem ocorrer. DNA A: Ocorre em regiões com alta concentração de sais e quando está ocorrendo a transcrição DNA Z: Ocorre em regiões com alta concentração de cátions

8) Correlacione a coluna da esquerda (tipo de RNA) com a da direita (estrutura, função e particularidades dos tipos de moléculas de RNA): a) mRNA

( c ) parte integrante do ribossomo

b) tRNA

( d ) possui introns (regiões não codificadoras)

c) rRNA

( d ) precursor do mRNA em eucariotos.

d) nhRNA nhRNA

( e ) RNA nucleares pequenos envolvidos no splicing do

e) snRNA

( b ) estrutura em forma de trevo (a) possui a codificação para a sequência de aminoácidos na formação da cadeia polipeptídica. ( b ) carrega o aminoácido específico para o sítio da síntese protéica. ( d ) possui exons (regiões codificadoras) ( b ) possui anticódon ( a ) possui cauda poli A na extremidade 3’ ( a ) possui capacete na extremidade 5” ( a ) possui códons ( e ) associados a proteínas específicas e estes complexos são denominados pequenas ribonucleoproteínas nucleares (snRNP)

AULA 5 - Replicação, transcrição, tradução e regulação gênica

1) Descreva a replicação da molécula de DNA. Banco de palavras: DNA polimerase. Topoisomerase. Helicase. Primase. Ligase. Fragmentos de

Okasaki. replicação contínua e descontínua. Forquilha de replicação. Crescimento 5’---3’

A enzima topoisomerase (girase) desenrola o DNA para que a enzima helicase (“fecho de zíper”) se posicione e rompa as pontes de H entre as duas fitas de DNA. As proteínas SSBP ligam-se às fitas simples deixando-as separadas, e forma-se, assim, uma forquilha de replicação . Em seguida, a primase leva os primers até a região de início de replicação, como o crescimento de replicação é na direção 5’---3’, uma das fitas tem replicação contínua e a outra descontinua formando os fragmentos de Okasaki que se ligam pela ação de ligases.

2) Descreva a transcrição: Banco de Palavras: Sitio promotor. TATA Box. RNA polimerase. processamento de nhRNA. exons e introns. CAP e cauda poli A. A transcrição é a passagem de informações de uma molécula de DNA (fita molde) para uma molécula de mRNA. Inicia quando a RNA polimerase desliza pelo DNA e se liga sequência sítio promotor, que contém a sequência TATA Box, antes do início de cada gene. A RNA polimerase faz a ligação fosfodiéster entre os ribonucleotídeos na direção 5’-3’ do carbono da pentose. Em procariotos o nhRNA é um precursor do mRNA. O processamento de nhRNA em mRNA ocorre no núcleo celular com a adição de uma Guanina Metilada (CAP) na extremidade 5’ e de uma cauda poli A na extremidade 3’, em seguida enzimas snRNP ricas em snRNA retiram os introns e ligam exons ocorre somente para a formação do mRNA maduro. O término da transcrição ocorre com a ajuda de fatores de término. 3) Descreva a tradução: Banco de palavras: Subunidade maior e menor, ribossomos. Ativação de aminoácidos. mRNA, rRNa, tRNA. Sítio A e P, aminoacil-tRNa-sintetase, peptidil transferase, translocase.

A tradução é a síntese de proteínas a partir do mRNA. O mRNA se liga à subunidade menor do ribossomo. A enzima aminoacil-tRNA-sintetase é a responsável pela ativação de aminoácidos (ligação de cada aminoácido à um tRNA específico) e transporta os AA-tRNA aos ribossomos. O anticódon do tRNA-metionina liga-se ao codon de ínicio (AUG) do mRNA, em seguida a subunidade maior liga-se a subunidade menor dos ribossomos. A subunidade maior possui os sítios A e P (aminoacil e peptidil). Os próximos tRNA se ligam ao sítio A, a enzima peptidil transferase faz a ligação peptídica entre aminoácidos, e a translocase movimenta o ribossomo em um codon na direção 5’ -3’. Assim sítio P torna-se o local de crescimento da cadeia polipeptídica e o sítio A fica livre pra entrada dos próximos tRNA-AA até que apareça um dos

três códons de término no mRNA (UAA, UAG ou UGA).

4) Complete: Cada gene corresponde a um segmento da molécula de DNA que codifica a síntese de uma cadeia polipeptídica , que participará da constituição de uma proteína enzimática ou estrutural. O processo de biossíntese de proteínas a partir do mRNA é chamado de tradução. O primeiro passo para a biossíntese de proteínas é a ativação de aminoácidos presentes no citoplasma por moléculas de ATP e o produto desta reação é AA-AMP. A enzima que cataliza esta reação de atividade é a aminoacil-tRNA sintetase, que permanece acoplada ao produto da reação. O passo seguinte é a fixação do aminoácido já ativado a uma molécula de tRNA. Este complexo AA~tRNA então se dirige ao local da síntese proteica, que são os ribossomos.

5) Correlacione as colunas abaixo: (c) local do ribossomos em que se encaixa o complexo AA~tRNA, durante o crescimento da cadeia.

a) mRNA

(b) Liga-se ao complexo 30S mais mRNA.

b) tRNA acoplado à metionina (f-metionina) c) sítio aminoacil

( a)

Liga-se com a porção 30S dos

ribossomos. (d) local de crescimento da cadeia

d) sítio peptidil polipeptídica

6) Marque os três codons de término de leitura ( sem sentido) que possibilitam o fim da síntese da cadeia polipeptídica: UUU

UAA

AAA

UAG

CCC

UGA

UGG

AUA

7) Dada a hélice simples de DNA que será transcrita, construa a respectiva cadeia de mRNA e, usando as informações da Tabela, converte cada segmento de mRNA no polipeptídio equivalente: a) mRNA

3’.............CTT TAC CGT CAA ATG ............5’ 5’……….GAA AUG GCA GUU UAC………..3’

GLU MET ALA LEU

TIR

b) 3’.............AAA AGC TCT ACA GTT ........... 5’ 5’…………UUU UCG AGA UGU CAA…………3’ FEN SER ARG CIS

GLUN

8) Sendo a seqüência da cadeia de DNA molde .......CGT CAA CCT ....... determine : c) a seqüência da cadeia complementar, não transcrita, deste trecho do DNA; ........GCA GTT GGA.... d) a seqüência do mRNA; ........GCA GUU GGA.... e) quantos tRNAs são necessários para a tradução deste segmento e quais são seus anticodons. Três (CGU; CAA; GGU) TABELA 1: Código genético, consistindo de sessenta e quatro combinações de trincas e seus aminoácidos correspondentes, mostrado em sua versão mais provável. 2ª LETRA 1ª LETR U A

U

C

A

G

3ª LETR A

UUU – Fen

UCU – Ser

UAU - Tir

UGU – Cis

U

UUC – Fen

UCC–Ser UCA – Ser

UAC – Tir

UGC – Cis

C

UUA - Leu UUG – Leu

C

A

UCG - Ser

UAA Término

– UGA– Término

UAG Término

- UGG – Trp

A G<...