Genética é um dos temas mais recorrentes no ENEM e outros vestibulares. Trataremos aqui de conceitos fundamentais da genética molecular aplicados ao ENEM e outros vestibulares.
Primeiro revisaremos rapidamente alguns conceitos, para depois aplicarmos às questões.
Vamos aos fundamentos!
O Gene: o que ele faz,onde ele se encontra e como ele é transmitido ?
Simplificadamente, gene é um trecho de DNA que expressa proteinas. Assim, mutações nos genes causam alterações nas proteínas. Nos procariotos, o DNA é disperso no citoplasma, e é circular. Nos eucariotos, encontramos DNA linear no núcleo,formando os cromossomos, e DNA circular nos cloroplastos e mitocôndrias,o que evidencia a ancestralidade bacteriana dessas duas organelas. Cromossomos são formados de DNA e proteínas,e o ser humano apresenta 46, vinte e tres transmitidos por cada gameta no momento da fecundação. Importante saber que o DNA mitocondrial é de transmissão exclusivamente materna.
Cariótipo humano, ou seja,fotografia dos 46 cromossomos humanos organizados par a par. Observe no canto inferior direito os cromossomos X e Y,indicando que se trata de sexo biológico masculino.
Cariótipo de uma mulher com síndrome de Down causada por uma trissomia do 21 (veja no círculo). Erros na meiose podem produzir gametas com cromossomos a mais ou a menos. Chamamos de aneuploida as variações numéricas de cromossomos, como as trissomias (3 cromossomos quando o normal seria um par) e monossomias (um cromossomo ao invés de um par).
O DNA tem duas propriedades: ele transcreve e replica.Não confunda os dois processos, eles tem finalidades diferentes! A transcrição é a primeira etapa da síntese proteica enquanto que a replicação permite que a célula se divida em duas que receberam cada uma material genético.
A síntese de proteínas tem duas etapas: transcrição, na qual RNA é produzido a partir de DNA, e tradução, na qual a proteína é produzida a partir das informações do RNA. A tradução ocorre nos ribossomos e obedece a um código genético que é o mesmo entre todos os seres vivos, evidencia da ancestralidade comum de tudo o que é vivo.
Acima, as duas propriedades do DNA: transcrição e duplicação. Note que o RNA produzido na transcrição tem a informação para a tradução da proteína.
Acima, a trancrição. A partir de um molde de DNA, uma fita simples de RNA é produzida, processo mediado pela enzima RNA polimerase, também chamada de transcriptase. Veja a transcrição no gif abaixo:
Observe, acima, que o RNAm se liga ao ribossomo, local da síntese de proteínas. Organismos transgênicos apresentam genes exógenos, artificialmente introduzidos para que esses produzam proteínas de interesse humano, como insulina.
Sintese proteica em eucariotos
Na célula eucariota, encontramos ribossomos livres no citoplasma,outros ligados ao retículo endoplasmático, e outros ainda nas mitocôndrias e cloroplastos. Os ribossomos dessas duas últimas organelas [é semelhante ao de bactérias, inclusive sensíveis a certos antibióticos, outra evidencia de suas origens bacterianas. Enquanto os ribossomos livres produzem proteínas para uso da própria célula ( como enzimas e citoesqueleto), os ribossomos do retículo endoplasmático rugoso sintetizam proteínas que são enviadas via vesículas ao complexo de Golgi, que dará três destinos a essas proteínas: 1) serão glicosiladas e enviadas para membrana plasmática, formando o glicocálice. 2) Serão enviadas para fora da célula, como secreção. 3) serão enzimas presentes nos lisossomos.
O complexo de Golgi recebe vesículas com proteínas produzidas pelo retículo endoplasmático rugoso, podendo modificá-las e concentra essas proteínas em vesículas que serão exportadas, como secreção...
...ou ainda as proteínas exportadas podem se manter ligadas a membrana plasmática, como no caso de glicoproteínas do glicocálice.
A diferença de distribuição de organelas, dentre outras coisas, é uma das características dos vários tecidos. Mas o que causa essa diferenciação?
Todas as células humanas descendem de um mesmo zigoto, tendo por isso os mesmos DNAs. O que diferenciará uma célula da outra é a expressão de certos genes e inibição de outro. Por exemplo, o neurônio tem o gene inativo para produção de amilase salivar.
Analisando questões do ENEM
1) ENEM 2015 A cariotipagem é um método que analisa células de um indivíduo para determinar seu padrão cromossômico. Essa técnica consiste na montagem fotográfica, em sequência, dos pares de cromossomos e permite identificar um indivíduo normal (46, XX ou 46, XY) ou com alguma alteração cromossômica. A investigação do cariótipo de uma criança do sexo masculino com alterações morfológicas e comprometimento cognitivo verificou que ela apresentava fórmula cariotípica 47, XY, +18.
A alteração cromossômica da criança pode ser classificada como
a) estrutural, do tipo deleção.
b) numérica, do tipo euploidia.
c) numérica, do tipo poliploidia.
d) estrutural, do tipo duplicação.
e) numérica, do tipo aneuploidia.
A alteração cromossômica é numérica (chamada de aneuploida), existe um cromossomo a mais, o dezoito. Não é estrutural pois o cariótipo não apontou para nenhuma alteração na constituição de um cromossomo específico (nem deleção ou duplicação, excluido-se as letras a e d). Euploida e poliploida são termos correspondentes, nos quais não apenas um cromossomos, mas lotes inteiros de cromossomos são alterados.
2)Um importante princípio da biologia, relacionado à transmissão de caracteres e à embriogênese humana, foi quebrado com a descoberta do microquimerismo fetal. Microquimerismo é o nome dado ao fenômeno biológico referente a uma pequena população de células ou DNA presente em um indivíduo, mas derivada de um organismo geneticamente distinto. Investigando-se a presença do cromossomo Y, foi revelado que diversos tecidos de mulheres continham células masculinas.
A análise do histórico médico revelou uma correlação extremamente curiosa: apenas as mulheres que antes tiveram filhos homens apresentaram microquimerismo masculino. Essa correlação levou à interpretação de que existe uma troca natral entre células do feto e maternas durante a gravidez.
MUOTRI, A. Você não é só você: carregamos células maternas na maioria de nossos órgãos. Disponível em: http://g1.globo.com. Acesso em: 4 dez. 2012 (adaptado).
O princípio contestado com essa descoberta, relacionado ao desenvolvimento do corpo humano, é o de que
a) o fenótipo das nossas células pode mudar por influência do meio ambiente.
b) a dominância genética determina a expressão de alguns genes.
c) as mutações geneticas introduzem variabilidade no genoma.
d) as mitocôndrias e o seu DNA provêm do gameta materno.
e) as nossas células corporais provêm de um único zigoto.
Comentários:
Todas nossas células vem de um único zigoto, e apresentam, por isso , o mesmo DNA, os mesmos 46 cromossomos. Vimos na questão acima que existem casos excepcionais em que o indivíduo apresenta mais ou menos que 46 cromossomos (aneuploidias). Já nessa questão temos uma outra situação de exceção: a mãe recebeu células do filho, e apresenta, por isso células como cromossomo Y, sendo um exemplo de microquimerismo (evento no qual um indivíduo hospeda células de outro indivíduo) . As letras a,b,c e d apresentam princípios biológicos verdadeiros, mas que não foram contestados pelo evento do microquimeirismo.
Todas nossas células vem de um único zigoto, e apresentam, por isso , o mesmo DNA, os mesmos 46 cromossomos. Vimos na questão acima que existem casos excepcionais em que o indivíduo apresenta mais ou menos que 46 cromossomos (aneuploidias). Já nessa questão temos uma outra situação de exceção: a mãe recebeu células do filho, e apresenta, por isso células como cromossomo Y, sendo um exemplo de microquimerismo (evento no qual um indivíduo hospeda células de outro indivíduo) . As letras a,b,c e d apresentam princípios biológicos verdadeiros, mas que não foram contestados pelo evento do microquimeirismo.
3)ENEM 2015 A palavra “biotecnologia” surgiu no século XX, quando o cientista Herbert Boyer introduziu a informação responsável pela fabricação da insulina humana em uma bactéria, para que ela passasse a produzir a substância.
Disponível em: www.brasil.gov.br Acesso em 28 jul 2012 (adaptado)
As bactérias modificadas por Herbert Boyer passaram a produzir insulina humana porque receberam
a) a sequência de DNA codificante de insulina humana.
b) a proteína sintetizada por células humanas..
c) um RNA recombinante de insulina humana..
d) o RNA mensageiro de insulina humana.
e) um cromossomo da espécie humana.
Comentários:
Um organismo transgênico apresenta genes exógenos o que os permitem produzir proteínas de interesse humano. Assim a letra a) A sequencia de DNA codificante de insulina humana é a correta. O organismo transgênico não recebe um cromossomo inteiro e nem apenas a proteina (já que o seu objetivo é produzir a proteina!). O RNA apresenta informação para sintese proteica, mas ele não é estável e nem se duplica, nao sendo transmitido para células filhas. Compare com a questão do ano anterior:
4) ENEM 2014 Em um laboratório de genética experimental, observou-se que determinada bactéria continha um gene que conferia resistência a pragas específicas de plantas. Em vista disso, os pesquisadores procederam de acordo com a figura.
Do ponto de vista biotecnológico, como a planta representada na figura é classificada?
a) Clone
b) Híbrida
c) Mutante
d) Adaptada
e) Transgênica
a) Clone
b) Híbrida
c) Mutante
d) Adaptada
e) Transgênica
Questão de conceito de transgênico, organismo que apresenta gene exógeno, letra E.
5) ENEM 2015 2a aplicação Um gel vaginal poderá ser um recurso para as mulheres na prevenção contra a aids. Esse produto tem como princípio ativo um composto que inibe a transcriptase reversa viral. Essa ação inibidora é importante, pois a referida enzima
A) corta a dupla hélice do DNA, produzindo um molde para o RNA viral.
B) produz moléculas de DNA viral que vão infectar células sadias.
C) polimeriza molécula de DNA, tendo como molde o RNA viral.
D) promove a entrada do vírus da aids nos linfócitos T.
E) sintetiza os nucleotídeos que compõem o DNA viral.
Resposta:
Como vimos, a transcrição é a etapa na qual do DNA é molde para produção de RNA, processo mediado pela enzima transcriptase. O HIV é um virus de RNA que a partir de uma transcrição reversa produz DNA, por ação da enzima transcriptase reversa. Letra E.
Em um mesmo organismo, a diferenciação dessas células ocorre por
a) produzirem mutações específicas.
b) possuírem DNA mitocondrial diferentes.
c) apresentarem conjunto de genes distintos.
d) expressarem porções distintas do genoma.
e) terem um número distinto de cromossomos.
Comentários:
Voltemos ao princípio biológico tratado na questão 2: as nossas células corporais provêm de um único zigoto. Por consequencia, as células de um indivíduo tem mesmo DNA, e o que produzirá tecidos com células diferentes é a expressão diferencial de genes do DNA nuclear, letra D
A diferenciação celular é algo organizado, não resulta, por isso,de mutações (exclui-se a letra A). Letras B,C e E estão incorretas por admitirem que um indivíduo em células com DNA diferente (a questão anterior tratava de uma exceção, esse não é um padrão).
7 ENEM 2015 Muitos estudos de síntese e endereçamento de proteínas utilizam aminoácidos marcados radioativamente para acompanhar as proteínas, desde fases iniciais de sua produção até seu destino final. Esses ensaios foram muito empregados para estudo e caracterização de células secretoras. Após esses ensaios de radioatividade, qual gráfico representa a evolução temporal da produção de proteínas e sua localização em uma célula secretora?
Comentários:
Nos eucariotos, encontramos ribossomos, dentre outros locais, no retículo endoplasmático rugoso. As proteínas ai produzidas são enviadas para complexo de Golgi, que concentra essas proteínas em vesículas de secreção. Assim, o transito de proteína se dá no sentido Reticulo endoplasmático para o complexo de Golgi e dele para vesículas de secreção. O gráfico adequado a esse trânsito é o da letra C:
Ainda sobre organelas, veja a questão que se segue:
8) ENEM 2013 Uma indústria está escolhendo uma linhagem de microalgas que otimize a secreção de polímeros comestíveis, os quais são obtidos do meio de cultura de crescimento. Na figura podem ser observadas as proporções de algumas organelas presentes no citoplasma de cada linhagem.
(Foto: Reprodução)
Qual é a melhor linhagem para se conseguir maior rendimento de polímeros secretados no meio de cultura?
- AI
- BII
- CIII
- DIV
- EV
Comentários:
O termo chave da questão é "secretados". Como visto na questão anterior, o complexo de Golgi tem a função de exportação de substâncias. Assim a linhagem com maior porcentagem dessa organela.
9. ENEM 2013 Na década de 1990, células do cordão umbilical de recém-nascidos humanos começaram a ser guardadas por criopreservação, ema vez que apresentam alto potencial terapêutico em consequência de suas características peculiares.
O poder terapêutico dessas células baseia-se em sua capacidade de
a) multiplicação lenta
b) comunicação entre células
c) adesão a diferentes tecidos
d) diferenciação em células especializadas
e) reconhecimento de células semelhantes
a) multiplicação lenta
b) comunicação entre células
c) adesão a diferentes tecidos
d) diferenciação em células especializadas
e) reconhecimento de células semelhantes
Comentários:
O zigoto, célula resultante da fecundação,se divide e inicia-se o processo da embriogênese. A além de mitoses, ocorre também no processo a diferenciação celular, assim como troncos de uma árvore originam galhos:
As células tronco são indiferenciadas e tem, por isso, capacidade de se diferenciar em células especializadas. Podem ser por isso usadas terapeuticamente, por exemplo, na reposição de tecidos perdidos,ou produção de órgãos, com menor risco de rejeição.LETRA D
10. ENEM 2013 Segundo a teoria evolutiva mais aceita hoje, as mitocôndrias, organelas celulares responsáveis pela produção de ATP em células eucariotas, assim como os cloroplastos, teriam sido originados de procariontes ancestrais que foram incorporados por células mais complexas.
Uma característica da mitocôndria que sustenta essa teoria é a
a) capacidade de produzir moléculas de ATP
b) presença de parede celular semelhante à de procariontes
c) presença de membranas envolvendo e separando a matriz mitocondrial do citoplasma
d) capacidade de autoduplicação dada por DNA circular próprio semelhante ao bacteriano
e) presença de um sistema enzimático eficiente às reações químicas do metabolismo aeróbio
Comentários:
Todas as letras apresentam sentenças corretas em relação a mitocondria (excetuado a b, já que a organela não tem parede). Mas apenas a letra D apresenta evidencia que suporta a origem bacteriana referida.
11 ENEM 2013 A estratégia de obtenção de plantas transgênicas pela inserção de transgenes em cloroplastos, em substituição à metodologia clássica de inserção do transgene no núcleo da célula hospedeira, resultou no aumento quantitativo da produção de proteínas recombinantes com diversas finalidades biotecnológicas. O mesmo tipo de estratégia poderia ser utilizada para produzir proteínas recombinantes em células de organismos eucarióticos não fotossintetizantes, como as leveduras, que são usadas para produção comercial de várias proteínas recombinantes e que podem ser cultivadas em grandes fermentadores.
Considerando a estratégia metodológica descrita, qual organela celular poderia ser utilizada para inserção de transgenes em leveduras?
- ALisossomo.
- BMitocôndria.
- CPeroxissomo.
- DComplexo golgiense.
- ERetículo endoplasmático.
Comentários:
Apenas a mitocondria,das organelas citadas, apresenta materia genético,podendo por isso receber transgenes que serão incorporados nesse DNA prévio. LETRA B
12 Para a identificação de um rapaz vítima de acidente, fragmentos de tecidos foram retirados e submetidos à extração de DNA nuclear, para comparação com o DNA disponível dos possíveis familiares (pai, avô materno, avó materna, filho e filha). Como o teste com o DNA nuclear não foi conclusivo, os peritos optaram por usar também DNA mitocondrial, para dirimir dúvidas.
Para identificar o corpo, os peritos devem verificar se há homologia entre o DNA mitocondrial do rapaz e o DNA mitocondrial do(a)
- Apai.
- Bfilho.
- Cfilha.
- Davó materna.
- Eavô materno.
Comentários:
O DNA mitocondrial é marcador da herança materna. Assim, o rapaz em questão não transmitirá esse DNA para sua filha e nem recebeu do seu pai (o que exclui A,B , C e E). Ele recebeu as mitocondrias de sua mãe (opção inexistente) e essa da avó do rapaz. Letra D.
Conclusões
Vemos em todas as questões uma ênfase nos conceitos (gene, diferenciação, por ex), aplicações desses conceitos (transgênicos e células tronco) e algumas exceções (microquimerismo, em uma questão interpretativa), o que justifica o nome Ciências da natureza E suas tecnologias. Perceba que um mesmo tema se repete nas provas em questões geralmente mais fáceis( conceituais) e outras mais difíceis ( interpretativas).
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