DIVISÃO e DIFERENCIAÇÃO CELULAR : Controle e Descontrole

1.Mitose x meiose

Mitose e meiose são divisões celulares que ocorrem em eucariotos e que apresentam objetivos diferentes. A mitose tem com grande função a proliferação celular, por isso é importante para crescimento e regeneração nos pluricelulares e reprodução assexuada nos unicelulares.Em plantas e certas algas a mitose produz gametas através de um gametófito (fase pluricelular haplóide do ciclo haplodiplobionte). Já a meiose é um processo reducional, divide ao meio a ploidia das células, produzindo gametas em animais e esporos em vegetais.

Figura 1 Mitose x Meiose. Profase, metáfase, anáfase e telófase são fases dessas divisões. Diferente da mitose, na meiose há permutação (observe que as células finais tem pedaços de cromossomos que originalmente não tinham), separação dos cromossomos homólogos (reduzindo a ploidia), duas fases de divisões celulares e produz 4 células ao invés de 2. A duplicação do DNA ocorre antes da divisão celular, na interfase.

Enquanto a mitose produz células clones, a meiose produz células diferentes. A meiose é o motor da recombinação eucariota, pois é nela que ocorre a permutação (crossing-over) e a separação dos cromossomos

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homólogos. Observe na figura 1 que as células resultantes da meiose tem apenas dois cromossomos ( a célula original apresentava 4) e, ainda, apresentam cromossomos diferentes daqueles originais. Isso ocorre porque os cromossomos homólogos originais trocaram pedaços na meiose 1.

Erros de separação de cromátides irmãs ou de cromossomos homólogos na meiose podem levar a mutações cromossômicas, como a trissomia do 21.

Figura 2.Cariótipo (=conjunto cromossômico). Analisando o cariótipo acima, qual é a conclusão que se pode chegar sobre o individuo do qual o exame trata? O que pode ter ocorrido no processo de formação de gametas que levou a esse quadro?

2. Replicação do DNA e mutação gênica

Se a partir uma célula de 46 cromossomos são produzidas 2 células também com 46, existe, assim, a necessidade da duplicação do material genético antes que ocorra a mitose, o que também vale para a meiose.

Figura 3. A duplicação é chamada de semi-conservativa pois as novas moléculas de DNA conservam uma fita do DNA anterior cada uma. A DNA polimerase é a principal enzima relacionada a replicação e também ao reparo. A) Erros na duplicação do DNA são mutações gênicas; cite conseqüências dessas mutações. B) Qual é a conseqüência de mutações que prejudiquem ação reparadora da DNA polimerase?

Durante a duplicação podem ocorrer erros, que podem ou não ser corrigidos. Esses erros são chamados de mutações gênicas. Essas mutações são eventos raros, aleatórios, que podem ser neutros, deletérios ou, mais raramente ainda, benéficos. O acúmulo de mutações podem levar à neoplasias e a problemas metabólicos.

3.Meiose x Fecundação

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Mutações cromossômicas

Mutações gênicas

A idéia de equilíbrio, que é freqüente em biologia, pode ser representada por uma balança que apresenta pesos e contrapesos. A meiose é um processo que reduz a ploidia e é contrabalançado pela fecundação, que restitui a ploidia 2n.

Fig 4. Fecundação. Depois da entrada do espermatozóide, forma-se a membrana de fecundação, que impede a poliespermia. Qual é a importância da zona pelúcida?

A fecundação é o contrapeso do processo meiótico na balança da ploidia. Enquanto a meiose reduz o numero de cromossomos, a fecundação restitui o numero diplóide desses. Os gametas tem a função de contribuir com o material genético haplóide cada um, mas existem outras funções dessas células.

O espermatozóide ativa o programa de mitoses do óvulo. O gameta feminino de algumas espécies não dependem deste sinal e sofrem mitose sem a fecundação. Esta é a partenogênese ,em que um óvulo desenvolve em um embrião sem a fecundação.

Já o gameta feminino tem a função de reconhecer o espermatozóide da espécie e impedir a poliespermia. A zona pelúcida permite esse reconhecimento e representa por isso uma barreira espécie específica pré-zigótica. Após a entrada do espermatozóide, grânulos corticais se abrem liberando substâncias que impedem a entrada de outros gametas, não ocorrendo então a poliespermia.

A função dos gametas é transportar o material genético cromossômico que contribuir para a formação de um organismo diplóide no evento da fecundação. Mas existem outras funções: o espermatozóide também tem a função de induzir a divisão celular do ovo e o ovulo deve impedir que ocorra a poliespermia e permitir o reconhecimento espécie-especifico.

A superfície do ovócito apresenta um conjunto de receptores que reconhecem o espermatozóide, essa região é a zona pelúcida.O acrossomo, estrutura do espermatozóide derivada do complexo de Golgi,rompe-se liberando enzimas que permitirão a entrada do gameta masculino no ovócito, processo chamado de reação acrossomica.

4. Mitose x Apoptose

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A apoptose é o contrapeso da mitose: enquanto a mitose aumenta o número de células, a apoptose reduz seletivamente este número.

Apoptose significa morte celular programada. É um processo controlado pela célula e pelo meio, com várias etapas, e com gasto de energia. Diferente da necrose (processo passivo), a apoptose não causa inflamação, por causa da formação dos corpos apoptóticos. Na apoptose, os resíduos celulares não são expostos, mas circundados por membranas. Já na necrose, a exposição do conteúdo celular induz a processo inflamatório.

A apoptose é um fenômeno chave da embriogenese, onde células são destruídas seletivamente. Ela participa do desaparecimento das membranas interdigitais, por exemplo. Seres pluricelulares só atingem sua forma final porque eliminam de modo seletivo certo número de células.

A apoptose é um dos participantes ativos da homeostase no controle do equilíbrio entre a taxa de proliferação e morte em um tecido, o que auxilia na manutenção do tamanho e forma dos tecidos e órgãos adultos e em desenvolvimento.

A apoptose prossegue ocorrendo no adulto, como na morte fisiológica de queratinócitos e outras células. Além do mais, a apoptose representa um fenômeno protetor: células doentes ou mutadas podem entrar em apoptose, impedindo, portanto, acúmulo de mutações. A perda da capacidade de apoptose é uma característica neoplásica.

Figura 5. Necrose x apoptose. Por que a necrose induz processo inflamatório?

5.Ciclo celular

O termo Ciclo celular refere-se ao conjunto de processos pelos quais uma célula passa entre duas mitoses. Antes da mitose, ocorre a interfase, que apresenta 3 fases: G1, S e G2. Em S ( Síntese), ocorre a duplicação do DNA. Em G1 ( logo após a mitose), a célula recupera seu tamanho e aumenta o número de organelas. Células muito diferenciadas como neurônios e miocitos não apresentam mais ciclo celular (pois não fazem mais mitoses). Neurônios e miócitos estão, por isso, em G0.

Fig 6 Ciclo celular. Na interfase, após a mitose, a célula recupera seu tamanho ( em G1) e duplica seu DNA ( em S). Na Mitose, ocorre a degradação da carioteca e condensação do DNA( prófase), aumento dessa condensação e alinhamento dos cromossomos ( metáfase), separação das cromátides irmãs ( anáfase) e formação de novos núcleos (tefófase). Cite 2 células que estão em G0.

Células podem ser classificadas em lábeis, estáveis e permantes. Células lábeis tem curto tempo de vida, como as hemácias. Células estáveis tem tempo de vida maior, e tem capacidade de multiplicação, como as células epiteliais. Células permantes, muito diferenciadas, podem durar por

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toda vida caso não sejam lesionadas. As células permantes, muito diferenciadas, não apresentam capacidade mitótica. Miócitos e neurônios são exemplo de células permantes, e por não apresentarem capacidade de divisão celular estão na fase chamada G0.

No ciclo celular existe alguns pontos de controle, que podem levar a paralisação do ciclo, a continuação desse, ou a indução da apoptose. Isso garante que a célula passe para a próxima fase de maneira adequada. Por exemplo, se ocorrer na mutação durante a fase S, o ciclo pode ser paralisado para que aconteça o reparo do DNA. Se este reparo não acontecer, a célula pode entrar em apoptose.

Figura 7 Controle do ciclo celular

Um gene responsável pelo controle do ciclo celular é o p53. Sua expressão permite a paralisação do ciclo para que ocorra o reparo e, caso esse reparo não ocorra, p53 pode induzir a célula a entrar em apoptose. Assim, esse gene funciona como vigia, impedindo o acúmulo de mutações.

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6.Desenvolvimento, células tronco e diferenciação

Se a mitose produz células-clones, por que somos compostos de células diferentes?

A medida que ocorre a embriogenese, as células tendem a se diferenciar, isto é, a apresentarem uma expressão diferencial de genes. Desenvolvimento se refere a CRESCIMENTO E DIFERENCIAÇÃO.

Espermatozóide e óvulo (mais corretamente, ovócito) fecundam formando o zigoto. Esse zigoto sofre mitoses e forma um conjunto compacto de células que parece uma amora, chamado de mórula. Após a mórula, forma-se a blástula, caracterizada por uma cavidade (blastocele). Movimentos celulares vão converter essa blástula em uma gástrula, que apresenta três camadas (folhetos germinativos): ectoderma (mais externo), endoderma (mais interno) e mesoderma (entre ecto e endoderma). A diferenciação começa ocorrer a partir da gástrula. Cada folheto está relacionado com a formação de certo grupo de células. O endoderma produzirá o epitélio do

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intestino. O mesoderma participa da formação de músculos e ossos. E do ectoderma derivam a epiderme e o sistema nervoso.

Assim, a célula zigoto e as células de mórula e blástula são totipotentes, enquanto na gástrula as células são pluripotentes.

Células tronco são, assim , aquelas que apresentam capacidade de se diferenciar em outras. Elas podem ser toti ou pluripotentes, embrionárias ou adultas. No adulto, a medula óssea vermelha contém células tronco pluripotentes. Assim,o desenvolvimento (crescimento + diferenciação) é um processo que prossegue ocorrendo na vida pós uterina.

7.Influência ambiental

Um fenótipo é resultado da interação do genótipo e do ambiente. Assim, a expressão gênica depende de certos estímulos ambientais. O inicio e o fim da mitose, assim como a diferenciação da célula, dependem de sinais químicos que se encontram no microambiente onde se insere a célula.

A mitose é estimulada por substancias chamadas de fatores de crescimento.

A mitose de uma célula normal pára quando ocorre certo contato com células adjacentes, processo chamado de inibição por contato.

Segundo Rang e Dale, “(...)durante a diferenciação e o crescimento dos órgãos, as células normais desenvolvem certas relações espaciais entre si. Essas relações são mantidas por diversos fatores de sobrevida do

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tecido – os fatores antiapoptoticos. Qualquer célular que escape acidentalmente perde esses sinais de sobrevida e sofre apoptose”. A diferenciação celular também obedece a sinais químicos ao longo do desenvolvimento. Isso é a base da Tecnologia de células tronco: O conhecimento e a utilização de células tronco e de fatores de diferenciação podem permitir a produção de células e órgãos de interesse, em laboratório.

Concluindo, a sobrevivência da célula normal, sua multiplicação e sua diferenciação obedecem sinais externos a ela. Assim, a pluricelularidade organizada depende de uma hierarquia celular. A célula neoplásica rompe com esse equilíbrio, com essa hieraquia, apresentando desdiferenciação e proliferação autônoma.

8.Alterações no número, tamanho e diferenciação das células

Diferentes estímulos podem provocar modificações celulares, como alterações do volume celular, da divisão celular ou da diferenciação.

As alterações do volume celular são hipertrofia e hipotrofia. Excesso de estímulos e nutrientes podem levar a hipertrofia das células musculares, e esse é o objetivo da musculação. Perceba que a musculação não aumenta o numero de células musculares, mas sim o tamanho dessas células. A falta de nutrientes ou de estimulação pode levar a hipotrofia da célula.

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Alterações na taxa de mitose são chamadas de hiperplasia ( aumento do número de divisões) e hipoplasia ( diminuição de mitoses). A hiperplasia pode ser fisiológica, como a que acontece no epitélio glandular da mama feminina.

Alterações na diferenciação são chamadas de Metaplasias. Ocorrem, por exemplo, quando o tecido não queratinizado se torna queratinizado, em resposta a algum evento lesivo ( como comida quente ou fumaça do cigaarro). A fumaça do cigarro, como dito, lesa o tecido epitelial pseudoestratificado ciliado com células calififormes da traquéia. Em resposta, esse tecido se modifica em tecido epitelial estratificado queratinizado. É, assim, uma ação defensiva. Entretanto, essa modificação acaba levando a perda do aparato mucociliar, prejudicando

a retirada de microorganismos e favorecendo infecções. O tabagista,por isso, tem maior chance de apresentar pneumonias do que o não tabagista.

A neoplasia, por sua vez, é um processo de proliferação celular exagerada e incontrolada e também um distúrbio de diferenciação.

Figura 12. Alterações do volume, número e diferenciação celular. Diferencie hiperplasia, hipertrofia e metaplasia

9.Neoplasia

Neoplasia é um distúrbio de proliferação e de diferenciação. Células neoplasicas apresentam ativação e inativação anômala de certos genes. Essas células apresentam proto-oncogenes ativados, produzem por isso fatores de crescimento próprios. Genes supressores tumorais, relacionados a apoptose e a inibição por contato estão inibidosA Neoplasia benigna apresenta células aderidas, apresentando ainda glicocálice funcional. Sua proliferação é baixa, assim como seu metabolismo. Assim, esse tipo de tumor espolia pouco o hospedeiro, não leva por isso a ulceração de tecidos adjacentes e o organismo responde produzindo uma cápsula fibrosa que envolve o neoplasma benigno. Ainda assim, o turmor benigno pode ser lesivo, causando problemas comprensivos.

A neoplasia maligna tem alta taxa mitótica e alto metabolismo. A espoliação é alta, levando a ulcerações dos tecidos adjacentes. Esse roubo é agravado pelo fato de o tumor maligno produzir fatores de crescimento que estimulam o crescimento de vasos ( angiogênese). O glicocálice é disfuncional, assim as células tem baixa aderência, o que permite metástases.

Características da neoplasia maligna:

1.Proliferação descontrolada

2. Desdiferenciação e perda da função

3. Poder de invasão

4.metástases ( sendo as vias de disseminação o sangue e s vasos linfáticos)

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Resumo1.A homeostasia (equilíbrio) da celularidade e da ploida dependem dos processos Meiose, Fecundação, Mitose e Apoptose.

2.A meiose reduz a plodia e permite a recombinação através da permutação e da separação dos cromossomos homólogos. Problemas na separação dos cromossomos homólogos e cromátides irmãs podem gerar aneuploidias ( como a trissomia do 21).

3.A fecundação aumenta a ploida, e participa da recombinação, produzindo novas combinações de genes. 4. O zigoto, célula que resulta da fecundação, prolifera por mitoses, o que caracteriza a embriogênese, que tem como fases iniciais a mórula, blástula, gástrula e neurula. Tanto as mitoses quanto a diferenciação celular ( expressão diferencial de genes) são comandadas por sinais químicos ambientais: fatores de crescimento estimulam mitoses, fatores de diferenciação levam a célula a se especializar e fatores antiapoptoticos permitem a sobrevivência da célula, e sua ausência induz a morte programada dessa.

5.Enquanto a mitose aumenta o numero de células, a apoptose reduz esse número.

6.Neoplasias são distúrbios de proliferação e de diferenciação. São resultado de acúmulo de mutações que ativam proto-oncogenes e inativam genes supressores tumorais, o que leva a proliferação descontrolada.

Questões1. (Fuvest 93) Quantos cromossomos existem em cada um dos seguintes tipos de células humanas normais: muscular, nervosa, espermatozóide e zigoto? Justifique a resposta. 2. (Fuvest-gv 91) Por que a ausência de nucléolo compromete a síntese de proteínas em uma célula eucarionte?

3. (Unicamp 92) Comente a frase: "Cromossomos e cromatina são dois estados morfológicos dos mesmos componentes celulares de eucariotos".

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4. (Unicamp 92) Ribossomos são formados por RNA e proteínas, sintetizados pelos processos de transcrição e tradução, respectivamente.a) Onde esses processos ocorrem na célula eucariótica?b) O que acontecerá com os processos de transcrição e tradução, se ocorrer uma inativação na Região Organizadora do Nucléolo? Justifique.

5. (Udesc 96) Observe a figura a seguir, que representa um cromossomo, e depois RESPONDA as questões propostas.

Baseado na figura, RESPONDA:a) Qual a classificação, quanto à posição do centrômero, desse cromossomo? JUSTIFIQUE sua resposta.

b) Que fase da mitose está aí representada, considerando que esse cromossomo encontra-se no máximo de sua capacidade de espiralização?

c) Qual o nome das partes do cromossomo representadas pelas letras A e B? d) EXPLIQUE quais as conseqüências da perda da região centromérica, durante o processo de divisão celular.

6. (Ufrj 97) O gráfico a seguir mostra as alterações no conteúdo de ADN durante o ciclo de vida da maioria das células:

Considerando que no tecido nervoso dos adultos não há reprodução celular, construa o gráfico que representa a quantidade de ADN no ciclo celular dessas células. Justifique sua resposta.

7. (Fuvest 2003) Uma espécie de lombriga de cavalo possui apenas um par de cromossomos no zigoto (2n=2). Um macho dessa espécie, heterozigótico quanto a dois pares de alelos (Aa Bb) formou, ao final da gametogênese, quatro tipos de espermatozóides normais com diferentes genótipos quanto a esses genes.

a) Qual é o número de cromossomos e o número de moléculas de DNA no núcleo de cada espermatozóide?b) Quais são os genótipos dos espermatozóides formados?c) Por que, a partir das informações fornecidas, não é possível estimar a proporção em que cada um dos quatro tipos de espermatozóides aparece? Explique.8. (Ufv 99) O esquema a seguir representa a gametogênese humana em um indivíduo normal:

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a) Quantos cromossomos têm as células indicadas pelos números?I _________ III __________ V ___________

b) Qual o nome das células indicadas pelos números?II _______________ IX _______________

9. (Fuvest 2000) Considere uma única célula, em divisão meiótica, no ovário de uma mulher heterozigótica quanto ao gene do fator VIII da

coagulação. Use a letra H para indicar o alelo dominante e h para o alelo recessivo.a) Indique, nos círculos a seguir, a composição genética dos dois núcleos resultantes da primeira divisão meiótica, sem considerar a ocorrência de permutação.

b) Quantos tipos de óvulo serão produzidos ao final dessa meiose? Justifique sua resposta.

10. (Ufv 2002) Observe as regiões (I, II, III e IV) do corte histológico abaixo, de um testículo humano normal, e responda às questões seguintes.

a) As regiões I, II e III estão evidenciando qual componente do testículo?b) A etapa final da gametogênese está representada por qual número?c) Quantos cromossomos tem cada célula presente na região III?d) Cite o nome da célula produtora de testosterona e o número correspondente à região onde ela se encontra: 11. (Fuvest 2000) As algas apresentam os três tipos básicos de ciclo de vida que ocorrem na natureza. Esses ciclos diferem quanto ao momento em que ocorre a meiose e quanto à ploidia dos indivíduos adultos. No esquema a seguir está representado um desses ciclos.

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a) Identifique as células tipo I, II e III.

b) Considerando que o número haplóide de cromossomos dessa alga é 12 (n=12), quantos cromossomos os indivíduos X, Y e Z possuem em cada uma de suas células?

12. (Fuvest 94) Considere a figura a seguir que representa o resultado da primeira divisão meiótica de uma célula feminina:

a) Indique o genótipo do embrião formado a partir da fecundação do óvulo resultante dessa célula por um espermatozóide de um macho recessivo para os dois pares de genes considerados.b) Quais os possíveis genótipos dos filhos possíveis do mesmo casal? 13. (Uerj 99) Experimentos envolvendo a clonagem de animais foram recentemente divulgados. No entanto, ainda há uma grande dificuldade de obtenção de clones a partir, exclusivamente, do cultivo de células somáticas de um organismo animal, embora estas células possuam o potencial genético para tal.Por outro lado, a clonagem de plantas , a partir de culturas adequadas in vitro de células vegetais, já é executada com certa facilidade, permitindo a produção de grande número de plantas geneticamente idênticas, a partir de células somáticas de um só indivíduo original.a) Indique o tipo de tecido vegetal que está em permanente condição de originar os demais tecidos vegetais e justifique sua resposta.

b) Estabeleça a diferença, quanto ao número de cromossomas, entre células somáticas e células germinativas da espécie humana.

14. (Uerj 97) O ciclo vital de animais e vegetais que se reproduzem sexuadamente exige a produção de gametas. A figura a seguir apresenta dois ciclos biológicos de reprodução dos vegetais.

a) Cite uma desvantagem da geração haplóide como fase mais duradoura do ciclo vital dos vegetais do tipo A.

b) Entre os vegetais que apresentam ciclo de vida do tipo B, há alguns que realizam autofecundação e outros em que a fecundação ocorre entre gametas de indivíduos diferentes.Cite uma vantagem para a ocorrência de fecundação entre gametas de indivíduos diferentes.

15. (Ufrj 98) No ciclo reprodutivo da maioria dos vegetais observa-se uma alternância de gerações que é mostrada, de forma simplificada, no esquema a seguir.Em qual das fases - gametófito ou esporófito - não encontramos pares de cromossomos homólogos?Justifique sua resposta.

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16. (Ufes 96) Os gráficos representam a interfase de células diferenciadas de dois tipos, respectivamente: a) estáveis e lábeis.b) estáveis e perenes.c) lábeis e estáveis.d) lábeis e perenes.e) perenes e lábeis.

17 (Ufc 96) "Dois tipos de divisão nuclear, mitose e meiose, são característicos da maioria das células animais e de plantas. A mitose está regularmente associada a divisão nuclear de células vegetativas ou somáticas. A meiose ocorre em conjunto com a formação de células reprodutivas (gametas ou meiósporos) nas espécies de reprodução assexuada" (Burns, 1983).Com relação a esses dois processos de divisão celular, responda:a) Que fenômeno acontece na prófase meiótica, o qual possibilita a ocorrência de crossing-over e conseqüente formação de quiasmas?b) Que diferença existe quanto ao número de cromossomos nas células resultantes da mitose e da meiose. 18. (Udesc 96) Analise o esquema a seguir e depois RESPONDA as questões propostas.

a) Como se denomina o estágio do ciclo celular representado pela letra A?b) Como se denomina o processo de divisão representado pela letra B?c) Quantos cromossomos existem na fase representada pela letra C? JUSTIFIQUE sua resposta.

19. (Uerj 2001) O gráfico I adiante mostra a relação entre a velocidade de crescimento da célula e seu ciclo de divisão celular, em um organismo de vida livre, como a levedura, em condições favoráveis de nutrição.Foi testada, experimentalmente, a mesma relação em

condições desfavoráveis de nutrição, obtendo-se o resultado expresso no gráfico II: (Adaptado de ALBERTS, B. et al., "Biologia Molecular do Célula".

Porto Alegre: Artes Médicas, 1997.)Quanto à reação dessas leveduras a condições desfavoráveis de nutrição, podem-se perceber as seguintes conseqüências, respectivamente, em relação à maior massa atingida pela célula e à duração do ciclo de divisão celular:a) diminui - diminuib) diminui - não se alterac) aumenta - não se alterad) não se altera - aumenta

20. (Ufrj 2001) Um pesquisador determinou as variações nas concentrações de ADN ao longo do tempo, em células do ovário e do

epitélio intestinal de um animal. As variações na quantidade de ADN em cada célula nos dois casos estão registradas nas figuras 1 e 2.

Qual das figuras (1 ou 2) corresponde às células do ovário e qual corresponde ao epitélio intestinal. Justifique.

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21. (Unicamp 2002) A colchicina é uma substância de origem vegetal, muito utilizada em preparações citogenéticas para interromper as divisões celulares. Sua atuação consiste em impedir a organização dos microtúbulos.

a) Em que fase a divisão celular é interrompida com a colchicina? Explique.

b) Se, em lugar de colchicina, fosse aplicado um inibidor de síntese de DNA, em que fase ocorreria a interrupção?

22. (Ufrrj 2000) O tecido hepático do esquema a seguir possui uma célula binucleada. Isso decorre de um processo mitótico incompleto.

Identifique o evento da divisão celular que não ocorreu. Justifique.

23. (Ufal 99) Um organismo possui um par de cromossomos metacêntricos e um par de cromossomos acrocêntricos em suas células diplóides.Esquematize uma célula desse organismo em anáfase mitótica e uma em metáfase II meiótica.

24. (Ufrj 2002) Certos produtos químicos podem bloquear a divisão celular, destruindo o fuso acromático e danificando os cromossomos. Esses produtos são usados como quimioterápicos no tratamento de pacientes com câncer. Em geral as células cancerosas estão em constante divisão.Apesar da quimioterapia exibir uma grande eficiência terapêutica, pessoas submetidas a ela podem sofrer efeitos colaterais, devido ao efeito dos quimioterápicos sobre as células normais.

Que tecidos humanos são mais sensíveis aos efeitos colaterais dos quimioterápicos: os tecidos epitelial e hematopoético ou os tecidos muscular e nervoso? Justifique sua resposta. 25. (Fuvest 2003) A seqüência de eventos cromossômicos que ocorrem na duplicação de uma célula somática animal está representada nos desenhos a seguir.

a) Em qual das fases representadas ocorre a duplicação do DNA?b) Considere um gene autossômico H. Quantas cópias desse gene existem no final da fase A? Na fase B? Na fase C? Na fase D? Em cada uma das células formadas na fase E?

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26. (Ufla 2003) Considerando que uma célula 2n = 4 iniciou um processo de divisão celular e se encontra na fase esquematizada adiante, responda:

a) Que tipo de divisão está ocorrendo? Justifique.b) Qual evento importante deverá ocorrer imediatamente após essa fase?c) Qual o resultado esperado ao fim do processo?

27. (Ufrrj 2004)

A figura acima representa o esquema de um corte longitudinal da região de crescimento de uma raiz. As células dessa região sofrem mitoses sucessivas que garantem o crescimento do órgão.

a) Quais são as células que estão na interfase? Cite uma característica desta fase.

b) Descreva o que ocorre com os cromossomos na fase esquematizada na célula número 7.

c) Identifique, na figura, onde ocorre a citocinese, citando a principal característica dessa fase.

28. (Fuvest 2005) Uma célula somática, em início de intérfase, com quantidade de DNA nuclear igual a X, foi colocada em cultura para multiplicar-se. Considere que todas as célulasresultantes se duplicaram sincronicamente e que não houve morte celular.

a) Indique a quantidade total de DNA nuclear ao final da 1, da 2 e da 3 divisões mitóticas.b) Indique a quantidade de DNA por célula na fase inicial de cada mitose.

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29. (Uff 2005) Células eucarióticas que possuem um ciclo de divisão em torno de 24 horas estão sendo cultivadas em meio adequado. Em um determinado momento, coletam-se, aleatoriamente, 100 células dessa cultura e determina-se a quantidade 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 também determinada 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 encontram nas fases do ciclo celular G, S e G‚ + M;b) identifique os gráficos que representam, respectivamente, os resultados dos experimentos onde houve adição de afidicolina e de colchicina ao meio de cultura. Justifique sua resposta.

30. (Unicamp 2005) Os esquemas A, B e C a seguir representam fases do ciclo de uma célula que possui 2n = 4 cromossomos.

a) A que fases correspondem as figuras A, B e C? Justifique.b) Qual é a função da estrutura cromossômica indicada pela seta na figura D?

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31. (Ufrn 2005) Os gráficos a seguir foram obtidos a partir das variações do volume celular e do número de células, observados durante um intervalo de 20 horas em uma cultura de células.

A partir da análise dos gráficos, atenda às solicitações a seguir.a) Explique por que o volume médio das células varia dessa forma ao longo do tempo de observação.b) Estabeleça uma relação entre os dois gráficos.

32. (Puc-mg 2006) Analise o esquema a seguir, o qual mostra o mecanismo de ação de algumas drogas antimitóticas que inibem a progressão a partir dos pontos indicados.

Assinale a afirmativa INCORRETA.a) A puromicina não tem qualquer efeito sobre o crescimento ou multiplicação celular.b) A mitomicina não permite a ocorrência da fase 5 do ciclo celular.c) Pelo menos duas das drogas interferem diretamente na síntese protéica.d) Nem todos os tipos de nucleotídeos sofrem ação da droga arabinosilcitosídeo.

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33 (Ufrj 2006) Ao analisar o cariótipo de células obtidas de uma criança com síndrome de Down, observou-se que 70% das células apresentavam 47 cromossomos, por exibirem a trissomia do cromossomo 21, e que 30% das células apresentavam 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 do zigoto. Justifique sua resposta.

34. (Ufrj 2001) Um pesquisador determinou as variações nas concentrações de ADN ao longo do tempo, em células do ovário e do epitélio intestinal de um animal. As variações na quantidade de ADN em cada célula nos dois casos estão registradas nas figuras 1 e 2.

Qual das figuras (1 ou 2) corresponde às células do ovário e qual corresponde ao epitélio intestinal. Justifique.

35. (Unicamp 2005) Os esquemas A, B e C a seguir representam fases do ciclo de uma célula que possui 2n = 4 cromossomos.

a) A que fases correspondem as figuras A, B e C? Justifique.b) Qual é a função da estrutura cromossômica indicada pela seta na figura D?

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36. (Unicamp 94) Considere as duas fases da meiose, de um organismo com 2n=6 cromossomos, esquematizadas a seguir e responda:

a) Que fases estão representadas na figura A e na B? Justifique.b) Que tipo de alteração aparece em uma das figuras? Em relação ao cromossomos, como serão as células resultantes de um processo de divisão com essa alteração?c) Dê um exemplo de anomalia que seja causada por este tipo de alteração na espécie humana, cujo número normal de cromossomos é 2n=46.

37. (Fuvest 96) Um grupo de células de mesmo tecido está em processo de divisão. Algumas fases desse processo estão representadas a seguir.

a) Que tipo de divisão celular está ocorrendo? Justifique sua resposta.b) Qual seqüência de números indica a ordem em que acontecem as etapas sucessivas no processo da divisão?c) Em que etapa(s) está(ão) ocorrendo eventos(s) que promove(m) variabilidade genética? Justifique sua resposta. 38. (Fuvest 2001) a) A célula de um animal, esquematizada a seguir, encontra-se na anáfase da primeira divisão da meiose. O que permite essa conclusão?

b) Utilize os contornos da figura anterior para representar duas células desse animal: uma, em anáfase II da meiose e a outra, em anáfase da mitose.

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39. (Unicamp 2001) Analise a seguinte figura de cromossomos:

a) Que fenômeno celular está sendo mostrado na figura?

b) Em que tipo de divisão celular ocorre esse fenômeno? Por quê?

c) Qual é a importância desse fenômeno para os seres vivos?

40. (Unesp 2003) Criadores e sitiantes sabem que a mula (exemplar fêmea) e o burro (exemplar macho) são híbridos estéreis que apresentam grande força e resistência. São o produto do acasalamento do jumento ('Equus asinus', 2n = 62 cromossomos) com a égua ('Equus caballus', 2n = 64 cromossomos).a) Quantos cromossomos têm o burro ou a mula? Justifique sua resposta.

b) Considerando os eventos da meiose I para a produção de gametas, explique por que o burro e a mula são estéreis.

41. (Unifesp 2002) A Síndrome de Down caracteriza-se pela presença de um cromossomo 21 a mais nas células dos indivíduos afetados. Esse problema pode ser decorrente da não-disjunção do cromossomo 21 em dois momentos durante a formação dos gametas. Considerando a ocorrência de tal não-disjunção, responda.

a) Em quais momentos ela pode ocorrer?

b) Utilize os contornos a seguir para representar uma das duas possibilidades, indicando na lacuna pontilhada qual delas foi escolhida para ser representada.

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GABARITO

1. Células muscular, nervosa e ovo ou zigoto são somáticas, portanto possuem 2n=46 cromossomos. Espermatozóides são gametas, portanto possuem n=23 cromossomos.

2. O nucléolo é um reservatório de RNA ribossômico, matéria prima para a síntese dos ribossomos. Estes organóides são os responsáveis pela produção das proteínas celulares. Sem o nucléolo não há ribossomos disponíveis para a síntese protéica.

3. Os termos Cromossomo e Cromatina referem-se ao material genético, ou seja, os filamentos formados por DNA e proteínas que ocorrem no núcleo. Designa-se como cromossomo o filamento duplicado e condensado que pode ser observado durante o processo de divisão celular. Cromatina é o conjunto de filamentos descondensados no núcleo da célula que não está se dividindo, em intérfase.

4. a) Transcrição no núcleo ao nível dos cromossomos e tradução no citoplasma ao nível dos ribossomos.b) Sem a região organizadora do nucléolo não haverá RNA ribossômico, matéria prima para a produção destes organóides e, consequentemente, cessará a síntese de proteínas na célula.

5. a) Acrocêntrico, pois apresenta centrômero terminal.b) Metáfase.c) A - satélite e B - braço do cromossomo.d) Incapacidade de se prender às fibras do fuso de divisão, resultando em células com números anormais de cromossomos

6.

Não havendo reprodução celular nos neurônios não ocorre duplicação do ADN; não havendo portanto a fase S da duplicação do ADN: como conseqüência, também não existirão as fases G‚, e M.7. a) No núcleo dos espermatozóides produzidos pelo verme seriam observados um cromossomo e, portanto, uma molécula de DNA.b) AB, Ab, aB e ab.c) Os genes estão em ligação fatorial e, não dispondo da freqüência de permutação ou da distância entre os citados genes, torna-se impossível prever a proporção de cada tipo de gameta formado pelo animal.8. a) I - 46 cromossomos III - 23 cromossomos V - 23 cromossomos

b) II - ovogônia IX - óvulo

9. a) Núcleos resultantes da 1 divisão meiótica:

b) Serão produzidos dois tipos de óvulos: XH ou Xh. Ao final da gametogênese feminina será formado um óvulo e três corpúsculos polares.

10. a) As regiões indicadas evidenciam os túbulos seminíferos dos testículos.

b) A espermiogênese está indicada pelo número I.

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c) A região III é ocupada por espermatogônias diplóides (2n = 46)

d) As células de Leydig produtoras de testosterona estão indicadas na região IV.11. a) I = zigoto II = esporos III = gametas.

b) X (esporófito): 2n = 24; Y e Z (gametófitos): n = 12

12. a) o oócito AAbb formará, na segunda divisão meiótica, óvulo do tipo Ab, que fecundado por um espermatozóide ab produzirá um embrião de genótipo Aabb.

b) A mulher de genótipo AaBb cruzando com um homem aabb poderá ter filhos com os seguintes genótipos: AaBb, Aabb, aaBb, aabb.

13. a)Tipo de tecido: meristemaJustificativa: as células deste tecido são indiferenciadas, estando em contínuas mitoses e podendo diferenciar-se nos demais tecidos vegetais.

b) As células somáticas apresentam número diplóide de cromossomas, enquanto as células germinativas apresentam número haplóide de cromossomas.

14. a) Está mais sensível às mudanças ambientais ou sujeita às expressões negativas do genótipo.b) Aumento da variabilidade genética.

15. Na fase de gametófito, pois ela é resultante de células que sofreram meiose, divisão celular onde ocorre a separação dos cromossomos homólogos e redução de seu número à metade.16. [D]17. a) Pareamento (sinapse) dos cromossomos homólogos.b) Células produzidas por mitose são 2n (diplóides), enquanto as que são resultantes da meiose são n (haplóides)18. a) Interfase.b) Mitose.c) 1 cromossomo duplicado pois o material genético apresenta-se constituído por 2 cromátides-irmãs.

19. [D]20. A figura 1 corresponde ao epitélio intestinal, pois a quantidade de ADN inicialmente é duplicada e volta ao valor inicial, caracterizando uma divisão celular por mitose. A figura 2 corresponde às células do ovário, pois a quantidade final de ADN é igual à metade da quantidade inicial, indicando a ocorrência da divisão celular por meiose.21. a) A divisão celular será interrompida na metáfase, pois a colchicina impede a formação das fibras do fuso acromático e, conseqüentemente, não ocorrerá a separação das cromátides típica da anáfase.

b) A interrupção ocorreria no período G da intérfase, não ocorrendo o período S onde se efetua a duplicação do DNA.

22. A telófase da mitose não se processou já que não houve a divisão citoplasmática verificada como conseqüencia da citocinese.

23. Observe os esquemas adiante:

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24. Os tecidos epitelial e hematopoético. Estes tecidos têm normalmente, alta taxa de mitose, ao contrário dos tecidos nervoso e muscular cujas células não se dividem ou dividem-se com menos freqüência.

25. a) A duplicação do DNA ocorre na interfase, representada pela fase A.b) Em A, B, C e D, cada célula contém duas copias do gene H. Na fase E, cada célula contém uma cópia do gene H.

26. a) metáfaseb) separação das cromátides-irmãsc) formação de duas células iguais com 4 cromossomos

27. a) 4 e 5. Características da interfase:- duplicação do DNA.- intenso trabalho celular e com grande síntese protéica.- grande consumo de energia na forma de ATP.- duplicação dos componentes celulares e- conseqüentemente aumento do volume celular.

b) é a fase em que os cromossomos estão no meio da célula, formando a placa equatorial.

c) Célula 9.Características da citocinese: a citocinese ou divisão citoplasmática nas células vegetais, devido à presença da parede celular, é feita pela lamela média, que se forma do centro para a periferia. Por esse motivo a citocinese vegetal é denominada centrífuga.

28. a) Ao final da 1, 2 e 3 divisões mitóticas sofridas pela célula somática, a quantidade de DNA nuclear em cada célula filha é igual a X.

b) A quandidade de DNA neclear observada no início da mitose de todas as células é igual a 2X.

29 a) 40% na fase G ; 36% na fase S e 24% nas fases G‚ + M.

b) O gráfico III representa o experimento em presença de afidicolina. Essa substância, inibindo a DNA polimerase, bloqueia a síntese do DNA. Em conseqüência, as células se acumulam na fase G.O gráfico II representa os resultados após a adição de colchicina. Essa substância, impedindo a formação de microtúbulos, paralisa a divisão celular nas etapas iniciais da fase M (mitose). Dessa forma, as células tendem a se acumular nessa fase, contendo o dobro de DNA em relação à fase G do ciclo celular.30. a) A - Metáfase da mitose porque os quatro cromossomos constituídos por duas cromátides cada, não pareados, ocupam o equador do fuso mitótico. B - Metáfase II da meiose porque os cromossomos, em número de dois, estão duplicados e dispostos na região equatorial do fuso. C - Metáfase I da meiose porque os cromossomos, em número de quatro, estão duplicados, pareados e dispostos na placa equatorial.

b) A seta indica a região do centrômero, estrutura responsável pela fixação do cromossomo nas fibras do fuso acromático e, também responsável pelo deslocamento dos cromossomos-filhos para os pólos opostos da célula.

31. a) As células crescem até atingir o tamanho máximo permitido pela relação superfície x volume, após o que passam a se dividir, produzindo células com volume igual à metade da célula-mãe.

b) O aumento no número de células é resultante das mitoses, que ocorrem a cada vez que o volume celular atinge seu valor máximo e a célula se divide.

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32. [A]33. A não-disjunção foi pós-zigótica, decorrente de uma divisão mitótica anômala. Se a não-disjunção tivesse ocorrido antes da fecundação, o cariótipo anormal seria detectado em todas as células pesquisadas.

34. A figura 1 corresponde ao epitélio intestinal, pois a quantidade de ADN inicialmente é duplicada e volta ao valor inicial, caracterizando uma divisão celular por mitose. A figura 2 corresponde às células do ovário, pois a quantidade final de ADN é igual à metade da quantidade inicial, indicando a ocorrência da divisão celular por meiose.

35. a) A - Metáfase da mitose porque os quatro cromossomos constituídos por duas cromátides cada, não pareados, ocupam o equador do fuso mitótico. B - Metáfase II da meiose porque os cromossomos, em número de dois, estão duplicados e dispostos na região equatorial do fuso. C - Metáfase I da meiose porque os cromossomos, em número de quatro, estão duplicados, pareados e dispostos na placa equatorial.

b) A seta indica a região do centrômero, estrutura responsável pela fixação do cromossomo nas fibras do fuso acromático e, também responsável pelo deslocamento dos cromossomos-filhos para os pólos opostos da célula.

36. a) Fig. A - Anáfase I de meiose onde se observa a disjunção dos cromossomos homólogos. Fig. B - Anáfase II com disjunção de cromátides.

b) Na fig. B não ocorreu a separação das cromátides-irmãs em um dos cromossomos indicados. Esse fato leva a formação de aneuploidias, ou seja, células haplóides com um cromossomo a mais (n + 1) e com um cromossomo a menos (n - 1).

c) Síndrome de Down (2A,XX + 21 ou 2A,XY+21) e Síndrome de Turner (2A, X 0)

37. a) Meiose porque há disjunção de cromossomos homólogos e crossing-over.b) 3 - 4 - 1 - 2 - 5c) Na etapa 3 observa-se o crossing-over em que cromossomos homólogos trocam segmentos entre si, produzindo recombinações gênicas.

38. a) O que permite concluir que se trata de anáfase I da meiose é o fato de observarmos a disjunção dos cromossomos homólogos.

b) Observe as figuras a seguir:

39. a) O fenômeno mostrado na figura são os quiasmas resultantes da permutação ou crossing-over entre cromossomos homólogos.

b) Meiose. Nesse tipo de divisão que acontece o pareamento entre cromossomos homólogos, permitindo a troca de segmentos entre eles.

c) Recombinação entre cromossomos homólogos, gerando novas combinações gênicas. A variabilidade decorrente, submetida à seleção natural, resulta na adaptação dos seres vivos ao meio.

40. a) Os animais têm 2n = 63 cromossomos, porquesão resultantes da união de espermatozóide, com n = 31 cromossomos, e óvulo, com n = 32 cromossomos.

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b) Os cromossomos são de 2 espécies diferentes e, portanto, não ocorre pareamento dos chamados cromossomos homólogos, impossibilitando a meiose e a gametogênese.

41. a) A não disjunção cromossômica pode ocorrer na primeira ou na segunda divisão da meiose.

b) Observe os esquemas adiante:

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