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Teste de avaliação 2 2020- Biologia e Geologia 11.º ano Grupo I Na maioria das plantas com reprodução sexuada verifica-se a união de um gâmeta feminino com um gâmeta masculino. Neste processo, são fundamentais os processos de meiose e de fecundação. Em diversas espécies de plantas, porém, a meiose e a fecundação não estão envolvidas na formação da semente, sendo esta formada por um processo designado apomixia. Assim, enquanto que o embrião zigótico resulta da fusão de gâmetas, o embrião apomítico resulta diretamente de células do tecido do óvulo materno. A apomixia é um fenómeno relativamente comum nas plantas, tendo sido já identificado em cerca de 300 espécies. Pode ser do tipo esporofítica ou gametofítica: na primeira, o embrião é formado diretamente de uma célula somática do óvulo; na segunda, ocorre a formação de células que dão origem aos gâmetas femininos com ploidia^1 não reduzida, ao contrário do que ocorre nos gâmetas de origem sexual. A semente é constituída pelo embrião e pelo endosperma, o tecido responsável pela nutrição daquele e que resulta da união de dois núcleos femininos com um núcleo do grão de pólen, todos haploides. Algumas espécies apomíticas não necessitam da polinização para formação de uma semente viável (que implica a presença de endosperma), processo denominado apomixia autónoma. Por outro lado, algumas espécies apomíticas dependem da polinização para que ocorra formação do endosperma e consequente produção de sementes viáveis (apomixia pseudogâmica). Nestas espécies, a célula que dará origem ao embrião desenvolve--se por partenogénese. Existem plantas apomíticas obrigatórias, em que a reprodução sexuada não se verifica, e plantas apomíticas facultativas, em que se formam, na mesma planta, sementes de origem zigótica e sementes de origem apomítica; desta forma, a descendência das últimas é constituída por uma população variável de plantas. Em espécies apomíticas obrigatórias a variabilidade da espécie está limitada à ocorrência espontânea de mutações. (^1) ploidia- refere-se ao número n de conjuntos de cromossomas típicos de uma célula. Baseado em Cruz, R. Federizzi, L., Milach, S. (1998). A apomixia no melhoramento de plantas , Cienc. Rural vol. 28 n. Nas questões de 1. a 6., selecione a opção que completa corretamente as afirmações.
1. Os processos de meiose e de fecundação (A) potenciam o aparecimento de novas combinações de genes e consequente manutenção da variabilidade genética nas populações. (B) são comuns aos mecanismos de reprodução assexuada e sexuada. (C) são os únicos momentos em que poderão surgir mutações que resultam na síntese de proteínas não- funcionais. (D) garantem a manutenção do cariótipo de uma espécie com reprodução sexuada.
2. Nas plantas apomíticas será de esperar (A) a alteração, na descendência, da informação genética da planta-mãe. (B) que a produção de gâmetas envolva duas divisões sucessivas com redução da ploidia. (C) uma elevada variedade de formas genéticas na descendência. (D) a possibilidade de introdução de diferenças genéticas entre os embriões, por erros durante a replicação do DNA. 3. Uma característica que permite distinguir a divisão meiótica da divisão mitótica é (A) a ocorrência, na última, de redução cromossómica. (B) a ausência, na primeira, de citocinese no fim da divisão do núcleo. (C) a formação, na primeira, de células-filhas com um único conjunto de cromossomas homólogos. (D) a presença, na última, de centríolos responsáveis pela formação de microtúbulos do fuso mitótico. 4. A meiose é um tipo de divisão celular comummente associado a mecanismos de reprodução. Na divisão meiótica, a segregação de cromossomas homólogos (A) precede os fenómenos de crossing-over. (B) ocorre durante a segunda divisão, por encurtamento das fibrilas proteicas do fuso mitótico. (C) garante a manutenção da ploidia. (D) é o principal evento da anafase I e justifica a designação de divisão equacional para a primeira divisão da meiose. 5. A reprodução sexuada apresenta vantagens relativamente à reprodução assexuada em ambientes ____, pois aumenta _____. (A) estáveis (...) a probabilidade de existência de indivíduos com características bem adaptadas (B) instáveis (...) a probabilidade de existência de indivíduos com características bem adaptadas (C) estáveis (...) a rapidez de colonização do meio (D) instáveis (...) a rapidez de colonização do meio 6. Relativamente ao número de cromossomas, o endosperma (A) pode ser considerado um clone das células femininas. (B) é tecido triploide, pois resulta da fusão de três células n. (C) é uma célula 3n , pois resulta de processos de mitose. (D) faz parte da semente, pelo que terá a mesma ploidia do que o embrião. 7. A fotossíntese e a respiração aeróbia são processos biológicos com grande relevância na natureza. Nestes processos estão envolvidas moléculas orgânicas e moléculas inorgânicas. Indique qual a relação entre a fotossíntese e a respiração aeróbia, considerando cada uma das reações. 8. A apomixia proporciona uma oportunidade única de clonagem de plantas através de sementes e, por isso, tem um importante papel como ferramenta no melhoramento de espécies de interesse comercial. Enumere uma vantagem e uma desvantagem da apomoxia na propagação de espécies de interesse comercial, de acordo com os dados fornecidos.
Grupo II As características básicas da meiose – duas divisões celulares e redução cromossómica – foram conservadas ao longo da evolução. A regra aplica-se, sem surpresa, à formação de gâmetas tanto em machos como em fêmeas de mamíferos. Contudo, há diferenças importantes. O oócito inicia a meiose ainda durante o desenvolvimento fetal, interrompendo a divisão em prófase I, até à puberdade; aquando da ovulação (libertação do oócito do ovário), a célula encontra-se em metáfase II e completa a divisão meiótica apenas se ocorrer fecundação. Assim, a oogénese inclui vários sinais de início e de fim e, em algumas espécies, pode prolongar-se por várias décadas. A formação de gâmetas masculinos tem início na puberdade e é um processo contínuo, com as células-mãe dos espermatozoides progredindo de prófase I para a divisão II da meiose em cerca de uma semana. Entre 10% a 25% de todos os fetos humanos têm um número anormal de cromossomas. Mas uma das diferenças mais intrigantes na meiose entre machos e fêmeas da espécie humana reside na taxa de erros: estudos nos casos mais comuns de anomalias (trissomias^1 e monossomias^2 ) indicam que aproximadamente 80% a 90% das anomalias resultam da não-disjunção de cromossomas homólogos, e que cerca de 20% dos oócitos e 3%-4% dos espermatozoides apresentam anomalias cromossómicas. Esta maior “vulnerabilidade” na meiose I durante a oogénese, comparando com a espermatogénese, pode ser devida a um número mais elevado de erros ou poderá resultar de uma menor eficácia, na formação de oócitos, dos mecanismos de identificação e de correção ou mecanismos de eliminação de células com erros. Existem evidências que apontam para a não deteção, em fêmeas, de erros que, nos machos, resultam em células inviáveis. Formam-se, assim, gâmetas viáveis com anomalias cromossómicas (figura 1). (^1) trissomia - estado ou condição genética em que existe um cromossoma a mais num par de homólogos. (^2) monossomia - anomalia cromossómica caracterizada pela existência de apenas um cromossoma de um determinado par de homólogos. Figura 1 Algumas mutações em genes codificantes de proteínas associadas à meiose: as linhas sólidas a preto identificam fases comuns à meiose entre machos e fêmeas; as linhas a vermelho representam as fêmeas e as linhas a azul os machos. As barras verticais indicam suspensão da meiose e as linhas a tracejado representam a sobrevivência de uma percentagem das células. Baseado em Hunt, P., Hassold, T. (2002) Sex Matters in Meiosis, Science Infértil Fértil Espermatozoides com anomalias Poucos espermatozoides com mobilidade Fértil Fértil Fértil Infértil Mutações Início da meiose Final da meiose
Nas questões de 1. a 6., selecione a opção que completa corretamente as afirmações.
1. A redução cromossómica associada à meiose resulta da (A) separação de cromossomas em anáfase I. (B) separação e segregação aleatória de cromatídeos em anáfase I. (C) citocinese após a divisão II, formando-se quatro células-filhas. (D) existência de trocas de segmentos de cromossomas homólogos, ou crossing-over , em prófase I. 2. O que distingue uma célula somática de uma célula sexual, no organismo humano, é a presença, (A) na segunda, de dois conjuntos de cromossomas homólogos. (B) na primeira, de cromossomas sexuais. (C) na primeira, de dois conjuntos de cromossomas homólogos. (D) na segunda, de cromossomas sexuais. 3. A formação de gâmetas no ser humano (A) tem início com a puberdade, em ambos os sexos. (B) pode ter início mesmo antes do nascimento, completando-se na idade adulta. (C) está associada a estratégias assexuadas de reprodução. (D) é mais complexo nos homens, iniciando-se com a puberdade. 4. No ser humano, até _______ dos fetos apresenta anomalias cromossómicas, sendo estas mais comuns nos _______. (A) um quarto (...) gâmetas femininos (B) um quinto (...) gâmetas masculinos (C) um quinto (...) gâmetas femininos (D) um quarto (...) gâmetas masculinos 5. A principal diferença entre a partenogénese e a reprodução sexuada consiste na (A) ausência, na primeira, de células sexuais. (B) ausência, na primeira, de fecundação. (C) formação, na segunda, de um embrião diploide. (D) ausência, na segunda, de células sexuais. 6. O número de gâmetas com anomalias a nível genético poderia ser superior se (A) os cromossomas homólogos não trocassem segmentos entre si. (B) existissem mecanismos de identificação e correção de mutações, durante a meiose. (C) todas as células com anomalias cromossómicas fossem viáveis. (D) não existissem mecanismos de eliminação de células com erros.
10. Explique em que medida os resultados do estudo apoiam a hipótese de, no ser humano, existirem diferenças, entre homens e mulheres, ao nível do controlo do ciclo celular na formação de gâmetas. 11. Até ao momento, foi estudado, em detalhe, um maior número de mutações em machos, devido à complexidade da tarefa de analisar a oogénese; por outro lado, existem diferentes quantidades de dados para diferentes mutações. Com base nos dados, justifique a afirmação “ As conclusões do estudo apresentado deverão ser analisadas com cautela ”.
Soluções
Grupo I
1. Opção D. A meiose implica uma redução cromossómica e a fecundação resulta numa duplicação cromossómica; a ocorrência sucessiva de ambos os processos garante a manutenção do número típico de cromossomas de uma espécie. 2. Opção D. A apomixia não envolve meiose e fecundação, pelo que as diferenças genéticas entre os embriões serão resultado de mutações durante a replicação de DNA. 3. Opção C. Aquando da divisão I da meiose, há segregação de cromossomas homólogos, o que determina que cada célula-filha apenas receba um conjunto de cromossomas. 4. Opção C. Com a redução cromossómica, células diploides (2n) dão origem a células com metade do número de cromossomas, isto é, células haploides (n). 5. Opção B. A reprodução sexuada introduz variabilidade genética nas populações; em ambientes variáveis, a existência, numa população, de indivíduos com diversidade de informações genéticas aumenta a probabilidade de sobrevivência dessa mesma população. 6. Opção B. O endosperma resulta da fusão de três células haploides (dois núcleos femininos com um núcleo do grão de pólen), pelo que será 3n , ou seja, terá três conjuntos de cromossomas. 7.
- Referência à utilização de água e dióxido de carbono e formação de glicose e oxigénio, por ação da energia luminosa, na fotossíntese.
- Referência à utilização de glicose e oxigénio e formação de água e dióxido de carbono, com libertação de energia, na respiração aeróbia.
- Relação entre as moléculas utilizadas numa reação e as moléculas formadas na outra OU As moléculas formadas na fotossíntese são as moléculas utilizadas na respiração, e vice-versa. 8. - Referência, como desvantagem, à ausência total ou parcial de recombinação génica, e consequente redução da variabilidade sobre a qual a seleção natural atuará.
- Referência, como vantagem, à fixação imediata de qualquer genótipo de interesse, por seleção artificial. 9.
- Referência à multiplicação vegetativa de plantas como mecanismo assexuado de reprodução.
- Referência aos meristemas como tecidos com células indiferenciadas/células com potencial de diferenciação/células estaminais, que existem em plantas adultas.
- Relação entre a multiplicação a partir de estacas e a existência, nestes fragmentos, de células com potencial para se diferenciarem numa planta completa, ou seja, uma forma de reprodução.
- Referência à existência, unicamente, de entidades/células diploides, no ciclo de vida com reprodução por apomixia, portanto, sem alternância de fases nucleares.
- Referência à existência de entidades/células haploides e diploides, no ciclo de vida com reprodução sexuada, portanto, com alternância de fases nucleares.
- Referência à alternância de gerações (gametofítica e esporofítica) em ambos os ciclos de vida. **Grupo II
- Opção A.** A separação dos cromossomas homólogos, durante a anáfase I, origina uma redução cromossómica. 2. Opção C. No organismo humano, as células somáticas resultam de mitose e, portanto, são diploides (possuem dois conjuntos de cromossomas típicos da espécie), enquanto que as células sexuais se formam por meiose, logo são haploides (possuem um conjunto de cromossomas). 3. Opção B. Nas mulheres, a formação de oócitos inicia-se ainda na vida intra-uterina/na fase fetal/no feto, e completa-se na vida adulta, caso ocorra fecundação. 4. Opção A. O texto refere que até 25% (ou seja, um quarto) de todos os fetos humanos têm um número anormal de cromossomas. 5. Opção B. Ao contrário da fecundação, na partenogénese, um óvulo inicia um conjunto de divisões que resulta na formação de um zigoto, sem intervenção de uma célula sexual masculina ou espermatozoide. 6. Opção D. A existência de mecanismos que conduzem à eliminação de células com erros diminui o número de gâmetas com anomalias genéticas. 7. Opção B. Na mutação Atm, a meiose é interrompida, tanto em óvulos (sexo feminino) como em espermatozoides (sexo masculino) (I – F). A figura 1 mostra que, em 9 mutações, não se formam espermatozoides, o que implica que a meiose é interrompida (II – V). A figura 1 mostra a formação tanto de oócitos e de espermatozoides viáveis, ainda que as mutações ocorram em fases precoces da meiose (III – F). 8. a) 1; b) 2; c) 2; d) 1; e) 2. 9. E – B – D – C – A 10.
- Referência ao maior número de mutações na formação de oócitos, comparando com a formação espermatozoides, encontrado pela investigação em causa.
- Referência aos mecanismos de controlo do ciclo celular como mecanismos de identificação e correção de erros.
- Relação entre uma menor eficácia/menor número de mecanismos que eliminem essas mutações em gâmetas e um maior número de mutações na oogénese/na formação de oócitos. 11.
- Referência à diferença no número de estudos sobre a espermatogénese e sobre a oogénese, em seres humanos.
- Referência à diferença na quantidade de dados para diferentes mutações.
- Relação entre diferenças, entre sexos, nos estudos sobre formação de gâmetas e nos dados sobre diferentes mutações e a importância de analisar com cautela, os dados do estudo referido.
