Fuvest 2021 - 2ª fase - dia 2

a) Pela análise dos gráficos, pode-se concluir que os peixes da espécie A apresentam um maior tamanho populacional em ambientes sombreados, uma vez que a oferta de alimento, para essa espécie, é maior, ou seja, há um maior número de microcrustáceos pequenos, seu alimento preferido. Já os peixes da espécie B apresentam um maior tamanho populacional em ambientes ensolarados, uma vez que a oferta de alimento para essa espécie é maior, ou seja, há uma maior número de microcrustáceos, de variados tamanhos, que fornecem mais nutrientes e mais energia.

Portanto, a razão, ao final do experimento, entre o número de indivíduos da espécie B nos tanques expostos ao sol (80 indivíduos) em relação ao número de indivíduos dessa mesma espécie nos tanques sombreados (50 indivíduos) foi de:

$R=\frac{80}{50}\Rightarrow R=1,6$

b) A razão entre o número de indivíduos da espécie B (50 indivíduos) e o número de indivíduos da espécie A (50 indivíduos), no início do experimento, pode ser calculada da seguinte maneira:

$R=\frac{50}{50}\Rightarrow R=1$

A razão entre o número de indivíduos da espécie B (80 indivíduos) e o número de indivíduos da espécie A (20 indivíduos), no final do experimento, pode ser calculada da seguinte maneira:

$R=\frac{80}{20}\Rightarrow R=4$

Portanto, considerando apenas os tanques expostos ao sol, podemos notar que a razão entre o número de indivíduos da espécie B e o número de indivíduos da espécie A, no início e no fim experimento, variou de forma positiva, como mostrado no gráfico abaixo:

c) As espécies de peixes A e B estabelecem entre si uma relação ecológica de competição interespecífica. Nessa interação, há prejuízo para ambos os participantes (-/-), uma vez que a quantidade de alimento (microcrustáceos pequenos) disponível no ambiente é limitada e, portanto, cada uma das espécies apresentaria um desempenho maior caso estivesse isolada. Porém, o efeito da competição sobre a espécie B é reduzido nos tanques expostos ao sol, já que os peixes da espécie B atingem um tamanho populacional maior do que os peixes da espécie A.

Os peixes da espécie B se alimentam tanto de microcrustáceos pequenos quanto de microcrustáceos grandes, de modo que a espécie B pode ser chamada de generalista. Já os peixes da espécie A se alimentam apenas de microcrustáceos pequenos, de modo que a espécie A pode ser chamada de especialista. Assim, podemos concluir que o nicho ecológico fundamental da espécie B é mais amplo do que o nicho ecológico da espécie A, permitindo que a primeira obtenha mais alimento do que a última. Essa diferença na taxa de obtenção de alimento, resultado da exploração, pela espécie B, de uma parte do seu nicho ecológico que a espécie A não ocupa, favorece o aumento do número de indivíduos da espécie B.

a) O pâncreas é uma glândula mista, apresentando tanto uma porção exócrina quanto uma porção endócrina.

A porção exócrina do pâncreas produz e libera, no duodeno (primeira parte do intestino delgado), o suco pancreático, secreção constituída por bicarbonato de sódio, que neutraliza o pH ácido do quimo, e enzimas digestivas, entre as quais as mais importantes são:

• Amilase pancreática, que catalisa a hidrólise do amido.

• Tripsina, que catalisa a hidrólise de proteínas.

• Quimotripsina, que catalisa a hidrólise de proteínas.

• Aminopeptidases, que catalisam a hidrólise de peptídeos menores, a partir da extremidade amino-terminal.

• Carboxipeptidases, que catalisam a hidrólise de peptídeos menores, a partir da extremidade carboxi-terminal.

• Lipase, que promove a hidrólise de triglicerídeos.

• Nuclease, que promove a hidrólise de ácidos nucleicos.

A porção endócrina do pâncreas é constituída pelas ilhotas pancreáticas, ou ilhotas de Langerhans. Cada ilhota é formada por dois tipos celulares especializados: as células alfa e as células beta. As células alfa possuem a função de secretar o hormônio glucagon, que promove o aumento da glicemia, ou seja, o aumento da concentração de glicose no plasma sanguíneo (geralmente em em resposta à situações de jejum). Já as células beta possuem a função de secretar o hormônio insulina, que promove a diminuição da glicemia, ou seja, a redução da concentração de glicose no plasma sanguíneo (geralmente após as refeições).

Portanto, existem duas grandes complicações para a saúde humana decorrentes da insuficiência de atividade do pâncreas:

1. Perda da capacidade de hidrólise enzimática no duodeno, devido à pequena quantidade de suco pancreático. Dessa maneira, a transformação do quimo em quilo ficará comprometida, a taxa de absorção de nutrientes orgânicos irá diminuir e o indivíduo apresentará um quadro de desnutrição.

2. Perda da capacidade de regulação da glicemia, devido à pequena quantidade de insulina e glucagon liberada pelas ilhotas pancreáticas. Dessa maneira, o indivíduo poderá apresentar quadros de hiperglicemia e hipoglicemia, havendo anormalidades na concentração de glicose no sangue, o que pode provocar tontura, fraqueza e desmaios.

b) Pela análise do heredograma, o padrão mais provável de herança genética da hemocromatose juvenil é autossômica recessiva, por dois motivos:

1. Os pais da mulher IV-2, afetada (aa), são normais. Dessa maneira, podemos deduzir que ambos são heterozigotos (Aa) e que ambos transmitiram um alelo recessivo para sua filha. Caso a doença apresentasse herança autossômica dominante, um dos pais deveria ser obrigatoriamente afetado, pois o alelo dominante sempre se manifesta.

2. O pai da mulher IV-2 é normal (Aa). Dessa maneira, podemos deduzir que a doença é autossômica e não ligada ao sexo. Se este fosse o caso, o pai da mulher IV-2 deveria ser obrigatoriamente afetado, pois um alelo recessivo ligado ao cromossomo X sempre se manifesta nos homens, que são hemizigotos para tais loci (X^aY).

c) Considerando apenas um evento de mutação em cada caso, as alterações na trinca 320 do RNAm, que leva à substituição do aminoácido glicina por valina, alanina ou códon de parada (STOP) são as seguintes:

1) Glicina → Valina

A mutação de substituição que promove a alteração do aminoácido glicina por valina (mutação missense) resulta na troca de uma guanina na segunda posição do códon por uma uracila, como mostrado abaixo:

RNAm selvagem    5’... GUU-GGG-GGA-UGC-UUC ...3’

RNAm mutante      5’... GUU-GGG-GUA-UGC-UUC ...3’

2) Glicina → Alanina

A mutação de substituição que promove a alteração do aminoácido glicina por alanina (mutação missense) resulta na troca de uma guanina na segunda posição do códon por uma citosina, como mostrado abaixo:

RNAm selvagem    5’... GUU-GGG-GGA-UGC-UUC ...3’

RNAm mutante      5’... GUU-GGG-GCA-UGC-UUC ...3’

3) Glicina → Códon STOP

A mutação de substituição que promove a alteração do aminoácido glicina por um códon de parada (mutação nonsense) resulta na troca de uma guanina na primeira posição do códon por uma uracila, como mostrado abaixo:

RNAm selvagem    5’... GUU-GGG-GGA-UGC-UUC ...3’

RNAm mutante      5’... GUU-GGG-UGA-UGC-UUC ...3’

No caso de haver um códon de parada (UGA) prematuro no RNAm, a tradução será interrompida antes que todos os aminoácidos sejam inseridos no polipeptídeo nascente. Portanto, a estrutura primária da proteína formada ao final do processo de tradução pelos ribossomos da célula será menor do que a proteína selvagem (original). Uma proteína menor do que a original provavelmente não terá função, levando ao quadro clínico característico da hemocromatose juvenil.

a) A temperatura corporal de um ser humano saudável varia em torno de 36,7ºC. Temperaturas mais elevadas podem ser atingidas quando o corpo está em atividade física e temperaturas mais baixas quando em estado de repouso. Na faixa dos 36,7ºC encontramos no gráfico a espécie 1, que é forte candidata para ser simbiótica com os mamíferos. Porém, também devemos considerar que a temperatura mencionada não é uniforme no corpo dos mamíferos, de tal modo que uma medição mais apurada encontrará temperaturas mais baixas nas extremidades e na região superficial. Assim sendo, poderíamos considerar a possibilidade de encontrarmos também a simbiose com a espécie 2. Adicionalmente também observamos que existem diferentes espécies de mamíferos com temperaturas tanto abaixo quanto acima da temperatura média apresentada pelos mamíferos, de modo que esperamos encontrar, mesmo que poucas, espécies com temperatura entre 30 °C e 35 °C e entre 40 °C e 45 °C. Sendo assim, além da espécie 1, também apresenta um potencial de simbiose com mamíferos as espécies 2, 3 e 4.

b) O intervalo de temperatura no qual observamos a maior diversidade é aquela que permite o crescimento bacteriano da maior quantidade de espécies diferentes, seja o crescimento elevado ou não. Dessa forma, no intervalo entre 45ºC e 50ºC podemos verificar a maior diversidade de bactérias. Neste intervalo ocorre crescimento das bactérias das espécies 1, 3, 4 e 5.

A análise do gráfico permite observar que nos demais intervalos a quantidade de espécies é menor, conforme abaixo descrito:

• de 0ºC a 5ºC: nenhuma bactéria apresenta crescimento;
• de 5ºC a 10ºC: nenhuma bactéria apresenta crescimento;
• de 10ºC a 15ºC: apenas as espécies 1 e 2 apresentam crescimento;
• de 15ºC a 20ºC: apenas as espécies 1 e 2 apresentam crescimento;
• de 20ºC a 25ºC: apenas as espécies 1 e 2 apresentam crescimento;
• de 25ºC a 30ºC: apenas as espécies 1 e 2 apresentam crescimento;
• de 30ºC a 35ºC: apenas as espécies 1 e 2 apresentam crescimento;
• de 35ºC a 40ºC: apenas a espécie 1 apresenta crescimento;
• de 40ºC a 45ºC: apenas as espécies 1, 3 e 4 apresentam crescimento;
• de 45ºC a 50ºC: as espécies 1, 3, 4 e 5 apresentam crescimento;
• de 50ºC a 55ºC: apenas as espécies 3, 4 e 5 apresentam crescimento;
• de 55ºC a 60ºC: apenas as espécies 3, 4 e 5 apresentam crescimento;
• de 60ºC a 65ºC: apenas as espécies 3 e 5 apresentam crescimento;
• de 65ºC a 70ºC: apenas as espécies 3 e 5 apresentam crescimento;
• de 70ºC a 75ºC: apenas as espécies 3 e 5 apresentam crescimento;
• de 75ºC a 80ºC: apenas a espécie 5 apresenta crescimento;
• de 80ºC a 85ºC: apenas a espécie 5 apresenta crescimento;
• Acima de 85ºC: nenhuma bactéria apresenta crescimento.

c) A uma temperatura de 65ºC não sobreviveriam as bactérias das espécies 1, 2 e 4, pois a tolerância máxima dessas espécies é abaixo de 50ºC, 35ºC e 60ºC, respectivamente. De acordo com o gráfico, somente as bactérias das espécies 3 e 5 poderiam sobreviver a uma temperatura de 65ºC. O processo fisiológico-bioquímico que ocorre em macromoléculas e impede a sobrevivência das bactérias das espécies 1, 2 e 4 é a desnaturação proteica. As proteínas são macromoléculas poliméricas, formadas pela combinação de muitas unidades de aminoácidos, mantidos unidos por ligações peptídicas. As proteínas assumem muitas funções em um organismo, entretanto, a temperatura tem especial interferência nas proteínas com função enzimática. As enzimas são responsáveis por catalisar a maioria das reações químicas celulares e nos processos vitais mais básicos da vida. A longa cadeia de aminoácidos, estrutura primária, encontra-se em um formato tridimensional complexo nas enzimas em estado funcional. Ao ser sintetizada a cadeia polipeptídica toma o formato conhecido como alfa-hélice, semelhante a uma espiral, responsável pela estrutura secundária. Em seguida, a interação entre aminoácidos distantes na cadeia faz com que a estrutura sofra dobras sobre si mesma, originando uma estrutura tridimensional, a estrutura terciária da enzima. Pesquisas mostraram que a atividade catalítica de uma enzima está relacionada com regiões específicas da estrutura, o sítio ativo. O formato tridimensional dessa região oferece a interação adequada com os substratos sobre os quais as enzimas atuam. Alterações no sítio ativo, mesmo que pequenas, podem alterar a eficiência da atividade enzimática e a exposição das enzimas a altas temperaturas pode interferir nas interações entre os aminoácidos e afetar drasticamente e de maneira irreversível o formato tridimensional enzimático, refletindo, por consequência, na atividade catalítica. Essa alteração é conhecida como desnaturação proteica, razão pela qual temperaturas elevadas podem ser um fator limitante para o crescimento de algumas espécies de bactérias.

a) Uma população pode ser definida como o conjunto de organismos de uma mesma espécie que vive e interage em determinada área geográfica. Uma população apresenta atributos próprios e que não estão presentes no nível de organização de organismo, como tamanho (número de indivíduos), crescimento e densidade.

A densidade populacional é definida como a razão entre o número total de indivíduos da população e a área (em cm² ou m²) ou o volume (em cm³ ou m³) ocupados por eles:

$Densidade=\frac{Número total de indivíduos}{Área ou volume}$
 

Dentre os organismos representados na figura, podemos observar que as cracas, crustáceos do grupo Cirripedia, são os seres vivos que apresentam a maior densidade dentre as espécies indicadas como habitantes do costão rochoso. Considerando a área amostrada como equivalente a 1 m², a densidade de cracas na amostra seria de 60 indivíduos/m², bem maior do que a dos demais organismos. Em uma comparação, por exemplo, a densidade populacional das estrelas-do-mar seria de apenas 11 indivíduos/m², cerca de 6 vezes menos.

b) Os costões rochosos são ecossistemas de substrato consolidado, ou seja, são constituídos por rochas onde vive uma elevada biodiversidade de espécies marinhas. Os costões estão submetidos à influência das marés e geralmente se estendem de regiões permanentemente inundadas (infralitoral) até regiões permanentemente secas (supralitoral).

Os fatores abióticos, ou seja, não vivos, que são mais influentes nos ecossistemas de costão rochoso são: luminosidade, temperatura, oscilação das marés, ação das ondas, salinidade, topografia da região e tipo de rocha que constitui o substrato.

Os fatores bióticos, ou seja, vivos, que apresentam grande influência nos ecossistemas de costão rochoso são formados principalmente por espécies bentônicas, como algas verdes, vermelhas e pardas, cracas, anêmonas-do-mar, caranguejos, anfípodes, estrelas-do-mar, pepinos-do-mar, moluscos bivalves e gastrópodes, quítons, poliquetas, briozoários e ascídias.

c) Dentre os níveis de organização em biologia, que se estendem do átomo até a biosfera, podem-se estabelecer os níveis de organização em ecologia: indivíduo → população → comunidade → ecossistema → biosfera. Os níveis de organização em ecologia podem ser assim definidos:

• Indivíduo: menor nível de organização, correspondendo ao organismo individual, que interage com outros organismos e com fatores abióticos do meio.

• População: conjunto de indivíduos da mesma espécie que vivem e se reproduzem em determinada área geográfica.

• Comunidade ou biocenose: conjunto de populações de diferentes espécies que vivem e interagem em determinada área geográfica.

• Ecossistema: conjunto formado pela união da comunidade biológica (que representa os fatores bióticos) com os fatores abióticos do ambiente (biótopo).

• Biosfera: conjunto de todos os ecossistemas da Terra, ou seja, a biosfera engloba todas as regiões do planeta onde seres vivos são encontrados.

Os biomas podem ser definidos como regiões continentais do globo terrestre que possuem atributos climáticos específicos (temperatura e precipitação) e nas quais podemos encontrar um determinado tipo de vegetação predominante. Assim sendo, podemos considerar os biomas como divisões do biociclo terrestre que compreendem diversos ecossistemas.

Portanto, as lacunas da frase abaixo, presente na folha de respostas, podem ser preenchidas da seguinte maneira:

O costão rochoso é um ambiente característico dos ecossistemas costeiros, muito comuns nas áreas litorâneas do Sudeste do Brasil, limítrofes com o bioma Mata Atlântica. O esquema mostra uma comunidade de invertebrados, formada por populações de cinco espécies.

a) A febre é um mecanismo fisiológico criado pelo nosso próprio corpo e visa aumentar a eficiência da resposta imunológica desencadeada em processos infecciosos.  O aumento da temperatura, seja localizado em uma região específica ou sistêmico, permite maior atividade de determinadas células de defesa, os neutrófilos e macrófagos. Os neutrófilos são células predominantemente sanguíneas, mas podem migrar para regiões teciduais e se juntar aos macrófagos, grandes células teciduais. Juntos, eles realizam a resposta imunológica inespecífica, que tem como principal ação a fagocitose dos agentes infecciosos. A migração anteriormente mencionada é conhecida como diapedese e é facilitada em temperaturas um pouco mais elevadas. Portanto, a febre é um estado corporal que pode ser importante aliado no combate aos organismos invasores causadores de doenças.

b) O método mais indicado para o diagnóstico da infecção por SARS-CoV-2 pela presença de anticorpos é o X. Embora a resposta imunológica mediada pelas células fagocitárias seja imediata, muitas vezes é insuficiente para combater o organismo invasor. Nesse caso entra em ação a resposta imunológica específica, que envolve a produção de anticorpos por parte de outros tipos de leucócitos, os linfócitos B. Diferente da primeira resposta, a resposta específica não é imediata e pode levar dias para surtir seus efeitos, fato ilustrado no exercício, que mostra que a produção de anticorpos pode levar de 7 a 20 dias após o contato com o vírus SARS-CoV-2. Assim sendo, a pertinência do método X (método sorológico), que consiste na detecção de anticorpos presentes no plasma sanguíneo do paciente, só ocorre após transcorridos vários dias após o contato com o vírus e a eficiência desse método aumenta na medida em que a quantidade de anticorpos no plasma também aumenta. De acordo com o gráfico a eficácia e a precisão do diagnóstico por esse método chegam ao máximo em torno do 20º dia. O método Y, método do PCR, não consiste na identificação dos anticorpos, mas na detecção do RNA viral, já presente desde o início da infecção, no interior do capsídeo do vírus SARS-CoV-2.

c) A troca gasosa, ou hematose, ocorre na extensa área dos alvéolos pulmonares, um tecido formado por uma única camada de células epiteliais pavimentosas, recobertas por uma camada fina de líquido que mantém o epitélio úmido. Essa película de água contém substâncias surfactantes, responsáveis por reduzir a tensão superficial da água e facilitar a passagem do oxigênio em direção aos capilares, pequenos e delgados vasos que passam pelos alvéolos. Em situações normais o ar chega até os alvéolos e o oxigênio se difunde em direção ao sangue a uma curta distância e sem dificuldades. A acúmulo de líquido provocado pela infecção dificulta as trocas gasosas por reduzir a concentração das substâncias surfactantes e também por reduzir a área disponível para trocas gasosas. Além disso, o acúmulo de líquido aumenta a distância entre os capilares sanguíneos e a superfície do líquido, tornando o processo lento e ineficiente. A redução da saturação de oxigênio provoca diminuição da afinidade da hemoglobina pelo O₂, em função do fenômeno da cooperatividade positiva, e dificulta o transporte do O₂para os tecidos. A redução da saturação de O₂ da região vem acompanhada pelo aumento da concentração do gás carbônico, o qual se combina com a água e forma ácido carbônico, reação catalisada pela da anidrase carbônica. A ionização do ácido carbônico libera H⁺ e provoca redução do pH na região dos capilares pulmonares, reduzindo ainda mais a afinidade da hemoglobina pelo O₂ e agravando a redução da captação do oxigênio.

a) A seleção natural corresponde a um processo de sucesso reprodutivo diferencial. Nesse processo, os indivíduos da população que são selecionados são aqueles que apresentam certas características (morfológicas, fisiológicas, comportamentais, bioquímicas etc.) que lhes conferem maior capacidade de sobrevivência e reprodução no ambiente específico onde vivem, de modo que eles deixam um maior número de descendentes na geração seguinte, os quais herdam as suas características vantajosas. Os principais fatores que atuam como agentes da seleção natural são a competição (intra e interespecífica), a predação, o parasitismo e o mutualismo.

No caso da seleção artificial, a alteração da composição genética das populações, ao longo do tempo, é semelhante à alteração verificada pela ação da seleção natural. Porém, na seleção artificial, os fatores que determinam quais são as características selecionadas incluem apenas a preferência de agricultores e criadores de animais e não fatores naturais do ambiente, como predadores e competidores. Desse modo, as características de plantas e animais que aumentavam a oferta de alimento, roupas e materiais úteis aos seres humanos foram escolhidas e reforçadas, enquanto aquelas que limitavam a oferta de alimento e materiais úteis ou dificultavam o cultivo, a criação, o consumo e a reprodução foram sendo eliminadas.

b) As monocotiledôneas constituem um dos grandes grupos de angiospermas, juntamente com as eudicotiledôneas. As primeiras incluem plantas que apresentam algumas características em comum, por exemplo:

• Sementes com apenas um cotilédone.

• Raiz fasciculada ou em cabeleira.

• Folhas com nervuras paralelas, ou seja, paralelinérveas.

• Flores com verticilos em múltiplo de três (trímeras).

• Feixes vasculares do caule dispostos de maneira difusa (espalhada).

• Grãos de pólen com apenas uma abertura (monoaperturados).

De acordo com a tabela dada, podemos citar as seguintes monocotiledôneas domesticadas e utilizadas pelos seres humanos atualmente:

c) As espécies cultivadas e domesticadas de trigo (Triticum turgidum durum e Triticum aestivum aestivum) foram obtidas por um longo processo de seleção artificial. Nesse processo, houve pelo menos dois eventos de hibridização por poliploidia, que resultaram na origem de novas espécies. A formação de espécies de plantas alopoliploides acontece quando duas espécies diferentes cruzam e geram descendentes híbridos estéreis, cujo material genético é uma combinação dos genomas das espécies parentais. Posteriormente, devido a um fenômeno de duplicação do material genético que não é seguido pela divisão da célula, as plantas híbridas restauram sua condição fértil, dando origem a uma nova espécie poliploide.

A espécie Triticum turgidum durum foi formada pelo cruzamento entre as espécies parentais Triticum urartu (AA) e Aegilops sp. (BB). Cada uma delas apresentava células 2n = 14, de modo que o híbrido formado também apresentava 14 cromossomos (AB), uma vez que tanto o gameta masculino quanto o feminino dos parentais possuíam 7 cromossomos. Devido a um evento de duplicação do material genético, o número de cromossomos dobrou, originando, portanto, uma espécie tetraploide (BBAA), 4n = 28.

A espécie Triticum aestivum aestivum foi formada pelo cruzamento entre as espécies parentais Triticum dicoccum (BBAA) e Aegilops tauschii (DD). A primeira delas apresentava células 4n = 28, enquanto a segunda apresentava células 2n = 14, de modo que o híbrido formado apresentava 21 cromossomos (BAD). Os gametas de T. dicoccum possuíam 14 cromossomos, enquanto os gametas de A. tauschii possuíam 7 cromossomos. Devido a um evento de duplicação do material genético, o número de cromossomos dobrou, originando, portanto, uma espécie hexaploide (BBAADD), 6n = 42.