Questão 15 Unesp 2024 - 2ª fase
Conhecidas no Brasil pelo nome de Thompson Seedless, as uvas brancas da variedade Sultanina são resultado de uma mutação natural que as deixou sem sementes. Pesquisadores brasileiros da Embrapa Uva e Vinho, de Bento Gonçalves, no Rio Grande do Sul, investigaram o mecanismo molecular que leva essas uvas a não terem sementes. Eles compararam o padrão de ativação do gene VviAGL11 durante o desenvolvimento de frutos de uma uva com sementes, a branca Chardonnay, usada para fazer vinho, e da Sultanina, e constataram que, na Chardonnay, o gene VviAGL11 é expresso para a formação da casca que reveste as sementes. Na Sultanina, o gene simplesmente não é ativado nessa fase e isso resulta em sementes residuais — na prática, em uvas sem semente. Tal conhecimento poderá permitir que, antes mesmo de produzir o fruto, saiba-se, por meio de testes de DNA, se a uva terá ou não sementes.
(http://revistapesquisa.fapesp.br. Adaptado.)
a) Qual etapa inicial da expressão gênica não ocorre no núcleo das células da Sultanina em decorrência da inativação do gene VviAGL11? Que ácido nucleico não é imediatamente produzido devido à inativação desse gene?
b) Nas uvas Thompson Seedless, que estrutura do carpelo da flor não se desenvolve completamente e resulta em sementes residuais? A enxertia é uma das técnicas empregadas na propagação vegetativa de plantas que produzem frutos sem sementes. Explique em que consiste essa técnica.
a) Os genes são segmentos da molécula de DNA que armazenam informação para a produção de uma molécula de RNA funcional. Um dos tipos de RNA funcional produzidos a partir da informação armazenada nos genes é o RNA mensageiro (RNAm), que transporta a informação do gene para o citoplasma, onde ela será usada para a síntese de uma proteína. Portanto, os genes que determinam a produção de moléculas de RNAm são chamados de genes codificadores de proteína e sua expressão resulta na formação dos polipeptídeos presentes na célula. Nas células humanas, existem cerca de 20 mil genes que especificam a produção de proteínas, o que engloba apenas 2% do material genético contido no núcleo.
A expressão de um gene codificante de proteína depende de duas etapas, sendo a primeira chamada de transcrição e a segunda, tradução (Figura 1). Portanto, a etapa inicial da expressão gênica que não ocorre no núcleo das células da Sultanina em decorrência da inativação do gene VviAGL11 é a transcrição.
Figura 1: expressão gênica em uma célula eucariótica, mostrando as etapas de transcrição e tradução. Fonte: Urry et al. (2017) Campbell Biology. Pearson Education, Inc.
Na etapa de transcrição, a sequência de bases nitrogenadas que constituem o gene é lida pela enzima RNA polimerase, que sintetiza uma molécula de RNAm, cuja sequência de bases é complementar à sequência presente no DNA. Portanto, o ácido nucleico que não é imediatamente produzido devido à inativação do gene VviAGL11 é o RNA, especificamente o RNA mensageiro.
Para que essa etapa inicial ocorra, são necessários os fatores de transcrição, proteínas que se ligam à região promotora dos genes e que permitem a interação da enzima RNA polimerase com a molécula de DNA. Portanto, são os fatores de transcrição que regulam a expressão gênica, ligando e desligando genes específicos. Assim sendo, tais proteínas são as responsáveis pelo controle de processos como a divisão celular, o crescimento das células, a diferenciação celular, a apoptose e a migração das células durante o desenvolvimento embrionário.
b) A flor é um órgão reprodutivo das plantas do grupo das angiospermas. Uma flor díclina, ou seja, hermafrodita, típica de muitas espécies, apresenta as seguintes estruturas, ou verticilos (Figura 2):
- Sépalas, folhas modificadas que protegem o botão floral.
- Pétalas, folhas modificadas que, nas plantas polinizadas por animais, são coloridas e atraem os polinizadores.
- Estames, folhas modificadas que constituem o androceu, estruturas masculinas da flor e, portanto, as responsáveis pela produção dos grãos de pólen.
- Carpelos, folhas modificadas que constituem o gineceu, estruturas femininas da flor e, portanto, as responsáveis pela produção dos óvulos, cada um dos quais contém um gametófito feminino ou saco embrionário.
Figura 2: estrutura da flor de angiospermas, mostrando os verticilos florais típicos. Fonte: Urry et al. (2017) Campbell Biology. Pearson Education, Inc.
Durante o processo de polinização, os grãos de pólen formados nas anteras dos estames são liberados e transportados até o estigma dos carpelos da mesma flor, ou de flores diferentes, do mesmo indivíduo ou de outros indivíduos da mesma espécie. O transporte dos grãos de pólen pode ocorrer por meio do vento (anemofilia), da água (hidrofilia) ou de animais (zoofilia), sendo a polinização por abelhas (melitofilia) a mais difundida entre as espécies de angiospermas.
A polinização permite a ocorrência da fecundação, ou seja, o encontro entre o gameta masculino (núcleo espermático), transportado pelo tubo polínico até o interior do óvulo, e o gameta feminino (oosfera), uma das sete células do saco embrionário, presente no óvulo. Como resultado da fecundação, forma-se o zigoto diploide (2n), que dará origem ao embrião, futura geração esporofítica que permanece dormente no interior da semente.
A semente é uma estrutura que se forma após a fecundação a partir do desenvolvimento do óvulo da flor. Ela é formada pelas seguintes estruturas (Figura 3):
- Embrião (originado a partir da oosfera), organismo diploide que constitui a geração esporofítica do ciclo de vida das plantas.
- Endosperma (originado a partir da célula central), tecido triploide (3n) que armazena reservas nutritivas para o desenvolvimento embrionário e que se forma a partir da fecundação dos núcleos polares por um dos núcleos espermáticos.
- Casca ou tegumento (originada a partir dos integumentos do óvulo: primina ou intina, e secundina ou exina), estrutura de revestimento externo que protege a semente.
Figura 3: estrutura da semente das angiospermas, mostrando suas partes constituintes. Fonte: Urry et al. (2017) Campbell Biology. Pearson Education, Inc.
Portanto, nas uvas Thompson Seedless, a estrutura do carpelo da flor que não se desenvolve completamente, resultando em sementes residuais, é o óvulo.
A enxertia é uma técnica que propagação vegetativa que consiste na fusão entre o sistema radicular de uma espécie de planta e o sistema caulinar (aéreo) de outra espécie. Assim, a espécie que fornece o sistema radicular ou subterrâneo, chamada de cavalo ou porta-enxerto, deve possuir alguma vantagem adaptativa, como crescimento rápido, resistência à seca, resistência a parasitas presentes no solo (como vermes nematoides) etc. Já a espécie que fornece o sistema caulinar ou aéreo, chamada de cavaleiro ou enxerto, apresenta relevância na produção de flores, frutos ou sementes, sendo economicamente importante para a agricultura. Desse modo, a parte aérea da planta que é propagada pela enxertia pode ser reproduzida muitas vezes, em pouco tempo, havendo ganhos substanciais para a produtividade agrícola.