Unicamp 2021 segunda fase – prova de biologia resolvida

Confira a resolução da prova de biologia da segunda fase do vestibular 2021 da Unicamp.

01) Em 11 de março de 2020 a Organização Mundial de Saúde declarou a pandemia da Covid-19, uma doença causada pela infecção pelo novo coronavírus (SARS-CoV-2). No mundo, até 22/01/2021, mais de 97 milhões de casos foram confirmados em 192 países e regiões, contabilizando mais de 2 milhões de mortes.

(Fonte: WHO director-general’s opening remarks at the media briefing on COVID-19 – 11 mar 2020; COVID-19 Dashboard by the Center for Systems Science and Engineering at Johns Hopkins University.
Acessado em 22/01/2021.

A) Defina pandemia. O vírus SARS-CoV-2 usa a proteína Spike, presente em sua superfície, para se ligar ao receptor ECA2 na superfície das células humanas. Com base na figura ao lado, descreva as etapas 3 e 4 indicadas no ciclo de replicação do SARS-CoV-2.

B) Vários laboratórios estão envolvidos no desenvolvimento de vacinas para a Covid-19, com a utilização de diferentes estratégias. Explique como ocorre a imunização ativa pela vacinação no indivíduo.

02) Muitas células do corpo humano interagem entre si e com os componentes da matriz extracelular para estabelecerem uma organização tridimensional (3D). O processo de agregação celular permite a realização de experimentos em um modelo 3D de esferoides. A figura I representa, em plano 2D, a agregação celular 3D no esferoide. Conforme crescem, os esferoides exibem geometria esférica com organização concêntrica de células nas zonas de proliferação, de transição, e de células mortas. As concentrações de gases e outras moléculas diferem entre essas zonas, como representado na figura II em plano 2D.

A) Explique a razão da organização dos esferoides com células proliferativas na região externa e células mortas na região interna, como mostra a figura II. Como o corpo humano, em situações fisiológicas, evita o surgimento de zona de células mortas representadas na figura II?

B) Os enteroides são esferoides originados das células de revestimento do intestino humano e apresentam similaridade com as células epiteliais que os originaram. Cite duas características morfológicas das células de revestimento interno do intestino humano e suas respectivas funções.

03) Um estudo monitorou o impacto das medidas de isolamento social na qualidade do ar em áreas urbanas da cidade de São Paulo (Marginal Tietê, Marginal Pinheiros e Centro). O monitoramento diário da composição do ar entre 24 de março e 20 de abril de 2020 detectou uma redução das concentrações de monóxido de carbono (CO), monóxido de nitrogênio (NO) e dióxido de nitrogênio (NO2) de aproximadamente 53%, 66% e 44%, respectivamente, em comparação com os valores médios registrados no mês de abril nos anos de 2015 a 2019.

(Adaptado de L. Y. K. Nakada e R. C. Urban. Science of the Total Environment, Amsterdam, v. 730, 139087, ago. 2020.)

A) Explique a relação entre a produção de CO e a utilização de veículos automotores movidos a combustível de origem fóssil. Descreva um benefício ambiental do Programa Nacional do Álcool (Proálcool) para o Brasil.

B) A água da chuva é uma combinação da composição química das gotículas que formam as nuvens e das substâncias que se incorporam às gotas de chuva durante a precipitação. Explique como um dos poluentes citados no enunciado pode levar à formação de precipitação ácida. Indique e explique um prejuízo da precipitação ácida para o ecossistema aquático.

04) O avanço da tecnologia torna possível a análise das coberturas vegetais com sensores remotos. O Índice de Vegetação da Diferença Normalizada (NDVI) usa bandas do espectro eletromagnético captadas por satélite que são modificadas pela presença da vegetação, devido aos pigmentos das plantas que absorvem energia luminosa.
Com base no padrão de energia refletida pelas plantas, é possível avaliar o vigor vegetativo em grandes extensões, tanto em campos agrícolas como em florestas. Especificamente, o NDVI considera a refletância das folhas nas bandas do vermelho (RED, faixa de comprimento de onda de 625 a 740 nm) e infravermelho próximo (NIR, faixa de comprimento de onda de 740 a 2500 nm). Os valores de NDVI de vegetações variam de 0 a 1, sendo calculados de acordo com a equação abaixo:

A) O espectro de absorção de luz pelas plantas é apresentado na figura ao lado.

O NDVI seria maior em uma planta saudável ou doente? Justifique sua resposta.
Considere a refletância no NIR igual entre plantas saudáveis e doentes, e que a doença causa o amarelecimento das folhas.

B) Explique como a energia luminosa absorvida pelos pigmentos das plantas é transformada em energia química. Por que é possível associar o NDVI ao vigor da comunidade de plantas estudadas?

05) A capacidade de mudança de cor existe em algumas espécies de peixes, anfíbios e répteis. As mudanças envolvem a mobilização de grânulos de pigmentos em células especializadas, originadas da crista neural, chamadas cromatóforos. A depender da coloração e do mecanismo de atuação, os cromatóforos recebem diferentes denominações.

A) Qual é o folheto embrionário de origem dos cromatóforos? A mobilização dos pigmentos é realizada por proteínas motoras associadas a componentes do citoplasma celular. Qual componente celular permite os padrões de agregação e de dispersão apresentados nos cromatóforos da figura ao lado?

B) Os xantóforos, cromatóforos preenchidos por pigmentos amarelos, são encontrados em animais não venenosos como a falsa cobra coral. Já os iridóforos, cromatóforos reflexivos, são encontrados no camaleão.
Explique um comportamento ou hábito associado à cor em cada um desses dois animais. Cite uma característica associada à reprodução desses vertebrados que os diferencia dos anfíbios.

06) A endogamia promove o aumento de homozigose nos descendentes. Os primeiros estudos sobre os efeitos da endogamia em plantas foram realizados por Charles Darwin. O estudo da endogamia teve seu interesse inicial em sistemas reprodutivos de plantas, para explicar por que as numerosas espécies de plantas têm sistemas que impedem a autofecundação, e por que a reprodução por cruzamento prevalece na natureza.

(Adaptado de G. Álvarez, F. C. Ceballos e T. M. Berra. Biological Journal of the Linnean Society, Londres, v. 114, p. 474-83, fev. 2015.)

A) Defina homozigose. A partir de uma planta com genótipo Aa (geração S0), representada ao lado, qual é a porcentagem de homozigose na terceira geração (geração S3) de autofecundação? Considere que as plantas de genótipo AA, Aa e aa apresentam igual probabilidade de sobrevivência, a ocorrência exclusiva de autofecundação, e que os tamanhos das progênies das gerações S1, S2 e S3 são infinitos.

B) Plantas autógamas autofecundam-se e plantas alógamas dependem da polinização cruzada para o sucesso do processo reprodutivo. A cleistogamia, principal mecanismo de autofecundação, é um fenômeno observado em flores hermafroditas, em que a polinização ocorre antes mesmo da abertura floral. Como as flores e a polinização devem ser manipuladas pelo pesquisador em um programa de melhoramento genético que visa a aumentar a heterozigose em plantas com cleistogamia?

07) A hemoglobina é uma proteína composta por quatro cadeias polipeptídicas. Cada cadeia está associada a um grupo heme que contém ferro, capaz de se ligar reversivelmente ao oxigênio, permitindo assim sua função primária, que é a do transporte de oxigênio dos pulmões aos tecidos periféricos.

A) A Figura 1 apresenta a curva de dissociação para duas hemoglobinas humanas: em adultos (linha tracejada) e fetais (linha sólida). Considerando elementos de equilíbrio químico e esse gráfico, indique qual hemoglobina tem maior afinidade com o oxigênio: a do adulto ou a fetal? Justifique sua resposta.

B) O efeito Bohr, representado na Figura 2, ocorre quando células com metabolismo aumentado liberam maiores quantidades de CO2 no sangue. Entre as curvas do gráfico (linhas sólida ou tracejada), identifique aquela que representa o resultado final do efeito Bohr. Explique, do ponto de vista químico, como você chegou a esta conclusão.

RESOLUÇÃO:

01)
A) Pandemia é o termo empregado para uma enfermidade que atinge níveis mundiais, ou seja, quando a doença atinge todos os continentes, afetando um grande número de pessoas.
Na figura, a etapa 3 corresponde à liberação do RNA viral, enquanto a etapa 4 corresponde à tradução desse RNA, com a consequente produção de proteínas virais.

B) A imunização ativa quando o indivíduo recebe determinado antígeno (ex.: vírus; partícula viral; proteína bacteriana…) e produz anticorpos específicos contra esse antígeno, além da formação de células de memória.

02)
A) Na região periférica há maior disponibilidade de O2, nutrientes e fatores de crescimento, o que justifica a ocorrência de células proliferativas nesta região, visto que o processo de divisão celular tem elevado gasto energético. Já a maior quantidade de células mortas na região interna está relacionada à escassez de nutrientes e de O2 nesta região, devido à dificuldade de difusão dessas substâncias.
A resposta fisiológica do corpo humano para evitar o surgimento de células mortas como indicado na figura é através da formação de vasos sanguíneos.

B) Como exemplos de características morfológicas das células de revestimento interno do intestino podem ser citadas as microvilosidades, cuja função é aumentar a área de absorção de nutrientes e a presença de zônulas de adesão, que mantêm as células mais unidas.

03)

A) O monóxido de carbono (CO) é produzido a partir da combustão incompleta do combustível fóssil, como o petróleo. Assim, quanto maior a circulação de veículos movidos a combustíveis fósseis, maior a liberação de CO.
Um benefício ambiental do Proálcool é reduzir a intensificação do aquecimento global, visto que com o uso de biocombustível o CO2 liberado em sua queima é reutilizado na fotossíntese de novas culturas.

B) O dióxido de nitrogênio (NO2) reage com a água da chuva formando ácido nítrico (HNO3) e ácido nitroso (HNO2), responsáveis pela acidificação da chuva.
Um dos prejuízos da chuva ácida para os ecossistemas aquáticos é que a redução do pH da água dificulta a reprodução de muitas espécies (principalmente as ovíparas) e pode, inclusive, provocar a morte de animais e plantas gerando um desequilíbrio nas cadeias alimentares.

04)
A) Nas plantas doentes há uma menor quantidade de clorofilas (folhas amareladas) e, consequentemente, uma menor absorção de luz na faixa do vermelho. Logo, a refletância do vermelho (RED) será maior.
Considerando a equação proposta e que, nas plantas saudáveis e doentes o valor de NIR é igual, conclui-se que, aumentando o valor do RED, ter-se-á um menor valor para o NDVI.

B) A energia luminosa é captada pelas moléculas de clorofila, promovendo uma excitação de elétrons nos fotossistemas. Esses elétrons são transferidos ao NADPH que, na fase química do processo, é utilizado para a produção de glicose, com armazenamento de energia química nas ligações.
Também é preciso considerar que na fase fotoquímica ocorre produção de ATP, com utilização de energia luminosa (processo chamado de fotofosforilação), onde há armazenamento de energia química entre os fosfatos.
Como o NDVI indica a taxa de absorção de energia luminosa, ele pode ser empregado como indicativo da taxa de  fotossíntese, que é um dos processos biológicos empregados na medida do vigor das comunidades vegetais.

05)
A) O folheto embrionário que origina os cromatóforos é o ectoderma. O componente celular que permite os padrões de agregação e dispersão dos grânulos de pigmentos dos cromatóforos são os microtúbulos do citoesqueleto.

B) No caso da falsa coral, os xantóforos a proporcionam uma coloração de advertência, assemelhando-a à coral verdadeira, conferindo maior proteção contra predadores.
No caso do camaleão, os iridóforos fazem com que o animal tenha uma coloração semelhante à do meio em que se encontram (camuflagem), o que facilita a captura de alimento e dificulta a ação de predadores.

Uma característica reprodutiva que diferencia os répteis (falsa coral / camaleão) dos anfíbios é que os répteis possuem fecundação interna e desenvolvimento direto, com ovo amniótico; já os anfíbios possuem fecundação externa e desenvolvimento indireto, além de serem anamniotas.

06)

A) Homozigose é a ocorrência de 2 alelos iguais para certo gene.

Analisando o cruzamento, verifica-se que a porcentagem de heterozigotos é a metade do total de homozigotos (Na geração S1 há 50% de homozigotos e 50% de heterozigotos).

Na segunda geração, a porcentagem de heterozigotos reduzirá à metade.
Então, em S2:
75% de homozigotos e 25% de heterozigotos.

Na terceira geração, novamente, a porcentagem de heterozigotos reduz à metade.
Então, em S3:
Homozigotos = 87,5%
Heterozigotos = 12,5%
A porcentagem de homozigotos na próxima geração será de 87,5% .

B) O pesquisador deverá retirar as anteras das flores para impedir a autofecundação. E a polinização deverá ser manual, transferindo pólen entre plantas homozigotas dominantes e homozigotas recessivas.

 07)
A) A hemoglobina fetal apresenta maior afinidade pelo oxigênio que a do adulto. Analisando o gráfico, verifica-se que para uma mesma pressão parcial de O2 (ex.: 40 mm Hg), a saturação da hemoglobina fetal (80%) é maior que a saturação da hemoglobina do adulto (60%).

B) O resultado do efeito Bohr está indicado na linha tracejada (imagem abaixo).

Um aumento na concentração de CO2 promove uma redução do pH do sangue , conforme equação abaixo:
CO2 + H2O →  H+ (redução do pH) + HCO3

Com uma redução do pH, a saturação da hemoglobina diminui, o que significa que mais O2 se difunde aos tecidos.

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