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ONC · Biologia

Questões de Biotecnologia e engenharia genética da ONC

5 questões oficiais da ONC sobre Biotecnologia e engenharia genética, de 2018 a 2025, com gabarito e resolução comentada. Dificuldade estimada: 1 fácil, 4 médias.

Treine Biotecnologia e engenharia genética com 5 questões da ONC

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Treinar Biotecnologia e engenharia genética

5 questões de Biotecnologia e engenharia genética resolvidas

Questão 1 · ONC 2025 · 3º ano do ensino médio · Questão 13fácil

O Papilomavírus Humano (HPV) é um vírus amplamente disseminado, capaz de provocar infecções que, na maioria dos casos, são eliminadas pelo próprio sistema imunitário. No entanto, em uma parcela da população, a infecção persiste e pode levar ao desenvolvimento de lesões pré-cancerígenas e, eventualmente, ao câncer, especialmente no colo do útero. Além desse, outros locais podem ser afetados, como a vulva, vagina, ânus, pênis, boca e orofaringe. Recentemente, o teste de DNA-HPV, baseado em biologia molecular, começou a ser incorporado no Sistema Único de Saúde (SUS), como o principal método de rastreio no lugar do exame de Papanicolau, oferecendo maior sensibilidade e permitindo a detecção do risco de câncer até dez anos antes do desenvolvimento da doença. A técnica utilizada no teste de DNA-HPV é a PCR (Reação em Cadeia da Polimerase), um método de biologia molecular. Considerando os princípios biológicos e moleculares relacionados a esse teste, é correto afirmar que a PCR

  1. A

    utilizada no teste de DNA-HPV baseia-se na detecção de proteínas virais circulantes na corrente sanguínea, identificando infecções que já evoluíram para fases avançadas da doença.

  2. B

    só consegue detectar o HPV quando o vírus já saiu das células e está se espalhando pelo corpo, o que faz com que esse exame funcione melhor em infecções mais avançadas.

  3. C

    quando aplicada ao teste de HPV depende da presença do vírus em sua forma completa, sendo incapaz de detectar genomas virais livres no interior das células infectadas.

  4. D

    no diagnóstico do HPV permite, além da detecção do vírus, avaliar diretamente se a infecção já provocou alterações nas proteínas das células hospedeiras, substituindo completamente a necessidade do exame citológico.

  5. E

    permite amplificar trechos específicos do DNA do HPV, tornando possível detectar, com alta sensibilidade, a presença do vírus nas células do colo do útero, mesmo antes do surgimento de lesões visíveis no exame citológico.

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Gabarito: E (elaborado pelo Treinamento 101)

A PCR copia milhões de vezes um trecho escolhido de DNA, usando primers (iniciadores) específicos para aquele trecho. No teste de HPV, os primers reconhecem o DNA do vírus em células colhidas do colo do útero. Mesmo pouquíssimo DNA viral vira uma quantidade detectável: daí a alta sensibilidade, que encontra o vírus antes de aparecerem lesões visíveis no Papanicolau.

As outras falham: a PCR detecta DNA, não proteínas no sangue; ela funciona justamente nas fases iniciais; detecta o genoma viral dentro das células, não precisa do vírus completo; ela não avalia diretamente alterações nas proteínas das células, e por isso não substitui por completo a citologia.

Resposta: E

Dica: PCR = amplificar DNA. Sempre que a questão falar em detectar pouco material genético, pense em PCR.

Questão 2 · ONC 2023 · 3º ano do ensino médio · Questão 13média

A inteligência artificial (IA) tem desempenhado um papel cada vez mais relevante na biotecnologia. É possível acelerar o processo de pesquisa e desenvolvimento em diversas áreas, desde o design de medicamentos até a engenharia genética. Entre as várias aplicações da IA na biotecnologia, temos a utilização de algoritmos para analisar sequências de DNA e prever a estrutura de proteínas. A imagem abaixo mostra uma representação simplificada de como a IA pode ser utilizada para prever a estrutura de uma proteína a partir de uma sequência de DNA:

Imagem da questão

Fonte: Imagens adaptadas do NCBI.

Com base nas informações acima e seus conhecimentos, avalie as seguintes alternativas e assinale a correta.

  1. A

    Sem o auxílio de células, a IA pode sintetizar proteínas reais a partir de sequências de DNA.

  2. B

    A sequência de DNA dentro do núcleo celular é lida diretamente pela IA para prever a estrutura de proteínas.

  3. C

    A transcrição e a tradução são realizadas in silico (simulação computacional) pela IA para prever a estrutura da proteína a partir da sequência de DNA.

  4. D

    A IA tem a capacidade de alterar a estrutura do DNA para aprimorar a produção de proteínas.

  5. E

    Apenas a sequência de DNA é necessária para a IA prever a estrutura da proteína, sem necessidade de conversão em sequência de aminoácidos.

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Gabarito: C

A figura mostra um caminho que acontece todo no computador: o programa recebe a sequência de letras do gene (CTTGAGCCCC...) e devolve um modelo 3D da proteína. Nenhuma célula, núcleo ou proteína real participa.

Para ir do DNA à proteína, o algoritmo precisa refazer, por simulação, o que a célula faz:

  • transcrição: DNA → RNA mensageiro;
  • tradução: RNA (lido de três em três bases, os códons) → sequência de aminoácidos;
  • só então a sequência de aminoácidos é usada para prever o dobramento 3D.

Fazer isso por computador é trabalhar in silico.

As outras alternativas falham:

  • A IA não sintetiza proteína real; ela só calcula um modelo.
  • Ela não lê o DNA dentro do núcleo: lê um arquivo com a sequência.
  • Ela não altera o DNA de ninguém.
  • Sem converter o DNA em aminoácidos, não há como prever a forma, porque é a sequência de aminoácidos que define o dobramento.

Resposta: C

Dica: in vivo = no organismo; in vitro = no tubo de ensaio; in silico = no computador.

Questão 3 · ONC 2022 · 3º ano do ensino médio · Questão 15média

Com o uso da técnica de transgenia é possível criar, por exemplo, variantes de plantas na agricultura resistentes a pragas sem a necessidade do uso de agrotóxicos. Veja abaixo sítios de restrição presentes no plasmídeo a ser usado na produção de uma soja transgênica, e do gene de resistência a pragas que deve ser adicionado na planta.

Plasmídeo com sítios de restrição para Bam HI, Eco RI e Hind III. RA = gene de resistência a antibiótico

Imagem da questão

Fonte: Equipe ONC

Sítios de restrição de Bam HI, Eco RI e Hind III. Gene = gene a ser passado ao transgênico

Imagem da questão

Fonte: Equipe ONC.

A enzima ou combinação de enzimas de restrição que deve ser utilizada para que a transgenia ocorra de maneira correta, e o grupo de seres vivos em que os plasmídeos foram descobertos são, respectivamente:

  1. A

    Eco RI e vírus.

  2. B

    Bam HI e bactérias.

  3. C

    Bam HI e Eco RI, e bactérias.

  4. D

    Hind III e Eco RI, e vírus.

  5. E

    Hind III e bactérias

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Gabarito: B

Para inserir o gene no plasmídeo, a enzima escolhida precisa:

1. cortar dos dois lados do gene, sem cortar o gene;
2. cortar o plasmídeo num ponto que não destrua o gene de resistência a antibiótico (RA), usado para selecionar as células que receberam o plasmídeo.

Na figura:

  • Hind III corta dentro do gene: descartada.
  • Eco RI só tem sítio de um lado do gene e, no plasmídeo, corta dentro do RA: descartada.
  • Bam HI tem sítios antes e depois do gene e corta o plasmídeo uma vez, fora do RA: é a enzima certa.

Os plasmídeos são moléculas de DNA circular encontradas naturalmente em bactérias.

Resposta: B

Dica: use a mesma enzima no gene e no vetor (pontas coesivas compatíveis) e nunca uma que corte o gene de interesse ou o marcador de seleção.

Questão 4 · ONC 2019 · 3º ano do ensino médio · Questão 11média

A engenharia genética usa enzimas de restrição para cortar o DNA em fragmentos menores. A enzima de restrição EcoRI corta os fragmentos de DNA entre as bases nitrogenadas G e A, no sentido 5’ a 3’.

Imagem da questão

Imagem: Equipe ONC.

Adicionando EcoRI a uma solução contendo uma cópia deste DNA haverá a produção de:

  1. A

    dois fragmentos de DNA de fita dupla, cada um com extremidades cegas.

  2. B

    quatro fragmentos de DNA de fita simples, cada um com extremidades cegas.

  3. C

    dois fragmentos de DNA de fita dupla, cada um com extremidades coesivas.

  4. D

    quatro fragmentos de DNA de fita simples, cada um com extremidades coesivas.

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Gabarito: C

Na figura, a fita de cima, de 5' para 3', é: TTAAGGAATTCAA. A sequência reconhecida pela EcoRI é GAATTC, que aparece uma vez. Na fita de baixo, lida de 5' para 3' (da direita para a esquerda), também aparece GAATTC no mesmo lugar: a sequência é um palíndromo.

1. Quantos fragmentos? A enzima corta as duas fitas num único sítio. Uma molécula de DNA de fita dupla cortada em um ponto vira dois fragmentos de fita dupla.

2. Que tipo de ponta? A EcoRI corta entre G e A em cada fita: G^AATTC. Como os cortes nas duas fitas ficam deslocados, sobra em cada fragmento uma pontinha de fita simples (AATT). Essas pontas são coesivas (adesivas), porque podem se parear de novo com pontas complementares.

Extremidades cegas só aparecem quando o corte é no mesmo ponto das duas fitas. E a enzima não separa as fitas, então não se formam fragmentos de fita simples.

Resposta: C

Dica: enzima de restrição que corta deslocado gera pontas coesivas, muito úteis para "colar" o DNA em plasmídeos com a DNA ligase.

Questão 5 · ONC 2018 · 3º ano do ensino médio · Questão 7média

Um dos meios de identificar moléculas de DNA de tamanhos diferentes é a técnica de eletroforese.

Nessa técnica, amostras de DNA são pipetadas em um gel de agarose, análoga a uma malha molecular, que após a colocação de uma voltagem servirá para separar as fitas de DNA de tamanhos diversos.

Imagem da questão

Considere a imagem ao lado, que representa uma cuba de eletroforese.

Referência: http://fingerprint-vinculos-geneticos.blogspot.com/20 11 /06/vinculos-geneticos-dna-fingerprint.html

Com relação a esse procedimento, assinale a alternativa correta:

  1. A

    O DNA tem carga resultante negativa devido à pentose. As maiores fitas de DNA são as que se deslocam mais através do gel, já que para uma mesma força, a aceleração é maior quanto menor for a massa.

  2. B

    O DNA tem carga resultante negativa devido ao grupo fosfato. As menores fitas de DNA são as que se deslocam mais através do gel, já que para uma mesma força, a aceleração é maior quanto menor for a massa.

  3. C

    O DNA deve ser pipetado no ânodo, já que a sua carga resultante é positiva. As maiores fitas de DNA são as que se deslocam mais através do gel, já que para uma mesma força, a aceleração é maior quanto menor for a massa.

  4. D

    O DNA deve ser pipetado no ânodo, já que a sua carga resultante é negativa. As menores fitas de DNA são as que se deslocam mais através do gel, já que para uma mesma força, a aceleração é maior quanto menor for a massa.

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Gabarito: B

Carga do DNA: cada nucleotídeo tem um grupo fosfato, com carga negativa. Por isso o DNA é negativo e, no campo elétrico, anda para o polo positivo (ânodo). A amostra é colocada no lado do polo negativo (cátodo), para atravessar o gel.

Tamanho: o gel funciona como uma malha. Fragmentos menores passam pelos poros com mais facilidade e andam mais. A alternativa justifica isso com a 2ª lei de Newton (mesma força, menor massa, maior aceleração), uma simplificação aceita pela banca.

  • A: a carga negativa vem do fosfato, não da pentose (açúcar); e as fitas maiores andam menos.
  • C: a carga do DNA é negativa, não positiva.
  • D: se fosse pipetado no ânodo, o DNA negativo já estaria no polo que o atrai e não correria pelo gel.

Resposta: B.

Dica: na eletroforese, o DNA "corre para o vermelho" (polo positivo), e os fragmentos menores vão mais longe.