Resoluções das atividades

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1 Resoluções das atividades Aula 8 Ácidos nucleicos Atividades para sala 01 D 02 B No DNA, ocorrem duas fitas de polinucleotídios. As duas fitas são unidas por pontes de hidrogênio estabelecidas entre os pares de bases. Desde que exista uma distância mínima entre as duas moléculas de açúcar das tiras opostas, somente certos pares de bases podem se encaixar na estrutura. Os únicos pares possíveis são entre adenina (A) e timina (T) e entre guanina (G) e citosina (C). Nota-se que existem duas pontes de hidrogênio formadas entre A e T, e três entre C e G, o que explica porque A e C e G e T não se ligam. Assim, no DNA, a quantidade de A é igual a de T, e a quantidade de G é igual a de C. Tem-se, então, que, se o teor de A é de 40%, o teor de T também é de 40%, de modo que a soma A + T tem que ser igual a 80%. A soma G + C tem que ser igual a 20%, de forma que o teor de G é igual a 10%, assim como o teor de C também é de 10%. No processo de replicação (autoduplicação) do DNA, as ligações de hidrogênio entre as duas fitas são quebradas pela enzima DNA helicase, expondo as bases nitrogenadas de ambas as fitas. A partir daí, a enzima DNA polimerase adiciona novos nucleotídios às bases expostas, seguindo a regra de pareamento entre adenina e timina e entre guanina e citosina. Assim, a replicação do DNA é semiconservativa, uma vez que cada molécula-filha conserva uma cadeia do DNA parental e produz uma nova cadeia. Desse modo, ao cultivar as bactérias em meio com timina radioativa, seu DNA se apresentará radioativo em suas duas fitas. Ao transferir as bactérias para um meio com timina não radioativa e promover sua reprodução, o DNA delas se replicará de modo semiconservativo, conservando a fita parental com timina radioativa e produzindo uma fita nova com nucleotídios com timina não radioativa, gerando moléculas híbridas (com uma fita radioativa e a outra fita não radioativa). A cada nova reprodução bacteriana, ocorre nova replicação semiconservativa, sempre conservando uma fita parental e produzindo uma nova fita com nucleotídios com timina não radioativa, como no esquema a seguir. Geração inicial radioativa Transferidas para o meio com timina não radioativa R-r 100% com ambas as fitas radioativas (r). radioativas (r) e produzem-se novas fitas com timina não radioativa (nr). 1 a geração 100% com uma das fitas radioativas (r) e a outra não radioativa (nr). e produzem-se novas fitas não radioativas (nr). 2 a geração n 50% com uma das fitas radioativas (r) e a outra não radioativa (nr) e 50% com ambas as fitas não radioativas (nr). e produzem-se novas fitas não radioativas. 3 a geração n 25% com uma das fitas radioativas (r) e a outra não radioativa (nr) e 75% com ambas as fitas não radioativas (nr). 1

2 03 E 04 E Percebe-se que, a cada nova geração bacteriana no meio com timina não radioativa, a porcentagem de bactérias com moléculas de DNA híbridas (com uma fita radioativa e outra fita não radioativa) se reduz à metade: de 100% na 1 a geração para 50% na 2 a geração e 25% na 3 a geração. Assim, após a 3 a divisão, das 800 bactérias geradas, 25% delas, ou seja, 200 delas terão moléculas de DNA híbridas com uma fita não radioativa e outra radioativa, e todas as demais terão DNA com ambas as fitas não radioativas. Como o RNA é produzido no meio com timina não radioativa, não apresentará marcação radioativa, pois quem era radioativo no meio original era a timina, e o RNA não possui timina e, sim, uracila. Em eucariontes, existem trechos de DNA não-codificante dentro do gene, chamados de íntrons, para diferenciar dos trechos de DNA codificante dentro do gene, chamados de éxons. Nesses organismos, então, o gene no DNA é inicialmente transcrito pela enzima RNA polimerase em um pré-rna mensageiro (1), que passa então por um processo de edição denominado splicing (2), que é realizado no núcleo por um sistema denominado spliciossomo, por meio do qual ocorrem remoção dos íntrons não-codificantes e união dos éxons codificantes para formar um RNAm que é efetivamente traduzido (3) em peptídio. a) (F) A etapa 1 representa a transcrição, realizada pela enzima RNA polimerase, cujo sítio de ligação ao gene se chama de região promotora. b) (F) A etapa 2 representa o splicing, no qual há a retirada das regiões não codificantes (íntrons) do pré- -RNAm para formar o RNAm. c) (F) A etapa 3 representa a tradução, realizada no citoplasma pelos ribossomos, em que o RNAm será traduzido em polipeptídio. d) (F) A diminuição do tamanho do pré-rnam no splicing se dá pela retirada dos íntrons, e não dos éxons, o que é feito pelo spliciossomo, sem relação alguma com o RNAr. e) (V) O splicing é realizado no núcleo da célula, sendo o RNAm maduro enviado ao citoplasma para a tradução. O gene é o segmento de DNA com informação para produzir um RNA capaz de ser traduzido em um peptídio, sendo que cada molécula de DNA inclui vários genes. O conjunto de todos os genes de um organismo é conhecido como genoma. Em organismos eucariontes, o gene no DNA é inicialmente transcrito em um pré-rna mensageiro, que pode ser então editado em diferentes RNA mensageiros, cada qual capaz de gerar um diferente peptídio. Esse mecanismo é conhecido como splicing alternativo. Assim, um mesmo gene pode ser utilizado como base para a produção de vários peptídios. Isso justifica o fato de o tamanho do genoma (e, consequentemente, o número de genes) não ser um indicativo exato do número 01 C 02 C de proteínas produzidas por um organismo. Isso pode ser evidenciado na tabela da questão pelo fato de o ser humano possuir um genoma menor que o do arroz, mas, ainda assim, produzir mais proteínas, de modo que o tamanho do genoma não é diretamente proporcional ao número de proteínas produzidas pelo organismo. Assim, as complexidades morfológica e fisiológica de uma espécie estão relacionadas à quantidade de proteínas, que, devido ao splicing alternativo, não têm relação direta com o tamanho do genoma e o número de genes. Do mesmo modo, a complexidade de um organismo não tem relação direta com seu número de genes, mas com a maior habilidade em realizar o splicing alternativo, ou seja, de sintetizar várias proteínas a partir de um único gene. Atividades propostas A molécula de DNA é formada por uma dupla hélice de polinucleotídios unidos por pontos de hidrogênio. Ao se replicar, as ligações de hidrogênio de molécula de DNA são quebradas, e as hélices se separam, havendo o pareamento de novos nucleotídios, seguindo a regra de pareamento entre A e T e G e C. Como cada molécula filha apresenta uma fita parental e uma fita nova, pode-se dizer que a replicação do DNA é semiconservativa. a) (F) Ácidos nucleicos são caracterizados como polinucleotídios, polímeros de nucleotídios. Os nucleotídios são compostos por uma molécula de açúcar do grupo das pentoses (desoxirribose no DNA e ribose no RNA), uma base nitrogenada purina (adenina e guanina) ou pirimidina (timina e citosina no DNA e uracila e citosina no RNA) e um grupo ácido fosfórico (fosfato). b) (F) A molécula de DNA é formada por uma dupla hélice de polinucleotídios mantida por pontes de hidrogênio, que somente podem se formar entre guanina e citosina e entre adenina e timina de modo se pode afirmar que os teores de G = C e A = T, ou G/C = A/T = 1, o que se chama de relação de Chargaff (que também pode ser descrita como tendo o total de purinas (G + A) sendo igual ao total de pirimidinas (C + T). c) (V) As pontes de hidrogênio que mantêm a dupla-hélice são formadas entre as bases nitrogenadas e se voltam para dentro da molécula de DNA. d) (F) Como dito anteriormente, os únicos pares formados são entre guanina e citosina e entre adenina e timina. e) (F) A estrutura representada na figura elucida a composição química do DNA, que é ácido devido ao grupo fosfato de seus nucleotídios, que deriva de ácido fosfórico. 2

3 03 E 04 E 05 D No DNA, ocorrem duas fitas de polinucleotídios. As duas fitas são unidas por pontes de hidrogênio estabelecidas entre os pares de bases. Desde que exista uma distância mínima entre as duas moléculas de açúcar das tiras opostas, somente certos pares de bases podem se encaixar na estrutura. Os únicos pares possíveis são entre adenina (A) e timina (T) e entre guanina (G) e citosina (C). É interessante notar que existem duas pontes de hidrogênio formadas entre A e T e três entre C e G, o que explica porque A e C e G e T não se ligam. Assim, no DNA, a quantidade de A é igual à de T, e a quantidade de G é igual à de C. Pode-se afirmar então que o total de purinas é igual ao de pirimidinas, isto é, A + G = T + C. Substituindo-se G por C em ambos os lados da igualdade, pode-se afirmar também que A + C = T + G. O pareamento entre as bases nitrogenadas G e C é feito por três ligações de hidrogênio, enquanto entre A e T é feito por apenas duas. Quanto mais ligações de hidrogênio, mais energia será necessário aplicar para rompê-las e separar as duas fitas do DNA. Desse modo, quanto maior a relação (G + C)/(A + T), maior a temperatura de desnaturação da molécula de DNA. Como a amostra 3 apresenta maior teor de guaninas e citosinas, apresentará mais ligações de hidrogênio a serem quebradas, exigindo maior temperatura de desnaturação. No processo de replicação (autoduplicação) do DNA, as pontes de hidrogênio entre as duas fitas são quebradas pela enzima DNA helicase, expondo as bases nitrogenadas de ambas as fitas. A partir daí, a enzima DNA polimerase adiciona novos nucleotídios às bases expostas, seguindo a regra de pareamento entre adenina e timina e entre guanina e citosina. Assim, a replicação do DNA é semiconservativa, uma vez que cada molécula-filha conserva uma cadeia do DNA parental e produz uma nova cadeia. Desse modo, ao cultivar as bactérias em meio com N14, seu DNA apresentará esse isótopo em suas duas fitas. Ao transferir as bactérias para um meio com N15 e promover sua reprodução, o DNA das mesmas se replicará de modo semiconservativo, conservando a fita parental com N14 e produzindo uma fita nova com nucleotídios com N14, gerando moléculas híbridas (com uma fita com N14 e outra com N15). A cada nova reprodução bacteriana, ocorre nova replicação semiconservativa, sempre conservando uma fita parental e produzindo uma nova fita com nucleotídios com N15, como no esquema a seguir. Geração inicial N14 N14 N14 100% com ambas as fitas com N14. Transferidas para meios com N15 com N14 e produzem-se novas. 1 a geração 100% com uma das fitas com N15 e a outra com N14. Na replicação, conservam-se as fitas parentais e produzem-se novas. 2 a geração N15 N15 50% com uma das e a outra com N15 e 50% com ambas as. e produzem-se novas. 3 a geração 25% com uma das e a outra com N15 e 75% com ambas as. N15 N15 3

4 Deve-se perceber que, a cada nova geração bacteriana no meio com N15, a porcentagem de bactérias com moléculas de DNA híbridas (com uma fita com N14 e outra com N15) se reduz à metade: de 100% na 1ª geração para 50% na 2ª geração e 25% na 3ª geração. O gráfico a seguir correspondente ao resultado obtido na primeira etapa do experimento, na qual as células se reproduziram em meio normal com N14, com 100% das moléculas de DNA com ambas as. Z O gráfico a seguir correspondente ao resultado obtido na 3ª geração desenvolvida em meio com N15, com 25% das moléculas de DNA com uma fita com N14 e outra com N15 e 75% das moléculas de DNA com ambas as. X O seguinte gráfico correspondente ao resultado obtido na 1ª geração desenvolvida em meio com N15, com 100% das moléculas de DNA com uma fita com N14 e outra com N15. Y Os gráficos que correspondem, respectivamente, à primeira, à segunda e à terceira gerações em meio com N15 são Y, Z e X. O seguinte gráfico correspondente ao resultado obtido na 2ª geração desenvolvida em meio com N15, com 50% das moléculas de DNA com uma fita com N14 e outra com N15 e 50% das moléculas de DNA com ambas as. 06 B Os organismos guardam todo o seu material genético no DNA. Esse material mantém todo funcionamento do organismo, influenciando diretamente na reprodução, hereditariedade e síntese proteica. O gene é o segmento de DNA com informação para produzir um RNA capaz de ser traduzido em um peptídio, sendo que cada molécula de DNA inclui vários genes. O conjunto de todos os genes de um organismo é conhecido como genoma. Em eucariontes, o DNA está associado a proteínas básicas denominadas histonas, formando com elas os cromossomos. Segundo a Teoria Uninêmica, cada cromossomo equivale a uma única molécula de DNA, ou seja, uma única dupla hélice de DNA. 4

5 07 A Os fatores descritos por Mendel na Genética clássica são hoje caracterizados como genes. Assim, as letras utilizadas pelo cientista para descrever os fatores mendelianos correspondem aos atuais genes. De acordo com o modelo 1 gene, 1 peptídio, o gene é o segmento de DNA com informação para produzir um peptídio, que é, ou faz parte de, uma proteína, sendo que cada molécula de DNA inclui vários genes. 08 D Na estrutura em dupla hélice do DNA, para cada adenina numa fita, ocorrerá uma timina na fita complementar (e vice-versa), e para cada guanina numa fita, ocorrerá uma citosina na fita complementar (e vice-versa). Assim, se a fita não molde do DNA é AAT CCG ACG GGA, sua complementar, a fita molde será TTA GGC TGC CCT. Quando a fita molde for transcrita em RNAm, haverá a regra de paridade, mas com uracila no lugar de timina. Assim, o RNAm produzido será AAUCCGACGGGA. 09 B A receita do bolo representa a receita da proteína, ou seja, a informação codificante dos éxons. Essas informações se encontram mescladas dentro das letras em disposição aleatória, ou seja, a informação não codificante dos íntrons. 10 B Partindo de um mesmo pré-rna mensageiro, o processo de splicing alternativo é essencial para entender essa diferença entre o número de genes e o número de proteínas que podem ser sintetizadas pelo organismo. Devido a cortes e remontagens, diferentes tipos de RNAm podem ser codificados, e, assim, a tradução gênica e a síntese proteica são diretamente afetadas. 5