NÚCLEO CELULAR. Dê como resposta a soma dos números associados às proposições corretas.

Transcrição

1 Lista de exercícios NÚCLEO CELULAR 1) (UFSC) O núcleo é uma estrutura que coordena e comanda todas as funções celulares. Indique a(s) proposiçâo(ões) que apresenta(m) relações corretas entre as estruturas nucleares, sua ocorrência e características químicas ou funcionais. 01. Ao observarmos o núcleo interfásico em microscópio óptico, verificamos a total compactaçâo da cromatina, que passa a chamar-se cromossomo. 02. A membrana nuclear apresenta "poros" ou annuli, através dos quais ocorrem importantes trocas de macromoléculas entre núcleo e citoplasma. 04. A carioteca corresponde ao fluido onde estão mergulhados os cromossomos e as estruturas que formam o nucléolo. 08. O nucléolo, mergulhado no nucleoplasma, está sempre presente nas células eucarióticas, podendo haver mais de um por núcleo. 16. O nucléolo é uma região de intensa síntese de RNA ribossômico (RNAr). 32. A cromatina é formada por uma única e longa molécula de RNA, associada a várias moléculas de glicoproteínas. Dê como resposta a soma dos números associados às proposições corretas. 2) (UEM 2013) O núcleo é considerado portador dos fatores hereditários e controlador das atividades metabólicas da célula animal. Sobre esse assunto, assinale a(s) alternativa(s) correta(s). (01) Os nucléolos representam o material genético contido no núcleo, sendo resultantes da associação entre proteínas e moléculas de DNA. (02) Cromossomos homólogos são os dois representantes de cada par cromossômico presente em células diploides, provenientes originalmente do par de gametas. (04) Um trecho da molécula de DNA cromossômico que contém informações para sintetizar a cadeia de aminoácidos de uma proteína é definido como gene. (08) A principal função da carioteca é manter o conteúdo nuclear separado do meio citoplasmático, impedindo o intercâmbio de substâncias entre o núcleo e o citoplasma. (16) A análise do cariótipo de um feto revela a forma, o número e o tamanho dos cromossomos, possibilitando detectar alterações cromossômicas antes do nascimento da criança. 3) (UFU 2010) Em uma olimpíada, a ausência de corpúsculo de Barr (cromatina sexual) nas células interfásicas da mucosa bucal pode ser um critério utilizado para a exclusão de atletas de uma competição feminina. Sabendo-se que o corpúsculo de Barr corresponde a um cromossomo X inativo (heterocromatina), analise as seguintes afirmativas: I - Nas mulheres (assim como nas fêmeas dos mamíferos em geral), o cromossomo X inativo é, preferencialmente, o cromossomo X de origem paterna. II - A ausência de cromatina sexual, nas células interfásicas da mucosa bucal, permite detectar mulheres com cariótipo masculino (46, XY) que possuem mutação ou deleção no gene SRY. III - A inativação do cromossomo X faz com que a quantidade de genes ativos nas células das fêmeas dos mamíferos seja igual à quantidade de genes ativos nas células dos machos. A esse mecanismo dá-se o nome de compensação de dose. IV - O exame de corpúsculo de Barr permite detectar precocemente indivíduos aneuploides com cariótipos: 45, X; 47, XXY; e 47, XYY. Assinale a alternativa correta. a) Apenas I e III são verdadeiras. b) Apenas I e IV são verdadeiras. c) Apenas II e III são verdadeiras. d) Apenas II e IV são verdadeiras. 4) (PUCMG 2007) O envelope nuclear encerra o DNA e define o compartimento nuclear. Assinale a afirmativa INCORRETA sobre o envelope nuclear. a) É formado por duas membranas concêntricas e contínuas, com composições proteicas diferentes, perfuradas por grandes aberturas denominadas poros nucleares. b) O surgimento da membrana nuclear determinou a separação dos processos de transcrição e tradução. c) Os fosfolípides das membranas nucleares externa e interna são produzidas no retículo endoplasmático liso. 1 14

2 d) Os poros nucleares permitem o livre trânsito de moléculas entre o núcleo e o citoplasma, sem necessidade de seleção. 5) (UNICAMP) Comente a frase: "Cromossomos e cromatina são dois estados morfológicos dos mesmos componentes celulares de eucariotos". 6) (FUVEST) Por que a ausência de nucléolo compromete a síntese de proteínas em uma célula eucarionte? 7) (UFSCAR 2010) A edição n.º 76 da revista Scientific American Brasil, de 2008, noticiou que pesquisadores da Harvard Medical School, nos Estados Unidos, conseguiram construir um modelo da célula primitiva, que surgiu há, aproximadamente, 3,5 bilhões de anos e que deu início à jornada da vida na Terra. A partir dessa célula primitiva surgiram os dois tipos fundamentais de células: um, presente em bactérias e cianobactérias e o outro, presente em todos os demais seres vivos conhecidos atualmente, exceto vírus. Esse feito científico é de extrema importância, pois pode fornecer informações mais precisas de como esse processo de diversificação aconteceu. a) Quais são os dois tipos celulares a que o texto faz referência, e qual é a diferença mais marcante entre eles, visível com o auxílio do microscópio óptico? b) Em um organismo pluricelular, podemos observar células com um mesmo código genético desempenhando funções muito diferentes, por exemplo, um neurônio e uma célula muscular. Como isso é possível? 8) (UEG 2010) Na década de 1930, o biólogo alemão Joachim Hammerling, com o objetivo de entender a importância do núcleo celular, realizou transplantes entre duas espécies de algas unicelulares marinhas: a Acetabularia mediterranea, cuja umbela tem forma lisa, e a Acetabularia crenulata, cuja umbela tem forma ondulada. A seguir, está a representação esquemática dos experimentos realizados. Sobre os resultados obtidos a partir dos experimentos, explique: a) o que ocorreu em A e B, com ambas espécies; b) o que ocorre em C quando há a enxertia do pedúnculo de A. mediterranea em uma base de A. crenulata. 9) (UFPR 2010) O complexo de poro nuclear é a estrutura que regula o trânsito de grandes moléculas (como RNA e proteínas) entre o núcleo celular e o citoplasma. O número de complexos de poro encontrados no envoltório nuclear pode variar entre diversos tipos celulares. a) Coloque em ordem crescente de número de complexos de poro por núcleo os seguintes tipos celulares: neurônio, espermatozoide, adipócito. Número de complexos de poro por núcleo celular < < b) Justifique a ordem escolhida, com base nos conhecimentos de biologia e fisiologia celular. 10) As células animais possuem núcleo delimitado por um envoltório poroso que funciona como uma barreira entre o material nuclear e o citoplasma. a) Aponte o motivo pelo qual o envoltório nuclear deve apresentar poros. b) Explique os dois mecanismos diferentes que são utilizados no trânsito de moléculas através dos complexos de poro. 2 14

3 11) (UFF 2000) Um aluno em sua casa, estudando eletromicrografias de diferentes células, recortou o núcleo de duas células para posterior montagem em seu colégio. O núcleo de uma destas células apresentava muita eucromatina e nucléolo bem desenvolvido e, o da outra, muita heterocromatina. No dia seguinte, em sala de aula, o aluno percebeu que os citoplasmas destas duas células também eram diferentes: um apresentava grande quantidade de organelas e, o outro, poucas. O aluno, então, sentiu dificuldade em executar a montagem porque não foi capaz de associar, com precisão, cada núcleo ao respectivo citoplasma. Tendo em vista as informações dadas, explique como devem ser montadas estas duas células. Justifique sua resposta, levando em consideração a atividade metabólica destas células. 12) O que se entende por matriz nuclear? Qual é a importância da matriz nuclear para a o bom funcionamento não só do núcleo, mas também da célula como um todo? 13) O que se entende por nucleoesqueleto? Qual é a importância do nucleoesqueleto para a o bom funcionamento da célula como um todo? CICLO CELULAR E REGULAÇÃO 1) Um pesquisador determinou as variações nos números de cromossomos e de moléculas de DNA, ao longo do tempo, em células humanas somáticas e da linhagem germinativa. As variações na quantidade de moléculas em cada célula, nos dois casos, estão representadas nas figuras A e B. a) Que tipo de divisão celular está caracterizado na figura A? E na figura B? b) Qual tipo de divisão (A ou B) corresponde àquele apresentado pelas células somáticas? Justifique para validar o item. c) Que fases estão representadas pelas setas contínuas nas figuras A e B, respectivamente? Quais são as diferenças fundamentais entre estas fases no comportamento dos cromossomos? d) Que fases estão representadas pelas setas tracejadas nas figuras A e B, respectivamente? Quais são as diferenças fundamentais entre estas fases no comportamento dos cromossomos? 2) Descoberta de gene pode levar à pílula masculina Cientistas descobriram que um gene (Fkbp6) é crucial para a fertilidade masculina. A descoberta foi feita por acaso, quando estavam procurando pelas causas genéticas de doenças do coração. Eles criaram ratos geneticamente modificados para não ter o gene Fkbp6. Não há ligação entre o gene e as doenças do coração, mas descobriram que todas as células de espermatozoides nos ratos machos morreram, tornando-os completamente estéreis. Nas fêmeas, os ovócitos não foram afetados. 3 14

4 Quando os cientistas estudaram células dos testículos dos ratos, descobriram que elas não tinham espermátides. A ausência do Fkbp6 foi identificada como a causa da infertilidade dos ratos. O Fkbp6 só atua em células de espermatozoide e não encontramos outros problemas em nossos ratos além da infertilidade masculina. Então é possível que o Fkbp6 seja o alvo perfeito para o desenvolvimento de uma pílula anticoncepcional masculina. afirmou Josef Penninger, professor de biópsia médica da Universidade de Toronto, no Canadá. A equipe canadense descobriu que o Fkbp6 é também crucial no processo de combinar cromossomos maternos e paternos. Essa combinação tem relação com a estrutura, posição e origem dos cromossomos. A ausência dessa combinação é uma das principais causas de abortos espontâneos em seres humanos. (Revista Science, 23/05/03, com adaptações). pede. Com base nas informações e conhecimentos sobre divisão celular e gametogênese, responda ao que se a) Quais são a fase e o tipo de divisão celular que estão implícitos no último parágrafo? Justifique sua resposta. b) Que período da espermatogênese deixa de ocorrer com a ausência do gene Fkbp6? Justifique sua resposta. 3) (UNICAMP 2008) A síndrome de Down, também chamada trissomia do cromossomo 21, afeta cerca de 0.2% dos recém nascidos. A síndrome é causada pela presença de um cromossomo 21 a mais nas células dos afetados, isto é, em vez de dois cromossomos 21, a pessoa tem três. A trissomia do cromossomo 21 é originária durante as anáfases I ou II da meiose. a) Quando ocorre a meiose? Cite um evento que só ocorre na meiose b) Explique os processos que ocorrem na anáfase I e na anáfase II que levam à formação de células com três cromossomos 21. 4) Ao analisar o cariótipo de células obtidas de uma criança com síndrome de Down, observou-se que 70% das células apresentavam 47 cromossomos, por exibirem a trissomia do cromossomo 21, e que 30% das células apresentavam um cariótipo normal, ou seja, 46 cromossomos, sem trissomia do 21. Baseando-se no contexto e em conhecimentos sobre ciclo celular e sua regulação, responda ao que se pede. a) O fenômeno de não-disjunção do par de cromossomos 21 ocorreu antes ou depois da formação do zigoto. Justifique sua resposta para validar o item. b) Que ponto de checagem do ciclo celular falhou ao permitir a replicação de células com não-disjunção do par de cromossomos 21? Justifique sua resposta. c) Que eventos moleculares relacionados à regulação do ciclo celular estariam envolvidos na transição entre a etapa onde ocorreu a não-disjunção do par de cromossomos 21 e a etapa anterior da divisão celular em questão? 5) Atualmente, os biólogos estão apenas começando a entender os mecanismos que controlam o ciclo celular, em que a célula passa por vários estágios definidos. Sobre ciclo celular e assuntos correlatos, julgue os itens. (01) A duração do ciclo celular varia em função das condições fisiológicas da célula, entre os organismos e entre diferentes estágios do desenvolvimento de um mesmo indivíduo, mas em geral a interfase é o período mais demorado, em função da atividade metabólica intensa. (02) Células terminalmente diferenciadas, como as do fígado, permanecem indefinidamente no período G 0 mas no caso de perda celular por lesão, podem sair da fase de competência e entrar na fase de quiescência, reiniciando o ciclo. (03) A metilação do DNA e a modificação das histonas são exemplos de controle epigenético do ciclo celular, uma vez que não envolvem mudanças na sequência do DNA e podem persistir por uma ou mais gerações. (04) O controle genético do ciclo celular envolve a expressão de proto-oncogenes e de genes de supressão tumoral, e também a indução do sistema de reparo do DNA. (05) Apesar de estarem relacionados à indução de proliferação celular, os proto-oncogenes codificam proteínas que suprimem a proliferação em caso de anormalidades no ciclo celular. (06) Herdar uma cópia mutante de qualquer gene de supressão tumoral resultaria em proliferação celular descontrolada, uma vez que tais genes têm efeito genético dominante. (07) Em qualquer fase do ciclo celular, os pontos de checagem, necessários para a progressão do ciclo, requerem a ativação de proteínas conhecidas como fatores de crescimento. (08) Os fatores de crescimento estimulam as células que se encontram em G 0 a entrarem em G 1 e iniciarem o ciclo celular. Neste caso, o estímulo será igual para todas as células, pois tal estímulo não depende da presença de receptores específicos. (09) As ciclinas e as quinases dependentes de ciclina (Cdks) desempenham papel fundamental no controle positivo do ciclo celular, pois iniciam uma cascata de fosforilação em cadeia que irá culminar na ativação de fatores de transcrição nucleares e na síntese de DNA. (10) As proteínas inibidoras de Cdks (CdkIs) funcionam como supressores tumorais, uma vez que controlam a transição entre as fases do ciclo celular, bloqueando a progressão do ciclo celular quando em condições inadequadas ou excesso de estimulação. 4 14

5 (11) Os erros de não-disjunção cromossômica, relacionados às aneuploidias, geralmente ocorrem quando a célula ultrapassa o ponto de checagem G 2 /M sem que mutações no DNA tenham sido reparadas. 6) Dê as diferenças entre mitose e meiose, salientando a estrutura e comportamento dos cromossomos ao longo destes processos. 7) Na figura abaixo, que células, dentre as numeradas de 1 a 5, correspondem à interfase, metáfase e anáfase do ciclo celular? Justifique sua resposta, considerando as informações fornecidas pela figura. 8) Geralmente, células de mamíferos são cultivadas em placas de cultura de tecido para o estudo de suas propriedades de crescimento. Considerando a regulação do ciclo celular, responda: a) Se uma população assíncrona de fibroblastos é colocada em uma placa com meio, mas sem soro, em qual fase(s) do ciclo celular os fibroblastos poderiam estar inicialmente? b) Em qual fase(s) do ciclo celular essas células estariam após 48 horas? c) Após 48 horas, você substitui o meio das células por outro contendo soro. Se o soro adicionado possui somente um fator de crescimento epidérmico (EGF), e as células possuem somente receptores de fator de crescimento derivado de plaquetas em sua superfície, o crescimento será estimulado? Explique sua resposta. 9) A proteína do retinoblastoma (prb) regula negativamente o fator de transcrição E2F. Quando a prb se liga ao E2F, este não pode mais iniciar a transcrição dos genes requeridos para a transição de G1 para a fase S. Isso ajuda a assegurar que a replicação do DNA ocorra no momento correto. Alguns indivíduos são propensos à doença familiar retinoblastoma, pois herdaram uma cópia mutante do gene, o que resulta em uma prb que não pode se ligar ao E2F. Sobre o tema, responda: a) Herdar uma cópia mutante do gene RB resultaria em que efeito sobre a progressão do ciclo celular? Justifique para validar o item. b) Qual seria o efeito dessa deficiência sobre o risco de desenvolvimento do câncer? c) A proteína prb é regulada pela modificação covalente. A fosforilação da proteína impede sua associação com o E2F. Durante qual fase do ciclo celular ocorre a primeira fosforilação da prb? Qual é o efeito da fosforilação da prb sobre a progressão do ciclo celular? d) Após a conclusão da fase S, a função do E2F não é mais necessária. A prb deve ser desfosforilada de modo que possa se ligar novamente ao E2F. Qual é o tipo de enzima responsável pela remoção dos grupos de fosfato das proteínas? 10) Um estudante elaborou as seguintes anotações sobre os processos de divisão celular mitose e meiose: 5 14

6 Com o objetivo de melhorar as informações contidas no esquema acima, poder-se-ia acrescentar o(s) seguinte(s) item(s). Julgue os itens e coloque a soma dos itens corretos no espaço apropriado abaixo. (01) G1, S e G2 referem-se à duplicação do DNA, estando esse evento restrito ao período G2, que antecede a divisão propriamente dita. (02) as cromátides-irmãs de cada cromossomo são levadas para polos opostos da célula durante a anáfase da mitose e a anáfase I da meiose. (04) na anáfase I da meiose, ocorre a separação dos cromossomos homólogos, sem que haja duplicação dos centrômeros. (08) na meiose, as cromátides-irmãs de cada cromossomo são mantidas unidas até a anáfase I. SOMA = 11) Geralmente, o número diploide de cromossomos de qualquer organismo é indicado como 2n. Os gametas humanos, que são haploides, possuem um número de cromossomos n. Muitas vezes, os cientistas podem determinar em que fase do ciclo celular está uma determinada célula, com base no número de cromossomos. Considerando uma célula somática, para cada fase do ciclo celular, determine o número de cromossomos (ou a faixa de possíveis números de cromossomos) que você espera encontrar. a) G0: b) G1: c) Início de S: d) final de S: e) G2: f) Início de M: g) Final de M: 12) Os esquemas A, B e C abaixo representam fases do ciclo de uma célula que possui 2n = 4 cromossomos. a) A que fases correspondem as figuras A, B e C? Justifique. b) Que eventos moleculares relacionados à regulação do ciclo celular estariam envolvidos na transição entre a etapa representada na figura A e a próxima etapa da divisão celular? c) Qual é a função da estrutura cromossômica indicada pela seta da figura D nas fases indicadas em A, B e C? 13) Existem vários meios pelos quais um vírus pode transformar uma célula normal em uma célula cancerosa. Em 1911, um fazendeiro de Nova York trouxe seu frango premiado para um cientista chamado Peyton Rous, pois o animal havia desenvolvido um tumor. Rous foi capaz de determinar que um vírus era a causa do tumor. Em sua homenagem, esse vírus ficou conhecido como vírus do sarcoma de Rous (RSV). O RSV é idêntico a um retrovírus não-tumorigênico chamado vírus da leucose aviária, exceto pelo fato de que o RSV possui um gene adicional, o src viral ou v-src, que codifica uma proteína quinase potente e hiperativa, capaz de fosforilar (adicionar um grupo fosfato) qualquer proteína a sua volta. Ligando outras quinases, que por sua vez ligam outras quinases e assim por diante, a série de proteínas ativadas pelo src acaba incidindo sobre proteínas que controlam a divisão celular. O sinal é amplificado a cada fase da reação em cadeia, até que muitos interruptores moleculares sejam ativados. A confluência de tantos interruptores 6 14

7 ativados produz um poderoso sinal interno para que a célula mude de estado, passando de célula que não se divide a célula que se divide. Isto provoca, em última instância, uma mitose acelerada, marca distintiva do câncer. Mediante conhecimentos sobre a regulação do ciclo celular e sabendo-se que as células normais (inclusive as humanas) possuem em seu genoma uma versão homóloga quase idêntica à do gene scr viral, onde a única diferença é a presença de uma mutação no scr viral que afeta drasticamente a função da proteína quinase celular, que se torna hiperativa, responda: a) O scr celular (normal) atua como um proto-oncogene ou um gene supressor de tumor? Explique. b) O trecho grifado no texto se refere principalmente a uma proteína de supressão tumoral que funciona como reguladora-chave do ciclo celular, por controlar os pontos de checagem G1/S e G2/M; ao ser fosforilada, permite a progressão do ciclo. Qual o nome desta proteína? c) Na frase A confluência de tantos interruptores ativados produz um poderoso sinal interno para que a célula mude de estado, passando de célula que não se divide a célula que se divide, está implícito que a célula saiu de um estágio de quiescência e passou por um ponto crítico do ciclo celular, a partir do qual está comprometida a prosseguir até o final da divisão, mesmo na ausência de estímulos adicionais. c.1) Qual é o estágio do ciclo celular denominado de quiescência? O que caracteriza uma célula mantida neste estágio? c.2) Qual o nome dado a este ponto crítico do ciclo celular, o qual ao ser ultrapassado pela célula, esta estará comprometida a prosseguir até o final da divisão, mesmo na ausência de estímulos adicionais? Em que ponto de checagem do ciclo celular ele se encontra? 14) As partículas de retrovírus possuem genomas (+)ssrna, mas após o retrovírus infectar uma célula, seu genoma é convertido para DNA, podendo se integrar a um dos cromossomos da célula hospedeira. A localização desse ponto de inserção é aleatória, mas pode ter efeitos importantes sobre a célula hospedeira. a) Se o retrovírus se integrar no meio do quadro de leitura de um proto-oncogene, inativando-o, devemos esperar um aumento ou uma diminuição do risco de desenvolvimento de tumor? Justifique. b) Se o retrovírus se integrar no meio do quadro de leitura de um gene supressor de tumor, inativando-o, devemos esperar um aumento ou uma diminuição do risco de desenvolvimento de tumor? Justifique. 15) Os cânceres são doenças do material genético de nossas células e decorrem do acúmulo progressivo de mutações. Estas fazem com que células que antes executavam um programa bem definido, associado às suas funções em seu tecido de origem, cresçam de maneira descontrolada. Esse crescimento alterado é consequência não só da duplicação celular desordenada, mas também da progressiva resistência à morte celular (como se as células tivessem bebido o elixir da vida eterna ). Sobre o ciclo celular, sua regulação e o câncer, julgue os itens a seguir marcando V para os verdadeiros e F para os falsos. Justifique os itens falsos. (1) Pode-se inferir do texto que todo câncer é hereditário. (2) O crescimento celular desordenado é favorecido pela expressão dos genes de supressão tumoral. (3) A duplicação celular desordenada e a progressiva resistência à morte celular são pertinentes, respectivamente, com a expressão de protooncogenes e a ativação da telomerase. (4) O controle da proliferação celular em detrimento da diferenciação é uma característica do fenótipo maligno. (5) Os oncogenes codificam proteínas capazes de induzir a transformação celular. 16) (UFF 2005) Células eucarióticas que possuem um ciclo de divisão em torno de 24 horas estão sendo cultivadas em meio adequado. Em um determinado momento, coletam-se, aleatoriamente, 100 células dessa cultura e determina-se a quantidade de DNA em cada uma delas. Os resultados estão mostrados abaixo, no gráfico I. O restante da cultura foi, então, dividido em duas porções. Em uma delas, adicionou-se afidicolina e, na outra, colchicina. Após algumas horas, foram retiradas, da mesma forma, 100 células de cada porção, sendo também determinada a quantidade de DNA por célula. Esses resultados estão mostrados nos dois outros gráficos abaixo. 7 14

8 Sabendo-se que: - a afidicolina inibe a enzima DNA polimerase - a colchicina inibe a polimerização das subunidades que formam os microtúbulos a) analise o resultado do experimento mostrado no gráfico I e calcule a porcentagem das células que se encontram nas fases do ciclo celular G1, S e G2 + M; b) identifique os gráficos que representam, respectivamente, os resultados dos experimentos onde houve adição de afidicolina e de colchicina ao meio de cultura. Justifique sua resposta. 17) (UERJ 2011) Normalmente não se encontram neurônios no cérebro em plena divisão celular. Entretanto, no Mal de Alzheimer, grandes quantidades dessas células iniciam anormalmente o ciclo de divisão. Estudos mostram que até 10% dos neurônios nas regiões atingidas por tal degeneração tentaram iniciar a divisão celular. Contudo, nenhum deles conseguiu terminá-la, pois não foi observado o sinal mais característico da consumação da divisão de uma célula: cromossomos alinhados no meio dos neurônios. (S. Herculano-Houzel Adaptado de O cérebro nosso de cada dia. Rio de Janeiro: Vieira e Lent, 2002). Nomeie o tipo de divisão celular ao qual o texto faz referência e a fase dessa divisão correspondente ao alinhamento dos cromossomos. ESTRUTURA E FUNÇÃO DOS ÁCIDOS NUCLEICOS 1) Os ácidos nucleicos são constituídos por cadeias polinucleotídicas. Descreva resumidamente este tipo de composto. 2) Cite as principais diferenças entre RNA e DNA quanto à estrutura de nucleotídeos. 3) Quais as principais características da molécula de DNA? 4) Explique o que é e porque ocorre a complementaridade de bases nitrogenadas. 5) O que você entende por orientação antiparalela das fitas de DNA? 6) Num organismo diploide um pesquisador verificou que uma molécula de DNA continha 28% de guanina. Com base nesta informação determine qual o percentual de cada uma das outras bases. 7) O DNA do fungo Neurospora crassa tem um conteúdo de A+T de 37%. Qual o conteúdo de cada uma das quatro bases isoladas? 8) O DNA da bactéria Bacillus hipoteticus tem um conteúdo de C+T de 46%. Qual o conteúdo de cada uma das quatro bases isoladas? 8 14

9 9) A tabela mostra a composição das bases nitrogenadas púricas, adenina e guanina, nos DNAs do homem e do boi. a) Quais são as porcentagens que faltam para o homem e o boi? Justifique a sua resposta seus cálculos para validar o item. (Homem) b) Calcule o valor de Tm do DNA dupla fita de (A) e (B). Demonstre (Boi) c) A partir dos valores de Tm calculados no item b, responda: Qual das duas sequências é mais estável? Por quê? Considere na sua resposta o significado de Tm. 10) Que propriedades químicas possuem o DNA e as proteínas que permitem a marcação específica de uma ou de outra destas macromoléculas com um isótopo radioativo? 11) Qual a contribuição do experimento realizado por Hershey e Chase (1952) para a Genética? Como o objetivo oi alcançado? 12) O isótopo radioativo do nitrogênio N 15 pode ser usado para marcar radioativamente compostos que possuam nitrogênio na sua composição, como é o caso dos ácidos nucleicos. Uma cultura de Escherichia coli cresceu em um meio contendo exclusivamente N 15 até que todo o DNA estivesse marcado. Então transferiu-se a colônia para um meio contendo nitrogênio comum N 14 e deixou-s que crescesse por, exatamente, duas gerações. Fazendo-se então uma avaliação do DNA, quanto deveria ser encontrado contendo: a) Somente N 15? b) Híbrido (uma fita N 14 e outra N 15 )? c) Somente N 14? 13) Meselson e Stahl, em 1957, cultivaram, inicialmente, Escherichia coli (geração F0) na presença de N 15 (isótopo pesado). Posteriormente, cresceram diversas gerações das bactérias em N 14 (isótopo leve) e extraíram o DNA das sucessivas gerações, mediante precipitação baseada em suas diferentes densidades, conforme esquematizado. A partir desse experimento, julgue os itens a seguir e coloque a soma dos itens corretos no espaço apropriado abaixo. OBS.: apenas o resultado da soma será considerado na correção. (01) Todas as moléculas da geração F1 terão a mesma sequencia de nucleotídeos, não importando o isótopo presente no meio. (02) Desconsiderando qualquer tipo de mutação, todas as moléculas de DNA em F2 serão idênticas às moléculas de F1 quanto à sequencia nucleotídica, mas terão composição de isótopos radioativos diferentes dos observados em F0. (04) Meselson e Stahl concluíram, como foi antecipado por Watson e Crick, que as fitas de DNA serviam de modelo para sua própria replicação. (08) A composição do meio de cultura não exerceu influência no experimento uma vez que a bactéria cresceu em todos os meios. SOMA = 14) Compare e contraste a replicação do DNA de procariotos e eucariotos. 15) Quais são as principais enzimas envolvidas na replicação do DNA em eucariotos? Cite e explique suas funções. 16) O que é replicação semiconservativa? 17) Que propriedades do DNA e da DNA polimerase sugerem que as duas fitas não podem ser replicadas pelo crescimento no mesmo sentido? 9 14

10 18) Porque surgem os fragmentos de Okasaki? 19) Que similaridades e diferenças existem nas atividades enzimáticas das DNA polimerase I, II e III? Qual a função de cada tipo de DNA polimerase nas células bacterianas? 20) Por que é necessária a primase (iniciase) para a replicação do DNA? 21) Compare e contraste a transcrição e a tradução de procariotos e eucariotos. 22) Três diferentes RNAs polimerases sintetizam RNA em eucariotos. Quais são os produtos de cada uma delas e suas respectivas funções? 23) Considere o segmento de fita de DNA abaixo: 3 AAAGAACGATGATTTCGGATT 5 a) Qual a sequência de bases do mrna correspondente? b) Quais os anti-códons dos trnas acima considerados? c) Qual a sequência de aminoácidos codificados pelo RNAm? 24) Uma única deleção de nucleotídeos e uma adição aproximadamente 15 pontos distantes do DNA causam a mudança na sequência de uma proteína de: LYS SER PRO SER LEU ASN ALA ALA LYS LYS VAL HIST HIST LEU MET ALA ALA LYS para a) Quais as sequências de nucleotídeos do RNA velho e do novo? b) Que tipo de RNA é? c) Qual o nucleotídeo que foi deletado e qual foi adicionado? 25) Moléculas de rrna são relativamente estáveis, enquanto que o mrna é degradado rapidamente. Discuta possíveis causas e consequências desse fato. 26) Explique o processo de excisão de íntrons ou splicing. 27) O que é cap de 5? Como o cap de 5 é adicionado ao pré-mrna eucariótico? Qual a função do cap de 5? 28) Como a cauda poli-a é adicionada ao pré-mrna? Qual a finalidade da cauda poli-a? 29) Explique os tipos de processamento pós-transcricionais do pré-mrna nos genes eucarióticos nucleares. 30) Explique resumidamente como um pré-mrna contendo sítios alternativos de adição da cauda poli(a) pode contribuir para uma maior diversidade de proteínas em uma célula eucariótica. 31) As lipoproteínas são partículas esféricas constituídas por um núcleo de lipídios neutros, não polares (ésteres de colesterol e triglicérides), envolvidos por substâncias relativamente polares (fosfolipídios, colesterol livre e proteínas). O componente proteico das lipoproteínas é denominado de apolipoproteína (apo). As apos participam, com os lipídios, fosfolipídios, colesterol, triglicérides e éster de colesterol, na formação de cinco classes de lipoproteínas: quilomícron, HDL (lipoproteína de alta densidade), LDL (lipoproteína de baixa densidade), IDL (lipoproteína de densidade intermediária) e VLDL (lipoproteína de muita baixa densidade). A apo B é o principal componente da partícula de LDL, sendo sintetizada pelo fígado e intestino (Arq. Bras. Cardiol 67(6): , 1996, com adaptações). Sabe-se que um só gene codifica as duas isoformas desta proteína, mas o RNAm maduro para apo-b do fígado codifica uma proteína que contém aminoácidos, enquanto no intestino a mesma proteína contém somente aminoácidos. Considerando que os dois órgãos possuam as mesmas proteases, ofereça duas 10 14

11 explicações biologicamente plausíveis para o fato do mesmo gene codificar proteínas de tamanhos diferentes (desconsidere a presença de mutações ou polimorfismos genéticos na sua resposta). 32) Explique como o trna assegura a correta tradução de acordo com as leis do código genético. 33) Como os trna são ligados a seus aminoácidos correspondentes? 34) Cite e explique as principais características do código genético. 35) Que eventos causam o término da tradução? 36) A orexina ou hipocretina é um precursor de dois neuropeptídeos hipotalâmicos orexina A e orexina B que são produzidos pelas células de um pequeno núcleo do hipotálamo e têm um importante papel na regulação do ciclo sonovigília e funções hipotalâmicas relacionadas. Essa substância é importante para manter o estado de vigília e é uma molécula ausente no cérebro de pacientes com narcolepsia, doença que faz as pessoas adormecerem subitamente (Nature Medicine 2007, 13: , com adaptações). Em relação ao tema e utilizando os dados abaixo, responda o que se pede nos itens a seguir. Dados: A orexina/hipocretina apresenta 131 aminoácidos e é produzida a partir de um RNAm maduro de 577 bases, transcrito pelo gene HCRT, região do DNA localizada no cromossomo 17 com pb (pares de bases). Os neuropeptídeos orexina A e orexina B maduros são produzidos por um processo proteolítico (pós-traducional) a partir do precursor orexina: a orexina A corresponde, na proteína precursora, aos aminoácidos de posição 34 (glutamina) a 67 (glicina) e a orexina B, aos aminoácidos de posição 70 (arginina) a 97 (metionina). Uma mutação no gene HCRT que provoca a substituição de uma leucina por uma arginina na posição 16 da proteína precursora (LEU16ARG) foi associada à narcolepsia. Abaixo são dadas as sequências parentais (recebidas de cada um dos pais) responsáveis pela tradução do aminoácido 16 de três indivíduos. Indivíduo 1 GAA (sequência materna) GAG (sequência paterna) Indivíduo 2 GAC (sequência materna) GCC (sequência paterna) Indivíduo 3 GCC (sequência materna) TCT (sequência paterna) Levando em conta as informações contidas no texto e nos dados e sabendo que os códons da leucina são UUA, UUG, CUU, CUC, CUA e CUG, e que os códons da arginina são CGU, CGC, CGA, CGG, AGA E AGG, responda. a) Qual (is) dos indivíduos provavelmente sofre(m) de narcolepsia? Justifique sua resposta para validar o item. b) Qual (is) dos indivíduos teria(m) mais tendência à insônia, por produzir uma maior quantidade de orexina? Justifique sua resposta para validar o item. Utilize a tabela de aminoácidos ao lado e as informações contidas no dado para responder o item c. c) Quais seriam as sequências de bases no gene HCRT, responsáveis, respectivamente, pela tradução dos aminoácidos inicial e final da: orexina A: orexina B: Aminoácido Glutamina Glicina Arginina Metionina Códons CAA, CAG GGU, GGC, GGA, GGG CGU, CGC, CGA, CGG, AGA, AGG AUG Utilize as informações contidas nos dados e para responder os itens que se seguem. d) Uma vez que nosso corpo não desperdiça energia nem matéria-prima inutilmente e os processos de transcrição e tradução necessitam de energia e de matéria-prima para ocorrerem, forneça um argumento biologicamente aceitável que possa explicar a informação fornecida no trecho grifado do dado. (Lembre-se de mencionar na sua resposta, qual o tamanho esperado da proteína precursora orexina a partir do RNAm citado.) e) Mediante conhecimentos sobre estrutura dos ácidos nucleicos e transcrição, explique por que no DNA a informação fornecida pelo dado foi em pares de bases, enquanto no RNAm, em bases. f) Qual o percentual do RNAm maduro em relação ao gene HCRT? Demonstre seus cálculos para validar o item

12 37) Durante a síntese proteica 5 aminoácidos foram adicionados à uma cadeia polipeptídica. Os anticódons dos trnas que entraram sequencialmente no ribossomo foram: 5 CAU3 ; 5 AGG3 ; 5 UAG3 ; 5 UCC3 ; 5 AUU3 a. Qual a sequência do pentapeptídeo assim formado? b. Qual a sequência da fita codante do DNA que codifica este pentapeptídeo? c. Qual a sequência do mrna? 38) Após um surto de uma doença misteriosa (início com febre, coriza, mal-estar, dores abdominais, diarreia, manchas vermelhadas espalhadas pelo corpo) que acometeu crianças com até cinco anos de idade em uma creche, os pesquisadores conseguiram sequenciar o material genético do agente causador da doença e concluíram que se tratava de um vírus. Um segmento dessa sequência era 5...UACCCGUUAAAG...3. a) Explique por que os pesquisadores concluíram que o agente infeccioso era um vírus. (0,3 pontos) b) Sabendo-se que a sequencia apresentada no texto dará origem a uma fita complementar de DNA (cdna), que posteriormente sofrerá replicação para originar a molécula de DNA de fita dupla, escreva a sequência e a polaridade da nova fita que será sintetizada a partir da fita de cdna. (0,3 pontos) c) Qual seria a sequência de aminoácidos codificada pela nova fita de DNA sintetizada a partir da fita de cdna (item c), caso ela fosse usada como molde para a síntese de proteínas virais? Utilize a tabela de códons ao lado para responder. (0,4 pontos) d) Calcule o percentual de cada uma das bases pirimídicas do DNA de fita dupla que será originado a partir da sequência apresentada no texto. Demonstre seus cálculos para validar o item. (0,4 pontos) e) Sabe-se que a taxa de mutação espontânea na replicação do DNA é de aproximadamente 10 9, mas no retrovírus em questão, que possui genoma diploide de RNA fita simples apresentando 5 CAP e cauda poli(a), as taxas de mutação são da ordem de 10-3 a 10-5 por nucleotídeo por ciclo de replicação. Isto significa dizer que pode existir a incorporação de um nucleotídeo errado a cada mil ou cem mil bases copiadas. e.1.) Que papéis essenciais dos terminais 5 CAP e cauda poli(a) poderiam dar a esse retrovírus uma vantagem para garantir a infecção? (0,3 pontos) e.2.) Explique um motivo biologicamente plausível para a taxa de mutação espontânea desse retrovírus ser mais elevada do que a taxa de mutação espontânea na replicação do DNA. (0,3 pontos) 39) Pesquisadores norte-americanos descobriram que as diferentes formas das pessoas perceberem a dor podem ter origem genética. A variação de apenas um gene pode explicar porque algumas pessoas suportam mais dor do que outras. Segundo uma equipe da Universidade de Michingan, a sensação de dor está ligada ao gene COMT que produz a enzima transferase catecol-o-metil (COMT), que ajuda a regular quantos analgésicos naturais - as chamadas endorfinas - um organismo produz. O gene COMT pode ser encontrado em duas formas, de acordo com o aminoácido presente. Na transcrição do códon 158, a troca de um único aminoácido, valina metionina pode determinar decréscimo da atividade da enzima COMT, ou seja, o gene da COMT que contém o aminoácido metionina, ou met, é menos ativo do que aquele que contém o aminoácido valina, ou val. Esta pequena variação tem um grande efeito na atividade do COMT, dizem os pesquisadores. Cada indivíduo tem duas cópias desse gene, uma herdada de cada um dos pais. Pessoas com a forma mais lenta do gene - que tem duas cópias com metionina - produzem enzimas três a quatro vezes menos efetivas que outras, como as que contêm apenas cópias com valina ou ambos os aminoácidos. O estudo mostrou que as pessoas em que as duas cópias traziam metionina sofriam mais com a dor do que aquelas com duas cópias trazendo valina. Os voluntários com uma cópia de cada tipo apresentaram uma tolerância à dor intermediária. ( com adaptações) Abaixo são dadas as sequencias parentais (recebidas de cada um dos pais) responsáveis pela transcrição do códon 158 do gene COMT de quatro indivíduos

13 Indivíduo 1 CAA (sequência materna) CAG (sequência paterna) Indivíduo 2 TAC (sequência materna) TAC (sequência paterna) Indivíduo 3 CAC (sequência materna) CAT (sequência paterna) Indivíduo 4 CAT (sequência materna) TAC (sequência paterna) Sabendo-se com os códons da metionina e da valina são, respectivamente, AUG e GUU, GUC, GUA, GUG, que a enzima transferase catecol-o-metil (COMT) possui 271 aminoácidos e que o gene COMT dos quatro indivíduos possui 1,5 Kb (1.500 pb), responda. a) Qual (is) indivíduo(s) possui(em): - Maior sensibilidade à dor: - Sensibilidade intermediária à dor: - Menor sensibilidade à dor: b) Justifique sua resposta. c) Calcule o percentual do RNAm maduro em relação ao gene COMT. d) Considerando apenas o RNAm maduro, quantos códons e quantas ligações peptídicas foram necessários para a síntese da enzima transferase catecol-o-metil (COMT)? Justifique sua resposta. e) Explique os 2 principais motivos que poderiam explicar o fato da proteína ter apenas 271 aminoácidos. 40) O gene supressor de tumor p-53 é um dos principais alvos de mutação durante o processo de carcinogênese. Está localizado no braço curto do cromossomo 17 e codifica a nucleoproteína p-53 que é responsável pela regulação da transcrição nuclear, funcionando como um policial molecular. Se a célula for exposta a agentes mutagênicos externos a p-53 acumula-se no núcleo freando o ciclo celular em G1, dando tempo para que a célula repare seu DNA. Caso a célula não o repare, a p-53 dispara a morte celular por apoptose. Na versão mutagênica desse gene, a célula que sofre lesão em seu material genético não tem sua divisão celular interrompida e deste modo, o dano celular se transmite às células filhas. A mutação de p-53 não causa a transformação maligna sozinha, porém predispõe a célula a outras mutações que a levarão a uma transformação maligna. Baseando-se no texto e em conhecimentos correlatos, responda ao que se pede. a. Sabendo que a p-53 é uma proteína constituída por 393 aminoácidos, quantos nucleotídeos serão necessários apenas para a codificação desses aminoácidos? Justifique. b. Quantos códons serão necessários para a síntese dos 393 aminoácidos?justifique. c. Que evento indispensável para que ocorra a divisão celular será bloqueado com a informação dada no trecho grifado no texto? 41) Os vírus HPV tipo 16 e tipo 18 (grupo II) estão associados ao câncer oral e de colo uterino. O genoma desses vírus pode integrar-se ao genoma humano em áreas próximas a proto-oncogenes, produzindo uma versão mutante desse genes. Além disso, o genoma viral controla a transcrição dos genes virais E6 e E7 que interferem nos mecanismos de controle do ciclo celular. A proteína E6 interage com a proteína p-53, impedindo sua ação supressora de tumor no núcleo celular. Logo, se outra proteína supressora de tumor como a prb, por exemplo não compensar a reduzida atividade da p-53, a transformação celular pode de fato ocorrer. No entanto, a proteína E7 desses vírus tem mostrado não só a capacidade de formar complexo com a prb, desativando-a, mas também de degradar a p-53. A ativação de oncogenes somada à perda ou à anulação dos genes supressores de tumor acabam por levar ao crescimento desordenado e à formação de tumores. ( e com adaptações) Abaixo é apresentado um esquema do proto-oncogene ras e de sua versão mutante, após inserção viral. Proto-oncogene ras TAC TGC CTT ATA TTC GAC CAC CAC CAC CCG CGG CCG CCG...GAG AGC Oncogene ras TAC TGC CTT ATA TTC GAC CAC CAC CAC CCG CGG CAG CCG...GAG AGC Baseando-se nas informações acima e em conhecimentos correlatos, responda o que se pede. a) Dê a sequencia de aminoácidos do proto-oncogene ras

14 b) Considerando que os genes supressores de tumor foram inativados pelos vírus, caso a mutação na trinca destacada em negrito provoque a substituição da 3ª base por uma citosina no proto-oncogene, o produto do gene ainda poderá levar ao descontrole da divisão celular? Justifique. 42) A doença de Parkinson está entre os problemas neurológicos mais preponderantes hoje em dia. Se caracteriza por tremor nas mãos, nos braços e em outros locais, rigidez nos membros, lentidão de movimentos, equilíbrio e coordenação debilitados. Alguns pacientes têm, também, dificuldade para andar, falar, dormir, urinar e dificuldades no desempenho sexual. Nos Institutos Nacionais da Saúde (NIH) dos EUA, em 1997, foi identificada uma mutação no gene da alfasinucleína em famílias italianas e gregas que tinham a forma hereditária do mal de Parkinson; posteriormente esta mesma mutação foi também detectada em famílias brasileiras com a doença. Esse gene codifica uma proteína muito pequena, com apenas 144 aminoácidos, à qual se atribui um papel na sinalização entre neurônios. A mutação referida é denominada G209A, pois provoca a substituição de uma guanina por uma adenina no nucleotídeo 209 do gene da alfa-sinucleína, conduzindo a uma substituição de alanina por treonina na posição 53 da proteína (Ala53Thr). É uma mutação de herança autossômica dominante, o que significa dizer que apenas uma cópia (da mãe ou do pai) é suficiente para desencadear a doença. Ela é extremamente rara e responde por menos de 1% dos pacientes. Pouco tempo depois, descobriu-se outra mutação autossômica dominante no mesmo gene em uma família de origem alemã, em que a alanina da posição 30 era substituída por uma prolina (Ala30Pro). (Arch Neurol. 55(12): , 1998; Arq. Neuro-Psiquiatr. 59(3B): , 2001; Scientific American Brasil n O 40, 2005) Abaixo são dadas as sequências parentais (recebidas de cada um dos pais) responsáveis pela transcrição dos códons 30 e 53 do gene da alfasinucleína de três indivíduos. Indivíduo 1: Códon 30 Códon 53 CGA (sequência materna) CGA (sequência materna) CGG (sequência paterna) TGA (sequência paterna) CÓDONS GCU, GCC, GCA, GCG ACU, ACC, ACA, ACG CCU, CCC, CCA, CCG AMINOÁCIDO alanina treonina prolina Indivíduo 2: Indivíduo 3: Códon 30 Códon 53 Códon 30 Códon 53 CGA (sequência materna) GGG (sequência materna) CGC (sequência paterna) CGT (sequência paterna) CGG (sequência materna) CGT (sequência paterna) CGA (sequência materna) CGC (sequência paterna) Baseando-se nas informações contidas no texto, nas tabelas e em conhecimentos correlatos, responda. a) Em relação ao tipo de substituição de base, como é denominada a mutação descrita no segundo parágrafo? Justifique. b) Qual(is) dos três indivíduos tem predisposição para desenvolver a doença devido a pelo menos uma das mutações citadas? Justifique para validar o item. c) Considerando apenas o RNAm maduro, quantos códons e quantas ligações peptídicas foram necessários para a síntese da proteína alfa-sinucleína? Justifique. d) Considerando apenas os códons necessários para início e finalização da síntese proteica, quantas bases no RNAm maduro foram necessárias para codificar os aminoácidos da proteína alfa-sinucleína? Apresente os cálculos para validar o item. e) Considerando que o gene da proteína alfa-sinucleina tem 1543 bases, explique os 2 principais motivos que poderiam explicar o fato da proteína ter apenas 144 aminoácidos