7.012 Conjunto de Problemas 3

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1 Nome Seção Conjunto de Problemas 3 Data estelar Diário Pessoal do Oficial Médico Responsável do USS Hackerprise Depois de voltar de uma missão em Europa, Noslen, um dos membros da tripulação, ficou muito doente. Você o examina a procura de sinais de infeção e descobre que ele é portador de um vírus alienígena. Pergunta 1 a) Você descobriu que esse vírus carrega ácidos nucléicos, proteínas e lipídeos. Você descobriu também que esse vírus pode infectar células de E. coli, o que torna fácil seu estudo no laboratório. i) Você cultiva esse vírus com os seguintes radioisótopos: 32 P, 3 H ou 35 S. Qual macromolécula viral será marcada com 32 P? Qual macromolécula viral será marcada com 3 H? Qual macromolécula viral será marcada com 35 S? ii) Você analisa o ácido nucléico e descobre o seguinte. Porcentagem A G T C U 27,6 23,2 28,1 24,0 0,8 Que ácido nucléico o vírus carrega? Por quê? b) Já que esse é um vírus alienígena, você deseja determinar qual macromolécula (ácido nucléico, proteínas e lipídeos) é o material genético. Explique como você faria isso. 1

2 Pergunta 2 a) Crixon, uma cientista de Vulcano, examina a replicação do DNA para determinar se ela é semelhante à replicação do DNA na Terra. Ela constrói um sistema para a replicação do DNA in vitro. i) Quais são os 4 componentes que devem ser incluídos no sistema? ii) Antes da replicação, todo o DNA molde é marcado com 15 N. Onde o nitrogênio é encontrado no DNA? iii) Ela repete as experiências de Meselson-Stahl. No diagrama a seguir, ilustre o resultado esperado para cada teste, tanto para replicação conservadora como semiconservadora. NR** Na figura acima, onde se lê DNA modelo, leia-se DNA molde, termo já rotineiramente usado em português 2

3 Pergunta 2, continuação b) Você inventou um Dispositivo de Imagens Nanoscópicas que permite o exame da origem de replicação do DNA. O computador fornece a imagem a seguir. A partir dessa origem, a replicação está ocorrendo em ambos os filamentos e as duas forquilhas estão se afastando uma da outra i) Marque as extremidades 3 e 5 dos cinco filamentos de DNA ilustrados. Indique quais filamentos em particular são os fragmentos de Okazaki. ii) Quais são as enzimas necessárias em C no diagrama acima? iii) Em qual sítio (A ou B ou ambos) o iniciador, 5'-CAAGG -3', pode se ligar para iniciar a replicação? iv) Para cada um dos sítios escolhidos (em iii), qual é a direção do alongamento (direita ou esquerda) do filamento de DNA filho? v) Para cada um dos sítios escolhidos (em iii), a síntese do DNA acontece de forma contínua ou descontínua em relação à forquilha de replicação mais próxima? c) Mais membros da tripulação de humanos do USS Hackerprise começam a ficar doentes em decorrência da infecção viral. Ao analisar essa crise médica, você percebe que nenhum dos membros da equipe de Vulcanos está doente. Crixon, sua colega Vulcana, fica intrigada com a sua conversa e fornece uma amostra de células Vulcanas. Você decide, então, misturar os vírus às células Vulcanas e acompanhar o ciclo de infecção nas células sangüíneas dos Vulcanos. Ao analisar as células, você percebe que o DNA Vulcano é altamente modificado com grupos metil em certas bases e que existe uma nuclease peculiar nas células Vulcanas que é capaz de destruir o DNA normal não modificado. É possível propor um modelo para explicar a imunidade dos Vulcanos? 3

4 Pergunta 3 A caracterização inicial desse novo vírus está indo bem. Você descobriu que o vírus possui um cromossomo e você identificou um segmento de DNA que acredita que seja responsável pela capacidade infectante do vírus. A equipe médica da frota estelar quer que você retire o segmento de DNA e coloque-o em um vetor para ser enviado para a Instalação de Pesquisas Médicas em Omega Prime. O esquema abaixo tem um fragmento do gene viral desejado e algum DNA flanqueando esse fragmento. a) A relação abaixo diz respeito às enzimas de restrição (Purves, pp ) presentes no seu freezer. Ao lado dos nomes das enzimas está relacionada a especificidade da seqüência (de 5 a 3 ) e uma seta indica o local onde a enzima faz o corte. i) Circule a(s) enzima(s) que NÃO PODEM cortar o fragmento de DNA ilustrado abaixo. ii) Coloque um sinal de verificação ao lado da(s) enzima(s) que deixam pontas cegas(abruptas). iii) Marque com uma estrela a(s) enzima(s) que deixa(m) pontas soltas após o corte, clivagem essa que é denominada extremidades coesivas, pois é gerada uma região (ou seqüência)de fita simples em cada terminal,seqüências essas que são complementares uma a outra. Sna B I TAC GTA Afa I GT AC Eco R I G AATTC Sal I G TCGAC iv) Qual é a enzima que pode ser usada para remover o gene do DNA viral? v) Que par de enzimas diferentes poderia ser usado? 4

5 Pergunta 3, continuação b) Você deseja inserir o fragmento no vetor ilustrado abaixo. i) Qual (is) enzima(s) você usaria para cortar o fragmento desejado do DNA viral? ii) Qual (is) enzima(s) você usaria para cortar o DNA vetor? c) Suponhamos que você use uma única enzima para cortar o vetor e o fragmento. i) Após a ligação do fragmento e do vetor, quantos sítios para essa enzima terá o DNA resultante? ii) Quantas moléculas possíveis de DNA podem resultar desse tipo de ligação? d) Você passa suas maravilhosas instruções para um Técnico de Laboratório Ferengi. O Ferengi realiza o experimento de forma inadequada e usa apenas a enzima SnaB I para cortar o DNA vetor e usa apenas a enzima Afa I para cortar o fragmento do DNA viral. Ele então liga o fragmento cortado ao vetor cortado. i) É possível consertar a bagunça cortando novamente o fragmento com a enzima SnaB I? Explique se usa resposta for afirmativa ou negativa. ii) É possível consertar essa bagunça cortando novamente o fragmento com a enzima Afa I? Explique se usa resposta for afirmativa ou negativa. 5

6 Pergunta 4 A Equipe Médica da Frota Estelar finalmente recebe seu vetor, mas estão tendo vários problemas para transcrever o DNA vetor com o fragmento. No tubo de reação, eles possuem o tampão padrão de síntese de RNA, o DNA vetor com o fragmento, DNA polimerase e os trifosfatos nucleotídeos ATP, GTP, TTP e CTP. a) Você pensa: É lógico! e imediatamente envia um pacote com e que deve permitir que eles sintetizem o RNA a partir do DNA vetor contendo o fragmento. b) Você acha que os cientistas da Equipe Médica da Frota Estelar são burros e provavelmente irão precisar de componentes para sintetizar proteínas a partir do RNA que finalmente podem produzir. Quais são os três principais componentes que você precisa enviar para que a Equipe Médica da Frota Estelar possa sintetizar as proteínas a partir do RNA viral? c) Enquanto isso, na USS Hackerprise, você desenvolve um análogo de nucleotídeo chamado Ketracell Indigo, que pretende usar como tratamento contra o vírus. O Ketracell Indigo encaixa-se no centro catalítico da RNA Polimerase e impede que ela se ligue ao DNA. Que efeito o Ketracell Indigo terá na transcrição viral? d) Seu técnico Ferengi sugere o uso do Furomytin. O Furomytin é uma molécula que se parece com um trna carregando aminoácidos. Ele liga-se ao sítio A dos ribossomos e promove a terminação prematura da síntese protéica. Em sua opinião, qual é a melhor droga para combater essa infecção? Explique o por quê. E o epílogo dessa história. Você não apenas curou sua tripulação, mas recebeu o reconhecimento por salvar vidas na USS Hackerprise. Você recebeu o Prêmio Bashir em Biologia e Medicina da Frota Estelar, o mais alto prêmio já concedido e um feriado foi criado com seu nome. A Academia da Frota Estelar concede a você o grau de professor e você continua a escrever conjuntos de problemas para torturar os alunos da Academia. Você tem uma vida longa e próspera. Fim. 6