Exercícios Resolvidos: DNA, RNA e Síntese Proteica
Classificado em Biologia
Escrito em em 
português com um tamanho de 13,52 KB
Este documento contém exercícios resolvidos sobre Biologia Molecular, abordando tópicos como estrutura do DNA, replicação, transcrição e tradução.
Estrutura e Replicação do DNA
Um certo segmento de DNA possui a seguinte sequência de nucleotídeos em um dos filamentos: 5’ ATTGGCTCT 3’. Qual deve ser a sequência de nucleotídeos do outro filamento e qual sua orientação (extremidades 3’ e 5’)?
3’ TAACCGAGA 5’
Se o conteúdo GC de uma molécula de DNA é de 56%, quais são as porcentagens das 4 bases (A, T, C e G) nesta molécula?
GC = 56% - G = 28% ; C = 28%; AT = 44% - A = 22% ; T = 22%
Suponha que uma sonda automatizada é enviada ao espaço para procurar vida extraterrestre. Após vagar anos-luz pelo universo, a sonda identifica um tipo de vida cujo DNA tem uma composição de 25% A, 33% T, 24% G e 18% C.
a) Esta composição encontra-se de acordo com as regras de Chargaff? Explique sua resposta.
a) A composição não respeita as regras pelo fato de que as proporções estão diferentes das que Chargaff provou: C/G = 1; e A/T = 1; e A+G/C+T = 1
b) Qual o material hereditário deste organismo e qual a sua estrutura? Imagine 2 respostas diferentes a esta pergunta.
b) O material encontrado poderia ser de um eucarionte, o qual é unicelular e possui estrutura celular diferente dos procariontes e, portanto o processo de duplicação, e o comportamento da célula seria diferente. Outra hipótese é de que esse material seja um vírus, e, portanto sua estrutura celular é diferente dos procariontes e eucariontes, e com ele é capaz de alterar a estrutura celular de procariontes e eucariontes. Tanto procariotos como eucariotos possuem DNA composto por 2 filamentos polinucleotídicos e seguem as regras de Chargaff. Como no exemplo dado as regras de Chargaff não são seguidas, pode-se imaginar que o material em questão seja DNA (pois possui timina) e que este seja constituído por um único filamento polinucleotídico (pois não segue as regras de Chargaff e, portanto, não possui 2 filamentos com bases nitrogenadas complementares).
“Não nos passou despercebido que o pareamento específico (entre as bases), por nós postulado, sugere a possibilidade de cópia para o material genético.” (Watson e Crick 1953). Por que a estrutura do DNA permite a possibilidade de cópia do material genético?
Porque a replicação é semiconservativa e, no processo de duplicação, cada nova molécula de DNA mantém um dos filamentos polinucleotídicos da molécula original e sintetiza um novo filamento. A síntese do novo filamento é feita de acordo com as bases nitrogenadas da fita molde da molécula de DNA original. O pareamento das bases nitrogenadas (A sempre com T e G sempre com C) permite que novos filamentos sejam sintetizados pois estas bases apresentam afinidade química e irão se ligar por pontes de H.
Replicação do DNA: Mecanismos
Por que se diz que a replicação do DNA é “semiconservativa”? Faça um esquema. A replicação do DNA é semiconservativa pois mantém em sua “cópia” um filamento da estrutura que lhe deu origem. Ex.:
5’ ATCGCAAATTGGGCC 3’ Filamento Original 3’ TAGCGTTTAACCCGG 5’ 5’ ATCGCAAATTGGGCC 3’ Cópia 1 3’ TAGCGTTTAACCCGG 5’ 3’ TAGCGTTTAACCCGG 5’ Cópia 2 5’ ATCGCAAATTGGGCC 3’
Por que a molécula de DNA sofre replicação contínua e descontínua? Quais as diferenças entre estas duas formas de replicação?
A molécula de DNA sofre replicação contínua e descontínua porque sua síntese ocorre no sentido 5’ -> 3’. Por isso, no filamento original onde o sentido é 3’ -> 5’ a replicação será contínua, e no filamento original onde o sentido é 5’ -> 3’ a replicação será descontínua. Na replicação contínua do DNA utiliza as seguintes enzimas: helicase (efetua a separação dos filamentos - rompimento das pontes de hidrogênio); em seguida entra a primase que coloca aproximadamente 30 nucleotídeos de RNA no início da extremidade 5’, ela coloca um primer iniciador (iniciador = primer); em seguida entra o DNA Polimerase III, que continua a sequência do filamento colocando filamentos (nucleotídeos) de DNA; e por fim a DNA polimerase I, que degrada os nucleotídeos de RNA e em seu lugar coloca os de DNA. Na replicação do filamento descontínuo, esse processo é mais lento, uma vez que é formada uma alça para o filamento alcançar as enzimas de replicação do DNA, o processo nesse pedaço da fita é idêntico ao processo da fita contínua, porém uma outra enzima entra em ação nessa parte da fita, é a enzima ligase, a qual efetua a união desses fragmentos na fita. Faltou dizer que na replicação descontínua são formados os fragmentos descontínuos, chamados de fragmentos de Okazaki.
Suponha que, no futuro, um cientista explore um planeta distante e descubra uma nova forma de material hereditário, correspondente a uma molécula de ácido nucleico composto por dois filamentos polinucleotídicos. Este ácido nucleico sofre replicação contínua em ambos os filamentos, através da ação de uma enzima DNA polimerase. Explique que conclusão você pode tirar sobre a estrutura deste novo tipo de ácido nucleico.
Como a replicação é contínua em ambos os filamentos, podemos supor que este material hereditário seja composto por dois filamentos polinucleotídicos paralelos e não antiparalelos como ocorre no DNA que conhecemos. Abrindo a forquilha entre dois filamentos paralelos, a replicação também ocorrerá no sentido 5’ para 3’, mas de maneira contínua em ambos filamentos.
A droga dideoxicitidina (usada para tratar certas infecções virais) é um nucleotídeo composto por um açúcar que não possui o grupo –OH nas posições 2’ e 3’. Explique o que ocorreria com a duplicação do DNA se esta droga fosse adicionada ao DNA.
Se essa droga fosse adicionada ao DNA, provavelmente a ligação fosfodiéster não ocorreria (porque esta ligação ocorre entre o grupo fosfato de um nucleotídeo e o grupo OH que está ligado ao carbono 3’ do nucleotídeo anterior), e com isso a fita de DNA se tornaria mais frágil e durante a duplicação ela poderia se romper, impossibilitando a replicação ou ainda não poderia ser completada até o final.
Genes, Transcrição e Tradução
Um determinado gene eucarioto possui 8 éxons e 7 íntrons. A primeira sequência na posição 3’ é um éxon. Considerando que os éxons e íntrons estão numerados em ordem crescente da posição 5’ para 3’, esquematize a estrutura do pré-RNA transcrito deste gene e do RNA final.
Pré RNA: 5’ G + CH3 éxon íntron éxon íntron éxon íntron éxon íntron éxon íntron éxon íntron éxon íntron éxon AAAAA 3’ ; RNA Final: 5’ G + CH3 éxon éxon éxon éxon éxon éxon éxon éxon AAAAA3’
Considere que uma espécie vegetal produza 60 proteínas, cada uma com tamanho de 120 aminoácidos. Qual o número total de nucleotídeos de todos os éxons relacionados com a síntese destas proteínas?
60 proteínas, cada proteína é formada por 120 aminoácidos, que por sua vez cada códon é formado por 3 nucleotídeos. Portanto o número de nucleotídeos vai ser 120x60x3 = 21600 nucleotídeos.
Em um dos genes da soja que codifica a proteína antocianina, existem 1.212 bases nitrogenadas em seus éxons.
(a) Qual o número de aminoácidos desta proteína?
(a) Cada aminoácido é formado por um conjunto de códons que por sua vez é formado por 3 nucleotídeos. Portanto 1212 bases nitrogenadas / 3 = 404 aminoácidos. Eu aceitaria esta resposta, mas lembre-se de que, na verdade, seriam formados 403 aminoácidos, pois o último códon não está associado a um aminoácido e sim representa um códon de finalização.
(b) Qual o número de RNAs transportadores envolvidos na síntese desta proteína?
(b) Cada RNAt tem em sua extremidade 3’ um anticódon, portanto o número de RNAt é 404. Da mesma forma, eu aceitaria esta resposta, mas o correto seria 403 moléculas de RNAt (veja comentário acima). Uma outra possível resposta seria: 20 RNAs transportadores. Como existem 20 diferentes tipos de aminoácidos, cada RNAt possui especificidade para transportar apenas um tipo de aminoácido.
(c) Qual o número de ribossomos necessários para ocorrer a síntese desta proteína?
(c) Um ribossomo é capaz de sintetizar a proteína, porém na síntese podem ter mais que um ribossomo que vai agilizar o processo de síntese de proteínas, esse fenômeno leva o nome de polirribossomos.
Qual a relação entre DNA, cromossomo e genes?
Cada cromossomo é formado por 2 moléculas de DNA (DNA compactado juntamente com proteínas chamadas histonas) e cada cromátide do cromossomo corresponde a uma molécula de DNA que por sua vez em cada molécula existem vários genes (e estes correspondem a regiões associadas à síntese de moléculas de RNA).
Faça um esquema de um gene de um organismo procarioto e de um organismo eucarioto.
Gene procarioto: |promotor|região codificante| Gene eucarioto: |promotor|éxon|íntron|éxon|íntron|éxon| Éxon: região codificante; Íntron: região não codificante
Abaixo encontra-se a dupla fita de uma molécula de DNA.
5’ ATGGTTACGCATCAGCGTGATAAATGCCCTATCCGATAG 3’ 3’ TACCAATGCGTAGTCGCACTATTTACGGGATAGGCTATC 5’
(a) Considerando que o filamento de DNA inferior dará origem a um RNAm (RNA mensageiro), qual a sequência de bases nitrogenadas deste RNAm?
(a) 5’ AUGGUUACGCAUCAGCGUGAUAAAUGCCCUAUCCGAUAG 3’
(b) Qual a sequência de aminoácidos do polipeptídeo que será formado? (consulte tabela do código genético)
(b) Códon iniciante (Metionina); valina; treonina; histidina; glutamina; arginina; ácido aspártico; lisina; cistina; prolina; isoleucina; arginina; códon de parada.
Considerando a síntese de moléculas de RNAm em eucariotos, por que a molécula final (RNAm maduro) é menor do que a molécula de RNA transcrito?
Devido ao Mecanismo de Splicing, o qual retira os íntrons (região não codificadora) da molécula de RNA, e, portanto ocorre a união dos éxons (região codificadora).
Qual a função dos polirribossomos no processo de síntese proteica?
Aumentar a produção de proteínas, pois nesse processo vários ribossomos ficam na molécula de RNA e codificam a mesma proteína em um curto espaço de tempo. Isso a velocidade de produção em relação à produção de proteínas é maior do que se tivesse apenas um ribossomo na molécula.
Um geneticista induz uma mutação em um determinado gene. Qual seria o efeito desta mutação na sequência de aminoácidos de uma proteína se esta ocorresse em um íntron do gene? E qual o efeito se a mutação ocorresse em um éxon do gene? Explique sua resposta.
Se a mutação ocorrer no íntron a síntese de proteína não sofreria qualquer alteração, uma vez que os íntrons fazem parte da região não codificante da molécula de RNA. Já se a mutação ocorrer em algum éxon poderiam ocorrer 3 tipos diferentes de mutações: Mutação silenciosa (apesar de ter sido trocada uma base nitrogenada o mesmo aminoácido será produzido); Mutação com sentido contrário (com a mudança da base nitrogenada, outro aminoácido seria produzido, e consequentemente alteraria a proteína que seria produzida); Mutação sem sentido (com a mudança de uma base, uma sequência de códon de parada poderia ser formada, e isso acarretaria num encurtamento da proteína que pode nem ser formada).
Pesquisadores de um laboratório na Polônia tentaram produzir uma proteína “in vitro”. Para isso, os cientistas colocaram em um tubo de ensaio: RNAt de frango, ribossomos (compostos por moléculas de RNA ribossomal) de boi, RNAm de rato e os 20 diferentes tipos de aminoácidos. O que você espera que os cientistas obtenham ao final do experimento? Justifique sua resposta.
Como o código genético não é universal e na formação da proteína foram utilizados RNAs funcionais e de informação de diferentes espécies animais, os cientistas acreditavam que a mesma proteína iria reagir do mesmo modo em diferentes espécies animais, porém isso não ocorreu, os aminoácidos reagiram de forma diferente nessa proteína criada “in vitro”, e, portanto houve uma alteração da mesma. Neste exemplo, poderiam ocorrer 3 coisas: (1) nenhuma proteína seria formada, pois o RNAm e os RNAs que compõem os ribossomos não iriam se ligar, pois são de espécies diferentes; (2) ocorreria síntese proteica pois todos os elementos essenciais a este processo estão presentes e são de espécies relacionadas (vertebrados) e esta proteína gerada seria de rato (já que o RNAm usado era de rato); (3) ocorreria síntese proteica pois todos os elementos essenciais a este processo estão presentes e são de espécies relacionadas (vertebrados) e esta proteína gerada seria baseada nas informações contidas no RNAm de rato, mas com pequenas diferenças pois o código genético é degenerado.