DNA

 

 

Ficha de exercicio I: Metabolismo de DNA

1-

a)Composicao quimica de DNA:

• Porcao hidrofilica: trifosfato 3 grupos de fosffto e acucar desoxirribose
• Porcao hidrofobica: bases nitrogenadas purina( adenina guanina) duas estruturas anelares feitas de atomos de N, C, H, O₂; Pirimidinas(citosina e timina) uma estrura anelar feita de atomos de N, C, H, O_2.

b)

• Ligacoes emtre nucleotidos 3’ 5’ fosfodiester
• Interacoes hidrofobicas (entr e as bases nitrogenadas)
• Efeitos de empliamento(entre as bases nitrogenadas: conciste encensialmente em forca de Van der Waals
• Repulsao electrostatica(entre grupos fosfato)
• Pontes de hitrogenio( entre bases nitrogenadas): 2 pontes hidrogenio entre A e T e 3 pontes hidrogenio entre C e G.

b)

Forma de dupla helice	B- DNA	Z-DNA	A-DNA
Sentido da helice	Direita	Esquerda	Direita
Diametro	23.7 Ằ	18.4 Ằ	25.5 Ằ
Pares de base por cada volta da helice	10 pares	12 pares	11 pares
Crescimento da helica por par da base	3,4	3,7	2,6
Inclinacao de par de base ao eixo	6o	7o	20o
Funcao	Helicase	desconhecida	Indica onde deve iniciar a replicacao
Meio de estabilizacao	Ambientes muito hidratados	Altas concetracoes de sal e pela existencia de sequencias repetitivas de purina-pirimidina	Ambiente desihidratado
Conformacao das fendas	Anti C2	Anti e Sin	Anti C3

d)Os filamentos de DNA das celulas eucariotas designam se por anti paralelos: cada filamento individual tem uma estremidade 5’ e outra 3’, mas a sua desposicao simetrica lada a lado faz com que cada extremidade de DNA posssua uma trminacao 3’ livre e uma terminacao 5’ livre.

e)Principal papel das fendas no DNA e fornecer a informacao de quais bases estao se pareando em uma regiao qualquer sem a necessidade de abrir a dupla fita.A fenda maior oferece uma maior acessibiliddade de ligacao com proteinas que a fenda menor.

1. 2.As regras de Erwin Chargaff sao1-A primeira regra de paridade(1950): o DNA de dupla cadeia obedece ao pareamento

1.  de bases de Watson-Crick. Esta regra e costante de especie para especie. Assim, %A=%T e %C=%G ou: Ac= Tm, Tc=Am, Cc=Gm e Gc=Cm. Os filamento completares sao quase simetricos em termos de nucleotideos : Ac=Am, Tc=Tm,Cc=Cm e Gc=Gm.
   
2. A regra de agregados (Cluster Rule 1963): pelo menos 60% das pirimidinas ocorrem como series de oligonucleotideos,contendo tres ou mais pirimidinas em cadeia.Ha maior tendencia para esta forma de organizacao do que seria de esperar ao acaso. Essa regra e invariavel de especie par a especie.
3. A segunda regra de paridade (1968): Se os filamentos individuais de um duplex de DNA forem insolados e a sua composicao de bases for determinada encotra se a que: %A=%T e %C=%G ou expresso de outro modo: Ac≈ Tc; Gc ≈Cc e Am ≈Tm; Gm≈Cm.

Esta regra e invariavel de especie para especie.

4. A regra GC (1979): a razao entre asoma das concetracoes de C e G e o total das bases( A+C+G+T) tendem a ser costante numa especie ,mas varia de especie para especie.Esta regra e dependente da especie.

3.O DNA possui varia formas (A,B,C,D,E,H,L,T e Z), que giram para direita. Em solucao aquosa o DNA assume a conformacao B e quando ha pouca agua desponivel para interagir com a dupla helice, o DNA assime a conformacao A-DNA. Essas mudancas de conformacao e que garantem a solubilidade de DNA na agua.

4.RNA: muito instavel em solucoes alcalina devido a hodrolise da ponte fosfodiester: o grupo 2’OH nos ribonucleotideos torna a molecula de RNA susceptivel; a clivagem produz uma mistura equimolar de 2’ e 3’ nucleotideos monofosfato( ha um fosfato de um nucleotideo traansferido parra o nucleotideo adjacente)

5.Em pHs acidos ou alcalinos, as bases se tornam caregadas e sua solubilideade na agua aumenta.

6.As bases, tanto purinas quanto purimidinas tem carecter hidrofobico e sao relativamemte insoluvel em agua e nos pHs proximos a neutralodade das celulas.

7.A primeira regra de pariemente de Chargaff.

8.Oswald T. Avery, Colin M. Macleod e Mclyn McCarty- demostrou que a molecula que cntia as informacoes trassmitidas de geracao a geracao era o ADN.

Assim, Oswald T. Avery, Colin M. Macleod e Mclyn McCarty- identificaram que o DNA e a molecula de hereditariedade.

9.Timidilato e um nucleotideo encotrado primariamente em RNA.

10.O aumento na absorcao de ulttravioleta quando uma cadeia de DNA e desnaturada denomina reparacao de DNA.

Compostos que contem uma base nitrogenada, uma pentose e um grupo fosfato sao chamados nucleotideos.As duas purinas encotradas no DNA ssao adenina e citosina.

No DNA, o par de bases(d) citosinas-guanina e assegurado por ligacoes triplas; o par de base (e) adenina-timina possui somente duas ligacoes(pontes de hidrogenio).

18.(dNMP)n + dNTP -----(dNMP)n+1 + Ppi

DNA DNA alongado

dNMP e dNTP sao os desoxinucleosideos 5` monofosfato e 5` trifosfato respectivamente.

19. Etapas de sintese de DNA:

Iniciacao

Ocorre reconhecimento de origem, com desnaturacao, e separacao das cadeias da molecula de DNA, com o envolvimento das seguintes proteinas: DNA-A, topoisomerase, helicase e SSB.

Alongamento

Ocorre a sintese do primer (10 nucleotidos), sintese da cadeia de DNA na direcao 5`---3` por adicao de nucleotidos e leitura da fita molde na direcao3`---5`.

Treinamento

Ocorre com a parede m da polimerizacao com fechamento das cadeias, onde a remocao do primer e substituicao por fragmentos do DNA,com a accao do DNA ligase para unir os fragmentos do DNA.

Proteina	Fase	Funcao
Primer	Iniciacao	g)
DNA polI	Alongamento	a)
SSB	iniciacao	c)
Proteina DNA-A	Iniciacao	e)
Proteina DNA-B	Iniciacao	d)
DNA girase	Iniciacao	f)
DNA ligase	Alongamento	j)
DNA pol III	Alongamento	b)
Tus	Terminacao	h)
Dam metilase	Iniciacao	i)

21. A molecula de DNA e semi- conservativa pois cada copia possui uma fita antiga na copia recem sintetisada, passando de geracao a geracao, e e bidirecional pois a sua replicacao ocorre no sentido 5`---3` onde a molecula de DNA possui 2 cadeias, uma lider que comeca com extremidade 5`, e uma atrasada que comeca com a extremidade 3`, e a replicacao inicia na direccao contraria da cadeia lider.

23. Constitui um dos importantes, porque sao sinais especificos de DNA, que a RNA polimerase ira identificar, na qual sera a direccao para a transcricao de genes especificos.

24. Quinolommas : acidonalidixixo, ciprofloxacino, acidooxolinico

Mecanismo de accao – ligam se a subunidade A de DNA girase (topoisomerase) e impede o superenrolamento do DNA, impedindo a sintese de DNA.

Novobiovina

Mecanismo de accao – liga se a subunidade B de DNA girase , afectando o desenvolimento do DNA impedindo a sua replicacao.

25. a) A luz ultravioleta induz interligacoes entre pirimidinas adjacentes ao longo de um filamento de DNA. O dimero de pirimidina nao pode se ajustar a dupla helice, e portanto a replicacao e a expressao genica sao bloqueados ate que a lesao seja removido.

Danos causados por radiacao UV e mediado pela hemolise da agua formando radicais hidrossoluveis que resultam na formacao de diersos produtos como EROS , especies reativas de oxigenio que alteram a estrutura do DNA.

d) E a bacteria termofilica o DNA 2 porque possui maior quantidade de citosina e guanina.

26.

1. Ciprofloxacina e Novobiciona: inibem a DNA girase, que impede o superenrolamento do DNA impedindo a sintese do DNA.

2. Aciclovir: a sua forma active (trifosfafato de acyclovir) interfere com o DNA polymerase viral, inibindo a replicacao : a sua incorporacao ao DNA polymerase viral resulta no termino da cadeia.

3. Zidovudina: inibe competitivamente a incorporacao pela enzima transcriptase reversa da timidina ao DNA viral.

4. 6-mercaptopurina: actua na activacao de tecidos para inibir a simtese de DNA e com menor efeito sobre o RNA.

5. Saquinavir: inbe a protease do HIV, essa protease e um precursor de uma poliproteina viral, para gerar um derivado functional necessario para a natureza das particulas virais. Impede a disseminacao do HIV.

6. Nevirapina: inibe a replicacao do HIV e aumenta a producao das celulas CD4.

7. Vidaribina: e um farmaco utilizado como antiviral, sua actividade esta baseada no bloqueio da sintese de DNA tanto na celula hospedeira assim como no virus.

27. a) em relacao ao DNA os agents alquilantes fazem interacao com o DNA inibindo a sintese de novo material genetico causando lesoes irreparaveis do mesmo modo , isto e, tem o pontecial de formar ligacoes cruzadas com o DNA impedindo a sua replicacao econsequentimente distroi as celulas em repouso ou em pprocesso de divisao active , resultando em citotoxidade . sao chamados de ciclo cellular nao especifico porque tem a capacidade de destruir as celulas tumorais independetimente de estar no ciclo celualar ou em repouso.

b) Reparo por excisao de bases por accao de glicosidases.

28.a)Accao malefica dos radicais livres nas celulas ocorre devido a peroxidadcao que eles exercem sobre estruturas lipidicas e proteicas.A periodicacao lipidica inicia quando as especies reativas (EROs) atacam lgacoes duplas ou triplas de acidos graxos polinsaturados alterando sua conformacao quimica inicial. Estas reacoes apos iniciarrem se auto-perpetuam.

b)P53; RB e p454.

C)Glutationa(peroxidase); vitamina C; vitamina E; superoxido desmutase e catalase.

29.a)Sim, o fragmento de Okasaki possui indicador proprio e apos ao alongamento estes fragmentos são removidos e a DNA ligase liga os fragmentos.

30.a) Mutacao silenciosa e aquela que ocorre com a substituicao de uma base de DNA por outra(no 3o n ucleotido de cada codon), mas que retesulta num codao que codifica o mesmo aminoacido, devido a redundancia do codigo genetico. São muito comuns e responsaveis pela diversidade genetica que não e expressa fenotipicamente.

b)Mutacoes Missense: são aquelas que ocorrem por substituicao de uma base nucleotidica o que vai fazer com que o codao resultante codifique um aminoacido diferente. As consequencias patogenicas deste tipo de mutacao pontual podem ser graves ou moderadas, dependendo da intensidade com que afecta a actividade funcional da proteina que o gene codifica. Um dos exemplos deste tipo de mutacao e a alteracao do sexto codao do RNA mensageiro produzido a partir do gene da globina β mutado (de GAG para GUG), provocando a substituicao do aminoacido glutamina por valina, o que tem um efeito patogenico que se reflete na drepanocitose (ou anemia falciforme). Neste caso, a alteracao de apenas um aminoacido altera a hemoglobina normal (Hb A) para hemoglobina S (Hb S ).

C) Nonsense: Resultam de alteracoes pontuais do DNA que convertem um codao que codifica para um aminoacido em codao “stop” no RNA.(UAA, UAG, UGA).

31.

Grancas a sua capacidade de alongamento de cadeia polinucleotidica e a sua atividade exonucleotidica 5’= 3’, a polimerase I reconhece um corte(nick) na cadeia do DNA, isto e, ausencia de ligacao fosfodiester entre a extremidade 3’ de um residuo de nucleotideo e a extremidade 5, do residuo vizinho, que nesse caso, e o inicio do primer de RNA. Uma vez conhecido o nick, a enzima se liga a extremidade 3’OH livre e, por meio de sua atividade exonucleotidica 5’=3’, remove por hidrolise o primeiro ribonucleotideo do primer do fragmento de Okazaki seguinte. Enquanto isso ocorre a ativdade polimerizadora da enzima, adiciona, a extremidade 3’OH do fragmento de Okazaki ao qual ela esta ligada, um desoxirribonucleotideo no lugar do ribonucleotideo que foi removido. Desse modo, o nick se desloca um nucleotideo no sentido 5’=3’ e o processo se repete. A polimerase I do DNA realiza em sequencia cerca de 10 a 12 ciclos de hidrolise e polimerizacao antes de se dissociar do DNA. Essa reacao chama-se nicktranslation, pelo fato da atividade da enzima mover o nick entre dois fragmentos de Okazaki.

32.

• Actividade exonucleasica 5’-3’ e importante pela remocao do primer e para revisao de erros como dimeros de pirimidinas ( formacao pela exposicao aos raios UV).
• A actividade exonucleasica 5’-3’ e muito diferente da 3’-5’:

• A clivagem pode ocorrer na ligacao fosfodiester terminal ou em uma ligacao distante de varios nucleotideos do terminal 5’. A ponta 5’ pode terumahidroxila livre ou pode ser fosforilada.
• A ligacao clivada tem de estar em uma regiao de dupla helice.
• A actividade de exonuclease 5’-3’ e aumentada pela sintese concomitante de DNA.
• O centro ativo para a accao de exonuclease e nitidamente separado dos centros ativos para a polimerizacao e hidrolise 3’-5’.

• A actividade exonucleasica revisora 3’-5’:

• A DNA polimerase I tambem catalisa a hidrolise de nucleotideos não pareados um de cada vez, na ponta 3’ das cadeias de DNA (atividade de exonucleasse 3’-5’).O centroativo de exonuclease e diferente do da polimerase.

33. Existem quatro tipos de DNA polimerases em eucariotas:

• DNA polimerase alfa
• DNA polimerase beta
• DNA polimerase gama
• DNA polimerase delta
• DNA polimerase epislon
• DNA polimerase zeta

Funcao:

Alfa: replicacao do cromossoomo nuclear (fita lagging);

Beta: reparo do DNA no preenchimento de espacos do cromossomo nuclear.Analoga a Polimerase I nos procariotas.

Gama: replicacao do filamento leader a da lagging do cromossoma nuclear.

Epislon: reparo do DNA do cromossoma nuclear

Zeta: aparente reparo do DNA.

34.a) A 3’ > 5’(inverso) exonuclease atividade que medeia revisao e a 5’ > 3’ (para a frente) exonuclease mediacao traducao nick durante o reparo d DNA.

35. Pois são mais faceis de serem separadas.

36.Endonucleases são enzimas que catalisam a clivagem interna dos acidos nucleicos, separando nucleotideos (como as enzimas de restricao, por exemplo). As exonucleases catalizam a clivagem dos acidos nucleicos nas suas extremidades.

37.Endonucleases podem degradar a molecula em qualquer parte, reduzindo a pedacos menores. Um tipo especifico de endonucleases, as enzimas de restricao realiza esta clivagem somente em sitios com sequencias especificas.

38.Processividade: Caracteristica de enzima que participam do processo de replicacao relacionada a quantidade de nucleotideos que ela consegue adicionar antes de se desligar do molde.

1. Na DNA polimerase ocorre a processividade. A DNA polimerase pode durante o processo de replicacao, ligar e desligar no DNA. Quanto mais vezes ele se ligar ao DNA durante a replicacao, menor e a sua processividade e maior chance de erro. Dessa forma esta enzima possui alta processividade ou seja, ela quase nao se desliga do DNA durante a replicacao diminuindo a ppossibilidade de erros. Por exemplo existe varias DNA polimerase em E. Coli. Esse DNA polimerase possui diferentes funcoes, essas funcoes sao determinadas pela processividade e pela velocidade de plomerizacao de cada uma das enzimas. A enzima da replicacao sera a enzima com maior velociadade de polimerizacao e processividade. Enzimas com esses valores menores teram outras funcoes. As subunidades β estao envolvidas com a processividade.

39. a metilacao consiste na transferencia de grupos metil a algumas das bases citocinas (C) do DNA previa e contiguamente a uma guanina( G). Uma vez que a metilacao e fundamental na regulacao do silenciar dos genes, pode provocar alteracoes genicas sem necessidade de que se produza uma alteracao na sequencia do DNA, sendo um dos mecanismos responsaveis pela plasticidade fenotipica. Neste processo ha intervencao das enzimas ADN-metil transferase.

40. as enzimas de restricao sao aquelas que cortam a molecula de DNA atraves de reconhecimento de sequencias nucleotidicas especificas enquanto que o DNA metilase e uma enzima que conecta um grupo metil ao DNA, e actua na descriminacao do DNA.

41.b) citosina e guanina.

42. a) DNA

Sequencia de DNA altamente repetitivo que apresenta densidades de flutuacao distintas, podendo ser isolodas do restante do DNA, como bandas satelites, e o principal componente dos funcionais centromeros e formam o principal constituente estrutural de heterocromatina.

2. Gene : e ainformacao contida na molecula de DNA que codifica uma proteina especifica do ser humano, cada gene corresponde a uma proteina.
3. Centromero: e uma sequencia de DNA que liga cromatides homlogas.
4. Telomero: sao sequencia de pares de base nas extremidades de cromossomas eucariotas que ajudam a estabilizar o cromossoma.

1. Ela tem a funcao de codificar algumas proteinas ( 13) componente da cadeia respiratoria e de sistema de fosforolacao oxidativa.
2. Materno recessivo(afecta mais homens)
3. O efeito bioquimico na miopatia heredetaria de Leber e uma mutacao no A11778G,que codica um gene de uma das subunidades proteiccas do complexo I de cadia respiratoria (ND4). Esta mutacao causa troca de amonoacido Arginina por Histidina na posicao 340 da cadeia polipetidica codificada por esse gene.

59: Nas aamostras de DNA esperaria encotrar se :

DNA-1 A=32% T=32% C=18% G=18% DNA-2 A=17% T=17% C=33% G=33%

60.

a) Topoisomerase – Sao enzimas nucleares que controlam e modificam o estado topologico da celula, ou seja, enzima nucleares reversiveis que desempenham papel importante nos processos de replicacao e empacotamento de DNA, catalizam uma quebra nas moleculas de DNA, mas usam ligacoes covalentes para assegurar as moleculas de DNA que foram quebradas.

Existem dois tipos de topoisomerase:

Topoisomerase I : produz quebras numa cadeia do DNA e permite o iro da cadeia quebrada sobre a cadeia intacta.

Conserva a energia do rompimento da ligacao fosfodiester, estocando-a na forma de ligacao covalente que ocorre entre elas e os agrupamentos fosfatos no ponto de clivagem. Depois ela utiliza essa energia para restaurar a ligacao fosfodiester e selar a quebra. Algumas topoisomerases I podem relaxar superspiralamentos positivos e negativos do DNA.

Topoisomerase II: Produz quebras nas 2 cadeias de DNA. Ela quebra as 2 cadeias de DNA ao mesmo tempo e pode introduzir ou retirar superespiras, 2 de cada vez; em um mecanismo que depende de ATP. Ela corta 2 cadeias de DNA, pretendem –se as extremidades atraves da ligacoes covalentes, passa a dupla cadeis ataraves do corte e sela a quebra.

61. Doentes com leucemia linfoblastica aguda sao admistrados alopurinol como uma medida profilatica.

Caso Clinico

1. O defeito molecular no xerodema pigmentosum e um defeito nos genes que codificam as proteinas envolvidas no reparo por excisao de nucleotideos.

Esses defeitos tem sido ligados ao cancer humano pois, o cancro humano se desenvolve quando certos genes que regulam a divisao celular normal falham ou estao alterados. As celulas podem crescer fora de controle e formar tumor. Contudo, as alteracoes nos genes de reparodo DNA levam a um aumento de velocidade de mutacao, podendoaumentar muito a susceptibilidade ao cancro.

2. a) A luz ultravioleta e uma radiacao invisivel do sol que pode danificar o DNA. A luz UV forma dimeros de pirimidinas.

b) Os dimeros de timina sao ligacoes covalente entre dois residuos de timina adjacentes dentro de uma molecula e DNA, que resultam de uma reaccao induzida pela luz. Um exemplo de dano de DNA sao os dimeros de timina e as enzimas de reparo por excisao e o sistema de reparo de DNA, muitas vezes podem reconhecer e reparar este tipo de dano.

A DNA fotoliase usa a energia derivada da luz absorvida para reparar o dano directamento, ela liga-se ao dimero e catalisa uma segunda reaccao fotoquimica, desfazendo o anel formado pela luz UV e refazendo as bases pirimidicas individuais.