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, O2.
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.
2.As
regras de Erwin Chargaff sao1-A
primeira regra de paridade(1950): o DNA de dupla cadeia obedece ao
pareamento
-
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.
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.
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.
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.
Ciprofloxacina
e Novobiciona: inibem a DNA girase, que impede o superenrolamento do
DNA impedindo a sintese do DNA.
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.
Zidovudina:
inibe competitivamente a incorporacao pela enzima transcriptase
reversa da timidina ao DNA viral.
6-mercaptopurina:
actua na activacao de tecidos para inibir a simtese de DNA e com
menor efeito sobre o RNA.
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.
Nevirapina:
inibe a replicacao do HIV e aumenta a producao das celulas CD4.
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’.
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.
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.
Gene : e ainformacao contida na
molecula de DNA que codifica uma proteina especifica do ser humano,
cada gene corresponde a uma proteina.
Centromero: e uma sequencia de DNA
que liga cromatides homlogas.
Telomero: sao sequencia de pares
de base nas extremidades de cromossomas eucariotas que ajudam a
estabilizar o cromossoma.
Ela tem a funcao de codificar
algumas proteinas ( 13) componente da cadeia respiratoria e de
sistema de fosforolacao oxidativa.
Materno recessivo(afecta mais
homens)
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
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.
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.
