O Estudo Dirigido Bioquímica

Disciplina: Bioquímica I – Farmácia I – BQM 101

Bloco I: DNA e PROTEÍNAS

Estudo Dirigido I – 2020.2

1. Suponha que um pesquisador deseje desnaturar a hélice dupla de DNA de dois organismos diferentes para estudar seu processo de replicação. O DNA do organismo I é composto por 25% de bases A-T e 75% de bases G-C e o DNA do organismo II por 52% de bases A-T e 48% de bases G-C. Qual deles terá uma temperatura de desnaturação maior? Justifique.

R: O organismo I, porque, na molécula de DNA, a base adenina (A) liga-se sempre à timina (T) por duas ligações de hidrogênio, enquanto a base guanina (G) está sempre ligada à citosina (C) por três ligações de hidrogênio, logo quanto maior for percentual de bases G-C, maior será a necessidade de uma temperatura de desnaturação maior.

2. DNA de uma célula humana tem aproximadamente 2 metros divididos em 46 cromossomos. Ele cabe dentro do núcleo, que tem aproximadamente 0,006 mm de diâmetro. Como isso é possível?

R: O DNA está altamente condensado. O DNA na cromatina está associado muito firmemente às proteínas histonas, que empacotam e organizam o DNA em unidades estruturais denominadas nucleossomos. Iniciando pelos nucleossomos, o DNA cromossômico eucariótico é empacotado em sucessivas estruturas altamente organizadas que, ao final, produzem os cromossomos altamente compactados.

3. A replicação do DNA (in vivo) e a reação de PCR (in vitro) são processos com funções semelhantes.

(a) Cite 3 semelhanças entre esses dois processos. Explique cada uma delas.

R: 1) Ambos precisam do DNA molde para que a síntese da nova fita ocorra

2) Complementariedade de bases (Adenina parei com Timina, Citosina pareia com Guanina)

3) Ambos precisam de primer para iniciar, esse primer adiciona um pequeno pedaço da sequência para que a DNA polimerase possa dar continuidade a replicação.

(b) Cite 3 diferenças entre esses dois processos. Explique cada uma delas.

R: 1) Na replicação in vivo tem atividade exonuclease, enquanto no PCR não tem.

2) Na replicação do DNA, todo o material genético é duplicado por completo uma única vez a cada ciclo de divisão celular, já na técnica de PCR amplifica um segmento específico de DNA. 3) O início do processo de replicação ocorre pela enzima helicase, enquanto no PCR é pelo aumento de temperatura.

4. A replicação e a transcrição do DNA são processos com funções biológicas bem diferentes na célula. Mas eles apresentam algumas semelhanças em seus mecanismos.

(a) Cite 3 semelhanças entre esses dois processos celulares. Explique cada uma delas.

R: 1) Sentido da síntese é 5'-3'

2) Necessidade de um molde

3) Ambos têm ligações fosfodiester e necessitam da quebra das ligações de hidrogênio para a reação acontecer

(b) Como a DNA polimerase e a RNA polimerase identificam o local correto para o início do processo de replicação e transcrição, respectivamente, do DNA nos seres humanos? Explique.

R: Na replicação, a origem de replicação são sítios específicos no DNA onde se ligam proteínas iniciadoras (ORC e preRC) que determinas o local e quando começa a síntese da nova fita de DNA. A DNA polimerase necessita de um iniciador (uma cadeia oligonucleotídica curta), ao qual os nucleotídeos serão adicionados, e uma cadeia-molde para guiar a seleção de cada novo nucleotídeo. Na transcrição, a RNA polimerase liga-se ao DNA do gene numa região chamada de promotor. Um promotor contém sequências de DNA que deixam a RNA polimerase ou as suas proteínas auxiliares se ligarem ao DNA. Uma vez formada a bolha de transcrição, a polimerase pode iniciar a transcrição. Cada gene tem o seu promotor e há uma região neles denominada TATA box, que se liga a fatores de transcrição basais responsáveis por atrair a RNA polimerase para o local onde ocorrerá o início da transcrição. Sem o TATA box não ocorre a ligação entre a RNA polimerase e o promotor, logo o gene não se expressa.

5. Sobre a transcrição em eucariotos:

(a) Um único gene humano pode codificar proteínas diferentes na mesma célula. Explique.

R: O splicing alternativo é um processo pelo qual os exóns de um transcrito primário são ligados de diferentes maneiras durante o processamento do RNA, levando à síntese de proteínas distintas. Logo, compreende um importante mecanismo na expressão gênica de eucariotos, responsável pelo aumento da diversidade proteômica e da capacidade codificante do genoma.

(b) Um gene codifica exatamente a mesma proteína em humanos e bactérias. Mas em humanos ele possui 2.500pb e em bactéria ele possui 903bp.  Explique.