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Livro Digital Aula 04 Citologia IV: núcleo FUVEST Professora Bruna Klassa Professora Bruna Klassa Aula 04: FUVEST Aula 04 – Citologia IV: núcleo www.estrategiavestibulares.com.br 2 78 SUMÁRIO Apresentação ........................................................................................................................................ 3 1. Núcleo, nucléolo e cromatina ........................................................................................................... 5 2. Síntese Proteica .............................................................................................................................. 16 2.1 Transcrição ................................................................................................................................ 16 2.3 Tradução .................................................................................................................................... 20 3. Duplicação do DNA ......................................................................................................................... 25 4. Mutações Genéticas ....................................................................................................................... 27 5. Lista de questões ............................................................................................................................ 30 6. Gabarito .......................................................................................................................................... 48 7. Lista de questões comentadas ........................................................................................................ 49 Considerações finais ........................................................................................................................... 76 Referências .......................................................................................................................................... 77 Professora Bruna Klassa Aula 04: FUVEST Aula 04 – Citologia IV: núcleo www.estrategiavestibulares.com.br 3 78 APRESENTAÇÃO Fala, meu querido e minha querida! Tudo certo? Espero que sim. Por aqui, tudo lindo! Aula passada estudamos os processos metabólicos e vimos que os seres vivos transformam energia a fim de manter suas funções biológicas em plena atividade. Vimos também que essa transformação pode ocorrer a partir de processos que degradam moléculas e liberam energia (como a respiração aeróbia celular e a fermentação) ou de processos que utilizam energia para sintetizar novas moléculas (como a fotossíntese e a quimiossíntese). Vamos rever os principais pontos destes processos: ➢ Os seres vivos utilizam a molécula de adenosina trifosfato (ATP) como fonte de energia. O ATP é constituído por um nucleotídeo composto pela base nitrogenada adenina ligada a um açúcar de cinco carbonos (ribose) e três grupos fosfatos. A energia é armazenada nas ligações químicas entre os fosfatos. ➢ A respiração celular divide-se em três etapas: a primeira denomina-se glicólise, é anaeróbica e ocorre no citosol. A segunda denomina-se ciclo de Krebs e ocorre na matriz mitocondrial das células eucarióticas e no citoplasma das células procarióticas. A terceira etapa denomina-se cadeia respiratória e ocorre nas cristas mitocondriais dos eucariontes e próxima à face interna da membrana plasmática dos procariontes. O saldo energético da respiração celular varia entre 30 e 32 moléculas de ATP. Respiração celular aeróbia. ➢ A fermentação ocorre na ausência do oxigênio no citosol da célula eucariótica e procariótica. A glicose é degradada em substâncias mais simples, como o ácido lático (fermentação lática) ou o álcool etílico (fermentação alcoólica). Tanto na fermentação lática como na alcoólica há um saldo de apenas 2 moléculas de ATP, e ambos os processos iniciam com o ácido pirúvico obtido da glicólise. Professora Bruna Klassa Aula 04: FUVEST Aula 04 – Citologia IV: núcleo www.estrategiavestibulares.com.br 4 78 ➢ A fotossíntese é responsável pela conversão da energia solar em energia química, e é um processo realizado por seres autótrofos e clorofilados. A organela responsável por esse processo são os cloroplastos, que são constituídos de pigmentos fotossintéticos, representados principalmente pela clorofila (imersa na membrana dos tilacoides). Na presença de luz e clorofila, o gás carbônico e a água são convertidos em glicose, havendo liberação de oxigênio. A fotossíntese ocorre em duas etapas: a fase fotoquímica ou fase clara ocorre nos tilacoides dos cloroplastos e há necessidade de energia luminosa. A fase química ou fase escura ocorre no estroma dos cloroplastos e não há necessidade direta da luz. Fotossíntese. ➢ A quimiossíntese é um processo que utiliza substâncias inorgânicas e não necessita de luminosidade para ocorrer, sendo realizada por algumas bactérias autótrofas. Nesta aula estudaremos sobre o núcleo celular. O estudo específico do núcleo celular é chamado de Cariologia. Como as células procariotas não possuem envoltório nuclear delimitando seu material genético, não há núcleo. Ele está, portanto, presente somente nos organismos eucariontes, sendo neles o responsável pelo controle das funções celulares. A molécula orgânica que contém a informação genética é o DNA, enquanto o RNA é responsável pela interpretação e condução dessa informação até o ribossomo, onde será sintetizada a molécula que executará as atividades celulares, as proteínas. Vimos até agora o quão importantes são as proteínas para a manutenção da vida nos organismos. Agora vamos ver como ela é sintetizada! Vamos começar? Vem comigo! Professora Bruna Klassa Aula 04: FUVEST Aula 04 – Citologia IV: núcleo www.estrategiavestibulares.com.br 5 78 1. NÚCLEO, NUCLÉOLO E CROMATINA O núcleo de cada célula do nosso corpo contém aproximadamente 1,8 metros de DNA no total, embora cada cadeia tenha menos de um milionésimo de centímetro de espessura. Esse DNA é fortemente compactado em estruturas chamadas cromossomos, que consistem em longas cadeias de DNA associadas a proteínas. Por conter a informação genética, o núcleo é a região que controla as atividades metabólicas da célula. A maioria das células eucarióticas apresentam um núcleo organizado e individualizado. Contudo, existem variações desse modelo geral e os organismos podem se apresentar na natureza com um, dois, múltiplos ou até mesmo nenhum núcleo. As células procarióticas não possuem organização nuclear, tendo o seu material genético imerso no próprio citoplasma, concentrado em uma região conhecida como nucleoide. A estrutura nuclear varia dependendo se a célula se encontra ou não em divisão. Assim, quando ela não está se dividindo, dizemos que ela está em intérfase. O núcleo interfásico geralmente apresenta forma arredondada e não costuma variar entre as espécies. Ele tem um envoltório nuclear, um nucleoplasma, o nucléolo e a cromatina. Figura 1. Núcleo celular. Fonte: Shutterstock. Professora Bruna Klassa Aula 04: FUVEST Aula 04 – Citologia IV: núcleo www.estrategiavestibulares.com.br 6 78 Envoltório nuclear1 O envoltório nuclear é uma membrana formada por duas camadas lipoproteicas entre as quais há um espaço denominado espaço perinuclear. Esse envoltório possui inúmeros poros em sua superfície que permitem a comunicação e troca de macromoléculas e outras substâncias entre o material nuclear e o citoplasma. Além disso, possui comunicação direta com a membrana do retículo endoplasmático rugoso e, assim como na organela, apresenta ribossomos aderidos à sua superfície. Nucléolo No interior do núcleo encontra-se o nucléolo, uma região densa, não delimitada por membrana, onde ocorre a síntese e o acúmulo do RNA ribossômico (RNAr). Veremos que o RNAr se associa a proteínassimples e migram para o citoplasma através dos poros nucleares. Lá eles dão origem aos ribossomos. O nucléolo então sintetiza novas moléculas para substituir os RNAr migrantes, e, eventualmente, essas moléculas se unem para formar novos nucléolos. Isto acontece especialmente durante o ciclo de divisão celular. Uma célula, portanto, pode ter um ou mais nucléolos por núcleo. Nucleoplasma Assim como entre a membrana plasmática da célula e o núcleo existe a região do citoplasma, constituída por um líquido semifluido (citosol) no qual encontram-se as diversas organelas, o núcleo apresenta a mesma estruturação. Entre a membrana nuclear e o nucléolo, há uma região chamada de nucleoplasma. O nucleoplasma é constituído por uma solução aquosa na qual diversas substâncias (íons, proteínas, enzimas e moléculas de ATP) estão dissolvidas, muito semelhante ao citosol. Nele estão suspensos o nucléolo e a cromatina. DNA O DNA é o principal componente dos cromossomos e onde se localizam os genes (a informação genética propriamente dita). Vimos que ele é constituído por duas cadeias de polinucleotídeos que são complementares. Vamos rever essa estrutura! Cada cadeia de DNA possui milhares de nucleotídeos sequenciais. Um nucleotídeo é uma molécula complexa, formada por um grupo fosfato (P), uma molécula de açúcar de cinco carbonos (pentose) e uma molécula de base nitrogenada. 1 Também conhecido como envelope nuclear ou carioteca, embora esses termos não sejam os mais adequados porque remetem a uma estrutura selada, quando na verdade o envoltório nuclear possui inúmeros poros. Professora Bruna Klassa Aula 04: FUVEST Aula 04 – Citologia IV: núcleo www.estrategiavestibulares.com.br 7 78 Em relação ao açúcar, trata-se de uma pentose chamada desoxirribose (uma vez que lhe falta um átomo de oxigênio), cujos carbonos são denominados 1’, 2’, 3’, 4’ e 5’. No caso do RNA, essa pentose apresenta o átomo de oxigênio e se chama ribose. O carbono 1’ está sempre ligado à uma das bases nitrogenadas (A, T, C ou G), enquanto o carbono 5’ está sempre ligado ao grupo fosfato. Veja: Quando se forma a cadeia de DNA com os vários nucleotídeos, o grupo OH do carbono 3’ se liga ao grupo fosfato do carbono 5’ do açúcar vizinho. Essa ligação entre os nucleotídeos é chamada de ligação fosfodiéster. É importante notar aqui que a adição de novos nucleotídeos à fita acontece sempre no sentido do carbono 5’ para o carbono 3’, ou como dizemos, no sentido 5’→3’. É dessa maneira que os nucleotídeos se unem formando uma fita ou cadeia de DNA. Além disso, as fitas de DNA têm disposição antiparalela, ou seja, uma fica de “ponta cabeça” em relação a outra. Isso acontece porque os grupos fosfatos possuem uma alta carga negativa e se posicionam em lados opostos das cadeias de DNA. No DNA encontramos quatro bases possíveis: adenina (A), guanina (G), citosina (C) e timina (T). As bases nitrogenadas poder ser púricas (A e G) ou pirimídicas (C e T). As bases púricas possuem dois anéis de carbono, enquanto as bases pirimídicas possuem apenas um. A ligação das duas cadeias de DNA é feita por meio da união não aleatória entre as bases Professora Bruna Klassa Aula 04: FUVEST Aula 04 – Citologia IV: núcleo www.estrategiavestibulares.com.br 8 78 nitrogenadas. A adenina se liga à timina por duas ligações de hidrogênio (A=T) e a citosina se liga à guanina por três ligações de hidrogênio (C≡G). Por isso, dizemos que essas cadeias são complementares. As fitas de DNA são antiparalelas. Suponha a seguinte sequência: TCAGTCTTACG. Sua sequência complementar seria AGTCAGAATGC, como demonstrado na figura abaixo: Assim, por conta das interações entre nucleotídeos e entre bases nitrogenadas, temos a cadeia dupla de DNA retorcida, formando uma hélice, conforme descrito por Watson e Crick em 1953. O DNA tem estrutura de dupla hélice, constituindo uma longa molécula formada por duas fitas enroladas em torno de seu próprio eixo. Professora Bruna Klassa Aula 04: FUVEST Aula 04 – Citologia IV: núcleo www.estrategiavestibulares.com.br 9 78 (UFSCAR/2004) Neste ano de 2003, são comemorados os 50 anos da “descoberta” da estrutura tridimensional do DNA. Com relação às características dessa molécula, ao papel que ela desempenha nos seres vivos e aos processos em que se encontra envolvida é CORRETO afirmar que: 01. É formada por duas fileiras de nucleotídeos torcidas juntas em forma de hélice. 02. Nela está contida a informação genética necessária para a formação de um organismo. 04. Ela tem a capacidade de se autoduplicar. 08. Em sua composição é possível encontrar quatro bases nitrogenadas diferentes: a adenina, a citosina, o aminoácido e a proteína. 16. A mensagem nela contida pode ser transcrita para uma outra molécula denominada RNA. 32. Nos organismos procariontes, ela fica estocada dentro do núcleo das células. 64. Em alguns organismos primitivos, ela apresenta apenas uma fileira de nucleotídeos. Comentários A questão trata da molécula de DNA e de seu papel desempenhado na formação dos seres vivos. As afirmativas 01, 02, 04 e 16 estão corretas. A afirmativa 08 está errada, porque na composição do DNA encontramos quatro bases nitrogenadas: adenina, timina, citosina e guanina. A trinca de bases nitrogenadas determina a síntese de um aminoácido. As várias combinações de aminoácidos dão origem às proteínas. A afirmativa 32 está errada, porque nos organismos procariontes não há núcleo. A molécula de DNA condensa-se em uma região chamada nucleoide, imersa no citosol. A afirmativa 64 está errada, porque o DNA é uma molécula caracterizada pela presença de duas fitas de ácido desoxirribonucleico em todos os organismos, organizadas em estrutura de dupla hélice. Gabarito: 01 + 02 + 04 + 16 = 23. Professora Bruna Klassa Aula 04: FUVEST Aula 04 – Citologia IV: núcleo www.estrategiavestibulares.com.br 10 78 Cromatina A cromatina nada mais é que a molécula de DNA associada a proteínas histonas. Essas proteínas fornecem suporte estrutural e desempenham um papel no controle das atividades dos genes. O DNA, ao longo de seu comprimento, envolve várias histonas formando uma estrutura parecida com um colar de contas, em que cada unidade de histona envolvida por DNA é chamada de nucleossomo. Uma quantidade enorme de cromatina que, normalmente, apresenta-se condensada em finos filamentos entrelaçados constitui o interior do nucleoplasma. Esses filamentos são irregulares, apresentando regiões mais distendidas e outras mais condensadas. As regiões mais distendidas denominam-se eucromatina; já as mais condensadas denominam-se heterocromatina. É na eucromatina que ficam os genes2 ativos. Figura 2. Estrutura da cromatina. A eucromatina é um filamento que, no início da divisão celular começa a se enrolar, tornando-se mais compacta. Os vários nucleossomos começam a se enovelar, tornando o filamento que antes estava distendido, cada vez mais compacto. Os genes quando estão inacessíveis formam a heterocromatina. 2 Gene é o segmento da molécula de DNA que contém uma sequência de bases nitrogenadas capaz de determinar a síntese de uma proteína. Na genética, diz-se que o gene é a unidade fundamental da hereditariedade. Professora Bruna Klassa Aula 04: FUVEST Aula 04 – Citologia IV: núcleo www.estrategiavestibulares.com.br 11 78 Quando a célula inicia sua divisão celular (mitose e meiose), a cromatina passa por um processo de condensação, tornando-se cada vez mais curta e visível. Este processo envolve uma sucessão de dobramentos da molécula de cromatina sobre si mesma, que vai ficando cada vez mais espessa, até dar, finalmente, origem a uma das cromátides do cromossomo. Figura 3. Níveis de condensação do cromossomo. Primeiro, uma estrutura em forma de alças é formada. A seguir, o enrolamento dessasalças dá origem a um solenoide3. Por fim, a compactação do solenoide origina uma cromátide: a estrutura cromossômica a qual estamos acostumados a ver nos livros. Fique ligado! Nos organismos procariontes não existem histonas associadas à molécula de DNA. Cromossomo Vimos que os cromossomos são formados por proteínas histonas e DNA. Como encontram- se ultra compactados, os genes distribuem-se ao longo de toda a molécula, tornando-a um centro de comando das atividades celulares. Costumamos vê-los representados nos livros como um X; isso nada mais é do que uma cromátide duplicada. De modo geral, o cromossomo possui algumas regiões de estrangulamento em seu comprimento chamadas de constrições cromossômicas. Essas constrições correspondem às regiões de heterocromatina (onde ficam os genes inativos). A constrição primária (a mais central na estrutura da cromátide) é o centrômero. É nele que se inserem as fibras do fuso, especificamente em um corpúsculo proteico chamado cinetócoro. Veremos na próxima aula como essas fibras se relacionam com a movimentação cromossômica durante a divisão celular. As regiões não afuniladas são chamadas de braços do cromossomo. 3 Solenoide: fio condutor enrolado em hélice, como espiral, em torno de um eixo. Professora Bruna Klassa Aula 04: FUVEST Aula 04 – Citologia IV: núcleo www.estrategiavestibulares.com.br 12 78 Segundo a posição do centrômero no cromossomo, este pode ser classificado de quatro maneiras: ❖ Metacêntricos: localizados na região média; ❖ Submetacêntricos: próximo a uma das extremidades; ❖ Acrocêntricos: localizados quase no final da extremidade do braço; ❖ Telocêntricos: localizados na região terminal, unindo os dois braços do cromossomo. Figura 4. Classificação dos cromossomos de acordo com a posição do centrômero (A). Repare na variação do tamanho dos braços do cromossomo: quando o centrômero é metacêntrico, os braços superior e inferior apresentam tamanhos iguais. No cromossomo submetacêntrico, um braço é ligeiramente maior que o outro. No cromossomo acrocêntrico, um braço é muito maior que o outro. E no centrômero telocêntrico, os dois braços são unidos. (B) Representação do cinetócoro, estrutura de onde partem os microtúbulos formadores das fibras do fuso. As constrições secundárias do cromossomo dão origem a outra região extremamente importante do cromossomo, os telômeros. O telômero está relacionado ao envelhecimento celular da seguinte maneira: a cada divisão celular que a célula sofre, parte do telômero (a extremidade do braço superior) perde alguns nucleotídeos e, com isso, diminui de tamanho. Mas a célula repara essa perda através da atuação da enzima telomerase, que repõe os nucleotídeos perdidos e restaura o tamanho do cromossomo. Contudo, nas células em processo de envelhecimento (senescência) a ação da telomerase é alterada (ou inibida). A partir daí os cromossomos não recuperam mais seu tamanho original após as divisões celulares, tornando-se cada vez mais curtos. Quando atingem seu tamanho mínimo, as células morrem. Um outro tipo de constrição secundária está presente somente em alguns cromossomos e é chamada de constrição nucleolar ou zona SAT. Essa constrição delimita uma porção globular na extremidade oposta ao telômero, denominada satélite. O satélite é responsável pela reorganização do nucléolo ao final da divisão celular, pois contém o trecho de DNA que transcreve o RNAm e une- se a enzimas, acumulando-se ao redor dos braços. Cromossomos vs. Genes Os cromossomos podem ocorrer sozinhos ou aos pares. Quando ocorrem aos pares, cada par consiste em um cromossomo vindo da mãe e um cromossomo vindo do pai. Esses dois cromossomos não são iguais, mas possuem genes relacionados com as mesmas características. Por exemplo, no cromossomo de origem materna existe um gene em uma determinada posição que determina a cor Professora Bruna Klassa Aula 04: FUVEST Aula 04 – Citologia IV: núcleo www.estrategiavestibulares.com.br 13 78 dos olhos (gene 1). O mesmo gene ocorre na mesma posição no cromossomo de origem paterna. Dizemos, portanto, que esses cromossomos são homólogos. Essa região onde o gene se situa é chamada locus e esses genes que determinam a mesma característica são chamados genes alelos. Figura 5.Cromossomos homólogos de uma célula somática (2n). Fonte: Shutterstock. Células que possuem pares de homólogos, ou seja, que possuem dois cromossomos para cada gene, são chamadas diploides e representadas por 2n. É o caso das células somáticas (que constituem o nosso corpo). Elas contêm 46 cromossomos organizados aos pares; possuem, portanto, 23 pares de cromossomos homólogos. Mas há algumas células que possuem apenas um cromossomo para cada gene, por exemplo as células sexuais (gametas). Tanto o óvulo quanto o espermatozoide possuem apenas 23 cromossomos e são chamados de células haploides, representados por n. Já o zigoto formado na fecundação do óvulo pelo espermatozoide é diploide (2n). O conjunto haploide de cromossomos existentes em células de uma espécie recebe o nome de genoma. Assim, cada gameta haploide possui um único genoma. Já as células diploides possuem dois genomas cada, o de origem materna e o de origem paterna. Figura 6. Células haploide (n=4 cromossomos) e célula diploide (2n=8 cromossomos). Dizer que o número 2n de uma espécie é igual a 8 significa dizer que em cada célula diploide dessa espécie, existem 8 cromossomos distribuídos aos pares. Isto é, em cada célula diploide dessa espécie, existem 2 pares de cromossomos homólogos. Do mesmo modo, quando se diz que o número haploide de uma espécie é igual a 4 (n = 4), significa que em cada célula haploide dessa espécie existem 4 cromossomos. Fonte: Paulino, 2002 (adaptada, pg.84). Professora Bruna Klassa Aula 04: FUVEST Aula 04 – Citologia IV: núcleo www.estrategiavestibulares.com.br 14 78 Cariótipo Cariótipo é o conjunto de informações referentes ao número, à forma, ao tamanho e às características dos cromossomos presentes nas células de uma espécie, sendo que cada espécie possui um padrão único de cariótipo. Gene é a unidade física e funcional básica da hereditariedade. Consiste em uma sequência específica de nucleotídeos em uma determinada posição em um determinado cromossomo que codifica uma proteína específica (ou, em alguns casos, uma molécula de RNA). Figura 7. Cariótipo humano, com seus 23 pares de cromossomos homólogos. O 23º par difere em relação ao gênero: se o cariótipo representar uma mulher, os cromossomos sexuais serão XX; caso represente um homem, os cromossomos sexuais serão XY. Fonte: Shutterstock. O DNA foi descoberto em meados do século XIX pelo cientista Johann Friedrich Miescher, através de um experimento com glóbulos brancos (leucócitos) retirados do pus de um ferimento infeccionado. Ele percebeu que havia uma substância rica em nitrogênio e fósforo que era muito abundante nos núcleos dessas células. Essa substância apresentava ainda um pH ácido e daí a nomeou ácido nucleico. No entanto, somente na década de 1960 que os cientistas decifraram o código da vida, ou seja, o sistema de que transmissão de informações que determina as características necessárias à existência e continuidade da vida no planeta. Professora Bruna Klassa Aula 04: FUVEST Aula 04 – Citologia IV: núcleo www.estrategiavestibulares.com.br 15 78 PROJETO GENOMA HUMANO O projeto genoma foi iniciado em 1990, liderado pelo Departamento de Energia e pelo Instituto Nacional de Saúde dos Estados Unidos, com a missão de sequenciar e de mapear os genes das células humanas, bem como depositar as informações obtidas em um banco de dados mundial. Inicialmente, o projeto envolvia cerca de 5000 cientistas de 17 países e 250 laboratórios diferentes, e um orçamento de mais de 25 bilhões de dólares. Sequenciar significa descobrir a ordemem que os pares de bases nitrogenadas aparecem num dado gene. Já mapear significa conhecer a ordem dos genes no cromossomo. Em 14 de abril de 2003, foi anunciado que o projeto havia sido concluído com sucesso, com o sequenciamento de 99% do genoma humano (com precisão de 99,99%), dando início a uma nova fase no conhecimento genético: entender a estrutura e funcionamento de cada gene. Os resultados obtidos pelo Projeto Genoma Humano foram a criação de testes para predisposição a doenças de início tardio, como a doença de Parkinson, além de permitir a investigação em questões evolutivas através do conhecimento de regiões que são altamente conservadas em todas ou diversas espécies. Ao todo, foram sequenciados em torno de 25.000 genes, que constituem pouco mais de 10% do material genético total humano. Os 90% de material genético restantes são regiões aparentemente não codificantes, com função ainda não conhecida ou com possíveis funções estruturais e/ou regulatórias. Essas porções são conhecidas como DNA não-codificante (ou íntrons). Os íntrons são inicialmente transcritos em RNA no núcleo, mas não estão presentes no RNAm final no citoplasma, não sendo representada no produto proteico final. As regiões codificantes são chamadas éxons. Lembre-se que as regiões de éxon correspondem à eucromatina (região da fita de DNA mais frouxa) e as regiões de íntron, à heterocromatina (região mais compactada da fita de DNA). Professora Bruna Klassa Aula 04: FUVEST Aula 04 – Citologia IV: núcleo www.estrategiavestibulares.com.br 16 78 2. SÍNTESE PROTEICA Vimos na primeira aula do nosso curso que existem dois tipos de ácidos nucleicos, DNA e RNA. Os genes no DNA codificam moléculas de proteínas que realizam todas as funções necessárias à vida, como por exemplo, as enzimas. Elas metabolizam nutrientes, sintetizam novos constituintes celulares, produzem cópias de DNA durante a divisão celular, entre outras funções importantes. Mas, para sintetizá-las, o ribossomo necessita interpretar a informação genética contida nos genes do DNA. No sentido mais simples, expressar um gene significa fabricar sua proteína correspondente, e esse processo tem dois passos principais. No primeiro passo, a informação no DNA é transferida para uma molécula de RNA mensageiro (RNAm) por meio de um processo chamado transcrição gênica. No segundo passo, o RNAm é lido de acordo com o código genético e traduzido em aminoácidos que vão montar uma proteína específica, em um processo chamado tradução gênica. Esse fluxo direcional de informação é conhecido como o dogma central da biologia molecular. Assim, expressão gênica é o nome dado ao processo pelo qual a informação contida nos genes gera em um primeiro momento as moléculas de RNA (na etapa de transcrição gênica) e depois as proteínas (na etapa de tradução gênica). Vamos ver como isso acontece? 2.1 Transcrição Todo RNA é produzido a partir de uma molécula de DNA. A diferença entre eles, como vimos, está no fato de o RNA utilizar nucleotídeos que contém uma ribose no lugar da desoxirribose presente no DNA. Essa produção de RNA ocorre no núcleo é chamada de transcrição gênica. A transcrição se inicia com a separação das duas cadeias de DNA no trecho da molécula onde está inserido o gene que será transcrito. A enzima RNA polimerase se liga a uma sequência de nucleotídeos específica do DNA, chamada região promotora, e inicia a separação da dupla hélice rompendo as ligações de hidrogênio entre as bases nitrogenadas. Uma das fitas de DNA é usada como molde para a produção do RNA, enquanto a outra fita permanece inativada. A RNA polimerase orienta a inserção de ribonucleotídeos (nucleotídeos que possuem a ribose no lugar da desoxirribose) complementares à fita molde de DNA, movendo-se sobre ela. A adição sucessiva de ribonucleotídeos promove o alongamento (ou crescimento) da fita de RNA, e eles se ligam uns aos outros por meio de ligações fosfodiéster. DNA (informação genética) RNAm (transcrição da informação genética) Proteínas (tradução do RNAm) Professora Bruna Klassa Aula 04: FUVEST Aula 04 – Citologia IV: núcleo www.estrategiavestibulares.com.br 17 78 O emparelhamento dos ribonucleotídeos à cadeia molde ocorre respeitando a complementariedade das bases nitrogenadas: a base uracila se emparelha à adenina da cadeia molde (U=A), a adenina se emparelha à timina (A=T), a citosina se emparelha à guanina (C≡G) e a guanina se emparelha às citosina (G≡C). Atente-se que a enzima incorpora a base uracila (U) no lugar da timina, trocando a ligação T=A pela U=A, uma vez que a uracila é exclusiva do RNA, e não ocorre no DNA. Conforme os ribonucleotídeos se emparelham ao DNA molde, a RNA polimerase realiza a união entre as bases nitrogenadas, sintetizando a molécula de RNAm. Assim, com exceção das uracilas e timinas, a sequência de bases do RNAm é exatamente a mesma sequência de bases do DNA. Figura 8. A primeira etapa da expressão gênica, a transcrição, acontece dento do núcleo. Fonte: modificada de Shutterstock. A transcrição usa uma das duas fitas de DNA expostas como molde. Essa fita é chamada de fita molde. O produto, isto é, o RNA recém-sintetizado é complementar à fita molde e é quase idêntico à outra fita de DNA (inativa), que é chamada de fita não-molde (ou fita codificante). Professora Bruna Klassa Aula 04: FUVEST Aula 04 – Citologia IV: núcleo www.estrategiavestibulares.com.br 18 78 Então, suponha que a seguinte sequência gênica esteja presente na cadeia modelo do DNA: ATCGGCATGCCTATTACG. A transcrição ficaria da seguinte maneira: O alongamento da fita continua até que a RNA polimerase encontre um sinal de término, ou seja, uma sequência de nucleotídeos que promove o seu desligamento e a liberação do RNA recém- sintetizado, chamado de transcrito primário ou pré-RNAm. Após a liberação da fita de pré-RNAm, ocorre um processo conhecido como splicing. Já sabemos que os genes são segmentos de uma molécula de DNA que contém um código para a produção dos aminoácidos da cadeia polipeptídica. Contudo, no genoma humano existem grandes sequências nucleotídicas não-codificantes, os íntrons. Posteriormente à transcrição, os íntrons são removidos do pré-RNAm, e desta forma eles não expressados. O splicing, portanto, é o processo que remove os íntrons e emenda os éxons depois da transcrição, e é exclusivo das células eucarióticas, já que os procariontes não possuem íntrons. Chamamos de RNAm a fita de RNA já madura, somente com os éxons. Figura 9. O DNA é composto por sequencias codificantes (chamadas de éxons, representadas em rosa) e não codificantes (chamadas de íntrons, representadas em vermelho). A fita de RNA é transcrita a partir de uma fita molde de DNA e então passa por um processo de remoção dos íntrons – splicing. Desta forma, o RNAm, produto final da transcrição, apresenta apenas as sequencias que de fato serão expressas em aminoácidos e, consequentemente, proteínas. Essa excisão (remoção) dos íntrons do pré-RNAm é um evento muito importante e requer uma extrema precisão das moléculas envolvidas no processo. A análise das sequências de milhares de genes dos eucariotos permitiu a definição de íntrons comuns a várias espécies: a maioria deles Professora Bruna Klassa Aula 04: FUVEST Aula 04 – Citologia IV: núcleo www.estrategiavestibulares.com.br 19 78 começa com uma sequência “GU” e termina com “AG”, recebendo, por essa razão, o nome consenso. Por fim, a molécula de RNAm se desprende da cadeia molde de DNA e é liberada para o citoplasma da célula, através do poro nuclear. A cadeia molde se une novamente à cadeia inativa e reconstitui a estrutura de dupla hélice do DNA. O próximo passo é a tradução dessa molécula de RNAm. Splicing alternativo Vimos, até agora, que durante a expressão de um gene codificantede proteína, a informação flui do DNA → RNA → proteína. Essa ideia de que cada gene codifica uma única proteína é denominada dogma central da biologia molecular, mas não é exatamente correta. O splicing permite um processo chamado splicing alternativo, em que mais de um RNAm pode ser formado a partir do mesmo gene, através de agrupamentos dos éxons de maneiras diferentes. Por exemplo, na figura abaixo, o mesmo pré-RNAm pode sofrer splicing de três maneiras diferentes, dependendo de quais éxons sejam mantidos no RNAm. Isso resulta em três RNAm maduros diferentes, sendo cada um deles traduzido em uma proteína de estrutura diferente. Ou seja, na realidade, um gene pode dar origem a mais de uma proteína. A ilustração abaixo demonstra como isso é possível. Figura 10. Splicing alternativo, processo em que mais de um RNAm pode ser formado a partir do mesmo gene, a partir de diferentes rearranjos dos éxons. Professora Bruna Klassa Aula 04: FUVEST Aula 04 – Citologia IV: núcleo www.estrategiavestibulares.com.br 20 78 Nas bactérias, o transcrito primário de RNA pode servir diretamente como um RNA mensageiro, ou RNAm. A localização da transcrição também é diferente entre procariontes e eucariontes. Enquanto a transcrição eucariótica acontece no núcleo, onde o DNA é guardado, a transcrição procariótica (e a síntese proteica como um todo) ocorre no citoplasma. 2.3 Tradução O próximo passo é a tradução dessa molécula de RNAm. A linguagem da vida baseia-se em um sistema de codificação bioquímica em que cada três bases nitrogenadas correspondem a um aminoácido. Pense da seguinte maneira: o nosso genoma funciona como uma estante cheia de livros sobre diversos assuntos. Cada livro dessa estante corresponde a um cromossomo, e cada capítulo de livro corresponde a um gene. Imagine, então, a quantidade de informações que carregamos! Agora, pense que em um capítulo inteiro de um livro, nem tudo o que está escrito ali é relevante para o desfecho da história. Muitos parágrafos funcionam apenas como uma contextualização para os personagens. Assim, as sentenças que são importantes para o desfecho da história correspondem aos nossos éxons, isto é, às sequências gênicas que contém informação relevante para a síntese proteica. Dentro destas sentenças, cada palavra corresponde a um códon (isto é, a um conjunto de três bases nitrogenadas) e cada letra corresponde a uma base nitrogenada (que especifica um nucleotídeo). A linguagem da vida baseia-se nesses códons. Figura 11. A linguagem da vida baseia-se em trincas de bases nitrogenadas, chamadas códons. Quando a fita molde de DNA é transcrita em RNAm, cada trinca de bases no RNAm constitui um códon, e cada códon determina um aminoácido específico. No nosso exemplo, os códons são: Logo, existem 64 trincas possíveis a partir da combinação das quatro bases nitrogenadas, e, destas, somente 61 trincas correspondem a aminoácidos. As três trincas restantes são usadas como ponto final (códigos de parada), indicando quando a célula deve terminar de codificar a proteína. A sequência de RNAm é, portanto, usada como um modelo para montar – na ordem – a cadeia de aminoácidos que formam uma proteína. Professora Bruna Klassa Aula 04: FUVEST Aula 04 – Citologia IV: núcleo www.estrategiavestibulares.com.br 21 78 A tabela abaixo mostra a codificação dos 20 aminoácidos essenciais que existem na natureza. Essa codificação é dada pela combinação entre as posições da primeira, segunda e terceira base nitrogenada. Como temos 61 combinações possíveis e apenas 20 aminoácidos, cada aminoácido pode ser codificado por mais de um códon. Figura 12. Tabela de códons com as 64 combinações de bases nitrogenadas que dão origem aos 20 tipos de aminoácidos. Três dessas combinações não codificam aminoácidos porque funcionam como código de parada: UAA, AUG e UGA. Fonte: Clancy & Brown, 2008 (modificada). Os códons são lidos, sempre, no sentido 5'→3', conforme aparecem no RNAm. Há dois pontos a se observar sobre o código genético: ❖ ele é universal, ou seja, toda a vida na Terra usa o mesmo código; ❖ ele é degenerado. Cada aminoácido pode ser codificado por mais de um códon. Por exemplo, AGA e AGG codificam o aminoácido arginina. Já comentamos que alguns códigos não codificam aminoácidos e são usados como ponto final, indicando quando a célula deve terminar de codificar a proteína. Elas são chamadas de códons de terminação (parada) e são: UAA, UAG e UGA, destacadas em vermelho na tabela e indicados pela palavra STOP (do inglês, parada). Além desses códons de terminação, o códon do aminoácido metionina (AUG, destacado em azul na tabela) funciona como códon de iniciação, sinalizando a região a partir da qual a transcrição deve ocorrer. Desta maneira, uma unidade de transcrição de DNA, na qual a RNA polimerase se liga para fazer a transcrição da fita molde, corresponde a uma região promotora (que precede o códon Tabela de códons Professora Bruna Klassa Aula 04: FUVEST Aula 04 – Citologia IV: núcleo www.estrategiavestibulares.com.br 22 78 de iniciação), uma região codificante de RNAm (composta pelo gene de interesse) e uma região de terminação (que sucede o códon de terminação), como exemplificado na figura abaixo. Bom, agora que já sabemos ler a informação transcrita do RNAm, vamos conhecer toda a maquinaria que realiza a produção das proteínas nos ribossomos. Mas, antes disso, vale lembrar que além do RNAm, o RNA transportador (RNAt) e o RNA ribossômico (RNAr) também são sintetizados a partir de uma molécula de DNA, pelo mecanismo de transcrição. A diferença é que eles já são os produtos finais, não sendo posteriormente traduzidos, como acontece com o RNAm. Nos eucariotos, as moléculas de RNAm deixam o núcleo e viajam para o citoplasma, onde os ribossomos estão localizados. Um ribossomo, como já sabemos, é composto de duas subunidades: a subunidade maior e a subunidade menor. Cada subunidade existe separadamente no citoplasma, e, no início da tradução, elas se unem envolvendo a molécula de RNAm e formando um complexo de tradução. Figura 13. Estrutura do ribossomo, com as duas subunidades unidas em torno do RNAm, prontas para iniciar a tradução. Fonte: adaptado de Shutterstock. As subunidades ribossômicas contêm proteínas, RNAt e RNAr. O RNAt tem uma extremidade que pode ler o códon no RNAm (por meio de emparelhamento de bases complementares) e outra extremidade que se liga a um aminoácido específico. Já o RNAr catalisa a ligação de cada novo aminoácido à cadeia polipeptídica (proteína) crescente. Professora Bruna Klassa Aula 04: FUVEST Aula 04 – Citologia IV: núcleo www.estrategiavestibulares.com.br 23 78 Figura 14. RNAt ligado ao RNAm, formando o complexo de tradução. Lembre-se que isso acontece dentro dos ribossomos. Fonte: Shutterstock. A tradução se inicia quando o RNAt carregando a metionina liga seu anticódon ao códon de iniciação AUG no RNAm. Quando as bases se emparelham, a metionina é liberada e se torna o primeiro aminoácido da cadeia polipeptídica em crescimento. A partir daí, o ribossomo se move ao longo do RNAm na direção 5’→3’, em um processo chamado translocação, que requer energia. O RNAt, livre do aminoácido metionina, deixa o complexo para buscar os próximos aminoácidos que serão incorporados. Assim, como uma esteira, o ribossomo percorre o RNAm e os RNAt entram e saem nesse complexo, depositando as moléculas de aminoácidos. Este processo é repetido até que todos os códons no RNAm tenham sido lidos pelo RNAt, e os aminoácidos por ele carregado tenham sido incorporados à cadeia polipeptídica em ordem apropriada. Esse ciclo finaliza quando um dos três códons de terminação (parada) aparece no RNAm. Como o RNAt não reconhece nenhum desses códons, o processo termina e o complexo se desfaz, com a separação das subunidades do ribossomo. Neste ponto,a tradução termina e a cadeia polipeptídica (proteína) é liberada do RNAm e do ribossomo. Veja o esquema abaixo: Figura 15. Resumo do processo de síntese proteica. Professora Bruna Klassa Aula 04: FUVEST Aula 04 – Citologia IV: núcleo www.estrategiavestibulares.com.br 24 78 Agora que vimos a estrutura e atividade do núcleo durante a intérfase, o período entre duas divisões celulares sucessivas, sabemos que as células apresentam intensa atividade metabólica, especialmente intensa síntese proteica. Comparando a tradução eucariótica e procariótica O processo de tradução é muito semelhante entre os procariotos e eucariotos e o código genético é geralmente idêntico. Como observado anteriormente, nas bactérias a transcrição e a tradução ocorrem simultaneamente no citoplasma. Nos eucariotos, no entanto, os RNAm estão sujeitos a modificações e devem sair do núcleo para serem traduzidos. Essas múltiplas etapas oferecem oportunidades adicionais para regular os níveis de produção de proteína e, assim, ajustar a expressão gênica, que acaba sendo mais complexa. (FUVEST/2016) De que maneira o DNA determina a sequência de aminoácidos das moléculas de proteínas? Comentários O DNA possui genes, regiões que onde estão as informações genéticas. Essas informações, do modo como estão no DNA, são inacessíveis. A célula precisa transcrevê-las e depois traduzi-las, para que haja a síntese proteica. Existem três tipos de RNA: RNA ribossômico (RNAr), RNA transportador (RNAt) e RNA mensageiro (RNAm). Durante a transcrição (1ª etapa da síntese proteica), o DNA de um gene serve como molde para o pareamento de bases complementares e a formação de uma molécula de RNAm. O RNAm resultante é uma cópia do gene, que traz informações sobre quais aminoácidos deverão ser produzidos. No citoplasma, ocorre a 2ª etapa da síntese proteica, a tradução. O RNAm se associa ao ribossomo e este traduz a informação transcrita, orientando a união dos aminoácidos corretos. A cada 3 bases nitrogenadas (códon), lê-se um aminoácido diferente. Sequencias de aminoácidos diferentes resultam em proteínas diferentes. À medida em que o ribossomo (junto do RNAt) percorre a fita de RNAm, a molécula proteica cresce, até que se torne completa. Assim, o DNA irá ser transcrito em RNAm e este dita quais aminoácidos a célula deve reunir para formar uma proteína. Professora Bruna Klassa Aula 04: FUVEST Aula 04 – Citologia IV: núcleo www.estrategiavestibulares.com.br 25 78 (FUVEST/1999) Existe um número muito grande de substâncias com funções antibióticas. Essas substâncias diferem quanto à maneira pela qual interferem no metabolismo celular. Assim, tetraciclina liga-se aos ribossomos e impede a ligação do RNA transportador, a mitomicina inibe a ação da polimerase do DNA e a estreptomicina causa erros na leitura dos códons do RNA mensageiro. Essas informações permitem afirmar que: I) a tetraciclina impede a transcrição e leva a célula bacteriana à morte por falta de RNA mensageiro. II) a mitomicina, por inibir a duplicação do DNA, impede a multiplicação da célula bacteriana. III) a estreptomicina interfere na tradução e leva a célula bacteriana a produzir proteínas defeituosas. Das afirmativas acima: a) apenas I é correta. b) apenas I e II são corretas. c) apenas II e III são corretas. d) apenas I e III são corretas. e) I, II e III são corretas. Comentários A afirmativa I está errada porque diz que a tetraciclina impede a transcrição. O enunciado diz que a tetraciclina se liga ao ribossomo, impedindo a ligação do RNAt. Isso acontece na tradução, ou seja, na hora de traduzir os códons do RNAm transcritos do DNA. A afirmativa II está certa. A mitomicina inibe a DNA polimerase, que é a enzima responsável pela duplicação do DNA e, portanto, a divisão das células. Veremos isso no capítulo seguinte. A afirmativa III está certa. A estreptomicina causa erros na leitura de códons do RNAm, portanto, interfere diretamente na tradução do código, levando a bactéria a sintetizar proteínas com defeito. Gabarito: C. 3. DUPLICAÇÃO DO DNA A maior parte do tempo a célula se encontra em intérfase, realizando intensa atividade metabólica (síntese proteica e de organelas, como mitocôndria e retículos endoplasmáticos) e crescimento. Essa fase, no entanto, divide-se em três momentos bem definidos: G1, S e G2. Quando a célula recebe a sinalização de que deverá se dividir, seus cromossomos são duplicados na fase S. Assim, ela cresce na fase G1, continua crescendo na fase S (enquanto copia seus cromossomos) e cresce mais ainda na fase G2, enquanto completa as preparações para iniciar sua divisão celular. Vamos ver neste capítulo como ocorre a duplicação dos cromossomos durante a fase S da intérfase. Professora Bruna Klassa Aula 04: FUVEST Aula 04 – Citologia IV: núcleo www.estrategiavestibulares.com.br 26 78 Duplicação (ou replicação) do DNA Antes de mais nada, duplicar ou replicar o DNA significa copiá-lo. São sinônimos. A dupla hélice do DNA explica uma das propriedades mais importantes da molécula: ela pode ser copiada, pois cada fita pode atuar como um modelo para a síntese da uma fita complementar. Na fase S, o DNA se desenrola (deselicoidização) para dar início à duplicação. Isso é feito por uma enzima chamada topoisomerase. Com a cadeia em estrutura linear, entra em ação a enzima helicase. Ela quebra as ligações de hidrogênio que mantém as duas fitas unidas, separando-as e abrindo o DNA, como se abrisse um zíper, e formando o que se conhece como forquilha de replicação do DNA. A seguir, a enzima DNA-polimerase catalisa a síntese da nova fita, adicionando nucleotídeos complementares à fita molde, sempre no sentido 5’→3’. Como o DNA é composto por duas fitas antiparalelas, ou seja, uma fita possui sentido 5→3’ e a outra possui sentido 3’→5’, a replicação em ambas as fitas molde ocorre em sentidos contrários e de maneira diferente. Figura 16. Duplicação do DNA. Fonte: Shutterstock. A fita molde com direcionalidade 3’→5’ passa por um processo de replicação contínua, permitindo que a DNA-polimerase siga a forquilha de replicação sem interrupção, montando a nova fita no sentido 5’→3’. Já na fita molde com direcionalidade 5’→3’, a replicação não consegue seguir de maneira contínua, o que causa interrupções periódicas no processo de criação da nova fita. A DNA- polimerase precisa parar e recomeçar a replicação repetidamente para dar tempo de a DNA helicase abrir as cadeias. Ela consegue isso por meio de um primer de RNA (um trecho curto de RNA complementar ao molde, que inicia a síntese de DNA, permitindo que a DNA-polimerase se ligue a ele e então o amplie, formando a nova fita). Assim, pequenos fragmentos da fita recém-sintetizada são produzidos (chamados de fragmentos de Okazaki). Posteriormente, a enzima DNA ligase os conecta em uma única fita contínua e o Todo o processo de duplicação possui um mecanismo de verificação de erros chamado revisão e reparo. Isso porque as células sempre tentam prevenir mutações ou mudanças Professora Bruna Klassa Aula 04: FUVEST Aula 04 – Citologia IV: núcleo www.estrategiavestibulares.com.br 27 78 permanentes na sequência de DNA. Então, durante a cópia da molécula, as DNA-polimerases checam e corrigem erros de mal pareamento de bases. Imagine que na cadeia molde haja uma base nitrogenada adenina (A). A DNA-polimerase precisa de uma timina (T) para ser pareada corretamente. Ela verifica se é uma base T que será incorporada na nova cópia e, caso não seja, ela mesma já corrige esse erro. Essa é a revisão. Mas, suponha que mesmo com todo esse cuidado, uma citosina se ligue à adenina. Algumas bases incorretamente pareadas conseguem escapar dessa verificação. Daí entra em ação um segundo mecanismo chamado reparo. Qualquer base mal pareada pode ser detectada e substituída no reparo, porqueexiste um sistema que percorre a cópia do DNA recém-sintetizado à procura de erros, removendo os segmentos que contém os nucleotídeos incorretos e inserindo novos segmentos com a base correta na lacuna formada. A duplicação do DNA é, portanto, semiconservativa: ela garante que as células-filhas que irão ser formadas após a divisão recebam material genético idêntico ao da célula-mãe. 4. MUTAÇÕES GENÉTICAS Mutações são alterações na sequência dos nucleotídeos do material genético de um organismo. Elas podem afetar a estrutura e a função da proteína, sendo responsáveis pela grande diversidade de genes que existe entre os organismos. São, portanto, fonte fundamental de variabilidade genética. Neste capítulo, trataremos das mutações pontuais, ou seja, aquelas que envolvem alterações em um único par ou poucos pares de nucleotídeos de um gene. Quando essas mutações ocorrem nos gametas, elas podem ser transmitidas à descendência, aumentando a diversidade genética da população. Essas variações geradas no conjunto de genes de uma população podem ser neutras, desfavoráveis (ou deletérias) ou favoráveis (benéficas ou vantajosas). Quando as mutações são desfavoráveis, elas são reduzidas na população pela atuação da seleção natural. Contrariamente, quando são favoráveis, elas podem resultar em mudanças evolutivas adaptativas. Veremos como isso acontece na aula de Evolução. Existem dois tipos básicos de mutações genéticas: as substituições e as inserções/deleções. Substituições Em relação às substituições, elas consistem na substituição de um par de bases que pode ou não afetar a proteína que será codificada. Podem ser de três tipos: mutações silenciosas, mutações de troca de sentido e mutações sem sentido. Professora Bruna Klassa Aula 04: FUVEST Aula 04 – Citologia IV: núcleo www.estrategiavestibulares.com.br 28 78 As mutações silenciosas são aquelas nas quais a alteração de um par de bases não causa nenhum efeito no produto final de síntese proteica; isto acontece porque o código genético é degenerado, ou seja, um aminoácido pode ser codificado por mais de um códon. Por exemplo, suponha que a fita molde de um trecho de DNA apresente a sequência – CCG –, e uma mutação de substituição a modifique para – CCA. Na sequência original, o códon gerado no RNAm seria GGC, mas na sequência mutada, o códon passa a ser GGU. No entanto, ambos os códons codificam o mesmo aminoácido glicina. Esta, portanto, é uma mutação silenciosa. As mutações de troca de sentido (missense) são aquelas nas quais o novo aminoácido pode possuir propriedades similares às do aminoácido que ele substituiu ou estar em uma região da proteína onde a sequência exata de aminoácidos não é essencial à sua função. Dessa forma, o códon apesar de alterado, ainda codifica um aminoácido, embora não seja o aminoácido correto. Por exemplo, um códon AAA sofre mutação para AGA, modificando a proteína final: antes esta receberia uma arginina e, depois da mutação, recebe uma lisina. Contudo, esses aminoácidos são quimicamente muito semelhantes e podem não ter um efeito perceptível na função final da proteína sintetizada. As mutações sem sentido (nonsense) induzem ao término prematuro da tradução, resultando em um peptídeo menor do que aquele codificado pelo gene normal. Normalmente, essas mutações acarretam proteínas não funcionais. Figura 17. Na anemia falciforme, a substituição do aminoácido ácido glutâmico pelo aminoácido valina em uma das cadeias da hemoglobina conduz a uma alteração na forma da proteína como um todo, alterando o formato das células vermelhas (hemácias). Estas células passam a apresentar formato de foice, tornando-se incapazes de transportar oxigênio e podendo encaixar umas nas outras, obstruindo os capilares sanguíneos. Fonte: Shutterstock. Inserções e Deleções Mutações causadas por inserções ou deleções de um número de nucleotídeos diferente de três ou não múltiplo de três (ex.: 1, 2, 4, 5, 7, ...) em uma determinada sequência de DNA modificam Professora Bruna Klassa Aula 04: FUVEST Aula 04 – Citologia IV: núcleo www.estrategiavestibulares.com.br 29 78 toda a matriz de leitura da sequência de códons, resultando em um produto gênico completamente diferente do original. Dessa forma, ao menos que a alteração ocorra bastante próxima ao final do gene, o seu produto provavelmente será uma proteína não funcional. Além disso, quanto mais inicial for a inserção ou deleção, mais alterado será o produto gênico. Figura 18. Representação das mutações gênicas ocasionadas por deleções ou inserções de nucleotídeos. Acima temos o DNA original, cuja cadeia molde origina a proteína original. No centro, o DNA sofreu uma deleção e, abaixo, uma inserção. Compare a sequência de aminoácidos nas proteínas originadas em cada situação. De maneira geral, as mutações ocorrem como consequência de erro no processo de duplicação do DNA, acontecendo em uma baixíssima frequência. Muitas delas, inclusive, são corrigidas por mecanismos especiais de reparo (veremos isso na próxima aula). Há, no entanto, certos agentes do ambiente que são mutagênicos podem aumentar a taxa de ocorrência de erros genéticos: por exemplo substâncias existentes no fumo, os raios X, a luz ultravioleta, o gás mostarda, ácido nitroso e alguns corantes existentes nos alimentos. Professora Bruna Klassa Aula 04: FUVEST Aula 04 – Citologia IV: núcleo www.estrategiavestibulares.com.br 30 78 5. LISTA DE QUESTÕES 1. (FUVEST SP/2012) Uma mutação, responsável por uma doença sanguínea, foi identificada numa família. Abaixo estão representadas sequências de bases nitrogenadas, normal e mutante; nelas estão destacados o sítio de início da tradução e a base alterada. O ácido nucleico representado acima e o número de aminoácidos codificados pela sequência de bases, entre o sítio de início da tradução e a mutação, estão corretamente indicados em: a) DNA; 8. b) DNA; 24. c) DNA; 12. d) RNA; 8. e) RNA; 24. 2. (FUVEST SP/2006) Assinale a alternativa que, no quadro abaixo, indica os compartimentos celulares em que ocorrem a síntese de RNA e a síntese de proteínas, em animais e em bactérias. Professora Bruna Klassa Aula 04: FUVEST Aula 04 – Citologia IV: núcleo www.estrategiavestibulares.com.br 31 78 3. (FUVEST SP/2003) Qual das alternativas se refere a um cromossomo? a) Um conjunto de moléculas de DNA com todas as informações genéticas da espécie. b) Uma única molécula de DNA com informação genética para algumas proteínas. c) Um segmento de molécula de DNA com informação para uma cadeia polipeptídica. d) Uma única molécula de RNA com informação para uma cadeia polipeptídica. e) Uma sequência de três bases nitrogenadas do RNA mensageiro correspondente a um aminoácido na cadeia polipeptídica. 4. (FUVEST SP/2001) Um pesquisador estudou uma célula ao microscópio eletrônico, verificando a ausência de núcleo e de compartimentos membranosos. Com base nessas observações, ele concluiu que a célula pertence a: a) uma bactéria. b) uma planta. c) um animal. d) um fungo. e) um vírus. 5. (FUVEST SP/1996) Professora Bruna Klassa Aula 04: FUVEST Aula 04 – Citologia IV: núcleo www.estrategiavestibulares.com.br 32 78 Uma célula animal está sintetizando proteínas. Nessa situação, os locais indicados por I, II e III apresentam alto consumo de: 6. (FUVEST SP/1995) Considere a seguinte tabela que indica sequências de bases do RNA mensageiro e os aminoácidos por elas codificados. Com base na tabela fornecida e considerando um segmento hipotético de DNA, cuja sequência de bases é AAG TTT GGT, qual seria a sequência de aminoácidos codificada? a) Aspargina, leucina, valina b) Aspargina, lisina, prolina c) Fenilalanina, lisina, prolina d) Fenilalanina, valina, lisina e) Valina, lisina, prolina.7. (FUVEST SP/1994) Um gene de bactéria com 600 pares de bases nitrogenadas produzirá uma cadeia polipeptídica com número de aminoácidos aproximadamente igual a a) 200 UUU UUC UUA UUG CCU CCC CCA CCG AAU AAC AAA AAG GUU GUC GUA GUG Fenilalanina Leucina Prolina Valina Lisina Asparagina I II III a. b. c. d. e. bases nitro- genadas aminoácidos oxigênio oxigênio oxigênio oxigênio aminoácidos aminoácidos bases nitro- genadas bases nitro- genadas aminoácidos bases nitro- genadas gás carbônico gás carbônico gás carbônico Professora Bruna Klassa Aula 04: FUVEST Aula 04 – Citologia IV: núcleo www.estrategiavestibulares.com.br 33 78 b) 300 c) 600 d) 1200 e) 1800 8. (FMP RJ/2019) A mutação conhecida como 35delG que ocorre no gene conexina 26, encontrado no braço longo do cromossomo 13, é responsável pela surdez congênita. Esse locus é conhecido como hot spot (ponto quente) do gene, um lugar suscetível a alterações, provavelmente por causa da repetição da base guanina. A base nitrogenada que se repete no gene conexina 26 é a) exclusiva do ácido desoxirribonucleico b) presa ao fosfato do DNA por ligações fosfodiéster c) classificada como púrica ou purina d) unida à base adenina por duas ligações de hidrogênio e) complementar à base uracila 9. (UFT/2019) A estrutura da molécula de DNA proposta por Watson e Crick foi bem aceita porque, além de ser coerente com as propriedades físicas e químicas da molécula, também explicava como ela se duplica. Quanto à duplicação do DNA, assinale a afirmativa INCORRETA: a) síntese de DNA é catalisada por uma enzima chamada RNA-polimerase, que orienta o emparelhamento de nucleotídeos livres à fita-molde. b) pontes de hidrogênio entre as bases nitrogenadas são rompidas e as duas cadeias de uma molécula de DNA separam-se. c) nucleotídeos livres existentes na célula encaixam-se nas fitas de forma complementar (adenina com timina e citosina com guanina). d) cada molécula resultante da duplicação conserva uma das cadeias originais da “molécula-mãe” e tem uma cadeia nova, complementar à que serviu de molde. 10. (ACAFE SC/2019) O esquema a seguir representa o Dogma Central da Biologia Molecular, indicando o fluxo de informações do código genético. Professora Bruna Klassa Aula 04: FUVEST Aula 04 – Citologia IV: núcleo www.estrategiavestibulares.com.br 34 78 Fonte: BROWN, T.A. Genética: um enfoque conceitual. São Paulo: Saraiva, 2016. (adaptada) De acordo com o esquema e dos conhecimentos relacionados ao tema, analise as afirmações a seguir. I. O processo indicado em I ocorre na subfase S e é denominado replicação semiconservativa. Nesse processo, a incorporação de um novo nucleotídeo à cadeia de DNA requer energia, que é fornecida pelo próprio nucleotídeo através da quebra das ligações entre os fosfatos. II. Em II, está representada a transcrição, processo de formação de uma molécula de RNA a partir de uma molécula molde de DNA. Nesse processo, as fitas do DNA se separam e uma serve de molde para o RNA enquanto a outra fica inativa. Ao fim da transcrição as fitas de DNA que foram separadas voltam a se unir. III. Tradução é o nome que se dá ao processo indicado por III. Nesse processo, os ribossomos irão percorrer e ler os códons presentes em uma molécula de RNAm, sintetizando uma proteína. Dessa forma, toda alteração na sequência de bases dos códons leva à alteração na estrutura da proteína formada. IV. Durante o ciclo celular o processo I ocorre no núcleo e os processos II e III ocorrem no citoplasma. V. O produto obtido em IV é uma molécula de DNA complementar (cDNA) sintetizada a partir de uma molécula de RNA mensageiro. Essa síntese é catalisada pela enzima transcriptase reversa. Todas as afirmações corretas estão em: a) I - II - IV b) I - II - V c) II - III - IV d) I - III - V 11. (IFMT/2019) O núcleo celular é uma característica das células eucarióticas; cada célula quase sempre contém um núcleo, cujo tamanho e forma variam, dependendo do tipo celular. Entretanto, há Professora Bruna Klassa Aula 04: FUVEST Aula 04 – Citologia IV: núcleo www.estrategiavestibulares.com.br 35 78 células com dois ou mais núcleos: protozoários ciliados, por exemplo, apresentam um núcleo pequeno, o micronúcleo, e outro maior, o macronúcleo. As fibras musculares estriadas do nosso corpo, resultantes da fusão de várias células precursoras, têm dezenas de centenas de núcleos. Ao contrário, as hemácias dos mamíferos não apresentam núcleo, pois ele degenera no decorrer do amadurecimento celular. (Amabis e Martho. Biologia Moderna vol. 1 - 1ª ed. Ed. Moderna. Pg. 78-109. 2016) Com relação ao núcleo celular, analise as afirmativas e marque a única alternativa com todas as informações corretas: a) A única importância do núcleo se deve ao fato dele armazenar os cromossomos. No entanto, todos os processos de transcrição e tradução, que originam novas proteínas, ocorrem no citoplasma das células. b) O núcleo armazena os cromossomos e é o grande responsável pela síntese de todas as proteínas que ocorrem nas células, pois os processos de transcrição e tradução ocorrem no seu interior. c) O núcleo, quando não está em processo de divisão, apresenta um limite definido, devido à presença da carioteca ou membrana nuclear, e é nele que se encontra o DNA genômico (o material genético), organizado em cromossomos. d) O núcleo é um filamento constituído de uma molécula de DNA linear associada a várias proteínas, é nele que são encontrados os genes, unidades que contêm as características informacionais e hereditárias. e) O núcleo é delimitado pela carioteca, que é constituída por duas membranas lipogliceicas muito bem ajustadas uma à outra. Tem a função de regular o metabolismo, bem como armazenar as informações genéticas das células. 12. (UniRV GO/2019) A replicação do DNA ocorre de forma semiconservativa, é iniciada em origens únicas e geralmente ocorre de forma bidirecional, a partir de cada origem de replicação. Avalie as afirmativas abaixo e assinale V (verdadeiro) ou F (falso) para as alternativas. a) Para cada fragmento de Okazaki a ser gerado na síntese de DNA, será necessária a adição de um primer, caracterizando a síntese descontínua da fita de DNA. b) A cadeia de DNA que cresce no mesmo sentido que o deslocamento da forquilha de replicação, e cuja síntese ocorre descontinuamente, é chamada de cadeia leading. A cadeia que cresce no sentido oposto ao deslocamento da forquilha de replicação, e cuja síntese ocorre continuamente, é chamada de cadeia lagging. c) A DNA pol I reconhece defeitos diversos no DNA, inclusive a presença de RNA, como por exemplo, o primer. Através de uma atividade exonucleotídica 5’-3’, ela retira esse primer e ressintetiza o espaço deixado, desta vez com uma molécula de DNA. Professora Bruna Klassa Aula 04: FUVEST Aula 04 – Citologia IV: núcleo www.estrategiavestibulares.com.br 36 78 d) As helicases quebram as pontes de hidrogênio entre as bases, para que as duas fitas de DNA se separem, podendo desta forma abrir a forquilha de replicação e permitir que ela se movimente à medida que a síntese de DNA evolui. 13. (USF SP/2018) Nos eucariontes, o RNA transcrito a partir de um gene normalmente é chamado de pré- RNAm, pois ele ainda não está pronto para ser traduzido em proteína. O pré-RNAm seria, assim, uma versão ainda não acabada do RNA mensageiro, que precisa ser primeiramente processado no (I) para, em seguida, migrar ao (II). Os íntrons são retirados do pré-RNA por meio de enzimas especiais e, em seguida, os éxons são unidos uns aos outros. O RNAm formado apenas por éxons recém-unidos está pronto para sair do núcleo e ser traduzido pelos (III), resultando na formação de uma proteína. SILVA, Jr, Cesar da & SASSON, Sezar. Biologia: volume 3 8ed. São Paulo: Saraiva, 2011, p. 58 e 59. Considere a sequência de códons a seguir e selecione a alternativa que preenche corretamente (I), (II) e (III) e que apresenta o número de aminoácidos incorporados à cadeia polipeptídica. CCGAUCUACAUGCGGUCUUCAUCAAAUCGGCCGUAGGUAAAUUCCGUA a) (I) núcleo; (II) citoplasma; (III) polissomos; 13. b) (I) membrana; (II) citoplasma; (III) ribossomos; 16. c) (I) núcleo; (II) citoplasma; (III) retículos endoplasmáticos rugosos; 09. d) (I) núcleo; (II) citoplasma; (III) ribossomos; 08. e) (I) citoplasma; (II) núcleo; (III) retículo endoplasmático; 04. 14. (FPS PE/2018) Os genes presentes na molécula de DNA têm a função de comandar e coordenar todo o funcionamento celular, e são responsáveis pelas características hereditárias. Acerca desse tema, assinale a alternativa correta. a) Os genes são transcritos em moléculas de RNA. b) O RNAm leva a informação do gene para o citoplasma, onde ela é traduzida em moléculas de glicídios. c) Todos os tipos de RNA são produtos da tradução gênica. d) O DNA é representado por uma dupla hélice e formado por várias proteínas. e) Timina e guanina são bases nitrogenadas púricas. 15. (UFRGS/2018) Professora Bruna Klassa Aula 04: FUVEST Aula 04 – Citologia IV: núcleo www.estrategiavestibulares.com.br 37 78 A sequência abaixo corresponde a um trecho de DNA específico que sofreu uma mutação gênica por substituição de um nucleotídeo na 5ª posição. RNAm: AUG = metionina; CAC = histidina; CUC = leucina; CUG = leucina; ACU = treonina; CCU = prolina Sobre a mutação que ocorreu na sequência de DNA acima, é correto afirmar que a) gera uma cadeia polipeptídica com um aminoácido a menos. b) aumenta o número de códons do RNAm. c) é silenciosa, aumentando a variabilidade genética da espécie. d) altera o módulo de leitura do RNAm e o tamanho da proteína. e) causa a substituição de um aminoácido na proteína. 16. (UDESC SC/2018) Um determinado segmento de DNA apresenta a seguinte sequência de nucleotídeos: 5’ A – T – C – G – G – C – T – A – A – T – G – C 3’ 3’ T – A – G – C – C – G – A – T – T – A – C – G 5’ Analise as proposições que apresentam os RNA mensageiros no sentido da tradução I. G – C – A – U – U – A – G – C – C – G – A – U II. A – U – C – G – G – C – U – A – A – U – G – C III. U – A – G – C – C – G – A – U – U – A – C – G IV. C – G – U – A – A – U – C – G – G – C – U – A Desconhecendo-se o lado sense (codificante) do DNA, indique a alternativa na qual são apontados, no sentido de sua tradução, os dois segmentos de RNA mensageiro possíveis de serem formados. a) Somente as sequências indicadas em III e IV podem ser formadas. b) Somente as sequências indicadas em II e III podem ser formadas. c) Somente a sequência indicada em II pode ser formada. d) Somente a sequência indicada em I pode ser formada. e) Somente as sequências indicadas em I e II podem ser formadas. Professora Bruna Klassa Aula 04: FUVEST Aula 04 – Citologia IV: núcleo www.estrategiavestibulares.com.br 38 78 17. (UDESC SC/2018) A micrografia eletrônica, abaixo, mostra duas organelas celulares, indicadas pelas letras A e B. http://mundoeducacao.bol.uol.com.br/ biologia/a-origem-das-mitocondrias.htm acesso em 25/03/2018 Analise as proposições em relação a essas organelas. I. A estrutura indicada pela letra A é responsável pelo fornecimento de energia para a célula. II. A estrutura indicada pela letra B está envolvida com a síntese proteica. III. A estrutura indicada pela letra A possui DNA próprio. IV. A estrutura indicada pela letra B liga-se à membrana nuclear. V. Ambas organelas são envoltas por uma membrana lipoproteica. Assinale a alternativa correta. a) Somente as afirmativas I, III e IV são verdadeiras. b) Somente as afirmativas II e V são verdadeiras. c) Somente as afirmativas I, II e III são verdadeiras. d) Somente as afirmativas I, II, IV e V são verdadeiras. e) Todas as afirmativas são verdadeiras. 18. (UERJ/2018) Em células eucariotas, a cromatina pode se apresentar como eucromatina, uma forma não espiralada, ou como heterocromatina, uma forma muito espiralada. Na metáfase, muitas regiões de eucromatina se transformam em heterocromatina, formando cromossomos bastante espiralados, conforme mostra o esquema. Professora Bruna Klassa Aula 04: FUVEST Aula 04 – Citologia IV: núcleo www.estrategiavestibulares.com.br 39 78 Considerando uma mitose típica, a formação do cromossomo bastante espiralado favorece o seguinte processo: a) transcrição dos genes pela RNA polimerase b) distribuição do DNA para células-filhas c) síntese de proteínas nos ribossomos d) redução do cariótipo original 19. (UniRV GO/2018 – modificada) A biologia celular, antes conhecida como citologia, é a ciência que estuda a unidade básica de todos os seres vivos, as células que possuem diversas estruturas na sua constituição. A respeito desse assunto, assinale abaixo a alternativa correta: a) O retículo endoplasmático rugoso (RER) participa principalmente da síntese de esteroides e de outros lipídios, aos quais são destinados à exportação ou ao uso intracelular por organelas, como por exemplo, pelos lisossomos. b) O citoesqueleto é composto por microtúbulos, filamentos de actina, filamentos intermediários e diversas proteínas motoras. Os filamentos de actina são estáveis, desempenhando somente a função de sustentação, sem participar dos movimentos celulares. c) Quando a proteína carreadora ou transportadora da membrana plasmática atua movimentando solutos contra um gradiente favorável, está ocorrendo um transporte passivo. d) A matriz mitocondrial é composta por diversas enzimas, ribossomos, íons e material genético mitocondrial que estão envolvidos em processos como a geração de energia, por exemplo. 20. (IFMT/2018) Sabe-se que a célula é a unidade funcional básica de todos os seres vivos, a qual, no curso da evolução, especializou-se em inúmeras funções nos organismos. Se compararmos a célula a uma fábrica podemos dizer que o núcleo da célula é o escritório onde todas as decisões são tomadas. As Professora Bruna Klassa Aula 04: FUVEST Aula 04 – Citologia IV: núcleo www.estrategiavestibulares.com.br 40 78 organelas seriam departamentos onde cada produto é processado, transportado, empacotado e armazenado. Dessa forma, podemos dizer que a produção de proteínas pela célula é realizada pela organela: a) reticulo endoplasmático liso b) mitocôndrias c) reticulo endoplasmático granuloso (rugoso) d) lisossomos e) aparelho de Golgi ou complexo de Golgi 21. (UNITAU SP/2018) O núcleo celular responsável pelo comando das funções e da estrutura celular é composto pelo envoltório nuclear, o nucleoplasma, o nucléolo e a cromatina. Assinale a alternativa que apresenta informação INCORRETA referente aos componentes nucleares. a) O envoltório nuclear é constituído por uma membrana lipoproteica simples, que apresenta muitos poros, para a passagem de moléculas. b) O nucleoplasma apresenta constituição semelhante à do citosol, com presença de água, proteínas e outras substâncias. c) Os nucléolos são compostos de ácidos nucleicos e de proteínas, sendo responsáveis pela transcrição e pela montagem de RNA ribossomal. d) A cromatina é composta por DNA associado a proteínas, como as histonas. e) A carioteca apresenta membrana externa, que se comunica diretamente com o retículo endoplasmático rugoso. 22. (UCB DF/2017) A informação hereditária das células está contida no respectivo material genético, o DNA. As instruções genéticas contidas nos genes são expressas ou lidas por meio da transcrição e da tradução. Acerca dos processos de transcrição e de tradução em eucariotos, assinale a alternativa correta. a) No processo de transcrição gênica, a polimerase do RNA reconhecea região promotora do gene, separa a dupla fita de DNA e promove a síntese do RNA, utilizando ambas as fitas como molde, até encontrar a sequência de nucleotídeo sinalizadora do fim da transcrição. b) O RNA transportador possui, na respectiva estrutura, uma porção onde se liga um aminoácido específico e outra região denominada de anticódon, composta por uma trinca de bases de nucleotídeo, por meio do qual se emparelha, por complementaridade, à região do códon no RNA mensageiro. Professora Bruna Klassa Aula 04: FUVEST Aula 04 – Citologia IV: núcleo www.estrategiavestibulares.com.br 41 78 c) O splicing é um processo pós-transcricional, em que ocorre a retirada de éxons do pré-RNA mensageiro. d) O splicing ocorre no citoplasma e é realizado por um complexo ribonucleoproteico denominado spliciossomo. e) A síntese da cadeia polipeptídica é realizada pelo deslocamento do ribossomo pelo RNA mensageiro, e esse processo só é finalizado quando o ribossomo atinge o fim da molécula de RNA. 23. (UTF PR/2017) O núcleo celular contém todas as informações sobre a função e a estrutura da célula. Analise as afirmativas a seguir sobre a estrutura do núcleo celular eucariótico. I. O material genético do núcleo localiza-se em estruturas chamadas cromossomos. II. Os nucléolos são orgânulos delimitados por uma membrana e constituídos de DNA. III. A carioteca ou membrana nuclear é dupla e porosa. IV. O nucleoplasma ou suco nuclear é formado por água, ribossomos e material genético. Estão corretas apenas as afirmativas: a) I e II. b) II e III. c) III e IV. d) I e III. e) II e IV. 24. (FCM MG/2017) O desenho abaixo está relacionado com a) classificação dos cromossomas de acordo com a posição do centrômero. Professora Bruna Klassa Aula 04: FUVEST Aula 04 – Citologia IV: núcleo www.estrategiavestibulares.com.br 42 78 b) posição do centrômero de acordo com as diferentes fases da mitose. c) cromossomas humanos observados durante a prófase da mitose. d) cromossoma normal e outros com diferentes tipos de deleção. 25. (UEPG PR/2017) O núcleo pode ser considerado o centro controlador do metabolismo, já que o mesmo carrega os cromossomos, portadores dos genes, os quais são responsáveis em comandar a produção das proteínas celulares. Com relação ao núcleo celular, assinale o que for correto. 01. Os nucléolos são organelas presentes no núcleo e são delimitados por uma bicamada lipídica, formando massas repletas de RNA ribossômico e proteínas associadas. 02. A maioria das células eucarióticas possui apenas um núcleo. Porém, as fibras musculares esqueléticas são multinucleadas, resultado da fusão de um grande número de células embrionárias, os mioblastos. 04. Na intérfase, o DNA celular fica organizado na forma de cromossomos compactados, altamente condensado e ativo, proporcionando o acontecimento de eventos importantes da divisão celular, como a replicação do DNA na fase S. 08. O envoltório nuclear fragmenta-se e o núcleo desaparece temporariamente enquanto a célula está se dividindo, espalhando os cromossomos pelo citoplasma. 16. Visto que a carioteca é formada por duas membranas lipoprotéicas, contínua em toda a sua extensão, qualquer substância produzida no núcleo e que deva atuar no citoplasma deve ser transferida por transporte ativo, com gasto de energia (ATP). 26. (UFRGS/2017) Observe a figura abaixo, que ilustra os diferentes modelos propostos para a replicação do DNA. O experimento de Meselson e Stahl, realizado em 1957, comprovou que o modelo correto para a replicação do DNA é o a) I, porque a dupla-hélice original não contribui com a nova dupla-hélice. Professora Bruna Klassa Aula 04: FUVEST Aula 04 – Citologia IV: núcleo www.estrategiavestibulares.com.br 43 78 b) I, porque, na replicação dispersiva, a densidade do novo DNA é a metade da densidade do DNA original. c) II, porque a dupla-hélice original é preservada, e uma nova molécula é gerada. d) III, porque cada nova molécula de DNA contém uma fita nova e uma antiga completas. e) III, porque, na replicação semiconservativa, uma das fitas do DNA original é degradada. Comuns às questões: 20, 21, 22 Analise a figura abaixo que representa alguns anticódons associados aos seus respectivos aminoácidos. 27. (OBB/2015) A sequência da molécula de DNA correspondente aos éxons do transcrito primário do gene que traduz esta proteína é: a) TTT-CGA-AAG-TGC-GTC b) UUU-CGA-AAG-UGC-GUC c) AAA-GCT-TTC-ACG-CAG d) AAA-CGU-UUC-ACG-CAG e) impossível determinar 28. (OBB/2015) A sequência da molécula de DNA correspondente aos íntrons do transcrito primário do gene que traduz esta proteína é: a) TTT-CGA-AAG-TGC-GTC b) UUU-CGA-AAG-UGC-GUC c) AAA-GCT-TTC-ACG-CAG d) AAA-CGU-UUC-ACG-CAG e) impossível determinar 29. (OBB/2015) Suponha que outra proteína possua o mesmo trecho de aminoácidos destacado na figura. O DNA codificante desta região na segunda proteína será: Professora Bruna Klassa Aula 04: FUVEST Aula 04 – Citologia IV: núcleo www.estrategiavestibulares.com.br 44 78 a) igual ao da primeira uma vez que os nucleotídeos codificantes do RNAm serão os mesmos. b) igual ao da primeira uma vez que os nucleotídeos codificantes do RNAt serão os mesmos. c) igual ao da primeira uma vez que os nucleotídeos codificantes dos íntrons serão os mesmos. d) diferente ao da primeira uma vez que o código genético é degenerado. e) diferente ao da primeira uma vez que os RNAr podem ter variado. 30. (OBB/2014) A garantia da expressão gênica com a consequente produção da proteína depende de um intermediário que migrará do núcleo ao citoplasma para garantir sua codificação. A molécula que possui esta função é o: a) DNA b) RNAt c) RNAm d) Transcripto primário e) RNAr 31. (PUCCamp/ 2011) A fenilalanina é um aminoácido que está presente em quase todos os alimentos, com importância na constituição das proteínas e também como precursor de outras moléculas. Uma pequena parte da fenilalanina ingerida é incorporada pelo organismo na síntese protéica, mas o excedente, que geralmente corresponde à maior parte, é naturalmente convertido em outro aminoácido, a tirosina, por uma enzima produzida no fígado e denominada fenilalanina hidroxilase Um pequeno grupo de indivíduos, estimadamente uma a cada 24.310 crianças nascidas na população brasileira, apresenta uma deficiência genética que impede a produção da enzima fenilalanina hidroxilase, impossibilitando o organismo de converter o excesso de fenilalanina em tirosina. O grande problema causado pela falta da enzima é o acúmulo do excedente da fenilalanina ingerida (hiperfenilalaninemia) que, nessa condição, é convertida em outra substância, o ácido fenilpirúvico (encontrado na urina e também no suor). No organismo, o ácido fenilpirúvico é um inibidor de vias metabólicas responsáveis pela produção de determinados lipídeos importantes na constituição da membrana de mielina, fundamental para o funcionamento dos tecidos neurais, o que compromete gravemente o desenvolvimento neurológico do indivíduo. São denominados fenilcetonúricos os indivíduos incapazes de converter a fenilalanina em tirosina. (Revista Genética na Escola, v. 5, n. 2, 2010) Professora Bruna Klassa Aula 04: FUVEST Aula 04 – Citologia IV: núcleo www.estrategiavestibulares.com.br 45 78 A presença de fenilalanina durante a síntese de uma proteína é determinada pelo códon UUU ou pelo códon UUC no RNA mensageiro. Já a presença de tirosina é determinada pelo códon UAU ou pelo códon UAC. A partir dessas informações, é possível afirmar que o código genético é a) universal. b) redundante. c) ambíguo. d) característico para cada pessoa. e) diferente nos fenilcetonúricos. 32. (PUCCamp/2009) Sobre a proteína fluorescente GFP, composta por
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