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Curso de Enfermagem
Disciplina: Genética Humana
Professora: Paula Cabral Eterovick
Exercícios de revisão e aplicação de conteúdo 
A. QUESTÕES DE REVISÃO
1. Qual é a importância dos mecanismos de controle do ciclo de divisão celular? Explique o que controlam e para que servem os checkpoints C1/S e C2/M.
O controle do ciclo celular permite que a célula interrompa o ciclo de divisão celular quando existe algum problema que levaria à formação de células defeituosas. No checkpoint C1/S a célula só poderá prosseguir com a duplicação do DNA caso tenha todas as moléculas necessárias para dar andamento a este processo, por isso existe um complexo controle realizado por proteínas que irá culminar com a entrada de enzimas no núcleo, que são determinantes para o início do processo de duplicação do DNA. No checkpoint C2/M o mecanismo de controle impede o início da mitose/meiose caso danos sejam detectados no DNA duplicado. Caso estes danos não sejam reparados pelos sistemas de reparo da célula, a célula pode entrar em processo de apoptose (morte celular).
2. Explique como podem ocorrer reduções ou acréscimos no número de cromossomos durante o processo de divisão celular. 
Erros na formação do fuso mitótico/meiótico pode levar à não ligação de algum cromossomo, sendo assim, este cromossomo ficará perdido na anáfase e tenderá a se degradar. Pode ocorrer também falha no processo de separação de pares de cromátides no momento da anáfase, levando duas cópias do cromossomo para uma célula e nenhuma para a outra. 
3. Em que diferem as moléculas de DNA e RNA na sua estrutura primária?
Tanto o DNA quanto o RNA são formados por sequências de nucleotídeos, que incluem uma base nitrogenada, uma pentose, e um grupo fosfato. No DNA, a pentose tem um grupo hidroxila (-OH) a menos, por isso seus nucleotídeos são chamados de “desoxiribonucleotídeos”. No DNA, as bases são Adenina, Guanina, Citosina e Timina. No RNA, a Timina é substituída pela Uracila, que uma forma não metilada da Timina. No DNA, Guanina e Citosina, assim como Adenina e Timina, se ligam por pontes de hidrogênio, formando uma fita dupla que se enrola em forma de hélice. O RNA é formado por uma fita simples. 
4. O que são modificações pós-síntese do DNA e para que servem?
Modificações pós-síntese constituem na inserção ou deleção de átomos nos nucleotídeos depois da síntese da fita de DNA, como, por exemplo, a inserção de grupos metil (-CH3) ou metilação. Isso muda a conformação espacial da molécula de DNA, impossibilitando a ligação de enzimas. A metilação pode, por exemplo, inativar genes, quando impedem que as enzimas relacionadas à transcrição do DNA se liguem a eles e os transcrevam em RNA mensageiro (que posteriormente seria traduzido na proteína realizadora da ação codificada pelo gene).
5. Por que a replicação do DNA é chamada de semi-conservativa?
Na replicação do DNA as duas fitas são separadas pelas DNA-helicases e então novas fitas complementares são sintetizadas pelas polimerases usando as fitas da molécula original (fitas-molde). Desta forma, cada nova molécula em dupla hélice de DNA formada contém uma fita da molécula original e uma fita nova sintetizada durante o processo de replicação. 
6. O que são “forquilhas de replicação”? Como diferem entre procariotas e eucariotas?
São as regiões onde as fitas de DNA são separadas pelas DNA-helicases para sua replicação. Em procariotas geralmente se forma uma única forquilha de replicação, pois a molécula de DNA é circular e relativamente pequena. Nos eucariotas, várias forquilhas se formam simultaneamente, viabilizando a duplicação do DNA em um período de tempo compatível com a velocidade da reprodução celular (o processo pode se completar em algumas horas). Nos eucariotos existem enzimas adicionais, devido à maior complexidade da replicação de grandes moléculas de DNA super compactadas e espiralizadas. Por exemplo, as topoisomerases aliviam a tensão de torção gerada quando as fitas de DNA são separadas e desenroladas pelas DNA-helicases. 
7. O que são “fragmentos de Okasaki”? Relacione-os com a replicação semidescontínua do DNA.
A síntese da nova fita de DNA ocorre na direção 5’ – 3’, ou seja, novos nucleotídeos são adicionados na extremidade 3’ da fita de DNA (o que quer dizer que o fosfato do novo nucleotídeo – que está ligado ao seu quinto carbono no anel da pentose – se liga ao terceiro carbono da pentose do nucleotídeo anterior da fita). Desta forma, uma fita pode ser sintetizada na mesma direção em que se move a forquilha de replicação, mas a outra precisa ser sintetizada na direção oposta. Para que isso ocorra, vários fragmentos são sintetizados pelas polimerases e depois ligados pelas ligases. Estes fragmentos são chamados “Fragmentos de Okasaki”, em homenagem ao pesquisador que os identificou. 
8. Qual a função dos iniciadores de RNA? Por que são constituídos de RNA e não de DNA? 
Os iniciadores de RNA são pequenos oligonucleotídeos de RNA sintetizados pelas primases que se ligam à fita molde de DNA para servir de suporte para adição de novos desoxirribonucleotídeos pelas polimerases. Isso é necessário porque as polimerases precisam de um nucleotídeo já inserido na fita pra adicionar outros. Quando o fragmento de Okasaki está pronto, as polimerases exercem sua função de exonucleases degradando o iniciador de RNA e inserindo desoxirribonucleotídeos no seu lugar. A composição de ribonucleotídeos do iniciador facilita o seu reconhecimento pelas polimerases e ligases, permitindo sua substituição e ligação posterior dos fragmentos de Okasaki. 
9. O que são telômeros? O que acontece com os telômeros durante a divisão celular? Como as células que se dividem continuamente (células germinativas) lidam com os telômeros e seus problemas de replicação?
Os telômeros são as extremidades das moléculas de DNA dos eucariotos e sinalizam o local de término do processo de replicação do DNA. Os telômeros são sequências de 6 pares de bases que se repetem várias vezes. Cada vez que uma célula se divide, os telômeros perdem algumas bases, pois as polimerases não têm mais espaço para se ligar e remover/substituir o último iniciador de RNA. Sendo assim, ele se degrada juntamente com sua sequência complementar de DNA, que fica na forma de fita única. 
Nas células germinativas são ativadas enzimas chamadas telomerases que inserem sequências adicionais aos telômeros, permitindo que as células se dividam continuamente sem que seus telômeros fiquem muito curtos e sinalizem os processos de apoptose. 
Os telômeros são de grande interesse na medicina e outras áreas afins porque estão intimamente relacionados aos processos cancerígenos e ao envelhecimento, visto que seu controle regula os processos de divisão celular e os processos de envelhecimento por meio de sinalização da morte celular. 
10. As taxas de erro (inserção de uma base errada, causando mutação pontual) na replicação do DNA é extremamente baixa. Cite duas explicações para isso.
(1) O pareamento de uma base não complementar à da sequência molde é imperfeito, de forma que as pontes de hidrogênio não se formam entre as bases e sua ligação não ocorre de forma adequada. Portanto, esse tipo de pareamento dificilmente vai ocorrer. (2) Quando o pareamento errado ocorre apesar da ligação inadequada, isso compromete o encaixe adequado da polimerase, atrasando o processo de replicação e permitindo a identificação do erro. A polimerase então se move de forma a encaixar outro sítio no nucleotídeo errado e removê-lo, exercendo assim a sua função de exonuclease. Como resultado destes dois processos, a taxa de erros da replicação é de apenas 1 base errada para cada 106 a 108 certas. 
B. QUESTÃO APLICADA 
11. Faça uma analogia entre as etapas do PCR (Reação de Cadeia da Polimerase) e a replicação natural do DNA.
No PCR, o objetivo é sintetizar polinucleotídeos artificialmente, ampliando o número de cópias de uma sequência de DNA de interesse. Para separação das fitas de DNA, em vez de DNA-helicases, usamos simplesmente um aumento de temperatura,que irá quebrar as pontes de hidrogênio e separar as fitas de DNA. Usamos então “Primers”, que fazem o papel dos iniciadores de RNA na replicação natural do DNA, ou seja, servem de base para a ação da polimerase que irá adicionar os nucleotídeos. São adicionados à reação de PCR: o DNA molde, Primers, nucleotídeos, polimerase e um tampão, que serve para controlar o pH da reação (isto é, evita alterações bruscas de pH, que poderiam afetar as reações químicas). 
*Primers são sequências de DNA de fita única produzidas em laboratórios comerciais sob encomenda (o pesquisador encomenda a sequência de nucleotídeos desejada, dependendo de onde ele quer que o primer se ligue)