Atividade de biologia molecular

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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MONTES CLAROS – UNIMONTES
CENTRO DE CIÊNCIAS BIOLÓGICAS E DA SAÚDE
DEPARTAMENTO DE BIOLOGIA GERAL
BIOLOGIA MOLECULAR
I – Estrutura e Função de Ácidos Nucleicos
01. Quais as diferenças de composição e estrutura entre RNA e o DNA. Como se distingue entre a
uracila e a timina, e entre a ribose e a desoxirribose.
O RNA possui a ribose como pentose em sua composição, uma fita simples e suas bases
nitrogenadas são a adenina, uracila, guanina e citosina, enquanto o DNA possui a desoxirribose como
pentose, uma fita dupla e suas bases nitrogenadas são a adenina, timina, guanina e citosina. Além
disso, a ribose e a desoxirribose diferenciam-se também nos ligantes porém em sua pentose . A
ribose que possui no carbono 3' da pentose um ligante hidroxila enquanto que a desoxirribose
apresenta como ligante em seu carbono 3' um H.
02. Escreva os nomes das bases, ribonucleosídeos, desoxirribonucleotídeos, ribonucleotídeos e
desoxirribonucleotídeos no DNA e RNA.
03. Escreva a sequência de bases da fita complementar do DNA de fita dupla que apresenta uma fita
com a sequência:
(5’)ATGCCGTATGCATTGCATTC(3’)
(3`)TACGGCATACGTAACGTAAG(5’)
Exprima, em porcentagem, a composição de base do DNA de fita dupla.
40—------100 40—------100 40—------100 40—------100
11A—------ X 11T—------ X 9G—------ X 9C—------ X
X= 11X100/40 X= 11X100/40 X= 9X100/40 X= 9X100/40
X=27,5 A X=27,5 T X= 22,5G X= 22,5C
4. Como são chamadas as ligações covalentes que unem dois nucleotídeos consecutivos nas
moléculas de ácidos nucleicos? Esquematizar estas ligações.
Os nucleotídeos estão ligados uns aos outros por ligações covalentes que são chamadas ligações
fosfodiésteres, entre o açúcar de um nucleotídeo e o grupo fosfato de outro.
05. Uma molécula de ácido nucléico tem a seguinte composição de bases C = 24,1%; G=18,5%; T =
24,6% e A = 32,8%. O que você pode afirmar sobre esta molécula?
Como a molécula não apresenta uracila, pode-se afirmar que se trata de DNA, por outro lado, não se
trata de uma fita dupla porque não apresenta quantidades iguais de A-T e C-G.
06. Explique por que os ácidos nucleicos são desnaturados quando submetidos a alta temperatura ou
pHs extremos? Uma molécula de DNA desnaturada por aquecimento pode ser restaurada? Como?
Ao serem expostos a alta temperatura ocorre ruptura das pontes de hidrogênio entre os pares de
bases, nesse processo nenhuma ligação covalente é desfeita,assim, as duas fitas de DNA ficam
separadas. A molécula de DNA pode ser restaurada quando o pH e a temperatura voltam ao normal,
as duas fitas de DNA espontaneamente se hibridizam, formando novamente o DNA dupla fita, o que
chamamos de renaturação. Este processo envolve duas etapas: a primeira é mais lenta pois envolve o
encontro casual das fitas complementares de DNA, formando um curto segmento de dupla hélice. A
segunda etapa é mais rápida e envolve a formação das pontes de hidrogênio entre as bases
complementares reconstruindo a conformação tridimensional.
07. O valor do Tm para o DNA pode ser calculado usando-se a fórmula: Tm = 69,3 + 0,41 (%GC)
Onde GC é a porcentagem de guanina + citosina.
a) Uma amostra de DNA de E. coli contém 50% GC. Calcular o Tm para o DNA de E. coli.
b) As curvas de fusão da maioria dos DNAs que ocorrem naturalmente revelam que o Tm é
normalmente maior do que 65 oC. Por isso é importante para a maioria dos organismos?
O Tm é a temperatura necessária para desnaturar a molécula em 50% da fita dupla do DNA. Caso o
Tm fosse mais baixo a molécula seria menos estável, portanto é importante para a estabilidade do
DNA.
08. Ordene as seguintes moléculas de DNA da menor para a maior temperatura de fusão ou de
desnaturação (Tm):
(a) AAGTTCTCTGAA
TTCAAGAGACTT
(b) AGTGTCCAATGCAG
TCACAGGTTACGTC
(c) GGACCTCTCAGG
CCTGGAGAGTCC
R: C< A< B
09. Descreva os principais experimentos que indicam que o DNA é o material genético.
● Experimento de Griffith(1928): O experimento foi realizado com bactérias Streptococcus
pneumoniae e descobriu-se que uma não virulenta da bactéria pode se tornar virulenta
quando o material genético é exposto de alguma forma a uma bactéria virulenta.
Posteriormente esse material genético foi identificado como DNA;
● Experimento de Avery, MacLeod e McCarty(1944): Uma série de experimentos foram
realizados para determinar qual molécula era responsável pela transformação das bactérias
no experimento de Griffith. Proteínas, carboidratos e ácidos nucléicos (RNA e DNA) da
bactéria S morta foram purificados. Descobriu-se que apenas o DNA era capaz de modificar
as bactérias em uma forma letal, sugerindo que o DNA era o material genético responsável
pela transformação;
● Experimento de Hershey e Chase(1952): O experimento foi realizado com vírus bacteriófago.
O DNA e proteínas do vírus eram marcados com diferentes isótopos radioativos e infectavam
bactérias com o vírus. Por fim, descobriram que apenas o DNA do vírus foi transferido para a
célula bacteriana durante a infecção, sugerindo novamente que o DNA era o material
genético.
10. Descreva o experimento de Meselson-Stahl. Qual seria o resultado deste experimento se a
replicação do DNA fosse conservativa?
Esse experimento envolveu o uso de isótopos pesados de nitrogênio para marcar o DNA em uma
bactéria E.coli e rastrear a distribuição dos isótopos ao longo de diferentes gerações de replicação.
Primeiro a bactéria foi exposta a isótopos mais pesados, depois a bactéria foi transferida para um
meio de cultura com um isótopo mais leve. Fazendo uso da centrifugação, os pesquisadores
observaram que uma banda do DNA ficava mais pesada que outra. Caso a replicação do DNA fosse
conservativa não existiria essa diferença entre as bandas. O experimento comprova justamente que
uma das bandas é mantida durante a replicação, enquanto a outra é completamente nova.
11.Quais as características físico-químicas das purinas e pirimidinas, encontradas em ácidos
nucléicos, que favorecem o empilhamento das bases e quais favorecem o pareamento de bases?
Justifique a sua resposta.
As bases nitrogenadas possuem conformação plana, facilitando assim seu empilhamento, outro
ponto é que os anéis aromáticos das bases são ligados pelas forças de van der waals dando mais
estabilidade.
12. Quais seriam as consequências do tautomerismo, das bases nitrogenadas, na estrutura do DNA?
E no Genoma?
Nesse caso, as bases nitrogenadas seriam pareadas de forma incorreta, com isso o DNA ficaria
desestruturado e ocorreriam mutações no genoma.
13. O que é “fusão do DNA”, como ocorre e qual a sua importância. Explique como pode ser
acompanhada em vitro.
A fusão do DNA é basicamente a desnaturação do mesmo, ou seja, o rompimento das ligações de
hidrogênio que unem as bases nitrogenadas e mantém as duas hélices do DNA juntas. Esse processo
é importante, pois permite que a replicação ou mesmo a recombinação do DNA aconteça. In vitro é
possível desnaturar a molécula com o aumento de temperatura, do pH e etc e para voltar ao normal
é só regular a temperatura ou o pH.
14. Descreva de que maneira a molécula de DNA pode acomodar a tensão causada pelo
desenrolamento de duas voltas da dupla hélice.
Ficando em uma região de fita simples ou com duas super hélices negativas.
15. Descreva o que ocorreria se adicionássemos dois giros à molécula, na mesma direção da dupla
hélice.
Ocorreria uma super torção positiva, acarretando em uma maior dificuldade para abrir as fitas do
DNA.
16. Diferencie tipos de hélice de DNA, quanto a conformação do açúcar, rotação da ligação
glicosídica, hidratação e direção da hélice.
● Hélice A: conformação do açúcar C3’-endo, rotação da ligação glicosídica anti, pouco
hidratada e direção da hélice dextrorsa;
● Hélice B: conformação do açúcar C2’-endo, rotação da ligação glicosídica anti, mais hidratada
e direção da hélice dextrorsa;
● Hélice Z: conformação do açúcar C2’-endo para pirimidinas e C3’-endo para purinas, rotação
da ligação glicosídica anti para pirimidinas e Syn parapurinas, pouco hidratada e direção da
hélice sinistrorsa.
17.Explique por que o pareamento de bases é pré-estabelecido e a nucleação a etapa mais lenta no
processo de hibridização do DNA? (C ≡ G e A = T)
Ele é pré-estabelecido porque a citosina e a guanina fazem 3 ligações de hidrogênio, enquanto a
adenina e a timina fazem apenas 2.
18. Explique o modo de ação das enzimas de restrição do tipo II.
Essas enzimas reconhecem a sequência de DNA específica e cortam a fita em um ponto específico.