Estudo dirigido com gabarito Radiobiologia e fotobiologia

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ESTUDO DIRIGIDO 
 
 
 
 
RADIOBIOLOGIA E FOTOBIOLOGIA 
 
 
 
 
 
 
 
QUESTÕES COM RESPOSTAS DO PROF. ALVARO LEITÃO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Estudo Dirigido – Capítulo 1 
 
1. Qual a sua explicação para os seguintes fatos: 
a) No trânsito, a luz amarela é a luz de ATENÇÃO. 
b) A sinalização nas estradas é amarela. 
R.: Porque é no espectro da luz amarela que temos o pico de absorção da rodopsina 
(opsina+VitaminaA), pigmento presente na retina, responsável pela visão. Portanto, é a cor que 
nós vemos melhor. 
 
2. Quais as diferenças entre fluorescência e fosforescência do ponto de vista energético, 
temporal e estado de excitação das moléculas? 
R.: 
 Fluorescência Fosforescência 
Temporal Emissão quase instantânea, 
cessando logo após a extinção da 
fonte excitante; 
Emissão “retardada” da luz após 
excitação; 
Energético Energia Fluorescência > Energia Fosforescência (Para a mesma 
molécula); 
Estado de excitação Decaimento 
S0  S1  S0 
Decaimento 
S0  T1  S0 (rara) 
S0  S1  T1 S0 
 
3. Quais os mecanismos de obtenção das radiações eletromagnéticas? 
R.: Através de pulos de elétrons nas órbitas dos átomos (quantificada - característica) ou 
desaceleração eletrônica (frenagem ao passar perto do núcleo) (radiação contínua). No caso da 
radiação gama a emissão ocorre por rearranjo do núcleo radioativo após emissão de partículas 
alfa ou beta. 
 
4. O que é radiação de frenagem? 
R.: As partículas dotadas de carga elétrica acarretam a ejeção de elétrons em consequência da 
interação eletrostática, entretanto, em algumas interações, como no caso dos elétrons, elas podem 
ser desaceleradas, mudando de trajetória. Nesse caso, a energia dissipada aparece sob a forma de 
radiação eletromagnética, conhecida como radiação de frenagem. 
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5. Do ponto de vista biológico defina radiações ionizantes e não ionizantes. 
R.: A radiação ionizante deve ter energia suficiente para arrancar o último elétron da última 
camada (primeiro potencial de ionização) dos elementos que constituem a matéria viva (C, H, N, 
O), portanto, acima de ~ 15 eV. Ex. Radiações X e gama (eletromagnéticas) e alfa, beta e neutrons 
(corpusculares). 
 
6. Por que se utiliza radiação UV de 254 nm para esterilizações hospitalares e de material 
cirúrgico nos consultórios médicos e dentários? 
R.: Porque esse comprimento de onda faz parte do espectro de ação bactericida da radiação UV e 
é nessa faixa que ocorre o pico de absorção dos ácidos nucleicos (DNA), o que indica serem estes 
os alvos mais importantes no processo de inativação das bactérias pela radiação. O comprimento 
de onda mais efetivo seria o de 260 nm, entretanto, a radiação de 254 nm é de mais fácil obtenção. 
 
7. Defina radiações ativas e radiações eficazes, exemplificando. 
R.: Quando um sistema biológico é submetido a um feixe complexo de radiações, verifica-se que 
alguns dos componentes do espectro podem produzir um efeito, mas o fazem com diferentes 
eficiências. Logo, todas as radiações de um intervalo espectral são ativas para produzir o efeito 
considerado, mas não são igualmente eficazes. Toda a faixa de comprimento de onda do UV 
entre240 e 300 nm é capaz de ser absorvida pelo DNA e produzir dímeros de pirimidinas (radiação 
ativa para inativação celular). Entretanto, o pico de absorção desta molécula está em 260 nm e por 
isto este é o comprimento de onda mais eficaz para causar a inativação celular (é o mais eficiente 
para produzir os dímeros de pirimidina). 
 
8. Como pode ser calculada a energia de um fóton sabendo-se o comprimento de onda da 
radiação? 
R.: Por meio da equação E = 1230/. Importante ressaltar que quanto maior o comprimento de 
onda, menor será a energia fotônica, pois são grandezas inversamente proporcionais. 
 
9. O que significa dizer que uma radiação é monocromática? 
R.: Radiação monocromática é quando uma fonte emite todos os fótons em um determinado 
comprimento de onda. 
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10. Como funciona um monocromador e para que serve? 
R.: Os monocromadores são aparelhos que funcionam empregando prismas ou grades de difração. 
Incluem uma lâmpada, uma lente que focaliza a imagem da fonte em um fenda de entrada e um 
sistema de colimação, que torna o feixe paralelo; após atravessar o prisma o feixe se decompõe. É 
utilizado para selecionar uma determinada faixa de comprimentos de onda na fenda de saída, 
através da rotação do telescópio em relação ao colimador. 
 
11. O que significa a seguinte frase: “A absorção das radiações ionizantes pela matéria é um 
fenômeno atômico e não molecular”? 
R.: A interação das radiações ionizantes com a matéria depende dos átomos que a constituem, mas 
não das estruturas moleculares formadas por estes átomos. Portanto, a absorção de átomos 
pesados é maior que a dos leves. (Ex, Em uma radiografia o osso absorve mais que o tecido mole, 
pois contém muito Cálcio, que é pesado em relação ao carbono, hidrogênio e nitrogênio dos 
tecidos moles, por isso o osso aparece branco). 
 
12. Na interação (absorção) das radiações ionizantes com a matéria, descreva: 
a) efeito fotoelétrico 
b) efeito Compton 
c) produção de pares (materialização) 
d) R.: a) efeito fotoelétrico: o fóton cede toda sua energia, que é utilizada para o 
arrancamento de um elétron do átomo e conferir energia cinética ao elétron ejetado. 
b) efeito Compton: o fóton cede parte de sua energia para o arrancamento de um elétron, 
muda de direção, porém continua existindo com energia menor. 
c) materialização: um fóton altamente energético interage com um núcleo atômico, 
transformando-se em um par eletrônico, um elétron e um pósitron. Logo em seguida o 
pósitron choca-se com um elétron, ocorrendo a aniquilação, com a produção de dois fótons 
com energia equivalente à massa dos dois elétrons, ou seja, 0,51 MeV cada um. Portanto, 
este efeito só é observado para radiações acima de 1,02 MeV.. 
 
 
 
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13. Qual a diferença entre estado tripleto e singleto de uma molécula? 
R.: Ambos são estados excitados, sendo que no estado singleto os elétrons encontram-se 
emparelhados e no estado tripleto ocorre uma inversão do spin passando a existir dois elétrons não 
emparelhados. As definições singleto e tripleto referem-se à “multiplicidade” M, que é igual a 1 
para o singleto e 3 para o tripleto. 
 
14. Defina espectro de ação e espectro de absorção (Exemplifique). 
R.: Espectro de ação é o efeito fotoquímico produzido por uma determinada faixa de comprimento 
de onda. Espectro de absorção é a faixa de comprimento de onda onde o cromóforo é capaz de 
absorver a radiação e sofrer o efeito fotoquímico. Ex. A fotossíntese só ocorre com comprimentos 
de onda capazes de serem absorvidos pela clorofila. 
 
15. Defina cromóforo. 
R.: É a estrutura da molécula que absorve os fótons e é a responsável pelo processo fotoquímico. 
 
16. O que significa transferência linear de energia (TLE) de uma radiação? 
R.: É a grandeza usada para descrever a interação das radiações ionizantes, corpusculares ou 
eletromagnéticas, com a matéria, e é definida como a quantidade de energia dissipada por unidade 
de comprimento da trajetória. 
É a energia perdida por unidade de percurso. Partículas alfa e beta têm carga elétrica, então vão 
interagir mais, então a TLE é altíssima, porque gastam energia interagindo, então o percurso é 
menor. Já radiações gama têm menos chance de interagir, o percurso é maior, logo a TLE é 
baixíssima. 
 
17. Como a energia é propagada? 
R.: As radiações permitem a propagação da energia à distância, podendo transportá-la de duasformas distintas: 
a) com suporte material, isto é, como partículas, que podem ser dotadas ou não de carga 
elétrica e que se propagam com determinada velocidade (elétrons, prótons, nêutrons); 
b) sem suporte material, ou seja , como ondas eletromagnéticas, com velocidade próxima de 
300000 km/s no vácuo (raios X, gama, UV, Visível, etc). 
 
 
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18. Defina “primeiro potencial de ionização”. 
R.: É a energia necessária para promover o arrancamento do elétron mais fracamente ligado de 
um átomo. 
 
19. Por que a emissão de fótons por pulos eletrônicos em orbitais mais externos dá origem à 
luz visível e UV, e as mais internas a raios X? Considere um átomo pesado. 
R.: Nas órbitas mais internas os elétrons têm mais energia de ligação e, portanto, os pulos são 
muito mais energéticos. Nas órbitas mais externas os átomos estão frouxamente ligados, sendo a 
diferença de energia entre as órbitas da ordem de grandeza das radiações visíveis e UV. 
 
20. O material do qual são feitos os interruptores de luz fazem uso do efeito de fluorescência 
ou de fosforescência? 
R.: Fosforescência, porque acumulam energia de uma determinada fonte e vão dissipando-a aos 
poucos (estado tripleto). Ex. Sulfeto de Zinco. 
 
21. Defina emissão estimulada de radiação. 
R.: Se um átomo que está em um estado metaestável for atingido por um fóton de energia 
compatível (igual à que ele emitiria) ele emitirá o fóton (emissão estimulada). A radiação incidente 
e a emitida têm as ondas associadas aos dois fótons em fase (coerente). Este fenômeno é o principio 
do funcionamento da radiação LASER (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Estudo Dirigido – Capítulo 2 
 
1 – Algumas bases do DNA possuem grupamentos amina (NH2) que por desaminação 
espontânea são facilmente perdidos. Quando isso ocorre há modificação das bases, que 
passam a parear de maneira diferente gerando mutações. Que mutações podem surgir pela 
desaminação da citosina, adenina e 5-metil citosina. 
R.: O uracil gerado pela desaminação da citosina pareia com adenina, gerando transição C:G → 
T:A. A desaminação da adenina gera hipoxantina que pareia com citosina, gerando a transição 
A:T → G:C. A desaminação da 5-metil citosina gera timina que pareia com a adenina, gerando a 
transição 5MeC:G → T:A. 
 
2 - Defina efeito direto e efeito indireto das radiações ionizantes. 
R.: A energia de uma radiação pode ser transferida para o DNA, modificando sua estrutura, o que 
caracteriza o efeito direto. Em muitas situações, entretanto, esta energia é transferida para uma 
molécula intermediária (água, por exemplo) cuja radiólise acarreta a formação de produtos 
altamente reativos [radicais hidroxila (•OH) e hidrogênio (H•)], capazes de lesar o DNA. Este é o 
efeito indireto das radiações. 
 
3 - Descreva o teste de diluição para diferenciar efeitos diretos e indiretos. 
R.: O teste de diluição é proposto para distinguir efeitos diretos de indiretos. Este teste consiste em 
irradiar, com a mesma dose D de radiações ionizantes, soluções aquosas de uma enzima ou de uma 
outra molécula em diferentes concentrações. Após a irradiação de cada preparação, determina-se 
o número de moléculas que foram inativadas, ou sua percentagem. Na hipótese de só existirem 
efeitos diretos, o número de moléculas inativadas pela dose D aumenta com a concentração da 
preparação, mas a percentagem de inativação permanece constante. Caso só existam efeitos 
indiretos, a dose D é suficiente para gerar certa quantidade de produtos de radiólise e estes só 
podem inativar uma determinada quantidade de moléculas da enzima; logo o número de moléculas 
inativadas deve ser constante, independentemente da concentração da preparação, assim a 
percentagem de moléculas inativadas, diminui à medida que aumenta a concentração. 
 
 
 
 
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4 - Defina radical livre. 
R.: Um radical livre é um átomo, ou uma molécula, que possui um ou mais elétrons não 
emparelhados, o que lhe assegura enorme reatividade química. Este conceito inclui o átomo de 
hidrogênio (que só tem um elétron), diversos metais de transição e a molécula de oxigênio (com 
dois elétrons não emparelhados). Estes radicais livres podem ter ou não carga elétrica (H2O
+
, 
H2O
-
) e não devem ser confundidos com os íons provenientes da dissociação eletrolítica. 
 
 
5 – Resolva o exercício abaixo 
Três soluções de RNAse nas concentrações de A=50, B=500 e C=5.000 ug/ml foram irradiadas, 
com diferentes doses de radiação gama e, após cada exposição, foi determinada a percentagem 
de atividade enzimática remanescente. Os resultados obtidos estão representados abaixo. 
Analisando os resultados desta experiência você diria que o efeito das radiações foi direto ou 
indireto. Justifique a sua resposta. 
 
 100 
 
% de atividade 50 
enzimática 
remanescente 20 
 
 10 
 
 5 
 0 10 20 30 
 
 DOSE RELATIVA (Gy) 
 
 
6 - Praticamente como podemos reduzir os efeitos indiretos das radiações ionizantes? E como 
podemos aumentá-los? 
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R.: Para reduzir os efeitos indiretos, podemos irradiar preparações congeladas e comparar os 
resultados com os obtidos a 37º C. O congelamento reduz a mobilidade dos produtos de radiólise 
da água e, consequentemente, os efeitos indiretos, sem alterar os efeitos diretos. 
Podemos também adicionar à preparação uma ou mais substâncias que sejam capazes de interagir 
com os produtos de radiólise da água, capturando-os, como por exemplo, o extrato de levedura. 
Para aumentar os efeitos indiretos, podemos borbulhar oxigênio na preparação, aumentando assim 
a oxigenação da mesma. Outra forma seria aumentando a temperatura, aumentando a 
movimentação dos radicais livres. 
 
7 - Por que em presença de oxigênio os efeitos das radiações são muito maiores? 
R.: Em meios oxigenados, o elétron ejetado pode ser capturado pelo oxigênio, acarretando a 
formação de radical superóxido (O2
-•
) que, por sua vez, interagindo com uma molécula de água 
conduz à formação de radicais peroxil (HO2
.•
), que também podem ser produzidos pelas reações do 
radical H• com o oxigênio ou do peróxido de hidrogênio (H2O2) com o radical •OH
.
. É importante 
ressaltar que os radicais formados em presença de oxigênio são cerca de três vezes mais oxidantes 
que os radicais •OH. 
 
8 - Como são geradas as espécies reativas de oxigênio na respiração celular? Qual a 
participação da reação de Fenton? 
R.: Nos organismos aeróbicos existe uma via de redução, que consiste na transferência progressiva 
de elétrons (monoeletrônica), gerando, sucessivamente, radical superóxido, peróxido de hidrogênio 
e radical hidroxila. Na reação de Fenton o peróxido de hidrogênio pode reagir com íons metálicos 
(normalmente Fe
++
), gerando o ionte OH
-
 e o radical altamente lesivo ( •OH). 
 
 
9 - Que vitaminas são importantes no combate às ERO? 
R.: As vitaminas A, C e E protegem o organismo contra as EAO por serem excelentes captadores 
de radicais livres. 
Vitamina A: potente captador de radicais livres, reagindo diretamente com radicais peróxidos; 
Vitamina C: participa nas reações de óxido-redução. Atua diretamente sobre os radicais 
superóxido e hidroxil, podendo também neutralizar alguns oxidantes presentes no sangue. 
Vitamina E: protege principalmente as membranas celulares. Ao introduzir-se entre os lipídeos dacamada mais externa da epiderme constitui uma barreira protetora contra as EAO. 
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10 - Algumas patologias, como a doença de Parkinson, a catarata e a isquemia estão 
associadas a um excesso de produção e radicais livres. Os organismos têm diversas defesas 
contra essas espécies reativas. Que enzimas participam dessas defesas e qual o seu modo de 
ação? 
R.: Os organismos possuem um sistema enzimático anti-oxidante que compete com o aumento do 
stress oxidativo e compreende as seguintes enzimas: 
Catalase: é uma hemoproteína com função de catalisar a reação de dismutação do peróxido de 
hidrogênio em água e oxigênio molecular (2H2O2 → 2H2O + O2). 
Superóxido dismutases (SODs): São enzimas de localização citoplasmática (SOD1), mitocondrial 
(SOD2) ou externa (SOD3) que aceleram a dismutação do radical superóxido em peróxido de 
hidrogênio e oxigênio (2 •O2
-
 → 2H
+
 → H2O2 + O2). 
Glutationa peroxidase: é uma enzima citosólica e intramitocondrial, que degrada a maior parte do 
peróxido de hidrogênio e o transforma, em presença de glutationa reduzida, em água e glutationa 
oxidada. [H2O2 + GPX (2GSH → GSSG) → 2H2O] 
 
11 - Como as EAO produzidas nos glóbulos brancos agem contra bactérias invasoras ou 
contra células transformadas? 
R.: As células fagocitárias, ao encontrarem bactérias invasoras no organismo, sofrem um estímulo 
na membrana, gerando íon superóxido, através de oxidases. Formam-se então peróxido de 
hidrogênio e radical hidroxil, que inativam as bactérias, tornando possível que elas sejam 
englobadas por fagocitose e digeridas. 
 
12 - Como o envelhecimento pode ser atribuído às ERO? 
R.: Admite-se, atualmente, que a taxa de metabolismo seja inversamente proporcional à 
longevidade, uma vez que as oxidações produzidas no DNA (stress oxidativo) causam lesões que 
provocam o envelhecimento. Logo, é possível estabelecer uma correlação entre alto metabolismo, 
alta taxa de radicais do oxigênio e alta taxa de formação de glicóis. Esses dados talvez possam 
explicar as diferenças de duração de vida entre os mamíferos. (Exemplo: excreção de glicóis de 
timinas no rato é 10 a 15 vezes maior que no homem). 
 
 
 
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13 - Qual a relação entre envelhecimento e metabolismo (exemplifique)? 
R.: Experimento das moscas. Dois lotes de moscas, um colocado sem espaço para voar e outra com 
espaço para voar. O tempo de vida foi medido nos dois lotes e as moscas que tiveram espaço para 
voar (ou seja, o metabolismo ativo) tiveram um tempo de vida menor que as que não tiveram 
espaço para voar (metabolismo reduzido). Foi feita a quantificação de 8-oxoguanina no DNA dos 
dois lotes de moscas, tanto em DNA total e DNA mitocondrial, e nas moscas com metabolismo 
ativo o número de 8-oxoguanina era muito maior que nas com metabolismo reduzido. 
 
14 – Quais os principais produtos da radiação UV produzidos pela radiação UV-C? Como eles 
são formados? 
R.: Os principais produtos da radiação UV-C são os dímeros de pirimidinas e o produto 6-4 
pirimidina-pirimidona. 
Os dímeros são formados quando duas pirimidinas adjacentes recebem fótons da radiação UV-C. 
Nas timinas no estado excitado tripleto a dupla ligação entre os carbonos 5 e 6 é rompida gerando 
valências livres que se unem formando um anel ciclo butano. 
O fotoproduto 6-4 é formado pela ligação do carbono 6 de uma pirimidina ao carbono 4 da 
pirimidina adjacente. 
 
15 – Defina agente alquilante. Dê exemplos de agentes alquilantes mono funcionais e 
bifuncionais. 
R.: São compostos eletrofílicos com afinidade por centros nucleofílicos nas moléculas orgânicas. 
São exemplos de agentes mono funcionais os metilantes: metilnitrosouréia (MNU), metil 
metanosulfonato (MMS) e N-metil-N’-nitro-nitrosoguanidina (MNNG) e os etilantes: 
etilnitrosouréia (ENU) e etil metanosulfonato (EMS). A alquilação mais frequente é no N7 da 
guanina e a seguir no N3 da adenina. 
Como exemplos de agentes bifuncionais temos a mostrada nitrogenada, mitomicina C, cisplatina, 
etc) que podem fazer ligações entre cadeias do DNA (ligações cruzadas), bloqueando 
completamente a replicação e por isso são muito utilizados na quimioterapia de câncer. 
 
 
 
 
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16 – O que são psoralenos, como eles fazem lesões no DNA e o que significa o “tratamento 
PUVA”? 
R.: São furocumarinas com configurações planares cíclicas. Eles se intercalam no DNA e se forem 
iluminados com radiação UV-A fazem anel ciclobutano com as timinas. Num contexto de 
sequência AT eles pode fazer ligações cruzadas entre as hélices. O tratamento PUVA, é utilizado 
principalmente no tratamento de psoriasis e vitiligo, devido ao fato de que neste caso, o tratamento 
ameniza a psoriasis e também induz a produção de melanina. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Estudo Dirigido – Capítulo 3 
 
 
1. Quais as principais lesões produzidas no DNA pelas radiações ionizantes? 
R.: a) alterações estruturais das bases nitrogenadas e das desoxirriboses; 
b) eliminação de bases (geração de sítios apurínicos ou apirimidínicos); 
c) rompimento de pontes de hidrogênio entre as duas hélices; 
d) rotura de uma ou das duas cadeias; 
e) ligações cruzadas (crosslinks) entre moléculas de DNA e proteínas e DNA-DNA. 
 
2. Quais métodos são utilizados para a detecção de radiolesões nas bases nitrogenadas? 
R.: Os métodos utilizados são: 
a) métodos químicos: dosagem de peróxidos de bases nitrogenadas (lipídios peroxidados, 
medida de glicóis de timina, etc. 
b) métodos físico-químicos: determinação de: coeficiente de viscosidade, mobilidade 
eletroforética, coeficiente de sedimentação quando submetido à ultracentrifugação, eluição em 
colunas cromatográficas, etc. 
c) métodos óticos: permitem a obtenção de informações sobre a integridade das bases 
nitrogenadas (caracterizada pela manutenção do espectro de absorção) e das pontes de 
hidrogênio (detectada pelas curvas de fusão do DNA). 
d) métodos enzimáticos: envolvem o emprego de enzimas capazes de utilizar, como substrato, 
moléculas de DNA que contenham determinados tipos de radiolesões. 
e) métodos imunológicos: fundamentam-se na possibilidade de obter anticorpos específicos 
contra macromoléculas (proteínas, por exemplo) às quais tenha sido complexado um 
determinado tipo de radioproduto de DNA. 
 
3. Qual a importância da dupla ligação entre os carbonos 5 e 6 das bases pirimidínicas 
para os efeitos das radiações ionizantes? 
R.: As bases pirimidínicas possuem uma dupla ligação entre os carbonos 5 e 6, o que constitui 
um sítio particularmente favorável à adição de radicais livres (H•, •OH ou HO2•). A saturação 
desta ligação acarreta a diminuição da absorbância da preparação de 260 nm, permitindo o 
emprego de análises espectrofotométricas para detecção do fenômeno. A formação de peróxidos 
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é um efeito frequente das radiações ionizantes em soluções de timina, citosina ou uracil, 
especialmente na presença de oxigênio, sendo também consequência da saturação da dupla 
ligação entre os carbonos 5 e 6 pelos radicais livres. 
 
4. Quais os métodos utilizados para a detecção de quebras de pontes de hidrogênio pelas 
radiações ionizantes? 
R.: As primeiras evidências experimentais sobre roturas de pontes de hidrogênio no DNA 
induzidas pelas radiações ionizantes foram obtidas em medidas titrimétricas da quantidade de 
ácido necessária para desnaturar uma preparação de DNA. 
Informações mais precisas podem ser obtidas pela determinação da absorbância, em 260 nm, de 
uma preparação irradiada, sabendo-se que a absorbância do DNA, em hélice dupla é cerca de 
30% inferior ao que seria previsto pela suacomposição química, o que constitui o efeito 
hipercrômico. 
A quebra das pontes de hidrogênio do DNA pela radiação também pode ser avaliada por meio 
das chamadas curvas de fusão. A temperatura de fusão do DNA irradiado será menor que a do 
DNA não irradiado devido à co-operatividade da desnaturação do DNA. 
 
5. Que método biofísico é utilizado para a detecção de roturas simples e duplas nas 
moléculas de DNA e em que princípios ele se baseia? 
R.: A ultracentrifugação em gradientes é um dos métodos que permite analisar, inclusive 
quantitativamente, a formação de roturas no DNA. Para tal, são utilizados gradientes de 
sacarose, formados fazendo variar a quantidade de sacarose no tubo de centrifugação, de forma 
que ela seja máxima no fundo e mínima no topo. Logo após a formação do gradiente, uma 
alíquota da preparação do DNA, previamente marcado com um precursor radioativo, é 
colocada na superfície do gradiente e a ultracentrifugação realizada por determinado tempo. Ao 
final, o fundo do tubo é perfurado e são coletadas frações, cada uma correspondendo a certo 
número de gotas (ou a certo volume). A análise de cada fração, por meio da medida de sua 
radioatividade, permite saber como o DNA se distribui no tubo, ou seja, permite verificar a 
existência de roturas, visto que fragmentos de moléculas aparecem em frações mais afastadas 
do fundo do tubo que as moléculas íntegras. 
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A ultracentrifugação realizada em gradientes de sacarose, em pH neutro, permite detectar a 
formação de roturas duplas no DNA. A determinação do número de roturas simples pode ser 
feita após o rompimento de todas as pontes de hidrogênio do DNA. Mas é importante observar 
que, nestas condições, é determinado o número total de roturas (soma das quebras simples e 
duplas) e não o de quebras simples isoladamente, este podendo ser obtido após subtração das 
quebras duplas. Uma das formas de romper todas as pontes de hidrogênio consiste na utilização 
de gradientes alcalinos de sacarose (pH próximo de 13) 
Este método se baseia no princípio de sedimentação do DNA em sacarose, que dependendo do 
seu peso molecular vai sedimentar numa região do gradiente. Quanto maior o peso molecular, 
mais no fundo do tubo estará o DNA e vice-versa. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Estudo Dirigido – Capítulo 4 
 
 
1. Quais as principais lesões induzidas no DNA pela radiação UVC? 
R.: a) dímeros de pirimidinas, especialmente de timina; 
b) hidratos de bases pirimidínicas; 
c) ligações (crosslinks) entre bases pirimidínicas e aminoácidos 
d) produtos de fotoadição (adutos); 
 
2. Como podemos detectar dímeros de pirimidinas através de cromatografia? 
R.: É necessário previamente “marcar” o DNA com precursores radioativos, escolhidos 
conforme o fotoproduto a ser investigado. Após a irradiação com UV, o DNA é hidrolisado, 
liberando os nucleotídeos e os fotoprodutos; para tal são empregados tratamentos com calor e 
meio ácido ou exonucleases, que degradam o DNA. Após a hidrólise o material obtido é 
analisado por cromatografia, medindo-se a radioatividade de cada fração obtida. O resultado 
da análise de um cromatograma em papel, por exemplo, se dá a partir de uma preparação de 
DNA exposta ao UV, após a marcação com 
3
H-citosina e 
14
C-timidina. 
 
3. Como podemos quantificar dímeros de pirimidinas utilizando UV-endonuclease? 
R.: Preparações de DNA são irradiadas com UV e posteriormente tratadas ou não com 
endonucleases que possuem alto grau de especificidade para dímeros de pirimidinas 
(Endonuclease do M. luteus). Após o tratamento, o DNA é analisado por ultracentrifugação em 
gradientes alcalinos de sacarose, o que permite detectar o número de quebras induzidas pela 
enzima e consequentemente, o de dímeros existentes. Como controle deve-se fazer o 
experimento em gradiente neutro, onde não deverão aparecer quebras, uma vez que não é 
possível fazer dímeros em frente a dímeros. 
 
4. Para a inativação celular qual o fotoproduto mais importante quantitativamente? 
R.: O fotoproduto mais importante quantitativamente é o dímero de pirimidinas, sendo o dímero 
de timinas o mais frequente. 
 
 
 
 
 17 
 
5. Que experimento seria necessário para obter, no DNA, somente dímeros de timina? 
R.: Seria necessário utilizar preparações de DNA irradiadas com UV de 313 nm, em presença 
de acetofenona, que nessas condições, sofrem intensa dimerização, somente das timinas, devido 
aos níveis energéticos dos estados tripletos das quatro bases nitrogenadas do DNA e dos 
estados singleto e tripleto da acetofenona, onde verifica-se que este último, só possui energia 
superior ao estado tripleto da timina e, consequentemente, quando ocorrem transferências de 
energia, somente a timina pode receber a energia e os dímero de timina poderão aparecer. 
Outros compostos, como o etil-acetoacetato, a acetona e a dihidroxiacetona possuem 
propriedades semelhantes. 
 
6. Como podem ser detectados os hidratos de pirimidina? 
R.: Através do espectro de absorção, porque os picos de absorção das pirimidinas são 
diferentes dos picos de absorção das pirimidinas hidratadas. O pico de absorção dessas 
pirimidinas hidratadas ou desaparece ou se desloca. Convém salientar que este experimento só 
pose ser feito com soluções de bases e não com o DNA. 
 
7. Em que condições experimentais o UV germicida pode acarretar grande quantidade de 
quebras nas cadeias de DNA? 
R.: Quando células são cultivadas em presença de 5-bromouracil, um análogo da timina. Neste 
caso, o UV acarreta a ejeção do átomo de bromo, produzindo o radical uracil. Este radical 
remove um hidrogênio da desoxirribose, que se fragmenta, quebrando a cadeia de DNA. 
Outra condição ocorre quando as células são irradiadas com UV e posteriormente incubadas 
por algum tempo após a irradiação, neste caso, tais quebras são devidas à ação de enzimas 
responsáveis pela eliminação dos fotoprodutos formados. Neste caso as células deverão ser 
selvagens para reparação. 
 
8. Qual o mecanismo de queimadura solar provocado pelas furocumarinas? 
R.: Pelo mecanismo de fotoadição, que ocorre em duas etapas: (i) formação de um complexo 
entre o ácido nucleico e o composto químico, independentemente da radiação, fazendo com que 
este se intercale entre os pares de bases nitrogenadas, sendo a reação reversível; (ii) 
irradiação do complexo com UV solar, do que resulta a fixação covalente do composto às bases 
pirimidínicas. Esta fixação pode ser feita em um único sítio (monoadição) ou em dois sítios, 
 18 
pertencentes a hélices opostas (biadição), o que ocorre com os compostos bifuncionais. Neste 
caso ocorre a inativação celular provocando a morte celular nas partes expostas ao sol. Como 
este tratamento também induz a síntese de melanina ocorre também o escurecimento da pele. 
 
9. Que experimento pode ser realizado para a detecção das ligações cruzadas formadas no 
DNA pelas furocumarinas? 
R.: Estes produtos podem ser detectados através de gradientes de densidade (CsCl). Para isto o 
DNA deve ser marcado com timina radioativa [
14
C] e posteriormente duplicado em presença de 
5-bromo uracil marcado com [
3
H], o que gerará uma hélice com densidade maior. Quando da 
sedimentação em gradiente de densidade alcalino (desnaturação) dos fragmentos de DNA, o 
que não foi tratado com furocumarinas apresentará dois picos de radioatividade. O DNA que 
foi tratado apresentará os mesmos picos de radioatividade e também um pico de densidade 
intermediária, contendo 
3
H e 
14
C, devido a que as hélices com as ligações cruzadas não se 
separam na desnaturação. 
 
10. Defina açãofotodinâmica. 
R.: É um tipo de reação de fotossensibilização, na qual o sensibilizador passa a um estado 
eletrônico excitado, normalmente tripleto, após o qual transfere a energia para o oxigênio; 
este, no estado excitado (singleto) reage com o substrato, oxidando-o. 
 
11. Cite algumas aplicações da ação fotodinâmica em tratamentos médicos. 
R.: Tratamento de tumores de bexiga com hematoporfirinas, tratamento de herpes com azul de 
metileno, tratamento de diversos tumores com azul de metileno. 
 
12. Como pode ser feita a caracterização e quantificação de dímeros de pirimidina 
utilizando a técnica de sequenciamento de DNA de Maxam e Gilbert? 
R.: Utiliza-se o gel de sequenciamento de DNA como controle e para a detecção dos dímeros 
substitui-se a reação de corte específico de bases por endonuclease que reconhece e corta o 
DNA no lugar do dímero (M. luteus ou fago T4). O sequenciamento permite detectar a presença 
das pirimidinas no local do dímero. 
 
 
 
 19 
Estudo Dirigido – Capítulo 5 
 
 
1. Como pode ser medida a inativação de uma enzima pelas radiações ionizantes? 
R.: A determinação da perda radioinduzida da atividade de uma enzima é expressa pelo 
desaparecimento progressivo, em função da dose, de sua capacidade de catalisar a modificação 
do substrato. 
 
2. Por que em presença de oxigênio a inativação enzimática é maior? 
R.: Porque na presença de oxigênio há a formação de radicais livres que são três vezes mais 
oxidantes que os radicais 
•
OH. 
 
3. Como pode ser medida a inativação de moléculas de DNA? 
R.: A perda da atividade biológica de moléculas de DNA, em consequência da irradiação, pode 
ser avaliada por diversos esquemas experimentais, fundamentados no desaparecimento da 
capacidade desta macromolécula de codificar para determinadas funções biológicas. Um dos 
procedimentos utilizados para este fim emprega o fenômeno da transformação bacteriana, que 
consiste na possibilidade de uma bactéria, desde que esteja em um determinado estado 
fisiológico, conhecido como estado de competência, capturar um fragmento de DNA do meio 
extracelular e incorporá-lo ao seu patrimônio genético, modificando suas características 
fenotípicas. Preparações de DNA transformante expostas às radiações perdem sua capacidade 
de modificar o conteúdo informacional de uma bactéria. 
Outros procedimentos experimentais para medir a inativação de preparações de DNA 
consistem em irradiar estas preparações e medir a perda da capacidade de transfecção de 
algum marcador contido no DNA viral, ou do DNA de plasmídeos e medir a perda da 
capacidade de plasmidização, ou de fatores sexuais e medir a perda da capacidade de 
sexodução. 
 
4. Defina ciclo lítico e ciclo lisogênico de vírus bacterianos (fagos = bacteriófagos). 
R.: No ciclo lítico, há a adsorção do vírus à parede bacteriana, seguido da penetração do DNA 
viral na célula bacteriana. Após a penetração, ocorre a síntese de RNAs mensageiros 
específicos do fago e sua tradução, com posterior replicação do DNA viral e síntese de capas 
proteicas. Segue-se o empacotamento do DNA do vírus no interior das capas proteicas e depois 
a liberação de novas partículas virais por lise da célula. 
 20 
Já no ciclo lisogênico, em vez de lisar a célula hospedeira, os fagos produzem o fenômeno de 
lisogenização, que consiste na circularização do DNA viral e incorporação do DNA viral ao 
cromossomo bacteriano, no qual se mantém em uma espécie de estado latente, replicando-se 
sempre que o cromossomo se divide. Para a manutenção do ciclo lisogênico, o vírus produz um 
repressor que bloqueia o seu ciclo lítico. 
 
5. Como pode ser medida a inativação de fagos? 
R.: Uma preparação de fagos deve ser inicialmente diluída, por possuir, em geral, números 
extremamente elevados de partículas ativas, então uma alíquota é misturada com excesso de 
bactérias sensíveis ao vírus (bactérias indicadoras). Após rápida incubação, para permitir a 
adsorção, a mistura de fagos e bactérias é adicionada a um volume reduzido de meio de 
cultura, contendo ágar-ágar, mantido liquefeito a 46ºC, e todo o conjunto vertido na superfície 
de uma placa de Petri na qual existe meio de cultura solidificado. As placas são mantidas em 
estufa a 37ºC e então é procedida a contagem dos centros infecciosos=plaques. Após 
irradiação o processo é repetido, com diluições menores. Após obtenção dos números de 
plaques determina-se a sobrevivência através da construção da curva onde são plotadas as 
doses de radiação no eixo das abscissas e a fração de sobrevivência (N/No) no eixo das 
ordenadas. 
 
6 . Como pode ser medida a inativação de bactérias? 
R.: A construção da curva de inativação de uma cultura de determinada cepa bacteriana é 
bastante simples: após cada dose, uma alíquota da cultura em meio líquido, é diluída, e 
plaqueada em meio sólido e após a incubação das placas a 37ºC, as colônias formadas são 
contadas e os resultados expressos pela relação entre o número N de células viáveis após cada 
dose e o número inicial de células N0. 
 
7. O que você entende por inibição de contato? 
R.: A inibição de contato é responsável pelo bloqueio da divisão celular quando as células de 
mamíferos ficam muito próximas uma das outras. O contato entre as células gera sinais que 
interrompem a divisão celular. 
 
 
 
 
 21 
8. Que métodos podem ser utilizados para sincronizar culturas de células eucarióticas? 
R.: Diversos métodos têm sido utilizados entre eles o baseado na variação do grau de adesão a 
superfícies sólidas, conforme o período no qual se encontre a célula (células na fase M são 
menos ligadas); substâncias que inibam a síntese de DNA, entre elas: timidina em 
concentrações elevadas, a hidroxiuréia e a afidicolina, as duas primeiras agindo sobre a 
síntese de precursores do DNA e a última inibindo a ação da DNA polimerase  das células de 
mamíferos. Quando da retirada das substâncias inibidoras, as células estão sincronizadas e 
iniciam todas a mesma fase do ciclo. 
 
9. Descreva o ensaio por diluição para a determinação da sensibilidade de tumores em 
camundongos. 
R.: O ensaio por diluição se fundamenta na determinação do número médio de células que 
devem ser injetadas em um animal para produzir determinada resposta, no caso o 
aparecimento de um tumor. Camundongos de uma determinada cepa podem desenvolver, 
espontaneamente, certo tipo de tumor; quando células tumorais são injetadas na cavidade 
peritoneal de outros animais, surgem tumores análogos. Se experimentos forem realizados com 
números variáveis de células injetadas torna-se possível saber quantas células são necessárias 
para produzir tumores em 50% dos animais. Posteriormente, os animais são irradiados com 
determinada dose e o procedimento experimental é repetido, verificando-se ser necessária a 
injeção de um número bem maior de células tumorais para produzir resposta positiva em 50% 
dos animais. Logo, o mesmo efeito é obtido com três células não irradiadas ou com 32 
irradiadas, o que significa dizer que a dose empregada deixa uma fração de sobrevivência 
igual a 3/32, ou 0,094 ou 9,4x10
-2
. Neste caso as células tumorais podem ser consideradas 
sensíveis à radiação empregada. 
 
10. Qual o significado do aparecimento de um patamar (ombro) nas curvas de 
sobrevivência celular? 
R.: Normalmente, quando a curva de sobrevivência apresenta um patamar significa que 
pequenas doses de radiação não causam efeito letal, sugerindo que tal célula possui 
mecanismos de reparação capazes de eliminar as lesões letais. Entretanto a partir de 
determinadas doses tais mecanismos de reparação não conseguem lidar com muitas lesões e a 
cultura vai ser inativada exponencialmente.22 
 
 
 
 
 
 
 
11. Utilize os dados abaixo, construa as curvas de sobrevivência e discuta os resultados 
obtidos. 
 
 
 
 
 
 
 23 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Gráfico
Semi-Log
 24 
Estudo Dirigido – Capítulo 6 
 
 
1. Defina Eficiência Biológica Relativa (EBR). 
R.: A relação entre a dose de radiação X produzida por uma ampola funcionando sob uma 
diferença de potencial de 250 kV necessária para produzir um determinado efeito e a dose de 
outra radiação que produza efeito igual. Se, certo efeito é obtido com 10 Gy e raios X de 250 
kV ou com 1 Gy de partículas , a EBR das partículas, para este efeito, nestas condições 
experimentais, vale 10. 
 
2. Por que, doses fracionadas normalmente produzem efeitos menores que dose única? 
R.: Porque pode ocorrer a reparação de lesões durante o período decorrido entre as 
exposições. Por esta razão, quando a dose única inativa com a mesma eficiência que as 
fracionadas, pode ser suposta a inexistência de mecanismos de reparação atuantes. 
 
3. Por que o aumento de temperatura (hipertermia) contribui para o aumento do efeito 
letal das radiações ionizantes? 
R.: A irradiação de células mantidas em temperaturas mais elevadas que as fisiológicas, pode 
amplificar a inativação radioinduzida. Nos casos de hipertermia, podem ocorrer modificações 
(diminuição) da eficiência dos processos de reparação e aumento da irrigação, causando o 
aumento do teor de oxigênio, o que facilita a formação de ERO. A difusão dos radicais livres 
aumenta. 
 
4. Quais os efeitos do oxigênio no aumento da sensibilidade das células à irradiação? 
R.: Modificação da natureza e da quantidade de radicais livres formados; favorecimento do 
surgimento de ERO; peroxidação de extremidades livres de macromoléculas quebradas pela 
radiação, impedindo assim sua posterior regeneração. 
 
5. Duas culturas de células foram irradiadas com raios X (A) em presença de oxigênio e 
(B) em presença de nitrogênio. Represente graficamente as curvas de sobrevivência 
(qualitativamente) e justifique. Se o mesmo experimento fosse realizado com radiações UV 
germicidas qual o resultado esperado. 
R.: No caso dos raios X, é uma radiação que não tem como alvo preferencial o DNA. É uma 
radiação ionizante, que gera radicais livres, que na presença de oxigênio são muito mais 
 25 
lesivos. Já o UV germicida tem como alvo, as pirimidinas do DNA. Como não gera radicais 
livres, não existe diferença de sensibilidade na presença ou ausência de oxigênio. 
 
6. Na radioterapia de tumores, normalmente são usadas doses fracionadas. Justifique esta 
prática radioterápica em função da percentagem de células hipóxicas de um tumor. 
R.: Quando a irradiação é feita, a inativação predominante é a de células bem oxigenadas, as 
hipóxicas passando então a constituir a maioria das células viáveis. Em consequência da 
inativação das células mais próximas aos capilares, muitas das hipóxicas passam a ser bem 
oxigenadas; quando então é aplicada uma segunda dose de radiação, observa-se a repetição do 
ciclo, mas agora com um número total de células mais reduzido, o que constitui uma das 
justificativas para o fracionamento de doses em radioterapia, permitindo evitar que seja 
procedida nova irradiação quando as células hipóxicas (radiorresistentes) são majoritárias na 
população. 
 
7. Cite alguns exemplos de radioprotetores químicos e seu modo de ação. 
R.: Exemplos de radioprotetores químicos são a tiouréia e glutationa. Esses radioprotetores 
parecem provocar hipóxia por modificações metabólicas ou por consumo direto de oxigênio. 
Outros são aceptores de radicais livres, cisteína, por exemplo (principalmente de ERO) ou do 
excesso de energia armazenada por uma molécula, o que os torna aptos a reduzir os efeitos 
indiretos das radiações ionizantes. Normalmente são substâncias que possuem grupamentos SH 
e SS. 
 
8. Cite exemplos de utilização de radioprotetores químicos em radioterapia. 
R.: Soluções de AET(S-2-aminoetilisotiorônio) podem ser utilizadas em radioterapia de câncer 
de útero. Para que a radioterapia não afete tecidos vizinhos, como os da bexiga e do reto, esses 
órgãos são protegidos com essas soluções. 
 
9. Por que os radiossensibilizadores químicos existentes não podem ser usados na 
radioterapia de tumores? 
R.: Porque alguns são tóxicos para as células e, assim, seus efeitos se somam aos da radiação; 
e alguns reduzem a capacidade de reparação das lesões produzidas pela radiação no DNA e, 
portanto, aumentam a inativação, embora não modifiquem a quantidade ou a natureza das 
lesões radioinduzidas. 
 26 
 
10. Qual a relação entre fase de crescimento e sensibilidade celular em bactérias? 
R.: A irradiação de culturas bacterianas em diferentes momentos ao longo de suas fases de 
crescimento permite comparar a radiossensibilidade e, de forma genérica, bactérias em fase 
estacionária são mais resistentes que em fase exponencial. 
 
11. Em qual fase do ciclo celular as células eucarióticas são mais sensíveis? Qual a 
explicação para este fato? 
R.: As células são bastante sensíveis na fase M, ou nas suas proximidades. Porque a 
condensação dos cromossomos nos instantes que precedem a mitose poderia orna-las mais 
susceptíveis a danos radioinduzidos. Por outro lado, na fase S o DNA sai da cromatina 
permitindo que as enzimas de reparação possam atuar mais rapidamente. Além disto, alguns 
mecanismos de reparação só funcionam na fase S (recombinação genética). 
 
12. Por que após o acidente de Chernobyl foi ministrada grande quantidade de iodo às 
populações europeias? 
R.: Porque quando existe um acidente nuclear desse tipo, ocorre uma fissão do núcleo do 
átomo de urânio e por consequência, surgirão átomos de peso atômico menor, dentre eles 
átomos de iodo radioativo que irão ser incorporados pela tireóide, desta forma ocorrendo a 
irradiação. Então ministra-se grandes quantidades de iodo não radioativo para que ocorra 
uma saturação de iodo na tireóide evitando a incorporação do iodo radioativo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 27 
Estudo Dirigido – Capítulo 7 
 
 
 
 
1. Na duplicação do DNA ocorrem muitos erros de emparelhamento e inserções e deleções de 
bases. Em E. coli, a DNA polimerase III comete 1 erro em cada 10.000 nucleotídeos 
incorporados. Entretanto, após a replicação, o número de bases erradas é da ordem de 1 em 
10.000.000.000 de nucleotídeos. Diversos sistemas contribuem para este fato. Discuta o papel 
dos seguintes sistemas: 
a) subunidade epsilon da DNA polimerase III; 
b) proteínas MutS, MutH, MutL e sua metil dependência; 
c) exonucleases I, VII, X e RecJ; 
d) proteína SSB e DNA helicase II 
 
R.: a) A atividade de revisão editorial (exo 3’-5’) encontra -se na subunidade epsilon, codificada 
pelo gene mutD e é responsável pela eliminação de nucleotídeos incorretamente inseridos, evitando 
grande parte dos erros de emparelhamento (passa de 1 em 10.000 para 1 em 10.000.000). 
b) Na hélice neossintetizada, a adenina das sequências 5’GATC3’ não está metilada. Na hélice mãe 
a adenina está metilada pela ação da DNA-adenina metilase, produto do gene dam. Quando 
persistem erros de emparelhamento, após a replicação, as proteínas MutS e MutL reconhecem os 
erros de emparelhamento e a proteína MutH corta o DNA nas sequências 5’GATC3’ não 
metiladas. O corte pode ser a 3’ do erro ou a 5’ do erro, dependendo da sequência GATC mais 
próxima. 
c) Se a proteína MutH cortar no lado 5’ do erro a ExoVII ou RecJ vão digerir o DNA até 
atravessar o erro. Se o corte ocorrer no lado3’, a ExoI, ExoVII ou ExoX vão ser as responsáveis 
pela digestão do DNA. Após a digestão, a DNA polimerase III polimeriza e a DNA ligase completa 
a correção do erro de emparelhamento. 
d) Como as exonucleases acima só atuam em DNA em hélice simples, a DNA- helicaseII desenrola 
o DNA para elas poderem agir. A proteína SSB se liga ao DNA após a ação das exonucleases para 
impedir que se formem estruturas em “grampo de cabelo”, que impediriam a ação da DNA 
polimerase III. 
OBS: O mesmo sistema é utilizado para a eliminação de inserções ou deleções de bases. 
 
 28 
 
 
2. O par T-G no DNA surge normalmente através da desaminação da 5-metil citosina. Existe 
um sistema de reparação específico para este tipo de erro de emparelhamento, denominado 
“Reparação de pequenos fragmentos”. Descreva resumidamente este sistema em E. coli, 
indicando as enzimas que nele participam. 
R.: Em E. coli existem muitas sequências CC(A/T)GG nas quais a segunda citosina está metilada 
na posição 5, pela DNA citosina metilase. Isto impede a ação das enzimas de restrição sobre o seu 
próprio DNA. Quando ocorre a desaminação, longe da replicação, as sequências GATC da hélice 
filha já estão metiladas. O sistema MutSL reconhece o erro de emparelhamento, entretanto a 
proteína MutH não consegue cortar a sequência GATC metilada. É recrutada a proteína Vsr, uma 
endonuclease que corta o DNA no contexto CT(A/T)GG ou NT(A/T)GG e faz incisões no lado 5’ da 
timina, deixando os terminais 5’PO4 e 3’OH para que a DNA polimerase I excise entre 10 e 20 
nucleotídeos e polimerize, inserindo de 10 a 20 nucleotídeos. Este processo é denominado de 
pequenos fragmentos quando comparado ao sistema completo de MutSLH, no qual são inseridos 
mais de 1.000 nucleotídeos pela DNA polimerase III. 
 
 
3. Quais as diferenças do sistema de correção de erros de emparelhamento entre E. coli e 
humanos? Qual doença humana está associada à deficiência na correção de erros de 
emparelhamento? 
R.: Em mamíferos existem proteínas semelhantes às MutS e MutL de bactérias, embora sejam 
compostas de heterodímeros e não homodímeros. As MutSα (MSH2 e MSH6) e MutSβ (MSH2 e 
MSH3) são as homólogas de MutS. As MutLα (MLH1 e PMS2), MutLβ (MLH1 e PMS1) e MutLγ 
(MLH1 e MLH3) são as homólogas de MutL. MutSα reconhece erros de emparelhamento e MutSβ 
reconhece inserções e deleções. Em humanos não foi detectada o homólogo de MutH e quem corta 
o DNA é a MutLα. O DNA humano não tem as sequências GATC. Até hoje não se detectou 
nenhuma helicase para o processo e aparentemente as células humanas só possuem uma 
exonuclease, a EXO1. Após a excisão nucleotídica do erro a síntese é feita pela DNA polimerase δ, 
junto com PCNA e a DNA ligase I completa a correção. 
 A deficiência no sistema de correção conduz ao aparecimento da Síndrome de Linch 
(HNPCC = Hereditary Non Polyposis Colorectal Cancer). 
 
 29 
 
4. Como funciona o sistema de correção de pequenos fragmentos em humanos? 
R.: Em humanos, nas chamadas “ilhas” ou sequências GpC as citosinas estão metiladas na 
posição 5 (C
5
MeC). A desaminação da base metilada conduz ao aparecimento do par G:T. Em 
células humanas existe uma Timina-DNA Glicosilase (TDG) que reconhece T pareada com G e não 
com A. Após a retirada da timina a TDG é sumolada e deslocada para a ação da APE1 e o sistema 
se processa como o reparo por excisão de bases, preferencialmente pela ação da DNA polimerase 
β, com a troca de um único nucleotídeo. 
 
 
5. Qual o mecanismo pelo qual as proteínas MutS e MutL criam barreiras genéticas entre 
diferentes espécies bacterianas e evitam a troca de material genético entre elas? 
R.: Quando ocorre a conjugação bacteriana entre bactérias de espécies diferentes (Ex. E. coli X S. 
typhimurium) as proteínas de recombinação genética tentam fazer a troca de material genético 
entre as espécies. Entretanto, como existe muita divergência entre as sequências dos DNAs (cerca 
de 20%), vão ocorrer muitos erros de emparelhamento que serão reconhecidos por MutS e MutL 
que ao se ligarem ao DNA bloqueiam a troca de hélices pela proteína RecA. Para um dado gene, a 
troca entre duas E.coli, pela conjugação, é de cerca de 1 para 10, para E. coli X S. typhimurium é 
cerca de 1 para 1 milhão e se a células fêmea for deficiente em MutSL será de cerca de 1 para 
1.000. 
 
 
6. Descreva o mecanismo de fotorreativação de dímeros de pirimidinas em bactérias. 
R.: A fotorreativação consiste na eliminação de dímeros de pirimidinas formados no DNA pelo UV 
germicida, mediante exposição das células às radiações UV de comprimentos de onda superiores a 
300 nm ou à luz visível. O processo é mediado pela enzima de fotorreativação ou fotoliase, que tem 
a propriedade de combinar-se, mesmo em ausência de luz, com DNA contendo dímeros de 
pirimidinas; quando o complexo enzima-substrato é iluminado, ele se dissocia, sendo liberados o 
DNA reparado e a enzima, esta podendo atuar em outros sítios nos quais ainda existam dímeros. A 
fotoliase age rompendo a ligação ciclobutano entre as duas pirimidinas, através da transferência 
de um elétron pela FAD, que foi ativada pelo folato que recebeu o fóton da radiação. 
OBS: A fotoliase não existe em mamíferos placentários. 
 
 30 
7. Uma cultura de células bacterianas foi dividida em duas partes A e B. A subcultura A foi 
tratada com doses subletais de um agente alquilante (nitrosoguanidina). Após 30 minutos, as 
duas subculturas A e B foram submetidas a doses elevadas (letais) desse mesmo agente, sendo 
determinada a sobrevivência das duas sub-culturas. Que resultado deve ser esperado e que 
mecanismos estão envolvidos no fenômeno? 
R.: Quando células procarióticas são incubadas com concentrações reduzidas (subletais) de 
determinados agentes químicos, elas podem tornar-se mais resistentes a tratamentos posteriores 
com concentrações elevadas (letais) do mesmo agente. Este fenômeno, conhecido como resposta 
adaptativa, é explicado pelo acúmulo intracelular de uma ou mais enzimas capazes de eliminar 
lesões provocadas no DNA pelo tratamento, reduzindo assim seus efeitos letais ou mutagênicos; 
para que ela se expresse, é indispensável que a célula possa sintetizar proteínas após o primeiro 
tratamento “indutor”. A proteína Ada é uma metil transferase que faz a transferência de 
grupamentos alquil das posições O
6
 da guanina, O
4
 da timina e da ligação fosfotriéster. Quando os 
grupamentos alquil estão no O
6
G ou O
4
T, a cisteína 321 do C terminal da enzima captura o 
grupamento e a proteína se inativa. Quando o alquil está na ligação fosfotriéster é a cisteína 38 do 
N terminal que captura o alquil e, neste caso, Ada transforma-se na ativadora da transcrição dos 
genes da resposta adaptativa, ada, alkB, alkA e aidB. 
 
8. Duas proteínas AlkA e AlkB participam da reparação de bases alquiladas em bactérias. 
Quais os mecanismos de ação dessas enzimas. 
R.: AlkA é uma DNA glicosilase que remove bases alquiladas em diferentes posições (N
3
G, N
7
G, 
O
2
C, N
3
A, N
7
A, O
2
T, etc). AlkB é uma dioxigenase que hidroxila N
1
MeA e N
3
MeC do DNA em 
hélice simples, ou dupla depois do anelamento. Os intermediários são instáveis e se decompõem 
gerando formaldeído e a base reparada. Esta enzima é α-cetoglutarato-Fe(II) dependente e utiliza 
ferro-oxo para a reação de hidroxilação. 
 
9. Como ocorre a transferência de grupamentos alquil em células humanas? 
R.: A metil transferase humana MGMT, também chamada AGT ou AGAT repara o DNA 
transferindo o grupamento alquil para a cisteína 145 em uma reação irreversível, que inativa a 
enzima. A enzima é semelhante à Ogt bacteriana, no sentido de que não é capaz de retirar alquil dofosfotriéster, nem é capaz de promover adaptação como a Ada bacteriana, embora seja induzida 
por estresse genotóxico. A adaptação a agentes alquilantes simples já foi mostrada e 
aparentemente a metilação do promotor promove a inibição e a metilação do gene aumenta a 
 31 
expressão da proteína. Cerca de 20% dos tumores humanos são sensíveis a nitrosoguanidina e não 
possuem atividade MGMT detectável, sendo portanto, deficientes em reparo de metilações. 
 
10. Como ocorre a reparação por excisão de bases em bactérias? 
R.: A retirada da base nitrogenada lesada por agentes físicos ou químicos é catalisada pela ação 
de uma DNA glicosilase responsável por hidrolisar a ligação N-glicosídica existente entre a base e 
o açúcar, gerando um sítio AP. O reparo desses sítios AP pode ser iniciado de duas formas: pode 
ocorrer uma reação de beta-eliminação promovida por uma AP-liase (Fpg glicosilase,DNA 
endonuclease III-nth ou DNA endonuclease VIII- nei) ou pode ocorrer uma clivagem da ligação 
fosfodiéster por uma AP-endonuclease (Exonuclease III - xth ou Endonuclease IV - nfo). Após a 
ação das AP-liases restam resíduos que são retirados pelas AP-endonucleases e vice versa, ou seja, 
AP-endonucleases e AP-liases são necessárias para reparar os sítios AP deixados pelas DNA 
glicosilases. Ambas as vias culminam na excisão da base lesada e do resíduo de desoxirribose 
fosfato, deixando os terminais 3’OH e 5’PO4 e uma lacuna que pode ser preenchida pela DNA 
polimerase I. Esta enzima coloca os nucleotídeos (cerca de 10 a 20) e a DNA ligase completa o 
reparo. 
OBS. 1 - A Fpg glicosilase também é conhecida por MutM DNA-glicosilase. 
 2 – As DNA glicosilases codificadas por fpg, nth e nei também têm atividade AP-liase. 
 3 – A Fpg glicosilase, na sua ação AP-liase faz β ,δ eliminação deixando 3’fosfato e 
5’fosfato. O 3’fosfato é eliminado pela Exonuclease III ou pela Endonuclease IV. 
 
11. Descreva o mecanismo de reparação da lesão oxidativa 8-oxo-Guanina (GO), quando ela é 
formada no DNA ou no citoplasma bacteriano, salientando o papel das proteínas MutM, 
MutY e MutT. 
R.: Quando a lesão é feita no DNA, gera o par GO:C, que é reconhecido pela proteína MutM, 
também chamada Fpg, que é uma glicosilase com atividade AP-liase associada que retira a lesão 
GO com a atividade glicosilase e inicia o reparo do sitio AP gerado com a sua atividade liase. A 
partir dai AP endonucleases retiram o resíduo deixado e o processo de reparação de bases 
prossegue até o final. 
 Se houver duplicação do DNA antes da ação da MutM há grande chance (~50%) da DNA 
polimerase III colocar Adenina em frente à lesão GO, gerando o par GO:A, que não é reconhecido 
por MutM. Neste caso, a proteína MutY reconhece o par GO:A, retira a Adenina em frente a GO e 
permanece na lesão para evitar que MutM tente tirar GO e provoque uma quebra dupla. O sitio AP 
 32 
gerado pode ser reparado pelo sistema de excisão de bases e se entrar Citosina em frente à lesão 
GO MutM pode agir e retirar a lesão GO. 
 Se a lesão GO ocorrer no citoplasma será gerada 8-oxo-dGTP. A proteína MutT reconhece 
esta lesão no citoplasma e com sua ação fosfatase retira dois fosfatos da lesão, gerando 8-oxo-
dGMP, que não é reconhecida pelas polimerases e, portanto, não será incorporada ao DNA. 
 
12. Como ocorre a reparação por excisão de bases em mamíferos? 
R.: A etapa inicial da excisão de bases em mamíferos ocorre pela ação das DNA glicosilases, 
entretanto, posteriormente as células utilizam duas maneiras de completar o reparo: em pequenos 
fragmentos, quando é incorporado somente um nucleotídeo ou em grandes fragmentos onde são 
incorporados em torno de 12-13 nucleotídeos. No caso das DNA glicosilases do tipo I, sem 
atividade AP liase a reparação do sitio AP gerado é iniciada pela APE1, que deixa terminais 3’OH 
e 5’dRP. A DNA polimerase β, coloca um nucleotídeo e com sua atividade dRPase elimina o 
resíduo dRP. Se a DNA glicosilase tiver atividade AP liase a DNA polimerse β pode inserir um 
nucleotídeo, mas dependendo do resíduo ela pode retirá-lo ou não. Se conseguir o reparo será com 
um nucleotídeo, se não, PCNA vai recrutar a DNA polimerase δ/ε ou a própria DNA polimerase β, 
comandando a síntese de 12 a 13 nucleotídeos. A remoção da estrutura resultante (5’-dRPflap) é 
feita pela Flap-endonuclease e a ligação pela Ligase IIIa ou pela Ligase I. 
 Em outros casos, após a ação da DNA glicosilase/AP liase, a APE1 retira o resíduo e a DNA 
polimerase β prossegue o reparo. Ainda, no caso em que a DNA glicosilase tenha atividade liase e 
faça β, δ-eliminação (Ex NEIL1 e NEIL2), as células de mamíferos possuem polinucleotídeo cinase 
fosfatase (PNPK) que retiram o fosfato, gerando os terminais necessários para a ação da DNA 
polimerase β. 
 
13. Qual o mecanismo de reparação de quebras simples em mamíferos? 
R.: A reparação de quebras simples é feia em quatro etapas: detecção, processamento das pontas e 
ligação. A detecção é feita pela Poli ADP Ribose Polimerase (PARP), que também regula a 
cromatina gerando “foci” de reparo. Os terminais (5’dRP) são removidos pela DNA polimerase β 
e os 3’fosfato e 3’ fosfoglicolato (gerados por ERO), são substrato para a PNPK e APE1 
respectivamente. Outros terminais também são formados e processados por outras enzimas “limpa 
pontas”. A síntese das lacunas formadas pose der feita por qualquer das polimerases (β, δ/ε) ou 
mesmo pela mutapolimerase iota ou pela polimerase lambda. A ligação é feita por Ligase I ou 
Ligase III. 
 33 
 
14. Do ponto de vista quantitativo, os dímeros de pirimidina são os principais fotoprodutos 
formados no DNA celular pelas radiações UV germicidas. As células bacterianas conseguem 
eliminar estas lesões através de um sistema denominado reparação por excisão de 
nucleotídeos, que normalmente elimina fragmentos do DNA. Descreva este sistema indicando 
as enzimas que nele participam. 
R.: O reparo por excisão de nucleotídeos é responsável pela remoção de lesões causadas por 
agentes físicos e químicos e consiste nas seguintes etapas: a proteína UvrA, uma ATPase DNA 
independente, se dimeriza e se associa com a proteína UvrB, formando um complexo 
(UvrA)2(UvrB), demandando hidrólise de ATP. Este complexo é guiado pela afinidade de UvrA 
pelo DNA lesado, ligando-se ao sítio da lesão. Uma vez ligado, o dímero de UvrA se dissocia do 
complexo, permancendo apenas UvrB-DNA, que recruta UvrC. A proteína UvrC, uma 
endonuclease, promove duas incisões no DNA, uma na oitava ligação fosfodiester do lado 5’ do 
dímero e outra na quarta ligação do lado 3’. Após a ação de UvrC, a proteína UvrD, com sua ação 
helicase (DNA helicase II) desloca o pedaço de 12 nucleotídeos contendo a lesão junto com UvrC e 
UvrB permanece ligada à hélice simples formada, protegendo-a contra a formação de “grampos de 
cabelo”. A proteína UvrB só se desloca do complexo UvrB-DNA, com a chegada da DNA 
polimerase I que vai preencher a lacuna deixada. Os nucleotídeos incorporados são ligados pela 
DNA ligase, completando o reparo. 
OBS. Recentemente foi detectado que a proteína UvrB também forma dímeros. 
 
15. A radiação UV germicida não provoca quebras no DNA. No entanto, quando o DNA de 
células bacterianas selvagens irradiadas com esta radiação é examinado, em gradientes 
alcalinos de sacarose, 20 minutos após a irradiação, são detectadas roturas em número 
proporcional à dose de irradiação. Justifique este resultado. 
R.: A excisão de dímeros de pirimidina é precedida pela dupla incisão realizada pela proteína 
UvrC. A atuação da UvrC pode ser acompanhada por técnicas como a ultracentrifugação em 
gradientes alcalinos de sacarose, que permitem detectar quebras simples produzidasno DNA. As 
radiações UV-C (germicida) não produzem quebras da cadeia polinucleotídica, entretanto, se após 
a irradiação as células forem incubadas em meio nutritivo essa quebras começam a aparecer, 
devido às incisões produzidas por UvrC. Nestas condições o número de quebras ai aumentando até 
cerca de 20 minutos e depois começa a diminuir, refletindo a ação da DNA polimerase I e DNA 
ligase fechando as lacunas. 
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16. A radiação UV-C provoca a formação de dímeros de pirimidina e fotoadutos 6,4 
pirimidina pirimidona (6-4PP) no DNA da pele humana. Estas lesões são reconhecidas de 
maneiras diferentes pelo sistema de excisão de nucleotídeos em células humanas. Descreva 
este mecanismo de reconhecimento. 
R.: O fotoproduto 6-4PP, por causar grande distorção na molécula do DNA é reconhecido pelo 
complexo XPC/HR23B/centrina2, que recruta o complexo TFIIH para a continuação do processo. 
Já o dímero de pirimidina por não causar grande distorção é reconhecido pelo complexo DDB 
[DDB1 e DDB2(XPE)], que faz parte da ubiquitina ligase E3. Este complexo quando ligado à lesão 
é capaz de ubiquitinar XPC, ativando-a e tornando-a capaz de reconhecer a lesão (dímero) e 
recrutar TFIIH para a continuação da reparação. 
 
17. Em células humanas como ocorre e incisão e a excisão dos dímeros de pirimidina? 
R.: As enzimas responsáveis pelas incisão são a XPG do lado 3’ e XPF/ERCC1 do lado 3’. 
Entretanto, para que elas exerçam sua ação é necessário que o DNA seja desenrolado em torno da 
lesão, o que é feito pelas helicases XPB e XPD que são parte do complexo TFIIH e estabilizado por 
XPA, ligada a RPA (proteína que se liga a hélice simples). Após a excisão do fragmento de 25 a 30 
nucleotídeos contendo a lesão, a DNA polimerase δ/ε assistida por PCNA realiza a polimerização e 
o reparo é finalizado por uma das quatro ligases humanas, possivelmente a DNA ligase III/XRCC1. 
OBS-1. ERCC1 (Excision Repair Cross Complementation e XRCC1 (X ray Repair Cross 
Complementation) são proteínas acessórias que estabilizam outras proteínas. 
OBS-2. A deficiência em qualquer dos genes XP, que acarrete a falta ou inatividade das 
proteínas XP acarreta a doença xeroderma pigmentosum, com altíssima propensão para 
cancerização. 
 
18. Quando as lesões ocorrem em genes que estejam sendo transcritos as lesões podem ser 
encontradas pelas RNA polimerases. Neste caso, a reparação é acelerada através de sistemas 
de reparação acoplados à transcrição (TCR). Como estes mecanismos ocorrem em bactérias e 
em células humanas? 
R.: Em bactérias o gene mfd codifica o fator de ligação transcrição-reparo (TRCF). Esta proteína 
reconhece a RNA polimerase parada na lesão, libera a RNA polimerase e o pedaço de RNA 
mensageiro e recruta UvrA para a lesão e quando o complexo UvrA2UvrB se forma Mfd ajuda a 
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liberação da UvrA2. No caso de dímeros este processo aumenta em dez vezes a velocidade do 
reparo. 
 Em células humanas o fator é composto de duas proteínas CSA e CSB. Quando a RNA 
polimerase II está parada na lesão CSA e CSB ativam a reparação. Somente CSB se liga à RNA 
Pol II e a desloca, com sua ação translocase. Possivelmente CSA facilita a ubiquitinação da RNA 
Pol II quando a lesão não pode ser reparada. Quando há a formação do complexo CSB-RNA PolII 
o TFIIH é recrutado e o sistema de reparação por excisão de nucleotídeos continua. 
Aparentemente CSA também contribui para a ubiquitinação e degradação de CSB após o reparo. A 
grande diferença entre este sistema e o de bactérias é que no caso humano, o RNA mensageiro já 
transcrito é aproveitado, enquanto o de bactérias é eliminado. 
OBS-1. A deficiência em reparo acoplado à transcrição causa a Sindrome de Cockayne (CS), que 
embora não seja ligada a cancerização é caracterizada por sensibilidade ao sol, envelhecimento 
precoce, nanismo, distúrbios neurológicos (microcefalia), etc. 
OBS-2. Como este sistema foi designado TCR (Transcriptio Coupled Repair) o sistema de reparo 
das lesões em genes não transcrito foi designado GGR (Global Genome Repair). 
OBS-3. Outra doença humana, a Tricotiodistrofia, caracterizada por sensibilidade ao sol, cabelos 
e unhas frágeis, deficiência em enxofre, pele escamosa, etc é também devida à deficiência em 
alguns genes do sistema de reparo por excisão GGR. 
 
19. No mecanismo de reparação de quebras duplas em bactérias qual o papel das proteínas 
RecB, RecC e RecD? 
 
R.: O complexo liga-se a terminais de DNA em hélice dupla e a ação helicase (RecBC) desenrola 
cerca de 1.000 pares de base por segundo, dissociando cerca de 30.000 pares. Quando o complexo 
encontra o octâmero χ, a nucleasse (RecD) 3’→5’ é atenuada e a 5’→3’ é ativada, enquanto a 
helicase não é alterada. Isto conduz a um longo filamento em hélice simples, com o χ no terminal 
3’, que é o substrato para a ligação de RecA. 
 
20. Na reparação de quebras duplas no DNA um sistema que não gera crossover é a síntese 
dependente do anelamento de hélices (SDSA). Quais as características deste mecanismo? 
R.: Neste caso, a hélice invasora conduzida por RecA serve como iniciador de síntese por 
polimerases e a polimerização é capaz de gerar homologia suficiente para recrutar a segunda 
hélice para anelar, desfazendo a junção de Holliday, sem necessidade de cortes na molécula. 
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21. Na reparação de quebras duplas como seria explicado o aparecimento de crossover? 
R.: O crossover, ou troca de cromossomos, pode ocorrer durante a resolução das junções de 
Holliday, pelo complexo RuvABC. Dependendo de como RuvC faz o corte nas junções, pode 
ocorrer a troca de um pedaço de DNA ou a troca do cromossomo inteiro (crossover). 
 
22. No processo de reparação pós-replicativo (reparo recombinacional) há troca de material 
genético entre as hélices do DNA (mãe para filha). Em alguns experimentos, utilizando 
mutantes deficientes no sistema de reparo por excisão de nucleotídeos pode ser detectado o 
aparecimento de dímeros de pirimidinas no DNA das hélices filhas, que não sofreram ação 
da radiação ultravioleta. Que experimento poderia ser realizado para caracterizar a passagem 
de dímeros de pirimidinas da hélice mãe para a hélice filha, utilizando uma UV endonuclease 
(que reconhece os dímeros e corta a cadeia de DNA nas lesões)? 
R.: A cultura bacteriana deve ser irradiada com UV-C. Após a irradiação coloca-se timina 
radioativa no meio de cultura. Neste caso, a hélice filha é que vai ficar marcada radioativamente. 
Se a bactéria é deficiente em excisão, os dímeros não serão removidos. Quando o mecanismo de 
recombinação genética atuar, a proteína RecA pode levar a hélice simples contendo o dímero para 
dentro da hélice dupla, ou o dímero pode ser deslocado pelo movimento da junção de Holliday. 
Após a resolução da junção de Holliday quando há a troca de um pequeno fragmento do DNA pode 
aparecer na hélice filha (marcada) um pedaço da hélice mãe, não marcada, mas contendo o 
dímero. Se o DNA for tratado com a enzima que reconhece dímeros, o DNA da hélice filha vai ser 
cortado e pode ser detectado em gradientes alcalinos de sacarose. 
OBS. Este mecanismo também já foi observado em células humanas. 
 
23. Descreva o sistema de reparação de quebras duplas em células humanas através do 
sistema NHEJ (Non-Homologous End Joining). 
R.: Este sistema ocorre principalmente na fase G1, quando não existe uma cópia do DNA para 
permitir a Recombinação Homóloga. Os complexos MRN e KU ligam-se à quebra dupla logo após 
sua formação para impedir sua degradação. O MRN é composto por: RAD50 que mantém as 
pontas juntas; MRE11, uma nucleasse que limpa as pontas 3’ na transição hélice dupla-hélice 
simples e NBS1 que é fosforilada e para o ciclo celular. KU70 e KU80 (parte docomplexo DNA-
PK) ligam-se às pontas estabilizando-as e impedindo a ressecção 5’. KU também se liga à Ligase 
IV e seu cofator XRCC4 que estimula a ligação. 
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OBS.1 – Se houver ressecção de 5 para 3’ pode aparecer DNA repetitivo e a quebra pode ser 
reparada por anelamento de hélice simples (SSA) com consequente deleção do DNA entre a 
sequências repetitivas. A proteína Artemis interage com DNA-PK e age com flap endonuclease 
eliminando os flaps formados. 
OBS.2 – Em quebras duplas sem microhomologia as polimerases Pol4, Polλ e Polμ, que 
conseguem fazer síntese sem template adicionam randomicamente alguns nucleotídeos podem 
juntar terminais incompatíveis. 
 
24. Qual o mecanismo básico da recombinação homóloga para o reparo de quebras duplas em 
células humanas, que ocorre na fase S do ciclo celular? 
R.: O mecanismo básico consiste da ressecção da hélice 5’ terminal pela EXO1 gerando um longo 
fragmento com terminal 3’ em hélice simples. Este terminal invade a hélice dupla não lesada 
formando um DNA híbrido. Esta reação é feita pela recombinase RAD51 com ajuda de RPA e 
BRCA2. A resolução das junções de Holliday é realizada e o reparo é completado. Pode haver 
ressecção dos dois terminais, invasão dupla e formação de duas junções de Holliday, que serão 
resolvidas e a lesão reparada. 
OBS.1 – Os genes das resolvases ainda não foram identificados em humanos, porém a atividade 
existe em extratos celulares. 
OBS.2 – A deficiência em reparo de quebras duplas em seres humanos causa a Ataxia 
telangietasia. 
 
 
25. Como ocorre a reparação de ligações cruzadas, por exemplo, de psoralenos, em bactérias? 
R.: Inicialmente a lesão é reconhecida pelo sistema UvrABC e são feitas duas incisões no DNA, a 
3’ e a 5’ da lesão. Entretanto a lesão não pode ser excisada, pois continua ligada na outra hélice. 
Ocorre pequena degradação do DNA e a proteína RecA promove a reparação através do sistema 
de recombinação genética. Posteriormente o sistema de excisão de nucleotídeos UvrABC atua de 
novo e agora é capaz de retira a lesão. 
OBS.1 - Alternativamente, quando o sistema de recombinação não existe ou se não existe um 
segundo DNA, pode ocorrer a síntese translesão pela DNA polimerase II entre as duas excisões 
por UvrABC. 
OBS.2 – A deficiência neste tipo de reparo causa a Anemia de Fanconi em humanos. 
 
 38 
 
 
 
26. Lesões no DNA de células humanas deflagram um sistema que acarreta a parada do ciclo 
celular (Pontos de Checagem) para que as lesões sejam reparadas antes da entrada na 
próxima etapa. Quais a principais etapas desse sistema e que enzimas participam? 
R.: O sensor de quebras duplas é a proteína ATM e de dímeros de pirimidinas é a ATR. Estas 
proteínas quando se ligam às lesões são ativadas e fosforilam diversas proteínas (mediadores, 
transdutores e efetores) ativando-as. As mediadoras em humanos são associadas com sensores e 
transdutores, fazendo a ligação entre eles. Principalmente, 53BP1, TopBP1 e MDC1(Mediator of 
DNA damage Checkpoint 1). As transdutoras de sinal são as cinases Chk1 e Chk2, ligadas a ATR e 
ATM respectivamente. As proteínas efetoras são as fosfotirosina fosfatases Cdc25A, B e C. A sua 
fosforilação pelo sistema iniciado por ATM ou ATR impede a sua ação fosfatase e bloqueia o ciclo 
celular. 
 
27. Em células bacterianas uma lesão tipo dímero, por exemplo, bloqueia a DNA polimerase 
III, parando a forquilha de replicação. Como as DNA polimerases II e V podem ultrapassar 
esta barreira? 
R.: A DNA polimerase II é requerida para reiniciar a replicação livre de erros. A forquilha 
retrocede e a hélice filha neossintetizada serve de molde para a síntese posterior por Pol II, 
formando o “pé de galinha”. O tamanho depende do que foi sintetizado na hélice não lesada. A 
forquilha é restabelecida por migração reversa das hélices, atravessando a lesão sem repará-la. A 
DNA polimerase V (formada por uma molécula de UmuC e duas de UmuD’) é capaz de 
polimerizar sem obedecer ao pareamento, provocando mutações. UmuC é a polimerase e UmuD, 
após processamento por RecA ativada transforma-se em UmuD’ e auxilia UmuC. 
 
28. A doença humana XPV (Xeroderma Pigmentosum Variante) é caracterizada por 
mutações na DNA polimerase eta (Polη), que deixa de funcionar e é substituída, normalmente 
pela DNA polimerase iota (Polι). Neste caso como isto pode levar ao câncer induzido pela 
radiação UV nestes pacientes? 
R.: A radiação UV normalmente produz dímeros de pirimidinas no DNA, principalmente dímeros 
de timina. Estas lesões bloqueiam a polimerização pela DNA polimerase δ (replicativa), podendo 
ser substituída pela Polη, que é uma polimerase translesão que adiciona AA em frente a dímeros de 
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timina, portanto não é mutagênica. Quando há mutações em Polη ela pode ser substituída por 
outra polimerase translesão, normalmente a Polι, que em frente a dímeros de timina coloca 
qualquer base, sendo, portanto, mutagênica. Dai o aparecimento de câncer induzido por UV em 
pacientes XPV. 
 
29. Como funciona o produto do gene oxyR bacteriano na resposta a tratamento com agentes 
oxidantes (H2O2, por exemplo)? 
R.: O gene oxyR codifica a proteína OxyR, que responde a níveis aumentados de peróxido de 
hidrogênio. O produto deste gene é um regulador positivo de pelo menos 9 genes e a oxidação da 
proteína OxyR, em dois dos seus resíduos cisteína, é o sinal para que haja a ativação da 
transcrição desses genes. Dentre eles estão: katG (catalase), gor (glutationa redutase), grxA 
(glutarredoxina), ahpCF (alquilhidroperóxido redutase) e fur (um controlador do transporte de 
ferro para a célula). Desta maneira o tratamento das bactérias com concentrações micromolares 
de H2O2 protege as células contra concentrações milimolares do mesmo agente. 
OBS – Bactérias tratadas com superóxido induzem o operon SoxRS que controla a síntese de 
superóxido dismutase (soda), endonuclease IV (nfo), glicose 6-fosfato-desidrogenase (zwf) e fur, 
além de outros, o que protege a célula contra concentrações mais elevadas de superóxidos. 
 
30. O que são funções SOS em bactérias e como elas são induzidas? 
R.: Funções SOS são respostas fenotípicas que são expressas quando diversos genes são ativados e 
conduzem à produção de grandes quantidades de proteínas sob seu controle genético. Em 
bactérias o gene lexA codifica a proteína LexA que é o repressor de mais de 50 genes (chamados 
genes din – damage induced). Quando ocorrem lesões no DNA, com a produção de DNA em hélice 
simples, a proteína RecA se liga a essas regiões, transforma-se em co-protease e promove a auto 
clivagem do repressor LexA, liberando a síntese dos mRNAs de todos os genes din, e portanto a 
céliula fica repleta das proteínas cujos genes são controlados por LexA. Entre essas proteínas 
encontram-se muitas envolvidas na reparação e na mutagênese. Quando a lesão é reparada e RecA 
não se transforma mais em co-protease, LexA volta a reprimir todos os genes din. 
OBS.1 - Os genes lexA e recA estão sob o controle do repressor LexA, portanto quando o sinal 
indutor deixa de existir a célula também tem muita proteína LexA para reprimir de novo todos os 
genes. 
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OBS.2 – Os genes que reparam por excisão de nucleotídeos (uvrA, uvrB, uvrD) e também os 
genes recA, recB, recN, ruvA, ruvB, envolvidos no sistema de reparo recombinacional, são 
alguns dos genes din. 
 
31. O que é Indução Lisogênica e como ocorre ao nível molecular? 
R.: Um fago temperado pode se incorporar ao cromossomo bacteriano, sob a forma de profago, 
mantendo-se em uma espécie de equilíbrio, graças à atuação de um repressor, de natureza proteica 
(cI, no caso do fago lambda), codificado pelo profago. A inativação deste repressor leva ao