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Respostas às atividades da obra 
Biologia Molecular da Célula, 5a Edição
Uma criatura do mar avistada entre as Antilhas e Nice, em 1562. Nunca saberemos exatamente o que a 
pessoa que desenhou esta figura realmente viu, mas é pouco provável que esta criatura tenha sido totalmente 
inventada. Qualquer um que tenha feito um curso de histologia sabe como é difícil aprender a observar e cap-
tar detalhes relevantes e precisos a partir de uma cena não familiar. Isto é importante para os biólogos celula-
res; é muito fácil interpretar o que não é familiar quando já se tem um conhecimento prévio, impossibitando a 
percepção de algo novo.
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Células e Genomas 1
 1-1 Falso. Os conjuntos de genes da hemoglobina se originaram nos humanos da du-
plicação a partir de um gene ancestral que codificava a proteína globina; portanto, 
eles são exemplos de genes parálogos. Os genes da hemoglobina α humana e dos 
chimpanzés são ortólogos, assim como os genes da hemoglobina β de humanos 
e de chimpanzés, etc. Todos os genes que codificam a proteína globina, incluindo 
o gene para a mioglobina, que apresenta uma relação evolutiva mais distante, são 
homólogos uns aos outros.
 1-2 Verdadeiro. Nos organismos unicelulares, o genoma também é o material here-
ditário, e qualquer modificação que ele sofra é repassada para a próxima gera-
ção. As células germinativas geralmente estão isoladas no interior dos organismos 
multicelulares, minimizando o seu contato com células estranhas, vírus e DNA, 
protegendo assim as espécies dos efeitos de uma possível transferência genética 
horizontal.
 1-3 Verdadeiro. Os genomas das bactérias são reduzidos ao essencial: apenas uma pe-
quena porção se destina ao controle da expressão gênica. Já no genoma humano, 
apenas cerca de 1,5% das sequências de DNA codifica proteínas.
 1-4 A resistência a mutações, observada no código genético, sugere que ele esteja su-
jeito às pressões da seleção natural. Dessa maneira, a resistência a mutações é 
uma característica favorável do código genético, pois permite que os organismos 
mantenham informações suficientes para especificar fenótipos complexos. Esta 
lógica sugere que um evento aleatório – aproximadamente de um em um milhão 
– tenha sido responsável pelo surgimento de um código genético à prova de erros 
como o nosso.
Contudo, na prática isto não é tão simples. Se a resistência a mutações for uma 
característica essencial de qualquer código genético, então os únicos códigos que 
observaríamos seriam aqueles à prova de erros. Um evento evolutivo menos rígi-
do, que originasse um código mais sujeito a erros, poderia limitar a complexidade 
da vida.
Existem diversas provas de que o código genético não é estático e responde às 
forças da seleção natural. Variantes do código genético já foram identificadas em 
mitocôndrias e no genoma nuclear de diversos organismos.
Referência: Freeland SJ e Hurst LD (1998) The genetic code is one in a million. J. 
Mol. Evol. 47, 238-248.
 1-5 Algumas hipóteses poderiam ser testadas:
 1. Uma análise do conteúdo de aminoácidos poderia indicar se o conjunto de ami-
noácidos utilizado pelos organismos sendo caracterizados difere ou não daquele 
utilizado pelos organismos da Terra. No entanto, mesmos organismos da Terra 
podem apresentar aminoácidos diferentes dos 20 mais comuns, como hidroxipro-
linas, fosfosserinas e fosfotirosinas.
 2. O sequenciamento do DNA da amostra a ser caracterizada permitirá a compara-
ção da sua sequência de nucleotídeos com a sequência dos organismos da Terra. 
Uma análise cuidadosa da sequência poderia resolver este problema.
 3. A análise do código genético do novo organismo pode ser uma boa abordagem.
 1-6 “Alimentar-se” significa “obter energia livre ou substratos a partir de”, seja esta 
fonte a luz solar ou compostos químicos inorgânicos. No caso da fotossíntese, os 
fótons da luz solar são utilizados para excitar os elétrons de algumas moléculas, 
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4 Capítulo 1 Células e Genomas
criando espécies instáveis. Quando estes elétrons voltam ao seu estado natural, a 
energia liberada é aproveitada por mecanismos que direcionam a síntese de ATP. 
De modo similar, os organismos litotróficos obtêm energia livre pela oxidação de 
uma ou mais moléculas reduzidas obtidas das fendas termais (p. ex., H2S → S + 
2H+), utilizando alguma molécula comum presente no ambiente como aceptora 
de elétrons (2H+ + ½ O2 → H2O). A energia liberada nestas reações de oxidação-
redução (transferência de elétrons) é utilizada em reações que envolvam a síntese 
de ATP.
 1-7 São possíveis quatro árvores filogenéticas (Figura R1-1). Os três grupos podem ter 
divergido de um ancestral comum ao mesmo tempo. As eubactérias e as arque-
bactérias podem ter divergido dos eucariotos e então se separado. As eubactérias 
e os eucariotos podem ter divergido das arquebactérias e então formado ramos 
distintos. Ou ainda, as arquebactérias e os eucariotos podem ter divergido das 
eubactérias antes de divergirem entre si. Apesar de os eventos de transferência 
horizontal tornarem a análise filogenética mais complicada, acredita-se que as 
arquebactérias e os eucariotos se separaram das eubactérias e então as arquebac-
térias divergiram do grupo dos eucariotos.
 1-8 É pouco provável que qualquer gene tenha se originado com as características 
perfeitas para a sua função. Assume-se que genes altamente conservados, como 
os que codificam o RNA ribossomal, tenham sido otimizados por processos evo-
lutivos mais rápidos durante a evolução do ancestral comum a arquebactérias, 
eubactérias e eucariotos. Uma vez que RNAs ribossomais (e os produtos de outros 
genes altamente conservados) participam nos processos fundamentais aperfei-
çoados anteriormente, não houve pressão evolutiva para mudança. Já os genes 
menos conservados – ou seja, os que evoluem mais rapidamente – estão cons-
tantemente sujeitos a ocupar novos nichos funcionais. Considere, por exemplo, a 
evolução dos diferentes genes da globina (veja a resposta da Questão 1.1).
 1-9
 A. Uma vez que os genes envolvidos nos processos de fluxo de informação estão 
menos sujeitos à transferência horizontal, as árvores evolutivas derivadas destes 
genes são mais confiáveis para estimar as relações evolutivas entre os organismos. 
Portanto, é provável que as arquebactérias tenham se separado dos eucariotos de-
pois de ambos terem divergido do grupo das eubactérias.
 B. A complexidade é uma explicação lógica para as diferenças nas taxas de transfe-
rência horizontal de genes. A transferência bem sucedida de um gene relacionado 
ao processo de fluxo de informação necessita que o seu produto gênico se encaixe 
em um complexo funcional preexistente, talvez suplantando a proteína original 
presente no organismo. Para que esta proteína se encaixe em um complexo pro-
teico, é necessário que ela apresente superfícies de ligação complementares ao 
complexo, permitindo a sua interação correta. Já um produto gênico que desem-
penhe uma reação metabólica independente pode ser perfeitamente funcional 
em qualquer organismo. Se esta reação metabólica conferir alguma vantagem 
adaptativa ao organismo que receber este gene (ou ao menos, não conferir des-
vantagens), o gene em questão pode ser acomodado no genoma do organismo 
receptor.
Referência: Jain R, Rivera MC e Lake JA (1999) Horizontal gene transfer among 
genomes: The complexity hypothesis. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 96, 3801-3806.
Figura R1-1 As quatro possíveis relações 
evolutivas entre archaea (A), eubactérias 
(B) e eucariotos (E) (Resposta 1-7).
A B E A B E A E BA B E
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Capítulo 1 Células e Genomas 5
 1-10
 A. A hipótese mais simples é que a transferência gênica tenha ocorrido no ponto in-
dicado na Figura R1-2. As linhagens além deste ponto apresentam o gene Cox2 
nuclear, enquanto as linhagens que se ramificam nos pontos anteriores não apre-
sentam.
 B. Cinco gêneros (Lespedeza, Dumasia, Pseudeminia, Neonotonia e Amphicarpa) 
aparentemente possuem cópias funcionais dos genes mitocondrial e nuclear, 
conforme indicado em cinza na Figura R1-2.
 C. Dez gêneros (Eriosema, Atylosia, Erythrina, Ramirezella, Vigna, Phaseolus, 
Ortholobium, Psoralea, Cullen e Glycine) não apresentam o gene mitocondrial 
funcional. O número mínimo de eventos de inativação é quatro, conforme indica-
do pelos quadrados na Figura R1-2.
 D. Seis gêneros (Calopogonium, Pachyrrhizus, Cologania, Pueraria, Pseudovigna e 
Teramnus) não apresentam a cópia funcional do gene nuclear. O número mínimo 
de eventos de inativação é cinco, conforme indicado pelos círculos na Figura R1-
2.
 E. Estes dados sugerem que a transferência de genes da mitocôndria para o núcleo 
não é um processo de apenas uma etapa; isto é, simultânea perda do gene mito-
condrial e aparecimento deste gene no núcleo. Este é um cenário bastante impro-
vável uma vez que as versões nucleares dos genes mitocondriais devem adquirir 
ainda sequências sinalizadoras que permitam o transporte das proteínas sinteti-
zadas para a mitocôndria (veja o Capítulo 12 da obra). Os dados apresentados na 
Figura R1-2 indicam que o processo de transferência iniciou com o aparecimento 
do gene no núcleo. Esta primeira etapa não é acompanhada pela perda do gene 
mitocondrial. Uma vez que o gene nuclear esteja ativado, é observado um está-
gio intermediário onde as duas cópias do gene estão ativadas. Posteriormente, 
uma das cópias é inativada. Se o gene nuclear for inativado, o processo de transfe-
rência do gene é interrompido. Se o gene mitocondrial for inativado (geralmente 
por mutações pontuais), a transferência gênica pode continuar. O estágio final da 
transferência é a eliminação do gene mitocondrial não funcional, um processo 
que ocorrerá durante a replicação do genoma.
Referência: Adams KL, Song K, Roessler OG, Nugent JM, Doyle JL, Doyle JJ e 
Palmer JD (1999) Intracellular gene transfer in action: Dual transcription and 
multiple silencing of nuclear and mitocondrial cox2 genes in legumes. Proc. Natl. 
Acad. Sci. U.S.A. 96, 13863-13868.
 1-11
 A. Os dados da árvore filogenética (ver Figura 1-3, constante na obra, p. 43) indicam 
que o gene da hemoglobina de plantas tenha se originado por transferência hori-
zontal. As sequências das hemoglobinas de plantas parecem ter divergido há mui-
to tempo na escala evolutiva, no mesmo momento, ou ainda antes, do surgimento 
dos moluscos, insetos e nematoides. As relações evolutivas indicadas na árvore 
sugerem que o gene da hemoglobina surgiu a partir de algum ancestral comum.
 B. Se o gene da hemoglobina de plantas tivesse se originado de transferência hori-
zontal a partir de um parasita nematoides, a sua sequência estaria agrupada com 
as sequências de genes de hemoglobina de nematoides na árvore filogenética da 
Figura Q1-3.
 1-12 Três hipóteses gerais podem ser propostas.
A hipótese do tempo de geração propõe que as diferenças nas taxas são conse-
quência dos diferentes tempos de geração. Espécies como o rato, com tempo de 
geração mais curto, passarão por um número maior de gerações e divisões das 
células germinativas, e consequentemente por mais ciclos de replicação do DNA. 
Esta hipótese assume que os erros inseridos durante a replicação do DNA são a 
maior fonte de mutações.
A hipótese da taxa metabólica afirma que espécies com maiores taxas de evo-
lução apresentam maiores taxas metabólicas, gerando mais espécies reativas de 
oxigênio, a principal fonte de danos ao DNA. Isto é particularmente relevante 
quando consideramos genomas mitocondriais, uma vez que a mitocôndria é o 
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6 Capítulo 1 Células e Genomas
principal local de utilização de oxigênio e de geração de radicais livres nas cé-
lulas.
A hipótese da eficiência de reparo propõe que a eficiência de reparo do DNA 
danificado difere entre as linhagens. Espécies com mecanismos de reparo mais 
eficientes reduziriam a proporção de erros que levariam a mutações. Existem evi-
dências experimentais de que estas diferenças nos sistemas de reparo existem, a 
partir de células humanas e de ratos em cultivo, mas não está claro se estas dife-
renças existem também nas células germinativas destes organismos.
Referência: Li WH (1997) Molecular Evolution, p. 228-230. Sinauer Associates, 
Inc.: Sunderland MA.
Figura R1-2 Resumo da distribuição 
do gene Cox2 e seu transcrito, em um 
contexto filogenético, mostrando os 
locais mais prováveis de transferência 
gênica e o número mínimo de eventos 
de inativação do gene mitocondrial 
(quadrados) e do gene nuclear (círculos) 
(Resposta 1-10). O destaque em cinza 
indica os gêneros que aparentemente 
apresentam cópias funcionais dos ge-
nes mitocondrial e nuclear.
GENE RNA
mt mtnuc nuc
Pisum
Clitoria
Tephrosia
Galactia
Canavalia
Lespedeza
Eriosema
Atylosia
Erythrina
Ramirezzella
Vigna
Phaseolus
Dumasia
Calopogonium
Pachyrhizus
Cologania
Pueraria
Pseudeminia
Pseudovigna
Ortholobium
Psoralea
Cullen
Neonotonia
Teramnus
Amphicarpa
Glycine
+ –
+ –
+ –
+ –
+
+ +
+ + + +
+ + + +
+ +
+ + + +
+ +
+ +
+ +
+ +
+ +
+ +
–
+ –
+ –
+ –
+ –
+ –
+ –
+ –
+ –+ –
+–
+–
+–
+–
+–
+–
+–
+–
+–
+–
+–
+–
+–
+–
+–
+–
+–
+–
+–
+ –
+ –
+ –
+ –
+ –
Transferência
gênica e
ativação
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Química Celular e Biossíntese 2
 2-1 Verdadeiro. A cada meia-vida, metade da radiatividade restante diminui. Após 10 
meias-vidas (1/2)10, apenas 1/1.024 da radiatividade original se mantém.
 2-2 Falso. O pH da solução será próximo ao neutro (pH 7,0), pois poucos íons H� do 
HCl irão exceder o número de íons H� originados da dissociação das moléculas 
de água. Não importa o quão dissolvido esteja um ácido, ele não originará uma 
solução básica. Em concentração igual a 10�8 M, o pH da solução será 6,98.
 2-3 Falso. A maioria das interações entre macromoléculas depende da habilidade de 
associação e dissociação rápidas, o que não é possível se estas moléculas intera-
girem por ligações covalentes. No entanto, em situações onde uma grande esta-
bilidade estrutural é necessária, como na formação da parede celular de plantas, 
bactérias e fungos, ou na matriz extracelular das células animais, algumas macro-
moléculas podem se encontrar unidas por ligações covalentes.
 2-4 Verdadeiro. A diferença entre animais e plantas é o modo como obtêm as molécu-
las que serão oxidadas para consumo de energia. As plantas utilizam as reações de 
fotossíntese, e os animais precisam ingerir suas fontes de alimento.
 2-5 Verdadeiro. As reações de oxidação-redução se referem às reações nas quais ocor-
re transferência de elétrons entre moléculas. Uma reação de oxidação deve ser 
acompanhada por uma reação de redução, pois o número de elétrons deve ser 
mantido constante.
 2-6 Falso. A constante de equilíbrio para a reação A ↔ B não é alterada. O acoplamen-
to de reações pode transformar uma reação desfavorável em uma reação favorá-
vel, por alterar a concentração dos produtos da primeira reação em relação aos 
seus substratos, mas não irá mudar o valor da sua constante de equilíbrio, pois, 
como o nome indica, este valor é constante.
 2-7 Verdadeiro. Uma reação com valor negativo de ΔG°não irá ocorrer esponta-
neamente caso a concentração de produto exceda a concentração esperada nas 
condições de equilíbrio. Já uma reação com valor positivo de ΔG° ocorrerá es-
pontaneamente em condições onde exista excesso de substratos em relação à 
concentração esperada nas condições de equilíbrio.
 2-8 Falso. A glicólise é a única via metabólica capaz de gerar ATP na ausência de oxi-
gênio. Existem diversas situações de anoxia em que as células dependem da gli-
cólise para a obtenção de energia. Por exemplo, em treinos intensos de corrida, a 
circulação não é capaz de manter condições adequadas de oxigenação nos mús-
culos das pernas, que dependem então da glicólise, realizada a partir das molécu-
las de glicogênio celular. Outro exemplo são as hemácias, que, por apresentarem 
mitocôndrias, não realizam metabolismo oxidativo.
 2-9 Falso. Os átomos de oxigênio da molécula de CO2 não são oriundos dos átomos 
de oxigênio consumidos durante a oxidação da glicose. As moléculas de oxigênio 
utilizadas na fosforilação oxidativa originam moléculas de água.
 2-10 A química orgânica realizada nos laboratórios raramente é realizada em água, de-
vido à baixa solubilidade de alguns compostos e à reatividade da água com algu-
mas reações. No entanto, a maior diferença entre a química orgânica das células 
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8 Capítulo 2 Química Celular e Biossíntese
vivas e a realizada em laboratório é a complexidade. Um fator essencial em labo-
ratório é o uso de reagentes com alto grau de pureza; já nas células vivas, milha-
res de reações distintas são realizadas simultaneamente e sem interferências. É a 
habilidade das enzimas de isolar ambientes ótimos através de catalisadores que 
permite a realização de tantas reações simultâneas.
 2-11
 A. O etanol em uma cerveja com graduação alcoólica igual a 5% está na concentra-
ção 0,86 M. O etanol puro é 17,2 M ([789 g/L] � [mol/46 g]).
 B. No limite legal de 80 mg/100 mL, haverá uma concentração de etanol igual a 17,4 
mM no sangue ([80 mg/0,1 L0 � [mmol/46 mg]).
 C. No limite legal (17,4 mM), o etanol de cervejas com graduação alcoólica igual a 
5% (0,86 M) estará diluído 49,4 vezes (860 mM/17,4 mM). Esta diluição repre-
senta 809 mL de cerveja em 40 L de água corporal, o que equivale a 2,3 cervejas 
de 355 mL.
 D. Aproximadamente quatro horas. Com duas vezes o limite legal, uma pessoa terá 
64 g de etanol ([0,16 g/0,1L] � [40 L]). Uma pessoa é capaz de metabolizar 8,4 g de 
etanol por hora, levando 3,8 horas para metabolizar 32 g de etanol (equivalente à 
quantidade que excede o limite legal).
 2-12 Quanto menor a meia-vida, maior o número de átomos que diminuirão por uni-
dade de tempo, aumentando o número de dpm ou curies. Se átomos radiativos 
estiverem presentes em quantidades equimolares, aqueles com meia-vida mais 
curta apresentarão maior valor de dpm ou Ci/mmol – uma atividade específica 
maior.
 2-13
 A. Uma solução é considerada neutra quando as concentrações de H� e OH� são 
iguais. Isto ocorre quando a concentração de cada um destes íons é igual a 10�7 M, 
e seu produto equivale a 10�14 M2.
 B. Em uma solução de NaOH de 1 mM, a concentração de OH� é 10�3M. Portanto, a 
concentração de H� é igual a 10�11 M, o que corresponde a um valor de pH igual a 
11.
[H�] �
KW
[OH�]
�
10�14 M2
� 10�11 M
10�3 M
 C. Um valor de pH igual a 5,0 corresponde a uma concentração de H� igual a 10�5 M. 
A concentração de íons OH– nesta mesma solução será igual a 10�9 M.
 2-14 Os valores de pK, do menor para o maior, serão 4, 1, 2, 3. Considere o grupo carbo-
xila da cadeia lateral do aspartato, ou ácido aspártico, na superfície de uma pro-
teína, na ausência de outros grupos ionizáveis (condição 1). Nestas condições, o 
seu valor de pK será de aproximadamente 4,5, um valor maior do que o observado 
no aminoácido livre, pois não sofre a influência do grupo amino carregado positi-
vamente. Se esta cadeia lateral se encontrar em um ambiente hidrofóbico, no in-
terior de uma proteína (condição 2), o seu valor de pK será maior, pois a presença 
de um grupo carregado em um ambiente hidrofóbico é desfavorável. Havendo um 
segundo grupo negativamente carregado neste ambiente hidrofóbico (condição 
3), o valor de pK da cadeia lateral do aspartato será ainda maior devido à repulsão 
eletrostática. Caso exista um grupo de carga positiva neste ambiente (condição 
4), a atração eletrostática favorecerá a transferência de um próton, diminuindo o 
valor de pK da cadeia lateral do aspartato, mesmo quando comparado ao mesmo 
aminoácido exposto na superfície de uma proteína (1).
 2-15 Se a atividade enzimática for dependente de uma alteração no estado de proto-
nação de um resíduo de histidina, esta histidina deverá estar no seu estado pro-
tonado (carregado), e a enzima será ativa em valores de pH menores que o pK da 
histidina (geralmente entre 6,5 e 7,0).
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Capítulo 2 Química Celular e Biossíntese 9
 2-16 Antes de uma corrida, o corredor deve respirar rapidamente. Como uma corrida 
de curta distância resultará em uma diminuição do pH do sangue, o objetivo antes 
da corrida é aumentar o pH sanguíneo, aumentando o tempo que o atleta levará 
para atingir o estado de fadiga. Segurar o fôlego irá aumentar a quantidade de CO2 
dissolvido no sangue, deslocando o equilíbrio da reação para a direita, aumentan-
do a [H�] e diminuindo o pH do sangue. Ao respirar rapidamente, a concentração 
de CO2 do sangue diminui e desloca o equilíbrio da reação para a esquerda, dimi-
nuindo a [H�] e aumentando o pH do sangue.
 2-17 Os grupos funcionais das três moléculas estão indicados e devidamente denomi-
nados na Figura R2-1.
 2-18 O cálculo é feito do seguinte modo (utilizando a molécula de água como exem-
plo): massa da água � 3 � 10�23 g ([18g/mol] � [mol/6 � 1023 moléculas]).
v � (kT/m)1/2
v � 
v � 3,78 � 104 cm/seg
As velocidades instantâneas para as moléculas de água, glicose e mioglobina são: 
3,8 � 104 cm/seg, 1,2 � 104 cm/seg e 1,3 � 103 cm/seg. Convertendo estes valo-
res em km/h, uma molécula de água se desloca em uma velocidade igual a 1.360 
km/h, a glicose a 428 km/h, e a mioglobina a 47 km/h.
Referência: Berg HC (1993) Random Walks in Biology: Expanded Edition, p. 5-6, 
Princeton University Press.
 2-19 A termodinâmica considera o sistema como um todo, ou seja, inclui as moléculas 
de água. O aumento na entropia se deve principalmente ao efeito da polimeriza-
ção das unidades de tubulina (hidrofóbicas) sob as moléculas de água adjacentes 
(que são ordenadas na proximidade dos microtúbulos). Estas moléculas de água 
não estão livres para interagir com as demais moléculas de água que as rodeiam, 
o que resulta em um aumento da entropia do sistema, excedendo a diminuição da 
entropia causada pela polimerização dos microtúbulos.
 2-20 Toda população de moléculas de ATP disponíveis no corpo é reciclada 1.800 vezes 
por dia, um pouco mais de uma vez por minuto. A conversão de 3 moles de gli-
cose em CO2 gera 90 moles de ATP ([3 moles de glicose] x [30 moles de ATP/mol 
de glicose]). O corpo contém 5 x 10–2 mol de ATP ([2 x 10–3 mol/L] x 25 L). Como a 
concentração de ATP não muda, cada molécula precisa ser reciclada 1.800 vezes 
por dia ([90 moles de ATP/dia] / [5 x 10–2 mol de ATP]).
 2-21 O corpo humano consome cerca de 70 watts.
watts
�
109 ATP
�
5 � 1013 células
�
mol
�
12 kcal
�
4,18 � 103 J
corpo 60 seg célula corpo 6 � 1023 ATP mol kcal
�
69,7 J/seg
�
69,7 watts
corpo corpo
 2-22 Escalar o monte Matterhorn a partir do topo do monte Zermatt, uma distância 
vertical de 2.818 m, requer 496 kcal:
trabalho � 75 kg �
9,8 m
� 2.818 m �
J
�
kcal
seg2 kg m2/seg2 4,18 � 103
� 495,5 kcalEste valor equivale a 1,5 barra energética. Na realidade, o corpo humano não con-
verte energia em trabalho com 100% de eficiência, e sim com aproximadamente 
25% de eficiência, o que aumenta a necessidade calórica para cerca de 6 barras.
O
hidroxila
carbonil
piruvato
sulfidril
cisteína
amino
carboxilato
fosforil
1,3-bifosfoglicerato
carboxilato
grupo 
carboxílico 
fosfórico do 
ácido anídricoO
P
OC
C
CH
2
CH
3
SH
O
C
O–
CH
2
CH
2
CH
NH
3
+
HO H
O––O
O
O
C
C
O–
O–
P O––O
Figura R2-1 Grupos funcionais nas mo-
léculas de 1,3 bifosfoglicerato, piruvato 
e cisteína (Resposta 2-17).
Alberts-Resp_Book.indb 9Alberts-Resp_Book.indb 9 23.11.09 10:54:3123.11.09 10:54:31
10 Capítulo 2 Química Celular e Biossíntese
Referência: Frayn KN (1996) Metabolic Regulation: A Human Perspective, p. 179. 
Londres: Portland Press.
 2-23 Sob condições anaeróbias, as células não são capazes de utilizar piruvato e NADH. 
Os elétrons transportados pelo NADH são transferidos para a cadeia transporta-
dora de elétrons da fosforilação oxidativa; na ausência de oxigênio, contudo, estes 
elétrons não são utilizados, assim como o piruvato, havendo então acúmulo de 
piruvato e NADH. O processo de fermentação combina estas duas moléculas em 
lactato ou etanol, que são exportados pela célula para o ambiente extracelular.
Células que não realizam fermentação convertem rapidamente as suas moléculas 
de NAD� em NADH, que se acumula e inibe a glicólise na etapa de conversão de 
gliceraldeído-3-fosfato em 1,3-bifosfoglicerato. A fermentação regenera as molé-
culas de NAD� pela transferência de elétrons das moléculas de NADH para piru-
vato, permitindo a continuidade da glicólise.
 2-24 Na ausência de oxigênio, a energia celular é obtida pela fermentação, o que requer 
um maior fluxo do ciclo glicolítico para gerar quantidades suficientes de ATP. Na 
presença de oxigênio, a célula é capaz de gerar ATP pela fosforilação oxidativa, 
que gera ATP de modo mais eficaz que a glicólise, e menos moléculas de glicose 
são necessárias para gerar a mesma quantidade de ATP.
 2-25 Não é possível reverter esta reação em condições fisiológicas. O fluxo de reações 
ao longo de uma via metabólica requer que os valores de ΔG de todas as etapas 
sejam negativos. Reverter a reação G6P � ADP → glicose � ATP, com ΔG° � 4,0 
kcal/mol, requer uma proporção de [glicose] [ATP] / [G6P] [ADP] menor do que 
10�2,84 (0,0015) para atingir o equilíbrio da reação (ΔG � 0).
ΔG � ΔG° � 1,41 kcal/mol log
[glicose] [ATP]
[G6P] [ADP]
0 � 4,0 kcal/mol � 1,41 kcal/mol log
[glicose] [ATP]
[G6P] [ADP]
log
[glicose] [ATP]
�
�4,0 kcal/mol
� �2,44
[G6P] [ADP] 1,41 kcal/mol
log
[glicose] [ATP]
� 0,0015
[G6P] [ADP]
A concentração de ATP no interior de uma célula sempre excede a concentração 
de ADP, impossibilitando a reversão da reação.
 2-26 A remoção de fragmentos de dois átomos de carbono a partir da extremidade car-
boxílica é a única possibilidade que explica a diferença entre o metabolismo de 
ácidos graxos de cadeia par ou ímpar. Os dois átomos de carbono terminais não 
são removidos do ácido fenilacético, pois o anel benzênico interfere com o pro-
cesso de fragmentação através de alterações induzidas no terceiro átomo, a partir 
da extremidade carboxílica. Como este carbono faz parte do anel benzênico no 
ácido fenilacético, ele não é metabolizado.
Além de explicar a diferença no metabolismo de ácidos graxos de cadeia par e 
ímpar, os resultados de Knoop também indicaram a direção da degradação da 
cadeia do ácido graxo. Se a extremidade não ácida nos ácidos graxos fosse degra-
dada inicialmente, a adição do anel benzênico impediria o seu metabolismo, ou o 
anel benzênico seria excretado sempre na mesma forma, independentemente do 
número de átomos de carbono presentes na molécula de ácido graxo.
Referência: Knoop F (1905) Der Abbau aromatischer Fettsäuren im Tierkörper. 
Beitr. Chem. Physiol. 6, 150-162.
 2-27 Os experimentos de alimentação cruzada indicam que as três etapas controladas 
pelos produtos dos genes TrpB, TrpD e TrpE estão arranjadas na seguinte ordem:
X 
TrpE
 Y 
TrpD
 Z 
TrpB
 triptofano
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Capítulo 2 Química Celular e Biossíntese 11
Sendo X, Y e Z intermediários não identificados da via metabólica.
A habilidade da cepa TrpE – de ser alimentada pelas outras duas cepas indica que 
TrpD– e TrpB– acumulam intermediários mais distantes da via metabólica do que 
a etapa controlada pelo gene TrpE. A habilidade da cepa TrpD– de ser alimentada 
por TrpB– e não por TrpE – situa este gene no meio da via. Como TrpB– não é capaz 
de ser alimentada por nenhuma outra cepa, isso indica que este gene controla a 
etapa mais próxima ao triptofano.
Referência: Yanofsky C (2001) Advancing our knowledge in biochemistry, genetics, 
and microbiology through studies on tryptophan metabolism. Anuu. Rev. Biochem. 
70, 1-37.
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Proteínas 3
 3-1 Verdadeiro. Em uma folha �, as cadeias laterais dos aminoácidos de cada uma 
das fitas que a compõem estão posicionadas, alternadamente, acima e abaixo do 
plano da folha �. Cada fita de uma folha � pode ser considerada uma hélice na 
qual cada aminoácido apresenta uma rotação de 180° em relação ao aminoácido 
adjacente.
 3-2 Verdadeiro. As alças que se projetam e circundam as proteínas geralmente apre-
sentam diversos grupos químicos que permitem a interação de outras moléculas 
através de diversas ligações químicas fracas.
 3-3 Verdadeiro. As enzimas apresentam números fixos de sítios de ligação. Quando 
a concentração de substrato for suficiente para que todos os sítios de ligação de 
uma proteína estejam ocupados, a velocidade máxima de reação que esta enzima 
catalisa não pode ser aumentada através do aumento da quantidade de substra-
to.
 3-4 Falso. O número de turnover é constante, pois ele corresponde ao valor de Vmáx 
dividido pela concentração enzimática. Por exemplo, um aumento de duas vezes 
na concentração da enzima induzirá um valor de Vmáx duas vezes maior, mas não 
afetará o número de turnover: 2 Vmáx/2 [E] � k3.
 3-5 Verdadeiro. O termo cooperatividade indica que alterações conformacionais so-
fridas por uma das subunidades que compõem uma proteína com estrutura qua-
ternária são comunicadas às outras subunidades idênticas da molécula, induzin-
do a mesma alteração conformacional em toda a proteína.
 3-6 Verdadeiro. Cada ciclo de fosforilação e desfosforilação hidrolisa uma molécula 
de ATP; no entanto, isto não pode ser visto como desperdício de energia. Os ciclos 
de adição e remoção de fosfato permitem que as proteínas tenham suas ativida-
des finamente reguladas em resposta a estímulos externos que exigem alterações 
rápidas no estado de metabolismo da célula.
 3-7 Uma vez que cada posição em uma proteína de 300 aminoácidos pode ser ocupa-
da por um dos 20 aminoácidos de ocorrência natural, existem 20300 (o que equiva-
le a 10390) proteínas possíveis. A massa de uma destas possíveis proteínas seria:
massa �
110 d
�
300 a
� 10390 proteínas �
g
a proteína 6 � 1023 d
massa � 5,5 � 10370 g
Portanto, a massa de proteínas ultrapassaria a massa total observada no universo 
(1080 g) em um fator de 10290!
 3-8 Em termos gerais, uma identidade de pelo menos 30% é suficiente para a identi-
ficação de proteínas homólogas nas buscas em bancos de dados. As identidades 
entre 20 e 30% são problemáticas, pois as proteínas identificadas como possíveis 
homólogas podem ser falso-positivas, uma limitação da técnica.A busca por 
sequências de proteínas homólogas de relacionamento evolutivo mais distante 
é facilitada pelo uso de sequências de aminoácidos mais curtas, pois quando se 
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14 Capítulo 3 Proteínas
utiliza sequências inteiras normalmente a identidade é menor que 30%. Nestes 
casos, com a sequência completa, as porções não conservadas da proteína serão 
predominantes na comparação entre as sequências de proteínas dos bancos de 
dados.
 3-9 A justaposição das porções N-terminal e C-terminal do domínio kelch o identifica 
como sendo do tipo encaixe. Os domínios do tipo em linha são caracterizados 
pela posição das porções N-terminal e C-terminal em lados opostos do domínio.
 3-10
 A. Estes dados são consistentes com a hipótese de que o comportamento de mola da 
molécula de titina se deve ao desenovelamento sequencial dos seus domínios Ig. 
Inicialmente, o fragmento continha sete domínios Ig, havendo sete picos no gráfi-
co resultante de força versus extensão. Os picos resultantes observados correspon-
dem ainda ao esperado em uma perda sequencial da estrutura secundária dos 
domínios da proteína. A adição de um agente desnaturante elimina os picos do 
gráfico, pois a proteína já terá perdido a estrutura dos seus domínios Ig, aumen-
tando a extensão que ela atinge por unidade de força aplicada. Quando estes do-
mínios são estabilizados por ligações entre eles e, portanto, se tornam incapazes 
de se desenovelarem, os picos desaparecem do gráfico e a extensão por unidade 
de força aplicada diminui.
 B. O espaçamento entre os picos, de aproximadamente 25 nm, corresponde quase 
perfeitamente ao valor calculado para o desenovelamento sequencial dos domí-
nios Ig. Um domínio enovelado ocupa 4 nm, mas, quando desenovelado, os seus 
89 aminoácidos alinhados ocupam cerca de 30 nm (89 � 0,34 nm), um aumento 
de 26 nm.
 C. A presença de picos separados indica que cada domínio se desdobra quando sub-
metido a uma força característica, implicando que cada domínio apresenta uma 
estabilidade definida. A coleção de domínios se desdobra na ordem do menos ao 
mais estável. Assim, é necessário um pouco mais de força a cada vez para desdo-
brar o próximo domínio.
 D. A quebra abrupta da força reflete uma característica importante das proteínas: a 
cooperatividade. As proteínas tendem a perder a sua estrutura terciária e secun-
dária de um modo tudo-ou-nada. Um pequeno número de ligações de hidrogênio 
é responsável por manter a estrutura de um domínio (Figura R3-1), e o rompi-
mento destas ligações desencadeia o processo tudo-ou-nada de perda da estrutu-
ra tridimensional.
Referência: Rief M, Gutel M, Oesterhelt F, Fernandez JM e Gaub HE (1997) 
Reversible folding of individual titin immunoglobulin domains by AFM. Scien-
ce 276, 1109-1112.
 3-11
 A. Estima-se que a síntese de uma proteína composta por 10.000 aminoácidos ocorra 
da maneira correta em 37% das vezes.
PC � (fc)
n � (0,9999)10.000
� 0,37
Já a síntese de cada subunidade composta por 200 aminoácidos apresentará uma 
taxa de sucesso de 98% (PC � [fC]
n � [0,9999]200 � 0,98). A formação de uma mis-
tura de subunidades em ribossomos corretos seguirá a mesma equação (PC � [fC]
n 
� [0,98]50 � 0,37). Portanto, a formação de um ribossomo a partir de subunidades 
tem a mesma taxa de sucesso que a sua formação a partir de uma única proteína.
Figura R3-1 Ligações de hidrogênio 
que mantêm o domínio enovelado na 
sua conformação (Resposta 3-10). As 
ligações de hidrogênio indicadas (linhas 
em cinza), quando rompidas, induzem 
à perda da estrutura do domínio. Por 
meio da comparação desta represen-
tação topológica com a estrutura tridi-
mensional na Figura Q3-2A (p. 151 da 
obra), é possível identificar as duas pe-
quenas fitas � que estão envolvidas na 
formação destas ligações de hidrogênio.
N
C
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Capítulo 3 Proteínas 15
 B. A premissa apresentada em A de que subunidades corretas e incorretas são in-
corporadas ao ribossomo com igual probabilidade não é verdadeira. Qualquer 
erro que interfira no enovelamento correto de uma subunidade, ou na habilidade 
desta subunidade de se ligar às demais, a elimina da formação do ribossomo. Por-
tanto, a vantagem da síntese de subunidades não está na maior taxa de sucesso de 
síntese, e sim em permitir que um mecanismo de controle de qualidade rejeite as 
subunidades incorretas eficientemente.
3-12
 A. As concentrações relativas das proteínas Src normal e mutante são inversamente 
proporcionais ao volume em que elas estão distribuídas. A proteína mutante Src 
está distribuída no mesmo volume celular, que é:
Vcélula � (4/3)�r
3 � 4�(10 � 10�6 m)3/3 � 4,1888 � 10�15 m3
A proteína Src normal se encontra restrita à camada de 4 nm adjacente à membra-
na, que apresenta um volume igual ao da célula, menos o volume de uma esfera 
com um raio 4 nm menor que o raio da célula:
Vcamada � Vcélula � 4 �(r � 4 nm)
3/3
� Vcélula � 4 �([10 � 10
�6 m] � [4 � 10�9 m])3/3
� (4,1888 � 10�15 m3) � (4,1888 � 10�15 m3)
Vcamada � 0,0050 � 10
�15 m3
Portanto, o volume da célula é 838 vezes maior que o volume da camada de 4 nm 
adjacente à membrana (4,1888 � 10�15 m3/0,0050 � 10�15 m3).
Mesmo considerando as regiões internas da célula às quais a proteína Src mu-
tante não tem acesso, como núcleo e organelas, a proteína mutante ainda apre-
sentará concentração algumas ordens de magnitude a menos que a proteína Src 
normal.
 B. A proteína mutante Src não causa a proliferação celular, pois está presente em 
concentrações mais baixas na região onde o seu alvo X se encontra. Esta afirmati-
va pode ser quantificada considerando-se o equilíbrio de ligação de Src e seu alvo 
X:
Src � X → Src � X
K � [Src – X]
[Src] [X]
A baixa concentração da proteína mutante nas regiões adjacentes à membrana irá 
deslocar o equilíbrio no sentido dos componentes livres, reduzindo a quantidade 
de complexos formados, resultando na ausência de efeito da proteína mutante em 
induzir a proliferação celular.
 3-13 O anticorpo se liga à segunda proteína com uma constante de equilíbrio, K, igual 
a 5 � 107 M�1.
Uma possível solução para este tipo de problema é considerar o valor de ΔG° 
relacionado ao valor do log K através de um fator ~2,3 RT, que equivale a �1,4 
kcal/mol a 37°C. Desta forma, um aumento de 10 na constante de equilíbrio (um 
aumento de 1 no valor de log K) corresponde a um decréscimo de �1,4 kcal/mol 
no valor de ΔG°. Um aumento de 100 na constante de equilíbrio corresponde a 
um decréscimo de �2,8 kcal/mol no valor de ΔG°, e assim sucessivamente. Esta 
relação permite uma estimativa rápida das alterações induzidas na constante de 
equilíbrio por alterações na energia livre, e vice-versa. No problema apresentado, 
o aumento total no valor de ΔG° é igual a 2,8 kcal/mol, o que requer uma dimi-
nuição de 100 vezes no valor de K, e a constante de equilíbrio para a ligação da 
segunda proteína é igual a 5 � 107 M�1.
A solução deste problema requer o cálculo da variação da energia livre repre-
sentada pela ligação da primeira proteína:
ΔG° � �2,3 RT log K
Substituindo K:
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16 Capítulo 3 Proteínas
ΔG° � �2,3 (1,98 � 10�3 kcal/K mol) (310 K) log (5 �109)
ΔG° � �1,41 kcal/mol � 9,7
ΔG° � �13,68 kcal/mol
A energia livre associada à ligação da segunda proteína é obtida com a adição de 
2,8 kcal/mol à variação de energia livre para a ligação da primeira proteína, com 
valor igual a –10,88 kcal/mol. Portanto, a constante de equilíbrio para a ligação da 
segunda proteína é:
log K � (�10,88 kcal/mol)/(�1,41 kcal/mol) � 7,7
K � 5 � 107 M�1
 3-14 Os valores calculadospara a fração ligada de tmRNA em função da concentração 
de SmpB são mostrados na Tabela R3-1. Também são mostrados os valores arre-
dondados, mais fáceis de memorizar.
Estas relações são úteis não apenas quando pensamos em valores de Kd, mas 
também para a cinética enzimática. A velocidade de reação expressa como uma 
fração da velocidade máxima é:
velocidade/Vmáx � [S]/ ([S] � Km)
tendo a mesma forma da equação para a fração ligada. Portanto, quando a con-
centração de substrato, [S], é 10 vezes maior que a constante de Michaelis, Km, 
a velocidade é igual a 90% da velocidade máxima, Vmáx. Quando [S] é 100 vezes 
menor que o valor de Km, a velocidade é 1% da Vmáx.
Estas relações também são válidas para a dissociação de grupos ácidos, HA, 
como função dos valores de pH. Quando o valor de pH se encontra 2 unidades 
acima do valor de pK, 99% dos grupos ácidos estão ionizados. Quando o valor de 
pH é 1 unidade menor que o valor de pK, 10% destes grupos estão ionizados.
 3-15 Quando [S] � zero, a velocidade é igual a 0/Km e, portanto, igual a zero. Quando 
[S] � Km, a razão de [S]/([S] � Km) é igual a ½, e a velocidade é igual a 1/2 Vmáx. Em 
valores infinitos de [S], a razão [S]/([S] � Km) é igual a 1, e a velocidade é igual a 
Vmáx.
 3-16
 A. Uma enzima composta inteiramente por D-aminoácidos apresentará a mesma 
conformação da enzima composta por L-aminoácidos, sendo a sua imagem espe-
cular exata.
 B. Espera-se que esta enzima correspondente à imagem especular seja capaz de re-
conhecer a imagem especular do seu substrato. Desta forma, uma “D-hexoina-
se” adicionaria um fosfato a uma molécula de l-glicose, mas não à molécula de 
d-glicose.
Este experimento foi conduzido com a protease do HIV. A protease especular é 
capaz de reconhecer e clivar a estrutura especular do seu substrato.
Referência: Milton RC, Milton SC e Kent SB (1992) Total chemical synthesis of 
a D-enzyme: the enantiomers of HIV-1 protease show reciprocal chiral substrate 
specificity. Science 256, 1445-1448.
 3-17 A hemoglobina é capaz de ligar moléculas de oxigênio de maneira eficaz nos pul-
mões, pois ali a pressão parcial de oxigênio é alta. Nos tecidos, a pressão parcial 
de oxigênio é mais baixa, pois ele está presente em concentrações menores, uma 
vez que é consumido constantemente no metabolismo. Em condições de menor 
pressão parcial de oxigênio, a hemoglobina libera estas moléculas. Este fenômeno, 
que é causado pelo equilíbrio de ligação, é favorecido por interações alostéricas 
entre as quatro subunidades que compõem uma molécula funcional de hemoglo-
bina.
 3-18 Uma hipótese viável seria o excesso de AMP mediar a inibição por retroalimenta-
ção da enzima que converte E em F, e o excesso de GMP mediar a inibição por re-
troalimentação da etapa que converte E em H. O intermediário E, que acumularia 
pela inibição destas enzimas, por sua vez mediaria a inibição por retroalimenta-
ção da etapa que converte R5P em A. Diversas vias metabólicas, que se subdivi-
Tabela R3-1 Valores calculados 
para a fração ligada em função 
da concentração de proteína 
(Resposta 3-14).
[Proteína]
Fração 
Ligada 
(%)
Valores 
arredondados
104 Kd 99,99 99,99
103 Kd 99,9 99,9
102 Kd 99 99
101 Kd 91 90
 Kd 50 50
10-1 Kd 9,1 10
10-2 Kd 0,99 1
10-3 Kd 0,099 0,1
10-4 Kd 0,0099 0,01
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Capítulo 3 Proteínas 17
dem em duas ou mais vias distintas, são reguladas desta maneira. No entanto, a 
via de síntese de nucleotídeos de purina é regulada de um modo distinto (Figura 
R3-2). As moléculas de AMP e GMP regulam as etapas de E para F e de E para H, 
como descrito anteriormente, mas também regulam a etapa que converte R5P em 
A. Para evitar que o excesso de um destes nucleotídeos seja capaz de inibir toda 
a via, cada um deles, individualmente, é capaz de inibir a enzima que converte 
R5P em A em apenas 50% da sua atividade normal; somente quando os dois nu-
cleotídeos estão presentes em excesso é que esta enzima – e toda a via metabólica 
subsequente – é completamente inibida.
Figura R3-2 Padrão de inibição da via 
metabólica de síntese de nucleotídeos 
de purina (Resposta 3-18).
R5P A B C D E
H I
F G
50%
50% 100%
100% AMP
GMP
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Alberts-Resp_Book.indb 18Alberts-Resp_Book.indb 18 23.11.09 10:54:3123.11.09 10:54:31
DNA, Cromossomos 
e Genomas 4
 4-1 Verdadeiro. Os homens possuem um total de 24 cromossomos diferentes (22 au-
tossomos, um X e um Y) e as mulheres 23 cromossomos diferentes (22 autosso-
mos e 2 cromossomos X).
 4-2 Verdadeiro. Camundongos e humanos divergiram a partir de um ancestral co-
mum. Suas sequências de DNA sofreram mutações aleatórias. As regiões que fo-
ram conservadas são aquelas com funções importantes. Quando as mutações têm 
efeitos deletérios, a seleção natural se encarrega da eliminação.
 4-3 Verdadeiro. A carga negativa do esqueleto de DNA pode ser neutralizada pelas 
cargas positivas das cadeias laterais básicas de lisina e arginina, que são os amino-
ácidos presentes no cerne das histonas.
 4-4 Falso. O movimento dos nucleossomos ao longo do DNA ou mesmo entre seg-
mentos de DNA pode ser catalisado pelos complexos de remodelamento da cro-
matina utilizando a energia da hidrólise de ATP.
 4-5 Verdadeiro. A duplicação gênica permite que um dos dois genes sofra divergência, 
isto é, adquira funções diferentes, mas relacionadas.
 4-6 O resultado não surpreenderia, pois o DNA do M13 é de fita simples, onde não 
ocorre o pareamento de A com T e G com C. Já em DNAs de fita dupla vale a regra 
de equivalência de moles entre A-T e G-C.
 4-7 Os carbonos na ribose são numerados no sentido horário, iniciando com C1´, o 
carbono ao qual a base se liga, e terminando com C5´.
 4-8 Como C sempre forma par com G nos DNAs de fita dupla, então a quantidade de 
G é igual a de C, ou seja, 20% em base molar. O restante é a quantidade de A e T, 
que também se equivalem, sendo de 30% cada.
 4-9 O cromossomo intermediário e os locais de inversão estão indicados na Figura 
R4-1.
 4-10 Um total de 1.360 nm de DNA dúplex reduzido a 50 nm de fibra de cromatina ([20 
nucleossomos] x [200 pb/nucleossomo] x [0,34 nm/pb] = 1.360 nm) representa 
uma condensação de 27 vezes (1.360 nm/50 nm = 27,2). Esse nível de empacota-
mento representa 0,27% (27/10.000) da condensação total que ocorre na mitose.
Figura R4-1 Inversões e cromossomo 
intermediário na evolução do cromos-
somo 3 em orangotangos e humanos. 
(Resposta 4-9).Orangotango
Primeira 
inversão
Intermediário
Segunda 
inversão
Humano
Alberts-Resp_Book.indb 19Alberts-Resp_Book.indb 19 23.11.09 10:54:3123.11.09 10:54:31
20 Capítulo 4 DNA, Cromossomos e Genomas
 4-11 Os efeitos biológicos da metilação das histonas dependem do local da metilação 
e dos aminoácidos ao redor do sítio. Isso determinará quais proteínas efetoras se 
ligarão e seus efeitos.
 4-12 A presença de dois centrômeros torna o cromossomo instável, pois os microtúbu-
los de cada polo se ligariam aos cinetocoros que estão associados com cromátides 
diferentes. Quando isso ocorre, cada cromátide será puxada para os polos opostos 
dos fusos com força suficiente para quebrar os cromossomos.
 4-13 Todas as proteínas HP1 se ligam especificamente à forma dimetilada na lisina –9 
do peptídeo N-terminal H3. Essa associação sugere que esta forma seja encontra-
da na heterocromatina.
Referência: Lachner M, O’Carroll D, Rea S, Mechtier K e Jenuwein T (2001) 
Methylation of H3 lysine 9 creates a binding site for HP1 proteins. Nature 410, 
116-120.
 4-14 Como os blocos dos gene Hox são ricos em segmentos não codificantes conser-
vados e, provavelmente, elementos reguladores, as inserções de elementostrans-
poníveis nesses blocos são eliminadas por seleção de purificação. Essas inserções 
provavelmente interrompem a regulação apropriada dos genes Hox.
Referência: Lander ES et al. (2001) Initial sequencing and analysis of the human 
genome. Nature 409, 860-921.
Alberts-Resp_Book.indb 20Alberts-Resp_Book.indb 20 23.11.09 10:54:3223.11.09 10:54:32
Replicação, Reparo e 
Recombinação de DNA 5
 5-1 Esta afirmação pode ser verdadeira. A cada divisão celular existe a chance de 
ocorrerem mutações (6,4 mutações cada vez que o genoma é copiado). Dessa for-
ma, normalmente duas células-filhas serão diferentes uma da outra e diferentes 
da célula parental. Ocasionalmente, o genoma pode ser copiado perfeitamente e 
dar origem a células-filhas idênticas.
 5-2 Verdadeiro. Se a forquilha de replicação se mover 500 pares de nucleotídeos por 
segundo, o DNA à frente deve rotar a 48 revoluções por segundo ou 3.000 revolu-
ções por minuto.
 5-3 Verdadeiro. Considerando uma fita-molde simples e o sentido da transcrição sem-
pre 5’-3’, a fita-líder sempre encontra uma fita descontínua, independentemente 
da origem.
 5-4 Falso. O reparo de um erro em ambas as fitas de um dúplex requer a informação de 
uma cromátide-irmã ou de um homólogo, e o reparo de erro em uma fita simples 
depende apenas da informação contida nas duas fitas do DNA de hélice dupla.
 5-5 A variação na frequência dos mutantes depende do momento em que ocorreu a 
mutação. Culturas com apenas uma mutação a adquiriram na última geração e 
culturas com muitas mutações a adquiriram na fase inicial do crescimento, antes 
de se dividirem várias vezes.
Referência: Luria SE e Delbruck M (1943) Mutations of bacteria from virus 
sensitivity to virus resistance. Genetics 28, 491-511.
 5-6 Se as enzimas de reparo não distinguissem entre a fita-molde e a recém-sinte-
tizada, haveria uma chance de apenas 50% do erro ser corrigido, resultando em 
50% de mutantes e 50% de não mutantes na progênie, número equivalente ao do 
reparo indiscriminado.
 5-7 A maioria dos nucleotídeos pareados incorretamente é removida pela exonuclea-
se de reparo associada com a DNA-polimerase, mas as DNA-polimerases também 
são capazes de estender um iniciador mal pareado.
Referência: Johnson KA (1993) Conformational coupling in DNA polymerase fi-
delity. Annu. Rev. Biochem. 62, 685-713.
 5-8 A forma de H representa a clivagem que ocorreu em um sítio dentro da bolha. Se 
as estruturas forem colocadas em ordem de acordo com o tamanho crescente da 
bolha (Figura R5-1), poderá ser visualizado um caso de replicação bidirecional a 
partir de uma única origem de replicação, provavelmente. Não se pode descartar 
a possibilidade de duas origens de replicação a pontos equidistantes do sítio de 
restrição usado. Isso pode ser esclarecido repetindo o experimento e utilizando 
uma enzima de restrição diferente.
 5-9 Em vários locais nas células de vertebrados, a sequência CG é metilada. A desa-
minação espontânea do C metilado dá origem a um T. Esse T é removido por uma 
DNA-glicosilase que o reconhece como mal pareado. Com o tempo, as mutações 
elevadas dos dinucleotídeos CG resultaram em sua perda preferencial, levando a 
sua subrepresentação no genoma humano.
Figura R5-1 Replicação bidirecional a par-
tir de uma única origem (Resposta 5-8).
Alberts-Resp_Book.indb 21Alberts-Resp_Book.indb 21 23.11.09 10:54:3223.11.09 10:54:32
22 Capítulo 5 Replicação, Reparo e Recombinação do DNA
 5-10 Caso as quebras com reparo impreciso estejam distribuídas aleatoriamente pelo 
genoma, então é esperado que 2% alterem genes ou reguladores importantes. 
Desta forma, as funções de cerca de 40 genes estariam comprometidas em cada 
célula. Como o genoma humano é diploide, para alguns loci o alelo não afetado 
seria suficiente para a função normal da proteína, já para outros a função poderia 
ser afetada.
Referência: Lieber MR, Ma Y, Pannicke U e Schwarz K (2003) Mechanism and 
regulation of human non-homologous DNA end-joining. Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 
4, 712-720.
 5-11 Duas versões da junção Holliday dupla resultante de uma invasão de fitas estão 
mostradas na Figura R5-2.
 5-12 A recombinação irrestrita entre sequências repetidas rearranjaria rapidamente 
o genoma, o que levaria a um grande número de descendentes inviáveis, colo-
cando a espécie em risco. Essa calamidade é evitada pelo sistema de reparo de 
erros. As sequências repetidas diferem um pouco umas das outras. Quando os 
intermediários da recombinação se formam entre essas sequências, muitos erros 
estão presentes nas regiões de heterodúplex. Esses erros em grande quantidade 
são detectados pelo sistema de reparo, que aborta o processo de recombinação 
assegurando que as sequências em recombinação sejam bastante idênticas.
5’
5’
5’
5’
ou
5’
5’
3’
3’
3’
3’
3’
3’
Figura R5-2 Junção Holliday dupla (Res-
posta 5-11). A nova síntese de DNA está 
indicada por linhas onduladas.
Alberts-Resp_Book.indb 22Alberts-Resp_Book.indb 22 23.11.09 10:54:3223.11.09 10:54:32
Como as Células Leem o 
Genoma: Do DNA à Proteína 6
 6-1 Verdadeiro. Quando ocorre um erro na duplicação do DNA, isso poderá afetar to-
das as células que se originarem a partir da célula que carrega a alteração. No caso 
de células mitóticas, as células-filhas e as gerações celulares posteriores serão po-
tencialmente afetadas, e no caso de células da linhagem germinativa, o novo or-
ganismo que for gerado carregará a alteração em todas as suas células. Quando se 
consideram erros de transcrição, apenas algumas moléculas de RNA produzidas 
vão conter estes erros. Como as moléculas de RNA geralmente apresentam uma 
meia-vida curta, sendo degradadas com relativa rapidez, e como também existem 
outros mecanismos de controle de qualidade em pontos posteriores da cascata, 
alterações na transcrição são menos “perigosas” do que alterações na duplica-
ção do DNA. Entre as evidências que apontam para esta diferença entre as con-
sequências de alterações sobre a duplicação e a transcrição salienta-se o fato de 
RNA-polimerases apresentarem uma taxa de erro de aproximadamente um erro a 
cada 104 nucleotídeos copiados, ao passo que as DNA-polimerases cometem um 
erro a cada 107 nucleotídeos. Assim, em termos de seleção natural, parece que 
erros cometidos por RNA-polimerases são mais tolerados do que erros cometidos 
por DNA-polimerases.
 6-2 Falso. As sequências dos íntrons apenas são potencialmente menos importantes 
se não for considerada a ocorrência de splicing alternativo. Além disso, os íntrons 
devem ser removidos com total precisão para que não ocorram alterações na fase 
de leitura do mRNA resultante e consequente tradução de proteínas alteradas. Um 
outro fator associado aos íntrons tem relação com as sequências de microRNAs, 
que são sequências reguladoras da expressão gênica. Como pode ser percebido, a 
própria afirmação de que os íntrons são “lixo” genético está inadequada.
 6-3 Falso. O pareamento oscilante ocorre entre a terceira posição do códon e a primei-
ra posição do anticódon. Lembre-se sempre que a contagem dos nucleotídeos é 
feita na direção de 5� para 3� da fita de ácidos nucleicos que está sendo considera-
da.
 6-4 Falso. Este argumento sempre levou em consideração que poucos tipos de reações 
estão representados nas ribozimas das células atuais, mas sabe-se que muitos 
processos catalíticos nas células atuais são realizados por ribozimas (a tradução 
é o melhor exemplo). Além disso, experimentalmente já foi possível identificar 
diversas ribozimas com capacidades de catálise relativas a uma ampla gama de 
reações biológicas e tão ou quase tão eficientes quanto enzimas proteicas. Se as ri-
bozimas estão subrepresentadas nas células modernas isso provavelmente ocorra 
devido à disponibilidade de 20 aminoácidos, em contrapartida às quatro bases.Essa diferença entre os componentes de ácidos nucleicos e proteínas permite po-
tencialmente que as enzimas proteicas utilizem um número maior de estratégias 
catalíticas e lhes fornece maior possibilidade de ligação a diferentes substratos.
 6-5 Na Figura Q6-1 (p. 409, do original), a RNA-polimerase deve estar se movimentan-
do da direita para a esquerda e não apresenta possibilidade de girar livremente 
em torno da fita-molde, pois pode-se observar tanto supertorções positivas, a sua 
frente (representando uma compactação), quanto supertorções negativas, atrás 
dela (representando relaxamento da fita de DNA). Isso só está ocorrendo porque, 
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24 Capítulo 6 Como as Células Leem o Genoma: Do DNA à Proteína
como salientado anteriormente, algo impede que a RNA-polimerase gire livre-
mente em torno do molde à medida que se movimenta sobre o DNA. Caso não 
houvesse esse impedimento, a RNA-polimerase poderia girar sobre a fita de DNA 
e não haveria nem compactação e nem relaxamento da fita e, consequentemente, 
não haveria formação das supertorções.
Referência: Liu LF e Wang JC (1987) Supercoiling of the DNA template during 
transcription. Proc. Natl Acad. Sci. U.S.A. 84, 7024-7027.
 6-6 A fosforilação do CTD permite o início da transcrição, pois libera a RNA-poli-
merase das outras proteínas, fazendo com que ela possa movimentar-se sobre a 
fita-molde. Ao ocorrer a fosforilação do CTD, e a consequente dissociação destas 
proteínas, criam-se as condições para que um outro grupo de proteínas se asso-
cie à RNA-polimerase. Estas novas proteínas associadas à RNA-polimerase são de 
extrema importância para o processamento da fita de RNA que está sendo sin-
tetizada, e entre as funções que desempenham pode-se citar o capeamento da 
extremidade 5’, o splicing de íntrons e a poliadenilação da extremidade 3’.
 6-7 Para responder esta questão, deve-se inicialmente considerar que a fase de leitura 
de qualquer um dos transcritos maduros originados é dada pelo éxon 1. Assim, 
seja qual for a sequência ou o número de nucleotídeos dos demais éxons, impre-
terivelmente a fase de leitura já estará estabelecida quando a maquinaria de tra-
dução alcançar um ponto determinado qualquer. As afirmações A e B “podem” 
ser verdadeiras, mas não são “obrigatoriamente” verdadeiras. Tanto no caso dos 
éxons 2 e 3 quanto no caso dos éxons 7 e 8, o importante é que a fase de leitura de-
finida não seja alterada, visto que a sequência proteica deve ser a mesma para os 
segmentos do mRNA que correspondem aos éxons 1 e 10. Assim, se for utilizado 
o éxon 2 ou o éxon 3 (ou o 7 versus o 8), o importante é que a “entrada” no éxon 
a seguir respeite a fase de leitura normal (ou padrão) para aquele éxon, e isso só 
poderá ocorrer seguindo-se obrigatoriamente a afirmação C, ou seja, os éxons al-
ternativos devem possuir um número de nucleotídeos que, quando dividido por 
três (o número de nucleotídeos em um códon), apresente o mesmo resto. Pode-se 
testar este exercício visto que a sequência do gene da 	-tropomiosina é conhe-
cida: tanto o éxon 2 quanto o éxon 3 contêm o mesmo número de nucleotídeos 
(126), que é divisível por três, sem resto, e portanto permitem a entrada no éxon 
seguinte na mesma fase. Os éxons 7 e 8 também contêm o mesmo número de 
nucleotídeos, que dividido por três fornece um resto igual a um. Conforme salien-
tado anteriormente, apesar de conterem o mesmo número de nucleotídeos (o que 
parece dar razão à resposta A), este fato não é obrigatório. Se o éxon 2 tivesse 126 
nucleotídeos e o éxon 3 possuísse 129 nucleotídeos, a entrada no éxon seguinte 
ocorreria na mesma fase de leitura.
 6-8 Como está sendo considerado que todas as mutações envolvem uma única altera-
ção nucleotídica, consultando uma Tabela do código genético pode ser concluído 
que só os seguintes códons poderiam estar envolvidos: GUG para valina, GCG 
para alanina, AUG para metionina e ACG para treonina. Para que houvesse isola-
mento de um mutante valina para treonina em um único passo, seria necessário 
que dois nucleotídeos adjacentes sobre o códon GUG (valina) fossem alterados 
(o primeiro G para A e o U para C), originando o ACG que codifica para treoni-
na. Deve ser considerado que, apesar de estarmos trabalhando com mutagênese 
induzida, cada uma das alterações, individualmente, é resultante de um evento 
relativamente pouco frequente e que, portanto, a ocorrência de dois eventos de 
mutação em dois nucleotídeos adjacentes seria ainda menos frequente; ou seja, 
um duplo mutante deve ser bastante raro.
 6-9 A tradução depende do encaixe dos tRNAs carregados no sítio adequado, encaixe 
este determinado pelo pareamento correto entre códon e anticódon. O EF-Tu po-
siciona um tRNA-aminoacil (o tRNA carregado) no sítio aceptor do ribossomo e 
sofre hidrólise do GTP ligado, o que faz com que ele deixe o sítio, abandonando o 
tRNA-aminoacil. Como a taxa de hidrólise do GTP é mais rápida quando um pa-
reamento códon-anticódon correto está formado, se um tRNA-aminoacil pareado 
incorretamente encontra-se no sítio aceptor, o GTP do EF-Tu demora mais tempo 
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Capítulo 6 Como as Células Leem o Genoma: Do DNA à Proteína 25
para ser hidrolisado e, consequentemente, há uma maior possibilidade de que o 
tRNA-aminoacil deixe o sítio aceptor sem que tenha depositado ali sua carga. Este 
é, portanto, o primeiro momento de parada para controle da exatidão da síntese. 
O segundo momento refere-se ao tempo existente entre a dissociação do EF-Tu 
e a acomodação completa do tRNA no sítio A. Este intervalo também é menor 
quando há um pareamento correto entre códon-anticódon. Assim, tRNAs con-
tendo um pareamento correto se acomodam no sítio A mais rapidamente (devido 
ao maior número de ligações de hidrogênio entre códon-anticódon), enquanto 
tRNAs pareados incorretamente apresentarão um maior potencial para a disso-
ciação.
 6-10 As proteínas normais e adequadamente dobradas possuem a maior parte dos 
aminoácidos hidrofóbicos no interior de sua estrutura, distante da água. É pos-
sível encontrar proteínas com porções hidrofóbicas expostas, mas em geral estas 
proteínas correspondem a subunidades cuja formação de complexos com outras 
subunidades leva ao sequestro dos aminoácidos hidrofóbicos. Como geralmente 
não se encontram porções hidrofóbicas extensas na superfície de proteínas nor-
mais (o que parece ser bastante lógico devido à necessidade de constante intera-
ção das proteínas com seu microambiente), a presença deste tipo de região indi-
ca que algo está errado na conformação da proteína em questão. Diversas são as 
possíveis razões para a presença de porções hidrofóbicas extensas na superfície 
de uma proteína, tais como um dobramento incorreto devido à síntese truncada 
da proteína ou a ocorrência de degradação ou outro incidente após sua saída do 
ribossomo. Pode-se imaginar também que esta é uma subunidade que ainda não 
encontrou seu par, seja devido a algum desequilíbrio na taxa de expressão das 
diferentes subunidades de um dado complexo proteico ou devido à incapacidade 
de interação com a subunidade adequada. Seja qual for a razão, estas proteínas 
serão identificadas pelas chaperonas.
 6-11 As chaperonas são proteínas que desempenham uma atividade biológica pela 
interação com outras moléculas e consequentemente também devem ser dobra-
das sob uma conformação específica e adequada para seu funcionamento. Como 
qualquer outra proteína, as chaperonas também são sintetizadas nos ribossomos. 
Quando uma proteína está sendo sintetizada nos ribossomos, ela entra em con-
tato com as chaperonas Hsp70 e semelhantes a Hsp60, que as auxiliam a adotar 
um dobramento correto. As chaperonas que se encontram nos ribossomos não 
selecionam as moléculasque irão auxiliar de acordo com a função que eventual-
mente desempenharão (seria impossível para as proteínas desempenharem suas 
funções no ribossomo, mesmo antes de estarem adequadamente dobradas). As-
sim, sejam quais forem as moléculas que estão sendo sintetizadas (mesmo chape-
ronas), elas serão auxiliadas no processo de dobramento por chaperonas Hsp70 
e semelhantes a Hsp60 adequadamente dobradas que já estão presentes. Um im-
portante ponto a salientar é que, na divisão celular, as células-filhas devem herdar 
uma certa quantidade de moléculas chaperonas funcionais da célula original para 
que possam dar seus primeiros passos no processo de síntese de proteínas ade-
quadamente dobradas.
 6-12 O RNA é capaz de atuar tanto no estoque da informação genética, atividade que 
ainda desempenha em certos organismos, como determinados vírus, quanto na 
catálise de reações químicas, atividade representada pelas ribozimas. Ou seja, o 
RNA apresenta características que o aproximam tanto do DNA quanto das proteí-
nas. O somatório destas características nos permite imaginar um processo original 
de duplicação de moléculas de RNA que aliasse a atividade catalítica à manutenção 
desta informação (referente à capacidade catalítica) nas moléculas-filhas. A con-
tinuidade deste processo de duplicação, a geração de novas moléculas-filhas e a 
incorporação de novas informações representariam os passos iniciais da evolução 
da vida naquele que é chamado o “mundo de RNA”. Como ainda hoje moléculas 
de RNA podem ser observadas atuando como catalisadoras de diferentes reações 
fundamentais nas células, esta proposta é bastante atraente e parece viável.
Apesar de poder estocar informação, o RNA é uma molécula muito mais frá-
gil que o DNA. Geralmente composta por uma fita simples, a molécula de RNA é 
mais sensível a lesões do que o DNA. No RNA, o grupo hidroxila no carbono 2 do 
Alberts-Resp_Book.indb 25Alberts-Resp_Book.indb 25 23.11.09 10:54:3223.11.09 10:54:32
26 Capítulo 6 Como as Células Leem o Genoma: Do DNA à Proteína
açúcar ribose é um agente para a catálise da ligação fosfodiéster 3’-5’, que une os 
nucleotídeos adjacentes. Como o DNA usa desoxirribose, escapa deste mecanis-
mo de quebra da cadeia. Além disso, como a hélice dupla do DNA é composta por 
duas fitas complementares, no caso de lesão ou mesmo de incorporação de um 
nucleotídeo errôneo durante o processo de duplicação do DNA, há a possibilida-
de de que estes danos sejam reparados eficientemente pela comparação com a 
sequência da fita complementar. A própria composição de bases do DNA torna-o 
mais eficiente como estoque mais estável de informação. O uso de timina no DNA 
(no RNA é usada a uracila) estabelece uma proteção contra os efeitos da deamina-
ção. A deaminação de T dá origem a uma base anormal (metil C), que é facilmente 
identificada como estranha aos ácidos nucleicos, ao passo que a deaminação de U 
dá origem a um C, que é uma base normalmente presente.
 6-13 O sistema de complementaridade reversa faz com que uma molécula comple-
mentar a este RNA possua uma sequência que formará um grampo bastante se-
melhante ao desta molécula, como ilustrado na Figura R6-1.
As estruturas destas duas moléculas em grampo serão bastante semelhantes, 
sendo idênticas nas regiões de fita dupla que envolvem pareamentos de base GC 
e AU tradicionais. As regiões de fita simples seriam distintas entre as duas molé-
culas em grampo. Além dos pareamentos tradicionais de base (GC e AU), no RNA 
pareamentos GU também podem estar presentes e são estáveis. Desta forma, a 
molécula complementar à sequência de RNA que foi dada nesta questão formaria 
um grampo com um pareamento a mais do que o grampo da molécula original. 
Essa diferença está representada na Figura R6-1.
5’
5’
3’
5’
3’
3’
5’
G
GCACUCCGUCGGCAUGC
CGUGAGGCAGCCGUACG
C C C
C
U
G
G G
A
C U
A C
C G U
G C C C
C
G
G G
A
C G
G
A
A
GU
U
3’
Figura R6-1 Estruturas em grampo 
formadas por uma fita de RNA, cuja se-
quência foi dada na Questão 6-13, e sua 
fita complementar (sequência inferida a 
partir da sequência de RNA original for-
necida). Na parte central da figura estão 
ilustradas as sequências de RNA de fita 
simples (emparelhadas para evidenciar 
sua complementaridade), e acima e 
abaixo estão ilustradas as respectivas 
estruturas em grampo derivadas. O pa-
reamento incomum GU na estrutura em 
grampo, abaixo do dúplex, está salien-
tado em um quadro tracejado.
Alberts-Resp_Book.indb 26Alberts-Resp_Book.indb 26 23.11.09 10:54:3223.11.09 10:54:32
Controle da Expressão Gênica 7
 7-1 Verdadeiro. Tanto o motivo hélice-alça-helice quanto o motivo zíper de leucina 
são motivos estruturais que permitem a formação de dímeros de proteínas regu-
ladoras, de maneira que cada subunidade do par possa se posicionar no sulco 
maior da cadeia de DNA.
 7-2 Falso. Apesar de existirem numerosos exemplos de rearranjos reversíveis como 
mecanismo regulador em procariotos, não existem evidências de que o mesmo 
ocorra em mamíferos.
 7-3 Verdadeiro. Nas regiões não metiladas do genoma, a deaminação espontânea da 
citosina em uracila pode ser prontamente reconhecida e reparada. No entanto, a 
deaminação da base 5-metil-citosina origina uma timina, uma base de ocorrência 
normal no DNA, o que dificulta o reconhecimento deste dano pela maquinaria de 
reparo celular. Consequentemente, dinucleotídeos CG metilados foram elimina-
dos da linhagem germinativa durante a evolução, deixando as chamadas “ilhas 
CG” associadas às sequências de promotores ativados.
 7-4 Cada fosfato adicionado altera a carga da proteína em uma unidade, mas tem pou-
co efeito sobre a sua massa molecular. Como consequência, as proteínas que di-
ferem apenas no número de fosfatos adicionados irão apresentar a mesma massa, 
mas diferentes pontos isoelétricos, formando um conjunto de bandas horizontais, 
conforme mostrado na Figura R7-1. É importante ressaltar que um conjunto de 
bandas horizontais não prova que estas proteínas estejam relacionadas por fos-
forilação; podem ser proteínas de mesma massa molecular e pontos isoelétricos 
distintos. Para resolver este problema, é possível tratar as amostras com fosfatase 
antes da separação por eletroforese.
 7-5 A expressão gênica de células concerosas varia em apenas alguns oncogenes e 
genes supressores de tumores. Comparando a abundância de centenas a milha-
res de mRNAs, como ocorre nos microarranjos de DNA, os padrões de expressão 
dos genes não alterados (a grande maioria) permitem a identificação do tecido de 
origem do câncer.
 7-6 Sob condições específicas (mesma concentração de DNA e de proteínas regulado-
ras), uma proteína encontrará o seu sítio de reconhecimento com a mesma eficá-
cia no núcleo de uma célula eucariótica e no interior de uma bactéria. Considere 
o volume do núcleo de uma célula eucariótica, que é diretamente comparável ao 
interior de uma bactéria. Nestes volumes aproximados, a habilidade de uma pro-
Figura R7-1 Proteínas em um gel bidi-
mensional que podem diferir entre si 
apenas pelo número de fosfatos ligados 
(Resposta 7-4). Um pequeno conjunto 
de bandas horizontais, que pode es-
tar relacionado por fosforilação, está 
destacado. Nem todos os conjuntos de 
proteínas estão indicados.
m
en
or
ácido básico
m
ai
or
Alberts-Resp_Book.indb 27Alberts-Resp_Book.indb 27 23.11.09 10:54:3223.11.09 10:54:32
28 Capítulo 7 Controle da Expressão Gênica
teína reguladora de encontrar o seu sítio de ligação é equivalente. Desde que as 
concentrações de DNA e de proteínas reguladoras sejam as mesmas, o volume 
total da célula não fará diferença.
Referência: Ptashne M (1986) A Genetic Switch: Gene Control and Phage λ, p. 
114. Oxford, UK: Blackwell Scientific Press.
 7-7
 A. Algumas das moléculas de RNA-polimerasedesviaram do fluxo principal, pois 
se ligam ao DNA e deslizam antes de se desligarem e retornarem ao fluxo prin-
cipal das moléculas. Esta ligação não deve ser específica, pois as moléculas de 
RNA-polimerase se deslocam por longas distâncias de DNA. Algumas regiões da 
molécula de RNA-polimerase, normalmente envolvidas na ligação a sequências 
promotoras, também estão envolvidas no seu deslocamento pela cadeia de DNA, 
pois esta ligação não específica é eliminada quando a RNA-polimerase encontra 
uma região da cadeia de DNA que contenha uma sequência promotora forte.
 B. O deslocamento ao longo da cadeia de DNA permite que proteínas que se ligam 
ao DNA em locais específicos possam encontrar seus alvos muito mais rapida-
mente do que seria esperado através de uma difusão tridimensional, pois reduz 
a dimensão de busca pela região de ligação para apenas uma. Acredita-se que a 
maior parte das proteínas que se liga ao DNA em locais específicos acelere a sua 
ligação por deslocamento pela cadeia de DNA e transferência entre segmentos da 
cadeia.
 C. Se as sequências-alvo estiverem presentes em moléculas curtas de DNA, o tempo 
de busca por estas sequências será lento e muito próximo ao de uma busca tridi-
mensional. Por outro lado, se estas sequências-alvo estiverem presentes em lon-
gas moléculas de DNA, esta busca será acelerada pelo processo de deslocamento. 
Desta forma, proteínas que se ligam ao DNA em locais específicos encontrarão 
seus alvos mais rapidamente em uma população de longas moléculas de DNA.
Referências: Kabata H, Kurosawa O, Arai I, Washizu M, Margarson SA, Glass RE e 
Shimamoto N (1993) Visualization of single molecules of RNA polymerase sliding 
along DNA. Science 262, 1561-1563.
Shimamoto N (1999) One-dimension diffusion of proteins along DNA. J. Biol. 
Chem. 274, 15293-15296.
 7-8 Um conjunto de células especializadas, localizadas no hipotálamo – as células 
do núcleo supraquiasmático (SCN, do inglês suprachiasmatic nucleus) – regula o 
ritmo circadiano. Estas células recebem estímulos da retina, não dos cones e bas-
tonetes – as células responsáveis pela percepção da luz – mas sim de um subcon-
junto de células do gânglio da retina, que também respondem à luz. Estes sinais 
originados na retina chegam às células do SCN, fornecendo informações sobre o 
ciclo de claro e escuro. Nas pessoas completamente cegas, estas informações do 
ciclo claro e escuro não chegam ao SCN, e estas células funcionam então em um 
ritmo próprio, um pouco mais longo que 24 horas, não reguladas por estímulos 
externos. Pessoas cegas normalmente apresentam períodos de insônia ou de sono 
durante o dia, consequência de oscilações no ritmo circadiano.
Referência: Sack RL, Brandes RW, Kendall AR e Lewy AJ (2000) Entrainment of 
free-running circadian rhythms by melatonin in blind people. N. Engl. J. Med. 343, 
1114-1116.
 7-9 Estes resultados indicam que a síntese tecido-específica da ApoB100 nas células 
do fígado e da proteína ApoB48 nas células do intestino é resultado da diferença 
no processamento dos transcritos de RNA. Os resultados apresentados na Tabela 
Q7-1 (p. 498 da obra) mostram que o DNA oriundo do fígado e do intestino apre-
senta a sequência oligo-Q, mas não a sequência oligo-STOP. Portanto, as diferen-
ças observadas nos tecidos não podem resultar da presença de genes indepen-
dentes. Como o mRNA ApoB do intestino apresenta um códon de parada onde 
o mRNA ApoB do fígado apresenta um códon da glutamina, as duas moléculas 
de mRNA não codificam a mesma proteína. As proteínas ApoB48 e ApoB100 não 
estão relacionadas por clivagens tecido-específicas. Um destes dois tecidos altera 
Alberts-Resp_Book.indb 28Alberts-Resp_Book.indb 28 23.11.09 10:54:3223.11.09 10:54:32
Capítulo 7 Controle da Expressão Gênica 29
um nucleotídeo específico durante a expressão do gene ApoB. Os resultados da 
Tabela Q7-1 mostram que as sequências complementares de nucleotídeos com 
o códon de terminação (oligo-STOP) estão presentes apenas no RNA intestinal. 
Portanto, o intestino altera especificamente um nucleotídeo na sequência do 
transcrito, o que marca uma das primeiras descobertas do processo de edição de 
sequências de RNA.
Referências: Powell LM, Wallis SC, Pease RJ, Edwards YH, Knott TJ e Scott J (1987) 
A novel form of tissue-specific RNA processing produces apolipoproteins-B48 in 
intestine. Cell 50, 831-840.
Chen S-H, Habib G, Yang CY, Gu ZW, Lee BR, Weng S-A, Silbermann SR, Cai S-J. 
Deslypere JP, Rosseneu M, Gotto AM, Li W-H e Chan L (1987) Apolipoprotein B-48 
is the product of a messenger RNA with an organ-specific in-frame stop codon. 
Science 238, 363-366.
Alberts-Resp_Book.indb 29Alberts-Resp_Book.indb 29 23.11.09 10:54:3223.11.09 10:54:32
Alberts-Resp_Book.indb 30Alberts-Resp_Book.indb 30 23.11.09 10:54:3323.11.09 10:54:33
Manipulação de Proteínas, 
DNA e RNA 8
 8-1 Falso. Um anticorpo monoclonal reconhece um sítio antigênico específico, mas 
isso não significa que ele se ligará apenas a uma proteína específica. Os sítios an-
tigênicos podem ser similares, mas não idênticos, podendo ligar o anticorpo com 
afinidades diferentes. Também não é incomum que diferentes proteínas tenham 
uma mesma sequência de 5 a 6 aminoácidos na sua superfície, ou seja, o mesmo 
sítio antigênico.
 8-2 Falso. Nenhum instrumento é capaz de detectar menos do que uma molécula, ou 
seja, 1,7 yoctomol. Um yoctomol equivale a 0,6 molécula.
Referência: Castagnola M (1998) Sensitive to the yoctomole limit. Trends Bio-
chem. Sci. 23, 283.
 8-3 Falso. A determinação das velocidades de associação e dissociação permite o cál-
culo da constante de ligação por SPR, K = koff/kon
 8-4 Verdadeiro. Se cada ciclo duplica a quantidade de DNA, então 10 ciclos equivalem 
a 210 amplificações, 20 ciclos a 220 e 30 ciclos a 230.
 8-5 A tripsina é uma protease que cliva a maioria das proteínas. A colagenase é es-
pecífica para o colágeno e o EDTA quela Ca2+, que é necessário para manter as 
caderinas unidas nas ligações entre as células. O tratamento não mata as células, 
pois os danos ocorrem nos componentes extracelulares que as células podem res-
tabelecer.
 8-6 Sim. Normalmente isso é feito pela introdução de anticorpos de uma espécie em 
uma segunda espécie, por exemplo, injetando anticorpos de camundongo em co-
bras. Também é possível obter anticorpos contra anticorpos em uma mesma es-
pécie. Nesse caso, a maior parte das moléculas injetadas será reconhecida como 
própria, mas a porção da molécula de anticorpo que se liga ao antígeno, idiotipo, 
poderá desencadear uma resposta imune.
 8-7 A velocidade de sedimentação serve para separar componentes por tamanho ou 
forma. Durante a centrifugação, os componentes se moverão através de um gra-
diente (normalmente de sacarose) de acordo com seu tamanho e forma. O equilí-
brio de sedimentação separa os componentes por sua densidade de flutuação. Os 
componentes são centrifugados em um gradiente de sacarose até atingirem sua 
densidade de equilíbrio. Para separar duas proteínas de diferentes tamanhos a 
velocidade de sedimentação seria mais indicada.
 8-8 A velocidade de sedimentação depende do tamanho e da forma da proteína. 
Como a hemoglobina tem uma forma mais esférica comparada com a forma mais 
alongada da tropomiosina, a hemoglobina tende a sedimentar mais rapidamente 
por sofrer uma menor resistência. A analogia deste efeito pode ser demonstrada 
como duas folhas de papel idênticas, uma amassada e outra enrolada. Deixando-
as cair, a folha amassada atingirá mais rapidamente o chão do que a enrolada, o 
que é fundamentado pelos mesmos princípios.
 8-9
 A. Como mostrado na Figura R8-1A, no início o DNA está distribuído uniformemen-
te na solução de CsCl de densidade uniforme. Após a centrifugação, o CsCl é em-
purrado para baixo no tubo, formando um gradiente linear em equilíbrio (Figura