1- Organização do Material Genético - GABARITO

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Universidade Positivo
Curso de Odontologia
Disciplina de Genética e Imunologia
Aula 1 – Organização do Material Genético
Os ácidos nucleicos (DNA em particular), são macromoléculas chave para a continuidade da vida. O DNA carrega a informação hereditária que é passada de pais para filhos, fornecendo instruções de como (e quando) fazer as muitas proteínas necessárias para construir e manter o funcionamento das células, tecidos, e organismos.
Papéis do DNA e RNA nas células
Os ácidos nucleicos, macromoléculas feitas de unidades chamadas nucleotídeos, são encontrados em duas variedades naturais: ácido desoxirribonucleico (DNA) e ácido ribonucleico (RNA). O DNA é o material genético encontrado em seres vivos, desde bactérias unicelulares até mamíferos multicelulares como você e eu. 
Em seres eucariontes, como os animais, o DNA é encontrado no núcleo, um reservatório especializado protegido por uma membrana, assim como em outros tipos de organelas (como as mitocôndrias). Nos procariontes, como as bactérias, o DNA não está em um envelope de membrana, apesar de estar localizado em uma região celular especializada chamada de nucleóide.
Nos eucariontes, o DNA é tipicamente dividido em um número de longos pedaços lineares chamados cromossomos, enquanto que nos procariontes como bactérias, os cromossomos são muito menores e geralmente circulares (em forma de anel). Um cromossomo pode conter dezenas de milhares de genes, cada um provendo instruções de como fazer um produto específico que a célula precisa.
Do DNA para RNA, do RNA para proteínas
Muitos genes codificam produtos proteicos, isto é, especificam a sequência de aminoácidos utilizada para construir uma proteína em particular. Antes que essa informação possa ser utilizada para a síntese de proteínas, no entanto, uma cópia de RNA (resultante da transcrição) do gene deve ser feita em primeiro lugar. Esse tipo de RNA é chamado de RNA mensageiro (RNAm), por servir como mensageiro entre o DNA e os ribossomos (máquinas moleculares que leem as sequências de RNAm e as utilizam para construir proteínas). Essa progressão de DNA para RNA para proteína é chamada de "dogma central" da biologia molecular.
É importante observar que nem todos os genes codificam produtos proteicos. Por exemplo, alguns genes especificam RNAs ribossômicos (RNAr), que servem como componentes estruturais de ribossomos, ou RNAs transportadores (RNAt), moléculas de RNA em forma de trevo que trazem aminoácidos aos ribossomos para a síntese proteica, e microRNAs (miRNA), que agem como reguladores de outros genes.
Nucleotídeos
DNA e RNA são polímeros feitos de monômeros conhecidos como nucleotídeos. Quando esses monômeros se combinam, a cadeia resultante é chamada de polinucleotídeo (poli- = "muitos").
O nucleotídeo é feito de três partes: uma estrutura anelar contendo nitrogênio chamada de base nitrogenada, um açúcar de cinco carbonos, e pelo menos um grupo fosfato. A molécula de açúcar tem uma posição central no nucleotídeo, com a base ligada a um de seus carbonos e o grupo (ou grupos) fosfato ligado a outro. 
As bases podem ser do tipo pirimidinas (citosina e timina no DNA, e uracila no RNA) ou purinas (adenina e guanina). Cada nucleotídeo no DNA contém uma de quatro possíveis bases nitrogenadas: adenina (A), guanina (G), citosina(C), e timina (T). Os nucleotídeos de RNA também podem apresentar as bases adenina, guanina e citosina., mas em vez de timina eles têm outra base pirimidina chamada uracila (U). Em biologia molecular abreviada, as bases nitrogenadas geralmente são mencionadas por suas letras, A, T, G, C e U. O DNA contém A, T, G e C, enquanto o RNA contém A, U, G e C (isto é, o U é colocado no lugar do T). Já o açúcar de cinco carbonos no DNA é chamado de desoxirribose, enquanto que no RNA, o açúcar é ribose. 
Propriedades do DNA
As cadeias de ácido desoxirribonucleico, ou DNA, são tipicamente encontradas em uma dupla hélice, uma estrutura na qual duas cadeias correspondentes (complementares) estão ligadas. Os açúcares e fosfatos localizam-se na parte externa da hélice, formando o arcabouço do DNA; esta porção da molécula é algumas vezes chamada de esqueleto de açúcar-fosfato. As bases nitrogenadas se estendem para o interior, como os degraus de uma escada, em pares; as bases de um par se unem entre si por ligações de hidrogênio.
Podem duas bases decidirem se juntar e formar um par na dupla hélice? A resposta é definitivamente não. Por conta dos tamanhos e grupos funcionais das bases, o pareamento de bases é muito específico: A pode apenas fazer par com T, e G pode apenas fazer par com C, como mostrado abaixo. Isso significa que as duas fitas da dupla hélice de DNA tem uma relação bem previsível uma com a outra.
Por exemplo, se você sabe que a sequência de uma fita é 5' -AATTGGCC-3’, a fita complementar deve ter a sequência 3’-TTAACCGG-5’. Isso permite que cada base se combine com sua parceira:
5'-AATTGGCC-3'
3'-TTAACCGG -5'
Estas duas fitas são complementares, uma ligada na outra pelas bases pareadas. Os pares A-T estão ligados por duas ligações de hidrogênio, enquanto os pares G-C são conectados por três ligações de hidrogênio.
Propriedades do RNA
O ácido ribonucleico (RNA), diferente do DNA, é geralmente de fita única. Um nucleotídeo em uma cadeia de RNA conterá ribose (o açúcar de cinco carbonos), uma das quatro bases nitrogenadas (A, U, G ou C), e um grupo fosfato. Aqui, olharemos os quatro tipos principais de RNA: RNA mensageiro (RNAm), RNA ribossômico (RNAr), RNA transportador (RNAt) e RNAs reguladores.
- RNA mensageiro (RNAm)
RNA mensageiro (RNAm) é um intermediário entre um gene codificador de proteína e seu produto proteico. Se uma célula precisa fazer uma proteína em especial, o gene codificador da proteína será "ligado", isto é, uma enzima RNA polimerase virá e fará uma cópia de RNA, ou transcrição da sequência de DNA do gene. A cópia carrega a mesma informação da sequência de DNA de seu gene. No entanto, na molécula de RNA, a base T é substituída por U. Por exemplo, se uma fita de DNA codificadora tem a sequência 5’-AATTGCGC-3’, a sequência do RNA correspondente será 3’-UUAACGCG-5’. Uma vez que um RNAm é produzido, será associado a um ribossomo, uma máquina molecular que é especializada em montar proteínas a partir de aminoácidos. O ribossomo usa a informação no RNAm para fazer uma proteína de uma sequência específica, "lendo" os nucleotídeos de RNAm em grupos de três (chamados códons) e adicionando um aminoácido particular a cada códon.
- RNA ribossômico (RNAr) e RNA transportador (RNAt)
O RNA ribossômico (RNAr) é um componente importante dos ribossomos, ajudando o mRNA a se ligar no local certo para que a sequência de informações possa ser lida. Alguns RNAr também atuam como enzimas, o que significa que eles ajudam a acelerar (catalisar) reações químicas – neste caso, a formação de ligações que unem os aminoácidos para formar uma proteína. Os RNAs que atuam como enzimas são conhecidos como ribozimas.
RNAs transportadores (RNAt) também estão envolvidos na síntese proteica, mas seu trabalho é agir como carregadores - trazer aminoácidos ao ribossomo, assegurando que o aminoácido adicionado a cadeia é o especificado pelo RNAm. RNAs transportadores consistem de uma fita única de RNA, mas essa fita tem segmentos complementares que ficam juntos para fazer regiões de fita dupla. Esse pareamento de bases cria uma estrutura 3D complexa importante à função da molécula.
- RNA regulatório (miRNAs e siRNAs)
Alguns tipos de RNAs não codificadores (RNAs que não codificam proteínas) ajudam a regular a expressão de outros genes. Esses RNAs podem ser chamados de RNAs regulatórios. Por exemplo, microRNAs (miRNAs) e RNAs de pequena interferência (siRNA) são pequenas moléculas de RNA regulatório de 22 nucleotídeos de extensão. Elas se ligam a moléculas específicas de RNAm (com sequências parcial ou completamente complementares) e reduzem sua estabilidade ou interferem em sua tradução, fornecendo uma maneira de a célula diminuir ou ajustar níveis desses RNAm.
Genes
Um gene correspondea um trecho de DNA em um cromossomo que contém informação para a produção de uma proteína ou RNA. 
Os genes eucarióticos são organizados em:
- Região promotora 
- Éxons: sequências de DNA codificadoras de proteínas, que estarão presentes no mRNA maturado
- Introns: sequências não codificadoras que serão eliminadas durante a maturação do mRNA
Após a transcrição a partir da molécula de DNA, o RNAm passa por um processo denominado “splicing”, que envolve a remoção dos éxons, adição de cap na porção 5’ (para guiar o RNA mensageiro para a tradução), e adição da cauda poli-A (para proteger o mRNA de degradação enzimática)
DNA não codificante ou extragênico
O DNA extragênico e não codificante compreende sequências que se repetem e que estão localizadas entre as regiões gênicas. Pelo menos parte deste DNA não codificante e repetitivo parece ter alguma função cromossômica, como nos centrômeros dos cromossomos; no entanto, permanece desconhecido o significado da grande maioria dessa informação.
Fontes: 
- Khan Academy: Ácidos Nucléicos. Disponível em: https://pt.khanacademy.org/science/biology/gene-expression-central-dogma/central-dogma-transcription/a/nucleic-acids
- Foratini P. Conceitos Básicos de Epidemiologia Molecular Vol. 64. Disponível em: https://books.google.com.br/books?id=80icvqWs_coC&pg=PA52&lpg=PA52&dq=DNA+extrag%C3%AAnico&source=bl&ots=LoHpPrLcrz&sig=ACfU3U02-EMbR7Yi2igbBW9c6zh2ZJmSvA&hl=pt-BR&sa=X&ved=2ahUKEwipkJ2awu7gAhVaHrkGHbvlDeYQ6AEwBHoECAUQAQ#v=onepage&q=DNA%20extrag%C3%AAnico&f=false 
Estudo Dirigido
1) Quais são os tipos de DNA encontrados nas células humanas? Liste as principais diferenças entre eles.
R= DNA nuclear – nos cromossomos, formados por DNA gênico e extragênico, herança materna e paterna.
DNA mitocondrial – nas mitocôndrias, pequeno e circular, só contém DNA gênico, herança materna.
2) Quais são os tipos de RNA encontrados nas células humanas? 
R = RNAs mensaseiro, transportador, ribossômico.
3) Numere a segunda coluna de acordo com a primeira:
(1) Tradução
(2) Códon
(3) Transcrição
(4) Cadeia polipeptídica
(5) Ribossomos
(6) Carioteca
(7) Adenina e Uracila
(8) Timina e Citosina
(3) Transmissão de informação para o RNA.
(5) Organelas que realizam síntese proteica.
(2) Unidade de informação genética.
(7) Exemplos de bases nitrogenadas do RNA.
(6) Membrana nuclear.
(8) Exemplos de bases nitrogenadas do DNA.
(4) Sua formação resulta da tradução.
(1) Formação de proteínas a partir da informação contida no RNA.
4) O que é um gene? 
R= Porção do DNA que contém informação para a formação de uma proteína
5) Diferencie íntron de éxon.
R = Éxon – região do gene que é codificante; Íntron = região do gene que não é codificante
6) Diferencie DNA gênico e DNA extragênico.
R= DNA gênico – encontrado no gene, sequência codificante; DNA extragênico – DNA localizado entre os genes, “DNA sucata”, sequência não codificante, serve para controle da expressão gênica.
7) Escreva a sequência do RNA mensageiro formado a partir das fitas de DNA a seguir:
 a) T C G A G A A A C T T C G G A
 A G C U C U U U GA A G C C U
 b) C C G T A T A G C C G G T A C 
 G G C A U A U C G G C C A U G
 c) A T C G G A T C G C T A C T G
 U A G C C U A G C G A U G A C
 
8) a) Conceitue mitose, citando a sua principal função; b) Cite os principais eventos que ocorrem nas seguintes fases da mitose: intérfase, prófase, metáfase, anáfase, telófase.
R = Procurar respostas nos resumos de mitose e meiose preparado por vocês.
9) a) Conceitue meiose, citando a sua principal função. b) Cite os principais eventos que ocorrem na meiose I e na meiose II; c) Diferencie ovulogênese e espermatogênese.
R = Procurar respostas nos resumos de mitose e meiose preparado por vocês.