dna/gente/mutações

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ALUNA: Paola Tolotti Fernandes TXIX-02
1) Qual a unidade básica da macromolécula DNA. Do que esta unidade é formada?
São os Nucleotídeos. São compostos por um caboidrato de cinco carbonos (pentose) + uma base nitrogenada + um ou mais grupos fosfatos.
2) Explique porque as fitas de DNA são ditas anti-paralelas.
Damos essas nomenclaturas ao DNA porque ele consiste de duas fitas helicoidais (resultado de interações entre as moléculas que compõem o DNA e a água) em sentidos opostos, ou seja, em uma fita temos a sequência Carbono 5’ -> Carbono 3’ enquanto na outra, no sentido oposto, temos a sequência Carbono 3’ -> Carbono 5’. (antiparalelas)
3) Explique de onde vem os números 5’ e 3’ que são utilizados como referencia para os processos no qual o DNA está envolvido.`
Uma consequência da estrutura de nucleotídeos é que uma cadeia de polinucleotídeos tem direcionalidade, ou seja, ela tem duas extremidades diferentes uma da outra. Na extremidade 5', ou início, da cadeia, o grupo fosfato 5' do primeiro nucleotídeo da cadeia se sobressai. Na outra extremidade, chamada de extremidade 3', a hidroxila 3' do último nucleotídeo adicionado à cadeia é exposta. Em geral, sequências de DNA são escritas na direção 5' para 3', o que significa que o nucleotídeo na extremidade 5' vem primeiro e que o nucleotídeo na extremidade 3' vem por último. Quando nucleotídeos são adicionados a uma fita de DNA ou RNA, a fita cresce em seu final 3', com o fosfato 5' de um nucleotídeo que entra se ligando ao grupo hidroxila no final 3' da cadeia. Isso faz uma cadeia com cada açúcar unido a seus vizinhos por uma série de ligações chamadas de ligação fosfodiéster.
4) Qual o dogma central da biologia molecular?
O Dogma Central da Biologia Molecular foi postulado por Francis Crick em 1958. Ele explica como ocorre o fluxo de informações do código genético. Esse modelo mostra principalmente que uma sequência de um ácido nucleico pode formar uma proteína, entretanto o contrário não é possível. Segundo esse dogma, o fluxo da informação genética segue o seguinte sentido: DNA → RNA→ PROTEÍNAS. Esse dogma atualizado pode ser resumido e representado da seguinte maneira:
 
5) O que é replicação?
É o processo que precede a divisão celular e através do qual são geradas cópias idênticas das moléculas de DNA presentes na célula-mãe, a seguir herdadas pelas duas células-filhas.
6) Desenhe uma forquilha de replicação com as enzimas, o sentido das fitas, o nome das fitas recém duplicadas, o sentido no qual elas foram duplicadas e o sentido da bolha/forquilha de replicação.
 
7) Explique o que cada enzima faz ao longo da replicação.
Helicase : A função da DNA helicase é  reconhecer a origem de replicação e desenrolar a dupla-hélice de DNA, na forquilha de replicação. Da sua acção resultam duas cadeias simples antiparalelas.
Single-stranded DNA binding proteins (SSB) : são proteínas que se ligam às cadeias molde separadas pela DNA Helicase, impedindo que estas se voltem a ligar, mantendo a estabilidade da forquilha de replicação. São também essenciais na reparação e recombinação de DNA.
A Topoisomerase também desempenha um importante papel na manutenção durante a replicação do DNA. Esta enzima evita que a dupla hélice de DNA à frente do garfo de replicação torne-se muito estreitamente enrolada à medida que o DNA é aberto. Ela age fazendo cortes temporários na hélice para liberar tensão, depois fecha os cortes para evitar dano permanente.
A Primase faz um primer de RNA, ou um trecho curto de ácido nucleico complementar ao molde, que fornece uma extremidade 3' para a DNA polimerase trabalhar. Um primer típico tem cerca de cinco a dez nucleotídeos. O primer inicia a síntese de DNA, isto é, faz com que ela comece. Uma vez que o primer de RNA está em seu lugar, a DNA polimerase o "amplia", adicionando nucleotídeos um por um para fazer uma nova fita de DNA que é complementar à fita molde.
A DNA-polimerase é a enzima que faz a síntese de uma nova fita de DNA. Ela possui a capacidade de adicionar nucleotídeos na extremidade 3’ de uma região pareada do DNA, fazendo com que a cadeia se estenda no sentido 5’→3’. Elas adicionam nucleotídeos, um por um, à fita crescente de DNA, incorporando somente aqueles que são complementares à fita molde. 
Ligase : é a enzima que une os fragmentos de Okasaki para completar a cadeia atrasada.
8) O que é um gene?
O gene nada mais é do que uma sequência específica do DNA que contém as instruções necessárias para a síntese de uma proteína ou molécula de RNA. Podemos dizer que o gene é a unidade fundamental da hereditariedade.
9) Desenhe um gene apontando as regiões específicas. 
 
10) Explique a função da região regulatória de um gene. Como ela funciona?
Região reguladora ou promotora: região situada antes da região codificadora. É o sitio do DNA onde se liga a enzima RNA-polimerase, a enzima responsável pela transcrição do gene. Estas regiões ou sequências reguladoras, que correspondem a traços normalmente curtos do DNA, encontram-se posicionadas adequadamente no genoma, usualmente a uma curta distância “corrente acima” do gene que regulam. Como exemplo, estas proteínas reguladoras podem recrutar o complexo proteíco DNA polimerase e, desta forma, controlar a expressão génica e, portanto, a expressão das proteínas.
11) Abaixo temos uma sequencia de RNA. Qual a fita molde de DNA e a fita codificadora desse RNA? UGCUAGCUAGGCAUGUAGCUGGCCGCGCU
FITA MOLDE: ACGATCGATCCGTACATCGACCGGCGCGA
FITA CODIFICADORA: TGCTAGCTAGGCATGTAGCTGGCCGCGCT
12) Qual a importância das proteínas TBP e TFIIH para a transcrição?
Para que a RNA polimerase consiga encontrar o ponto de início da transcrição ela necessita de proteínas conhecidas como Fatores de Transcrição. Essas proteínas são responsáveis por se ligar a seqüências específicas de DNA (promotores) que caracterizem o local de início da transcrição e recrutar a RNA polimerase a esses sítios. Em eucariotos o fator que reconhece primeiramente o local de início é o TFIID (Transcription Factor IID), que se liga ao TATA box através de sua subunidade TBP. O TFIID recruta então o TFIIA (não mostrado na figura), seguido pelo TFIIB. Então, a RNA pol ligada ao TFIIF e TFIIE junta-se ao TFIIH e aos outros fatores, formando o complexo de transcrição. TATA Binding Protein (TBP) - Para que a transcrição realmente se inicie é necessário que haja o reconhecimento do TATA box por uma proteína específica, conhecida como TBP – TATA Binding Protein. Essa enzima faz parte do fator de transcrição TFIID e tem uma alta afinidade pela seqüência consenso desse elemento. Suas unidades C-terminais são altamente conservadas nos eucariotos.
13) Qual a importância da cauda CTD da RNA polimerase?
É uma cauda proteica localizada no local onde emerge o o RNA recém-transcrito. Está relacionada com a
coordenação dos eventos de processamento. Possui sequências repetidas de 7 aminoácidos que servem
como sítio de ligação para a adição do CAP, para o splicing, clivagem e poliadenilação do RNAm. O estado de fosforilação dos resíduos específicos dessa cauda determina qual reação vai ocorrer com o RNAm a cada momento.
14) Quais são as etapas de processamento do RNA?
1° - o primeiro passo do processamento é a ADIÇÃO DA CAPA DE PROTEÇÃO CHAMADA DE CAP5` (guanina metilada na ponta 5` de RNA) e essa capa servirá para que os poros da membrana nuclear permitam a saída do RNA do núcleo, pois assim eles saberão que o RNA está protegido. Quem traz as proteínas que formam o CAP5` é a cauda CTD.
2° - o segundo passo do processamento é o SPLICING, que é a retirada dos íntrons.
3° - o terceiro passo do processamento é a ADIÇÃO DA CAUDA POLI-A no final do RNA.
Essa cauda é uma série de adeninas que são adicionadas no final do RNA com o intuito
de PROTEÇÃO e de desligar o RNA da RNA polimerase.15) O que é splicing alternativo e qual a sua função?
O splicing alternativo é um processo pelo qual os exons de um transcrito primário são ligados de diferentes maneiras durante o processamento do RNA, levando à síntese de proteínas distintas. Compreende um importante mecanismo na expressão gênica de eucariotos, responsável pelo aumento da diversidade proteômica e, portanto da capacidade codificante do genoma. Diferentes mecanismos parecem afetar a regulação do splicing alternativo, incluindo estresse metabólico.
16) Qual o resultado final de uma mutação em uma célula germinativa ou em uma célula somática para o indivíduo portador da mutação?
Se for mutação de uma célula germinativa - entrará nas vias reprodutoras e será extremamente importante para as gerações futuras. Mutações germinativas afetam um organismo inteiro, exemplo, um espermatozóide mutante -> no ser doador não muda nada -> se ele fecundar o óvulo para o outro organismo depende. Mutações em célula somáticas afetam apenas uma população de células -> próprio organismo será afetado pela mutação. Célula somática, célula do meu organismo que não vai entrar em vias reprodutoras – mutação herdada pela linhagem celular gerada a partir dessa célula. Quando uma célula mutada sobre mitose, divisão celular, gerará duas células mutadas, e estas 4 células mutadas. E o resultado para o meu organismo depende, depende de qual a capacidade de proliferação dessa célula.
RESUMIDAMENTE: Mutações somáticas afetam apenas uma população de células, enquanto mutações germinativas afetam todo o organismo. Mutações nas células somáticas afetam o próprio organismo onde ocorreu a mutação, já as mutações em células germinativas afetam apenas a próxima geração.
17) Quais os tipos de mutação de ponto?
Substituições de Bases: um par de base é substituído por outro.
Transição – subs. de uma base por outra da – mesma categoria química (A-G / C-T)
 
Transversão – subs. de uma base por outra de categoria química diferente (purina por pirimidina)
 
Inserções e Deleções – adição ou remoção de um ou mais pares de nucleotídeos, são mais frequentes do que as substituições de bases. Podem levar a mudança na matriz de leitura, alterando todos os aminoácidos após a mutação. Em geral essas mutações tem efeitos drásticos no fenótipo.
Del. e Ins. em múltiplos de 3 podem deixar a matriz intacta, embora ainda afete o fenótipo.
Inserção: 
18) Quais os tipos de mutação quanto ao efeito na proteína/fenótipo?
- Sinônimas (silenciosas): trocam a base, mas não o aa; em geral, 3a base do códon. A mutação muda um códon de um aminoácido por outro códon desse mesmo aminoácido. As mutações sinônimas também são chamadas de mutações silenciosas
- Sentido trocado - neutras (conservativas): trocam a base e o aa, mas este não afeta a função. Ambas da mesma categoria. Por exemplo, uma mutação de sentido trocado pode substituir um aminoácido por outro aminoácido quimicamente similar, sendo chamada de substituição conservativa. Nesse caso, é menos provável que a alteração afete significativamente a estrutura e a função da proteína.
- Mutações de Sentido Trocado (não conservativa): Alteram o "sentido" do filamento codificador do gene ao especificar um aminoácido diferente. O códon para um aminoácido é trocado por um códon para outro aminoácido. As mutações de sentido trocado às vezes são chamadas de mutações não sinônimas. Como alternativa, um aminoácido pode ser substituído por um aminoácido quimicamente diferente em uma substituição não conservativa. Esse tipo de alteração têm maior probabilidade de induzir uma mudança importante na estrutura e na função da proteína
- Mutações Sem Sentido: Uma mutação que gera um dos códons de parada é denominada mutação sem sentido. O códon para um aminoácido é mudado para um códon de término de tradução – término prematuro. Assim, elas têm um efeito considerável no funcionamento da proteína. Quanto mais perto a mutação sem sentido estiver da extremidade 3' da matriz de leitura aberta (ORF), mais plausível é que a proteína resultante possa ter alguma atividade biológica. Entretanto, muitas mutações sem sentido produzem proteínas completamente inativas.
- Deslocamento de modo de leitura: Deleções e Inserções: Causadas pela inserção ou deleção de um ou mais pares de bases.
19) Existem dois tipos de mutação, as espontâneas e as induzidas. Diferencie esses dois tipos e dê pelo menos 2 exemplos de cada um dos tipos:
São as lesões no DNA chamadas de espontâneas, derivadas de alterações que ocorrem naturalmente, ou seja, alterações que acontecem de acordo com a capacidade do meu organismo de ter erros de replicação, alteração de base, elementos de transposição. AGENTES NATURAIS: erros na replicação do DNA (DNA polimerase, bases nitrogenadas na forma rara), lesões espontâneas, elementos de transposição. 
Ou as induzidas, que têm efeito de algum composto, surgem pela ação de alguns agentes chamado de mutágenos, porção física ou química que vai interagir com meu DNA. Agente externo que aumenta a frequência das minhas mutações. AGENTES EXTERNOS. Radiações ionizantes, raios ultra-violetas, incorporação de bases análogas,mal pareamento. O que eu tenho é: radiações X, alfa, beta, gama geram íons reativos e radicais livres que podem interagir com o DNA e gerar mutações, ou podem atingir a cadeia e quebrar.
20) Quais são os 5 tipos de reparo de uma lesão de DNA? Explique de maneira sucinta cada um deles.
- Direto: reparo por fotorreativação enzimática; reparo de bases alquiladas.Reversão direta do meu DNA danificado. Temos uma enzima capaz de chegar nesse erro, utilizar energia seja ela química, elétrica ou luminosa e corrigir esse erro. Por exemplo: O que nós temos é a Alquiltransferase, essas enzimas removem os grupos alquilas que foram adicionados ao O-6 da base nitrogenada - retirar os radicais alquilas que são adicionados por compostos químicos, principalmente radiomiméticos, como metilmetano. Ex: Guanina alquilada pareia com uma timina, a alquiltransferase têm a capacidade de reconhecer esse radical e excluí-lo. Simples, rápido, fácil e eficiente.
- Reparo por excisão de bases: Ação da DNA glicosilases. Glicosilase remove uma base alterada e deixa um sítio AP . O sítio AP é subseqüentemente excisado por uma AP endonucleases. Lesão no meu DNA, exemplo, perdi uma purina, DNA glicosilase vai remover essa base (excisão), a endonuclease cliva o DNA, exonuclease que tira de 5 - 6 bases nitrogenadas, polimerase que sintetiza e uma ligase que liga o fragmento. 5 enzimas utilizadas no reparo, complexidade aumenta.
*Apurinações e depurinações.
Primeira coisa a ser excluída é a base nitrogenada, depois é substituída por reconstrução, ou seja, o que acontece é perder um pedacinho de DNA, reconstruir um pedacinho de DNA 2 a 3 bases maior que a minha lesão. MAs meu reparo têm um problema, o primeiro: o tamanho da lesão que eu consigo reparar é de UMA BASE. Existe também a chance desse reparo inserir um erro em uma fita, pois ele depende de uma polimerase que têm uma taxa de erro, baixa, mas têm.
- Reparo por excisão de nucleotídeos: Detecta distorções na dupla hélice pela presença de uma base anormal Por exemplo mutações causadas pela luz UV (dímeros de pirimidina) e a adição de aflotoxina unidades de guanina. Um pouco mais complexo. PRINCIPAL SISTEMA DE REPARO, acontece desde bactérias até humanos. Reconhece lesão, que pode ser relativamente grande (de dois à vários), e têm o mesmo princípio que a excisão de bases mas faz um passo a menos. SImplesmente quebra um pedaço gigante de DNA (30-40), reconstrói essas bases utilizando o pareamento da outra fita de DNA. 
- Reparo de bases malpareadas: Quando eu tenho um problema acontecendo, logo que eu tenho a replicação da fita, por exemplo a alteração de base por meio da forma rara dos nucleotídeos -> mutação -> pois eu tenho um defeito em um das duas fitas que foi replicada. Mas, se eu to replicando o DNA, eu tenho uma vantagem: Tenho duas fitas idênticas.Identifico uma lesão no meu DNA, duas coisas podem acontecer: a primeira é desligar o meu sistema de replicação, desacoplar, pular a minha lesão, acoplar o sistema de replicação de novo, problema -> um pedaço sem replicar com uma lesão. Segundo eu posso simplesmente passar por cima e adicionar qualquer coisa de reparo que vai gerar um erro, troco a polimerase três pela polimerase dois (que é mais passível de erro). Mesmo se eu pular, mesmo se eu inserir um erro, eu tenho uma fita debaixo lisinha, original, igual a de cima sem lesão. O sistema de reparo pós-replicação então utiliza a fita de DNA recém replicada como molde. O sistema junta duas fitas por uma região específica, quebra a fita nova de baixo, transfere parte da fita nova de baixo que têm o mesmo sentido pra fita de cima e replica a segunda fita de DNA, ou seja, utiliza parte de uma fita boa, quebra o pedaço, transfere e refaz o DNA. 
- Reparo por recombinação: quando há quebra nas duas fitas ou quando outro reparo não atua, não homóloga. Erros grosseiros e grandes, de quebra de fita dupla especialmente. Ex: ionizantes têm capacidade de quebrar uma fita. Nesse sistema, vou utilizar os cromossomos homólogos, ou seja, vou partir para o meu outro cromossomo (um da mãe e um do pai, diferentes em sequências, mas na mesma posição). TENHO QUE ENCONTRAR A ASSOCIAÇÃO ENTRE OS DOIS CROMOSSOMOS QUE EXISTEM LÁ NO MEU DNA, utilizar um pedaço dessa fia do cromossomo dois para corrigir o erro -> Corrijo meu pedaço lesionado. Problema: transformei meu cromossomo paterno em uma quimera entre um cromossomo paterno e materno.