Lista 04 de exercícios genética - perguntas e respostas

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Genética 
Profa. Dra. Daniela C. Lemos de Carvalho 
 
Guia de RESPOSTAS - Lista de Exercícios 4 
 
1. Desenhe um nucleotídeo de RNA e um nucleotídeo de DNA, destacando as diferenças. Qual é a semelhança 
da estrutura do RNA em relação ao DNA? Qual a diferença? 
 
Semelhanças: os nucleotídeos do DNA e do RNA são formados por uma pentose (açúcar com 5 carbonos), 
ligada a uma base nitrogenada (através do carbono 1´ da pentose) e a um grupo fosfato (através do carbono 
5´da pentose). 
Diferenças: enquanto os nucleotídios do DNA têm açúcares desoxirribose, os nucleotídios do RNA têm ribose. 
Com um grupo hidroxila livre no átomo carbono 2′ do açúcar ribose, o RNA é rapidamente degradado em 
condições alcalinas. O açúcar desoxirribose do DNA não tem esse grupo hidroxila livre; por isso, o DNA é uma 
molécula mais estável. Outra diferença importante é que a timina, uma das duas pirimidinas encontradas no 
DNA, é substituída pela uracila no RNA. 
 
2. Quais são as principais classes de RNA celular? 
Classe de RNA Tipo de célula 
Localização da função nas 
células eucarióticas* Função 
RNA ribossômico 
(rRNA) 
Bacteriano e 
eucariótico 
Citoplasma Componentes estruturais e funcionais 
do ribossomo 
RNA mensageiro 
(mRNA) 
Bacteriano e 
eucariótico 
Núcleo e citoplasma Carreia o código genético para proteínas 
RNA transportador 
(tRNA) 
Bacteriano e 
eucariótico 
Citoplasma Ajuda a incorporar os aminoácidos na 
cadeia de polipeptídios 
RNA nuclear pequeno 
(snRNA) 
Eucariótico Núcleo Processamento do pré-mRNA 
RNA nucleolar pequeno 
(snoRNA) 
Eucariótico Núcleo Processamento e montagem do rRNA 
MicroRNA (miRNA) Eucariótico Núcleo e citoplasma Inibe a tradução do mRNA 
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RNA de interferência 
pequeno (siRNA) 
Eucariótico Núcleo e citoplasma Aciona a degradação de outras 
moléculas de RNA 
RNA de interação com 
Piwi (piRNA) 
Eucariótico Núcleo e citoplasma Suprime a transcrição dos elementos 
transponíveis nas células reprodutoras 
CRISPR RNA (crRNA) Procariótico – Auxilia na destruição de DNA estranho 
*Todos os RNAs eucarióticos são sintetizados no núcleo. 
 
3. Por que o DNA é mais estável que o RNA? 
Os açúcares do DNA e do RNA apresentam estrutura um pouco diferente. O açúcar do RNA, chamado ribose, 
tem um grupo hidroxila (—OH) preso ao átomo do carbono 2′, enquanto o açúcar do DNA, ou desoxirribose, 
tem um átomo de hidrogênio (—H) nessa posição e, portanto, um átomo de oxigênio a menos. Essa diferença 
originou os nomes ácido ribonucleico (RNA) e ácido desoxirribonucleico (DNA). Essa pequena diferença química 
é identificada pela maioria das enzimas celulares que interagem com DNA e RNA, gerando assim funções 
específicas para cada ácido nucleico. Além disso, o átomo de oxigênio adicional no nucleotídio do RNA o torna 
mais reativo e menos estável do ponto de vista químico, em comparação com o DNA. Por esse motivo, o DNA 
se encaixa melhor como repositório a longo prazo de informação genética. 
 
4. Quais partes do DNA compõem uma unidade de transcrição? 
Três regiões críticas estão incluídas em uma unidade de transcrição: um promotor, uma sequência codificadora 
de RNA e um terminador. 
O promotor é uma sequência de DNA que o aparato de transcrição reconhece e se liga. Ele indica qual das duas 
fitas de DNA deve ser lida como molde e qual será o sentido da transcrição. O promotor também determina o 
sítio de início da transcrição, o primeiro nucleotídio que será transcrito em RNA. Em muitas unidades de 
transcrição, o promotor está próximo ao sítio de início de transcrição, mas ele mesmo não é transcrito. 
A segunda região crítica da unidade de transcrição é a região codificadora de RNA, uma sequência de 
nucleotídios de DNA que é copiada em uma molécula de RNA. 
O terceiro componente da unidade de transcrição é o terminador, uma sequência de nucleotídios que sinaliza 
onde a transcrição deve terminar. Os terminadores são parte da sequência codificadora de RNA; a transcrição 
para somente após o terminador ter sido copiado em RNA. 
 
5. Qual é o substrato para a síntese do RNA? Como esse substrato é modificado e unido para produzir uma 
molécula de RNA? 
O RNA é sintetizado a partir de trifosfatos de ribonucleosídios (rNTPs, nucleotídeos de RNA). 
Na síntese, novos nucleotídios são unidos, um de cada vez, ao grupo 3′-OH da molécula de RNA crescente. Dois 
grupos fosfato são rompidos a partir do trifosfato de nucleosídio de chegada; o grupo fosfato remanescente 
participa em uma ligação fosfodiéster que liga o nucleotídio à molécula de RNA crescente. 
Os nucleotídios são sempre adicionados à extremidade 3′ da molécula de RNA, e o sentido da transcrição é, 
portanto, 5′ → 3′, o mesmo que a síntese de DNA durante a replicação. 
 
6. Indique os nomes das RNA polimerases encontradas nas células eucarióticas e os tipos de RNA que elas 
transcrevem. 
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Tipo Encontrada em Transcreve 
RNA polimerase I Todos os eucariotos rRNAs grandes 
RNA polimerase II Todos os eucariotos Pré-mRNA, alguns snRNAs, snoRNAs, alguns miRNAs 
RNA polimerase III Todos os eucariotos tRNAs, rRNAs pequenos, alguns snRNAs, alguns miRNAs 
RNA polimerase IV Plantas Alguns siRNAs 
RNA polimerase V Plantas As moléculas de RNA participam da formação da heterocromatina 
 
7. Quais são os três estágios básicos da transcrição? Descreva o que acontece em cada estágio. 
1. Iniciação, na qual o aparato da transcrição se encaixa no promotor e inicia a síntese de RNA. 
2. Alongamento, no qual o DNA é inserido na RNA polimerase, a polimerase abre o DNA e adiciona novos 
nucleotídios, um por vez, à extremidade 3′ da fita de RNA crescente. 
3. Término, a identificação da extremidade da unidade de transcrição e a separação da molécula de RNA do 
molde de DNA. 
 
8. Quais são os dois tipos básicos de terminadores encontrados nas células bacterianas? Descreva a estrutura 
de cada tipo. 
As células bacterianas apresentam dois tipos principais de terminadores. Os terminadores dependentes de Rho 
podem levar ao término da transcrição apenas quando houver uma proteína auxiliar chamada de fator Rho. Os 
terminadores independentes de Rho (também conhecidos como terminadores intrínsecos) podem levar ao 
término da transcrição na ausência de Rho. 
Terminadores dependentes de Rho: Os terminadores dependentes de Rho têm duas características. A primeira 
é o terminador propriamente dito, composto por sequências de DNA que fazem com que a RNA polimerase 
pause. A segunda é uma sequência de DNA que codifica um segmento de RNA upstream do terminador, 
normalmente rico em nucleotídios citosina e sem estruturas secundárias. Essa sequência é chamada de sítio de 
utilização de Rho (rut), e serve como sítio de ligação para a proteína Rho. Uma vez que Rho esteja ligado ao 
RNA, ele se move para a extremidade 3′, seguindo a RNA polimerase. Quando a RNA polimerase encontra o 
terminador, ela faz uma pausa, tornando possível que Rho seja alcançado. A proteína Rho tem atividade 
helicase, usada para abrir o híbrido RNA-DNA na bolha de transcrição, encerrando a transcrição. 
Terminadores independentes de Rho: Os terminadores independentes de Rho, que compõem cerca de 50% de 
todos os terminadores nos procariotos, apresentam duas características em comum. Primeiro, eles contêm 
repetições invertidas – sequências de nucleotídios em uma fita que estão invertidas e são complementares. 
Quando as repetições invertidas são transcritas para o RNA, forma-se uma estrutura secundária em grampo. 
Segundo, nos terminadores independentes de Rho, uma fita de 7 a 9 nucleotídios de adenina segue a segunda 
repetição invertida no DNA molde. Sua transcrição produz uma fita de nucleotídios de uracila após o grampo 
no RNA transcrito. 
A fita de uracilas na molécula de RNA faz com que a RNA polimerasepause, dando tempo para que a estrutura 
em grampo se forme. A evidência sugere que a formação do grampo desestabiliza o pareamento DNA-RNA, 
fazendo com que a molécula de RNA se separe de seu molde DNA. A separação pode ser facilitada pelos 
pareamentos das bases adenina-uracila, relativamente fracos se comparados com outros tipos de pareamentos 
de base. Quando o RNA transcrito se separa do molde, a síntese de RNA não pode mais continuar. 
 
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9. Compare os papéis dos fatores gerais de transcrição e as proteínas ativadoras de transcrição. 
Uma classe de proteínas acessórias inclui os fatores de transcrição gerais, que junto com a RNA polimerase 
formam o aparato basal de transcrição – um grupo de proteínas que se reúnem próximo do sítio de início e 
são suficientes para iniciar os níveis mínimos de transcrição. Outra classe de proteínas acessórias é composta 
por proteínas ativadoras de transcrição, que se ligam a sequências específicas de DNA e elevam os níveis de 
transcrição ao estimular a montagem do aparato basal de transcrição no sítio de início. 
 
10. Qual é a diferença entre a transcrição nas bactérias e nos eucariotos? Qual é a semelhança? 
... 
 
11. Qual é a diferença entre a fita molde e a fita não molde? 
A fita molde é a fita de DNA copiada em uma molécula de RNA, enquanto a fita não molde não é copiada. 
 
12. O que é o promotor? Qual a função do promotor? 
A informação essencial para a unidade de transcrição – onde se inicia a transcrição, qual fita deve ser lida e em 
qual sentido da RNA polimerase se move – está incrustada na sequência de nucleotídios do promotor. 
Os promotores são sequências de DNA identificadas pelo aparato de transcrição e necessárias à transcrição. 
Nas células bacterianas, os promotores estão adjacentes a uma sequência codificadora de RNA. 
 
13. Quais são as regras básicas da transcrição? 
Alguns dos princípios gerais da transcrição bacteriana: 
1. A transcrição é um processo seletivo; apenas algumas partes do DNA são transcritas em qualquer momento. 
2. O RNA é transcrito a partir do DNA de fita simples. Em um gene, apenas uma das duas fitas de DNA – a fita 
molde – é copiada em RNA. 
3. Os trifosfatos de ribonucleosídios são usados como substratos na síntese do RNA. Dois grupos fosfato são 
rompidos a partir de um trifosfato de ribonucleosídio, e o nucleotídio resultante é unido ao grupo 3′-OH da fita 
de RNA crescente. 
4. As moléculas de RNA são antiparalelas e complementares à fita molde de DNA. A transcrição é feita sempre 
no sentido 5′ → 3′, o significa que a molécula de RNA cresce para a extremidade 3′. 
5. A transcrição depende da RNA polimerase – uma enzima complexa, multimérica. A RNA polimerase tem um 
cerne, que é capaz de sintetizar RNA, e outras subunidades que podem se unir temporariamente para executar 
outras funções. 
6. Um fator sigma possibilita que o cerne da enzima da RNA polimerase se ligue a um promotor e inicie a 
transcrição. 
7. Os promotores têm sequências curtas importantes na ligação da RNA polimerase ao DNA; essas sequências 
consenso estão intercaladas com os nucleotídios, que não têm participação conhecida na transcrição. 
8. A RNA polimerase se liga ao DNA em um promotor, inicia a transcrição em um sítio de início do gene e 
termina a transcrição após um terminador ter sido transcrito. 
9. As enzimas topoisomerases removem o superenrolamento que se desenvolve à frente e atrás da bolha de 
transcrição à medida que o DNA é desenrolado e enrolado durante a transcrição. 
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14. Descreva o processo da transcrição (de uma maneira geral, tanto para procariotos como para eucariotos). 
... 
 
15. O que é processamento do mRNA? 
Após a transcrição, o RNA resultante é chamado de transcrito primário. Os transcritos primários de RNA 
mensageiro (mRNA), em procariontes, sofrem pouco ou nenhum processamento após sua síntese e, em geral, 
são traduzidos ainda durante a sua produção. Entretanto, nos eucarióticos, o transcrito primário necessita de 
algumas alterações para adquirir maior estabilidade e caracterizar a molécula de RNA que irá para o citoplasma 
ser traduzida. O conjunto dessas alterações necessárias é chamado de processamento do RNA. O 
processamento pós-transcrição do pré-mRNA pra originar o mRNA envolve três etapas: (1) Formação de um 
capacete "cap" na extremidade 5'; (2) "Splicing" para a remoção dos íntrons: a remoção dos íntrons é um 
processo de alta precisão, uma vez que o erro de apenas uma base levaria a leitura errada de toda sequência 
seguinte. Existem algumas sequências relativamente conservadas nos limites íntron-éxon e uma sequência rica 
em pirimidinas dentro dos íntrons. Para que ocorra o "splicing", é necessário que uma estrutura se organize 
em torno do RNA. Esta estrutura é chamada de spliceosomo; (3) Adição de uma cauda de poli A à extremidade 
3'. 
 
16. O que é splicing? 
É um dos processamentos que acontece com o RNA. O splicing consiste na retirada dos íntrons de um RNA 
precursor, de forma a produzir um mRNA maduro funcional. Essa excisão dos íntrons do mRNA é um evento 
muito importante e requer uma extrema precisão das enzimas envolvidas no processo. A falta ou o acréscimo 
de um único nucleotídeo em um éxon pode levar a uma alteração da fase de leitura e a produção de uma 
proteína completamente diferente da original. 
 
17. Num organismo, um loco hipotético apresenta a sequência nucleotídica abaixo: 
 
PROMOTOR 
Éxon 1 Íntron 1 Éxon 2 Íntron 2 Éxon 3 
FINALIZADOR 5´ ATGCACCGA AATGAT AGAATT ACGCCC CCACAATAG 3´ 
3´ TACGTGGCT TTACTA TCTTAA TGCGGG GGTGTTATC 5´ 
a) Com relação a esse trecho acima, como será a sequência de bases na molécula de pré RNA mensageiro? 
5´ AUGCACCGA AAUGAU AGAAUU ACGCCC CCACAAUAG 3´ 
b) Depois que o pré RNA mensageiro for processado, qual será a sequência resultante do RNA mensageiro 
(mRNA)? 
5´ AUGCACCGA AGAAUU CCACAAUAG 3´