Biologia Molecular - Lista de Exercícios sobre DNA e RNA

QUESTÕES BIOLOGIA MOLECULAR AULA 01 1 EXPLIQUE A COMPOSIÇAO QUÍMICA DO DNA E RNA 2 EXPLIQUE A ESTRUTURA DA MOLÉCULA DO DNA DE FITA DUPLA 3 O QUE SIGNIFICA EXTREMIDADE 5 LIVRE E 3 LIVRE E QUAL A CORRELAÇÃO COM A AFIRMATIVA O DNA APRESENTA FITA DUPLA ANTIPARALELA 4 COMOS AS FITAS DUPLAS PERMANECEM ESTÁVEIS E EM HELICOIDAL 5 COMO É A ORGANIZAÇAO DO CROMOSSOMO NA CÉLULA EUCARIÓTICA E PROCARIÓTICA 6 O QUE SIGNIFICA DESNATURAÇÃO EXPLIQUE COMO PODE OCORRER O FENÔMENO E SE O MESMO É REVERSÍVEL OU IRREVERSÍVEL 7 EXPLIQUE O QUE É O PLASMÍDEO E SUA FUNÇAO 8 EXPLIQUE O QUE SÃO ENZIMAS DE RESTRIÇÃO E COMO AS MESMAS PODEM ATUAR QUESTÕES BIOLOGIA MOLECULAR AULA 01 1 EXPLIQUE A COMPOSIÇAO QUÍMICA DO DNA E RNA A composição química do DNA e do RNA é semelhante em alguns aspectos mas também apresenta diferenças significativas Ambas as moléculas são compostas por nucleotídeos que são unidades básicas formadas por três componentes um açúcar desoxirribose no caso do DNA e ribose no caso do RNA uma base nitrogenada e um grupo fosfato No DNA as quatro bases nitrogenadas possíveis são a adenina A a guanina G a citosina C e a timina T As bases A e T formam um par de bases complementares enquanto as bases G e C formam outro par complementar Assim o DNA é composto por duas cadeias de nucleotídeos que se unem por meio de ligações de hidrogênio entre as bases complementares formando uma estrutura em forma de dupla hélice Já no RNA as bases nitrogenadas são as mesmas que no DNA exceto que a timina é substituída pela uracila U O RNA é geralmente encontrado como uma única cadeia de nucleotídeos e a base complementar da adenina é a uracila enquanto a guanina ainda se liga à citosina Em resumo a composição química do DNA e do RNA é semelhante em termos de seus componentes básicos açúcar base nitrogenada e grupo fosfato mas difere em relação às bases nitrogenadas presentes e na estrutura da molécula Essas diferenças na composição química são importantes para as funções específicas que cada molécula desempenha na célula 2 EXPLIQUE A ESTRUTURA DA MOLÉCULA DO DNA DE FITA DUPLA A estrutura da molécula de DNA é composta por duas cadeias de nucleotídeos que se enrolam em uma forma de dupla hélice Cada nucleotídeo é formado por três componentes um açúcar desoxirribose uma base nitrogenada adenina guanina citosina ou timina e um grupo fosfato As duas cadeias de nucleotídeos no DNA são unidas por meio de ligações de hidrogênio entre as bases nitrogenadas complementares As bases nitrogenadas se emparelham especificamente de acordo com a regra de emparelhamento de WatsonCrick a adenina A se liga à timina T por meio de duas ligações de hidrogênio enquanto a guanina G se liga à citosina C por meio de três ligações de hidrogênio A estrutura da molécula de DNA é altamente organizada Cada volta da dupla hélice contém aproximadamente 10 pares de base e as duas cadeias de nucleotídeos estão dispostas de forma antiparalela ou seja uma cadeia corre na direção 5 3 enquanto a outra corre na direção oposta 3 5 Além disso as duas cadeias são torcidas em torno de um eixo central criando uma estrutura em espiral 3 O QUE SIGNIFICA EXTREMIDADE 5 LIVRE E 3 LIVRE E QUAL A CORRELAÇÃO COM A AFIRMATIVA O DNA APRESENTA FITA DUPLA ANTIPARALELA As extremidades 5 e 3 são referências que indicam a direção em que as cadeias de nucleotídeos se estendem em uma molécula de DNA ou RNA A extremidade 5 livre é onde se encontra o grupo fosfato ligado ao carbono 5 do açúcar da desoxirribose ou ribose A extremidade 3 livre é onde se encontra o grupo hidroxila OH ligado ao carbono 3 do açúcar Quando se diz que o DNA apresenta fita dupla antiparalela significa que as duas cadeias de nucleotídeos que compõem a dupla hélice estão dispostas em direções opostas uma da outra Isso significa que uma das cadeias de nucleotídeos está orientada na direção 5 3 enquanto a outra está orientada na direção oposta 3 5 Essa orientação antiparalela é importante porque permite que as duas cadeias de nucleotídeos se encaixem perfeitamente por meio das ligações de hidrogênio entre as bases nitrogenadas complementares As bases A se ligam com as T e as G se ligam com as C devido às ligações de hidrogênio que ocorrem nas posições nitrogenadas específicas das bases Dessa forma a extremidade 5 de uma cadeia de nucleotídeos se liga à extremidade 3 da outra cadeia formando a estrutura de dupla hélice do DNA A orientação antiparalela também é importante para a replicação do DNA pois permite que as duas cadeias sejam replicadas simultaneamente com uma cadeia sendo sintetizada na direção 5 3 e a outra na direção oposta 3 5 4 COMO AS FITAS DUPLAS PERMANECEM ESTÁVEIS E EM HELICOIDAL As fitas duplas do DNA são altamente estáveis e mantêm sua estrutura helicoidal devido a várias interações químicas e físicas que ocorrem entre as moléculas de nucleotídeos As interações mais importantes são as ligações de hidrogênio entre as bases nitrogenadas complementares adenina com timina e guanina com citosina que ocorrem ao longo da extensão da dupla hélice Essas ligações de hidrogênio formam pontes entre as bases nitrogenadas e mantêm as duas fitas unidas em sua estrutura helicoidal Além das ligações de hidrogênio outras interações também contribuem para a estabilidade da dupla hélice do DNA Por exemplo a hidrofobicidade das bases nitrogenadas permite que elas sejam empilhadas uma sobre a outra minimizando a exposição das partes hidrofóbicas das bases à água Além disso as moléculas de açúcar e fosfato das fitas de nucleotídeos formam um esqueleto rígido ao longo da dupla hélice que fornece suporte estrutural para a molécula Todas essas interações combinadas permitem que as fitas duplas do DNA permaneçam estáveis e em sua estrutura helicoidal característica Essa estrutura é importante para a função do DNA permitindo que ele seja replicado com precisão durante a divisão celular e transmita informações genéticas de uma célula para outra 5 COMO É A ORGANIZAÇAO DO CROMOSSOMO NA CÉLULA EUCARIÓTICA E PROCARIÓTICA Em células eucarióticas o material genético é organizado em múltiplos cromossomos lineares que são localizados dentro do núcleo celular Durante a interfase os cromossomos são estendidos e parecem uma massa difusa de cromatina mas durante a divisão celular eles se condensam em estruturas mais compactas e facilmente visíveis ao microscópio Os cromossomos são compostos de DNA altamente organizado proteínas histonas e outras proteínas associadas como a condensina Os cromossomos eucarióticos possuem centrômeros que são as regiões onde as duas cromátides irmãs são unidas Eles também possuem telômeros nas extremidades que ajudam a manter a estabilidade dos cromossomos durante a replicação Já em células procarióticas o material genético é organizado em um único cromossomo circular que é localizado dentro do citoplasma não havendo um núcleo celular O cromossomo bacteriano é composto de DNA altamente compactado e proteínas associadas como a proteína HU que ajuda a manter a estrutura do cromossomo Além disso as células procarióticas podem possuir pequenas moléculas de DNA circular chamadas plasmídeos que podem conter genes adicionais 6 O QUE SIGNIFICA DESNATURAÇÃO EXPLIQUE COMO PODE OCORRER O FENÔMENO E SE O MESMO É REVERSÍVEL OU IRREVERSÍVEL Desnaturação é o processo pelo qual uma proteína ácido nucleico ou outra molécula biológica perde sua estrutura tridimensional e sua atividade biológica devido à quebra das interações que mantêm a sua estrutura A desnaturação pode ocorrer devido a vários fatores como temperatura elevada pH extremo exposição a solventes orgânicos agitação mecânica entre outros A exposição a um desses fatores pode quebrar as interações que mantêm a estrutura da molécula fazendo com que ela se desdobre e perca sua atividade biológica O processo de desnaturação pode ser reversível ou irreversível dependendo da gravidade da exposição ao fator que causa a desnaturação e da capacidade da molécula em refazer as interações que mantêm sua estrutura tridimensional Em alguns casos a desnaturação é reversível e a molécula pode recuperar sua estrutura tridimensional e sua atividade biológica quando as condições apropriadas são restauradas Por exemplo uma proteína que foi desnaturada por aquecimento pode ser renaturada quando a temperatura é reduzida para o intervalo de temperatura normal No entanto em outros casos a desnaturação é irreversível e a molécula perde sua atividade biológica permanentemente Por exemplo quando uma proteína é submetida a pH extremamente ácido ou alcalino a quebra das ligações peptídicas pode ocorrer e a molécula pode ser irreversivelmente desnaturada 7 EXPLIQUE O QUE É O PLASMÍDEO E SUA FUNÇAO Plasmídeos são pequenos pedaços circulares de DNA encontrados em células de bactérias e alguns outros organismos Eles são independentes do cromossomo bacteriano principal e podem ser transmitidos de uma célula para outra através da conjugação bacteriana transformação ou transdução A função principal dos plasmídeos é fornecer vantagens seletivas para as células que os possuem Essas vantagens podem incluir a resistência a antibióticos toxinas ou outros agentes ambientais prejudiciais além de permitir que as bactérias possam metabolizar determinados nutrientes Além disso plasmídeos são frequentemente utilizados como ferramentas em biotecnologia e engenharia genética para a produção de proteínas na transformação de células e na clonagem de genes 8 EXPLIQUE O QUE SÃO ENZIMAS DE RESTRIÇÃO E COMO AS MESMAS PODEM ATUAR As enzimas de restrição são enzimas que cortam o DNA em locais específicos de acordo com sequências de nucleotídeos As enzimas de restrição são produzidas naturalmente por bactérias como um sistema de defesa contra vírus que infectam as células bacterianas os chamados bacteriófagos Quando o DNA viral infecta uma célula bacteriana as enzimas de restrição cortam o DNA viral em locais específicos impedindo a replicação do vírus e assim protegendo a célula bacteriana As enzimas de restrição são amplamente utilizadas na pesquisa em biologia molecular e na engenharia genética porque elas permitem a manipulação precisa do DNA As enzimas de restrição podem ser usadas para cortar o DNA em locais específicos criando fragmentos de DNA que podem ser ligados a outros fragmentos de DNA como em um processo de clonagem Elas também podem ser utilizadas para produzir fingers de corte permitindo a edição de genes específicos Cada enzima de restrição reconhece e corta uma sequência de DNA específica Existem milhares de enzimas de restrição diferentes que reconhecem sequências específicas de DNA e cada uma delas corta o DNA em locais específicos produzindo fragmentos de DNA com extremidades únicas As extremidades produzidas pelas enzimas de restrição podem ser aderidas a outros fragmentos de DNA com extremidades complementares permitindo a clonagem ou a produção de genes recombinantes