Atividade de Genetica e Enzimas

Avenida Shishima Hifumi 2911 Urbanova CEP 12244000 São José CamposSP httpwwwunivapbr EIXO I DO ÁTOMO À CÉLULA LISTA DE EXERCÍCIOS GENÉTICA Profa Carolina Quina Tema Ciclo celular interfase e divisão 1 Como os filamentos de DNA se organizam dentro do cromossomo 2 Comente a frase Cromossomos e cromatina são dois estados morfológicos dos mesmos componentes celulares de eucariotos 3 Desenhe o ciclo celular de uma célula e mostre em que parte do ciclo celular ocorre a atividade gênica 4 O que são cromossomos homólogos 5 O que são cromátides irmãs Faça uma ilustração das cromátides irmãs identificando as partes num cromossomo 6 Desenhe e indique quatro tipos diferentes de cromossomos com base na posição do centrômero 7 O que ocorre na metáfase da Mitose Faça um desenho indicando cada componente envolvido durante fase 8 Quantos cromossomos existem em cada um dos seguintes tipos de células humanas normais muscular nervosa espermatozóide e zigoto 9 Uma célula em G1 da interfase tem 8 cromossomos Quantos cromossomos e moléculas de DNA serão encontrados por célula quando essa célula original progredir para os seguintes estágios a G2 da interfase b Prófase da mitose c Após a citocinese seguinte à mitose 10 Qual a importância da complementaridade da molécula de DNA durante a replicação 11 Considerando a sequência abaixo e o sentido de polimerização da esquerda para direita aponte qual fita será molde para a síntese da fita contínua e qual será da descontínua 5 AACTGGTCGATGCTATTGATCGATGCTAG 3 3 TTGACCAGCTACGATAACTAGCTACGATC 5 12 Qual importância da atividade exonuclease da DNA polimerase Descreva como ocorre 19052025 1 Cinética Enzimática 1 Cinética enzimática 2 Inibidores enzimáticos 3 Cofatores 4 Coenzimas 5 Fatores que interferem na atividade enzimática 6 Para saber mais Tópicos Cinética enzimática 1 Abordagem mais antiga para entender o mecanismo das enzimas 2 Permanece ainda entre as mais importantes 3 Determinar a velocidade da reação e como ela se modifica em resposta a mudanças nos parâmetros experimentais 1 2 3 19052025 2 Mecanismos gerais A cinética enzimática é a velocidade com que o substrato é convertido em produto de acordo com o tempo Mecanismos gerais Velocidade em que ocorre ES A chave para o entendimento do comportamento cinético de uma enzima se baseia na ES Mecanismos gerais Velocidade em que ocorre ES Velocidade em que ocorre EP A chave para o entendimento do comportamento cinético de uma enzima se baseia na ES 4 5 6 19052025 3 Mecanismos Gerais Um fator chave que afeta a velocidade das reações catalisadas por enzimas é a concentração do substrato S Porém estudar os efeitos da S é desafiador pois o mesmo se altera no curso de uma reação Portanto é mais fácil mensurar a velocidade inicial V0 quando S é muito maior E Mecanismos Gerais vo S Vmax Na curva Vo X S identificamse 2 regiões Região 1 Uma região em que a velocidade aumenta linearmente com o aumento da concentração do substato indicando que durante a reação havia moléculas de enzimas livres Região 2 Uma região em que a velocidade permanece constante igual à Vmáx apesar do aumento de concentração do substrato indicando que todas as moléculas de enzima estão ligadas ao substrato Região 1 Região 2 Mecanismos Gerais 7 8 9 19052025 4 Mecanismos Gerais Conforme aumenta a concentração de Substrato aumenta a concentração do complexo ES CINÉTICA ENZIMÁTICA Victor Henri 1903 E S ES 1913 Leonor Michaelis Enzimologista Maud Menten Pediatra E S K1 K1 ES Kp E P Etapa rápida Etapa lenta Estado PréEstacionário e Estado Estacionário 1 Estado PréEstacionário Momento inicial em que não há ligação entre enzima e substrato 2 Estado Estacionário Estado de formação do complexo ES Constante MichaelisMenten Cinética do estado estacionário 10 11 12 19052025 5 Estado PréEstacionário e Estado Estacionário 1 Estado PréEstacionário Momento inicial em que não há ligação entre enzima e substrato 2 Estado Estacionário Estado de formação do complexo ES Constante MichaelisMenten Cinética do estado estacionário MichaelisMenten A equação de MichaelisMenten assume que a atividade enzimática ocorre em 2 etapas E S formando ES e posteriormente E P Porém muitas enzimas possuem mais que 2 etapas e isso faz com que a Vmax e Km possam diferir muito de uma enzima para outra Quando Vo 12Vmáx então KmS O Km é uma medida da afinidade da enzima pelo substrato Quanto maior o Km menor é a afinidade da enzima pelo substrato pois uma maior concentração de substrato é requerida para que se alcance a metade da velocidade máxima Quanto menor o Km maior é a afinidade da enzima pelo substrato ENZIMA SUBSTRATO Km mM Glicoquinase DGlicose 10 Hexoquinase DGlicose 015 DFrutose 15 Constante de MichaelisMenten Km Glicoquinase fígado Hexoquinase tecidos extrahepáticos 13 14 15 19052025 6 MichaelisMenten Para tanto se utiliza a velocidade de catálise Kcat que pode ser aplicado para determinar a velocidade de uma enzima na saturação Kcat MEDIDA DA EFINCIÊNCIA ENZIMÁTICA kcat Mede a eficiência da catálise Equivale ao número máximo de moléculas de substrato que um sítio ativo converte em produtos por segundo Indica a rapidez que uma enzima pode operar quando todos os centros ativos estão ocupados kcat VmáxEt Constante catalítica ou número de renovação turnover 16 17 18 19052025 7 MEDIDA DA EFINCIÊNCIA ENZIMÁTICA kcat Inibidores enzimáticos As moléculas que provocam essa ação inibitória são chamadas de inibidores e podem ser tanto constituintes da própria célula como podem ser substâncias estranhas a ela A inibição enzimática reduz a velocidade de uma reação enzimática provocada por uma molécula Inibidores enzimáticos 1A inibição inespecífica é aquela que o inibidor como um agente desnaturante diminui a atividade de todas as enzimas 2Já a inibição específica o inibidor diminui a atividade de uma única enzima ou de um grupo restrito de enzimas Este tipo de inibição pode ser do tipo reversível ou irreversível Quanto ao tipo a inibição enzimática pode ser inespecífica ou específica 19 20 21 19052025 8 Inibidores enzimáticos específicos Inibidor Competitivo Malonato inibe a conversão de succinato em fumarato Inibidor não competitivo Proteína α1 antitripsina que ligase à tripsina e inibi a ação desta Inibidores enzimáticos específicos Aplicações Coenzimas 22 23 24 19052025 9 Coenzimas e Cofatores Coenzimas 25 26 27 19052025 10 ENZIMAS ATIVIDADE ENZIMÁTICA Fatores que alteram a velocidade de reações enzimáticas pH temperatura concentração das enzimas concentração dos substratos presença de inibidores Fatores que interferem na atividade enzimática ENZIMAS INFLUÊNCIA DO PH O efeito do pH sobre a enzima devese às variações no estado de ionização dos componentes do sistema à medida que o pH varia Enzimas grupos ionizáveis existem em estados de ionização ENZIMAS INFLUÊNCIA DA TEMPERATURA temperatura dois efeitos ocorrem a a taxa de reação aumenta como se observa na maioria das reações químicas b a estabilidade da proteína decresce devido a desativação térmica Em altas tpt a enzima sofre desnaturação Enzima temperatura ótima para que atinja sua atividade máxima é a temperatura máxima na qual a enzima possui uma atividade cte por um período de tempo 28 29 30 19052025 11 ENZIMAS INFLUÊNCIA DA E Velocidade da reação é diretamente proporcional à concentração da enzima Desvios da linearidade ocorrem Presença de inibidores na solução de enzima Presença de substâncias tóxicas Presença de um ativador que dissocia a enzima Velocidade da reação enzimática em função da concentração de enzima 0 1 2 3 4 0 1 2 3 4 Concentração de enzima Velocidade inicial 31 32 33 Para saber mais Principles of Biochemistry David L Nelson Michael M Cox 34 19052025 12 DISCIPLINA DO ÁTOMO À CELULA Estudo Dirigido Enzimas Data Nome 01 UDESC20232 As proteínas são fundamentais na estrutura e no funcionamento celular Assinale a alternativa que indica o modelo de funcionamento enzimático representado na Figura 1 A Modelo chavesítio ativo B Modelo chaveproteína C Modelo chaveenzimático D Modelo chavefechadura E Fator de transcrição 02 Unifeso20172 Pedaços de maçã recémcortada escurecem rapidamente devido à ação de uma enzima polifenoloxidase PPO que catalisa a reação de oxidação de alguns compostos existentes na maçã Um modo de retardar esse escurecimento consiste em colocar os pedaços de maçã por alguns minutos em água fervente e em seguida resfriálos mergulhandoos em água fria Se os pedaços de maçã forem apenas mergulhados em água fria o escurecimento não será retardado O tratamento para retardar o escurecimento da maçã dá bom resultado porque A a água quente entra nas células da maçã causando a sua ruptura B a enzima PPO é lavada da superfície da maçã C o calor destrói a estrutura primária da PPO D o calor aumenta a oxidação da PPO E a estrutura tridimensional da PPO é alterada 03 Enem2017 PPL Sabendose que as enzimas podem ter sua atividade regulada por diferentes condições de temperatura e pH foi realizado um experimento para testar as condições ótimas para a atividade de uma determinada enzima Em relação ao funcionamento da enzima os resultados obtidos indicam que o a A aumento do pH leva a uma atividade maior da enzima B temperatura baixa 10C é o principal inibidor da enzima C ambiente básico reduz a quantidade de enzima necessária para a reação D ambiente básico reduz a quantidade de substrato metabolizado pela enzima E temperatura ótima de funcionamento da enzima é 30 C independentemente do pH 1 04 UESPI O funcionamento dos organismos vivos depende de enzimas as quais são essenciais às reações metabólicas celulares Essas moléculas A possuem cadeias nucleotídicas com dobramentos tridimensionais que reconhecem o substrato numa reação do tipo chave fechadura B diminuem a energia de ativação necessária à conversão dos reagentes em produtos C aumentam a velocidade das reações químicas quando submetidas a pH maior que 80 e menor que 60 D são desnaturadas em temperaturas próximas de 0C paralisando as reações químicas metabólicas E são consumidas em reações metabólicas exotérmicas mas não alteram o equilíbrio químico 05 USS20192 O gráfico abaixo representa a atividade de uma enzima digestiva em função da variação do pH O compartimento do sistema digestório humano em que essa enzima apresenta menor atividade é A intestino delgado B intestino grosso C estômago D boca 06 UEA Enzimas são proteínas que atuam como catalisadores orgânicos acelerando reações químicas específicas A atividade das enzimas sofre influência de alguns fatores como a elevação da temperatura que altera a estrutura espacial das moléculas de proteínas Foi realizada uma experiência com uma enzima digestória bovina para verificar a variação da velocidade de uma reação com o aumento da temperatura do meio em que ocorreu Com os dados dessa experiência foi construído o seguinte gráfico Assinale a alternativa que contém a correta explicação do gráfico A A velocidade da reação é inversamente proporcional ao aumento da temperatura B A velocidade da reação aumenta proporcionalmente com o aumento da temperatura C A velocidade da reação diminui proporcionalmente com o aumento da temperatura D Existe uma temperatura ótima na qual a velocidade da reação é máxima E A reação sofre inversão de sentido a partir de determinada temperatura 07 UFVJM Leia a afirmativa a seguir Enzimas são moléculas que participam ativamente dos processos biológicos Sobre as enzimas é CORRETO afirmar que A se desgastam durante a reação B são catalisadores orgânicos de natureza lipídica C aumentam a velocidade da reação e diminuem a energia de ativação D suportam altas temperaturas sem sofrer desnaturação 2 08 Fuvest2013 Louis Pasteur realizou experimentos pioneiros em Microbiologia Para tornar estéril um meio de cultura o qual poderia estar contaminado com agentes causadores de doenças Pasteur mergulhava o recipiente que o continha em um banho de água aquecida à ebulição e à qual adicionava cloreto de sódio Com a adição de cloreto de sódio a temperatura de ebulição da água do banho com relação à da água pura era O aquecimento do meio de cultura provocava As lacunas podem ser corretamente preenchidas respectivamente por A maior desnaturação das proteínas das bactérias presentes B menor rompimento da membrana celular das bactérias presentes C a mesma desnaturação das proteínas das bactérias D maior rompimento da membrana celular dos vírus E menor alterações no DNA dos vírus e das bactérias 09 UFRGS2018 Nos seres vivos as enzimas aumentam a velocidade das reações químicas Assinale com V verdadeiro ou F falso as afirmações abaixo referentes às enzimas As enzimas têm todas o mesmo pH ótimo A temperatura não afeta a formação do complexo enzimasubstrato A desnaturação em temperaturas elevadas acima da ótima pode reduzir a atividade enzimática A concentração do substrato afeta a taxa de reação de uma enzima A sequência correta de preenchimento dos parênteses de cima para baixo é A V V F F B V F V F C V F F V D F V F V E F F V V 10 Enzimas aceleram a reação diminuindo a Energia de Ativação necessária das reações conforme demonstrado na figura apresentada Sendo assim selecione a alternativa correta a A representa a variação de Energia de Ativação necessária para a reação com catalisador b B representa a variação de Energia de Ativação necessária para a reação sem catalisador c B representa a variação de Energia de Ativação necessária para a reação com catalisador d As letras A e B representam varações de Energia de Ativação para a reação com catalisador e Nenhuma das alternativas anteriores Discursivas 11Quais as funções das enzimas 12Descreva como as enzimas aumentam a velocidade em que as reações bioquímicas acontecem 3 13Descreva as principais propriedades das enzimas 14Qual a importância prática das enzimas 15 Diferencia enzima de coenzima e substrato 16 Um fator chave que afeta a velocidade das reações catalisadas por enzimas é a concentração do produto Verdadeiro ou falso Justifique 17 O que é kcat 18 Explique Inibidores Reversíveis Competitivos Inibidores Reversíveis Não Competitivos Inibidores Reversíveis Incompetitivos 4 13052020 1 Mitose Caracterização das Fases Mitose Divisão celular 1 a 2h Fases Prófase condensação cromossômica Prometáfase desestruturação do envoltório nuclear Metáfase placa equatorial Anáfase separação das cromátidesirmãs Telófase cromossomos em pólos opostos PROFÁSE Condensação cromatina cromossomos MPF fosforilação de histonas Cromatina inativa diminui transcrição RNAs conseqüente desorganização do nucléolo Centrossomos movemse para os pólos da célula proteínas motoras PROMETÁFASE final da profáse Rompimento da membrana nuclear vesículas membranosas MPF fosforilação de proteínas da lâmina nuclear lâminas A B e C METÁFASE Condensação máxima dos cromossomos Alinhamento dos cromossomos na placa metafásica Três tipos de microtúbulos que estabilizam os cromossomos na placa polares cinetocóricas astrais 13052020 2 Mitose Fuso mitótico na Metáfase ANÁFASE Clivagem da conexão entre as cromátides enzimas proteolíticas Migração das cromátides irmãs para os pólos opostos TELÓFASE Cromossomosfilhos nos pólos da célula Despolimerização de microtúbulos Reconstituição da membrana nuclear desfosforilação das proteínas da lâmina nuclear lâminas A B e C Crescimento do núcleo proteínas nucleares sinais retornam ao núcleo bombeadas através dos poros nucleares Descondensação dos cromossomos Reaparecimento dos nucléolos somos 13052020 3 CITOSINESE Franzimento da membrana plasmática Sulco de Clivagem na região equatorial Anel contrátil força para a divisão citoplasmática Filamentos de actina interligados com miosina Anel contrátil PRÓFASE ANÁFASE METÁFASE TELÓFASE Mitose 13052020 4 Mitose Funções Mitose serve para reprodução assexuada de seres unicelulares crescimento e regeneração de tecidos de seres multicelulares Mitose e Câncer Mitoses anormais e aceleradas podem originar tumores malignos NeoplasiaCâncer Muitos tipos de câncer não têm causas conhecidas e outros estão associados a drogas radiação e certos vírus Mitose Resulta em duas células geneticamente iguais Não há redução do número de cromossomos Ocorre em células somáticas A duplicação do DNA antecede apenas uma divisão celular Uma célula produzida por mitoseem geral pode sofrer nova mitose Não há redução do número de cromossomos 2n 2n 2n Então A manutenção do número e da estrutura dos cromossomos em todas as células de um dado organismo asseguram o equilíbrio daquele próprio organismo Dessa maneira a compreensão dos mecanismos envolvidos no ciclo celular de células somáticas e germinativas é pertinente Considerações finais Organismos são constituídos de células que precisam manter a constância do número de seus cromossomos Cromossomos são constituídos por DNA e proteínas altamente organizadas Erros no processo de divisão celular levam a formação de indivíduos ou linhagens celulares com sérias anomalias resultantes dos erros no número e na estrutura de seus de seus cromossomos A coordenção e sincronia dos processos de divisão celular asseguram o crescimento desenvolvimento e manutenção do organismo 1 Como os filamentos de DNA se organizam dentro do cromossomo O DNA se organiza em cromossomos enrolandose em torno de proteínas chamadas histonas formando uma estrutura conhecida como cromatina Essa cromatina se compacta ainda mais durante a divisão celular originando os cromossomos visíveis ao microscópio 2 Comente a frase Cromossomos e cromatina são dois estados morfológicos dos mesmos componentes celulares de eucariotos A frase está correta Cromatina é o estado menos condensado do DNA predominante na interfase facilitando a atividade gênica Já os cromossomos são a forma altamente condensada do DNA presente durante a divisão celular mitose ou meiose Ambos contêm DNA e proteínas mas em diferentes graus de compactação 3 Desenhe o ciclo celular e mostre onde ocorre a atividade gênica Legenda G1 crescimento e intensa atividade gênica G0 Funções normais S replicação do DNA G2 preparação para mitose M mitose divisão celular Atividade gênica ocorre principalmente na fase G1 e parcialmente em G2 e G0 4 O que são cromossomos homólogos São pares de cromossomos que possuem o mesmo tamanho mesma forma e mesmos genes nas mesmas posições porém podem ter alelos diferentes Um é herdado da mãe e o outro do pai 5 O que são cromátides irmãs Faça uma ilustração Cromátides irmãs são duas cópias idênticas de um cromossomo duplicado unidas pelo centrômero São formadas após a replicação do DNA Desenho esquemático Partes Cromátides irmãs Centrômero região de união Braços do cromossomo 6 Desenhe e indique quatro tipos diferentes de cromossomos com base na posição do centrômero Legenda Metacêntrico centrômero no meio Submetacêntrico centrômero um pouco deslocado Acrocêntrico centrômero perto da extremidade Telocêntrico centrômero na extremidade não ocorre em humanos 7 O que ocorre na metáfase da Mitose Na metáfase Os cromossomos duplicados alinhamse no plano equatorial da célula As fibras do fuso se conectam aos centrômeros Desenho esquemático 8 Quantos cromossomos existem em cada tipo de célula humana normal Muscular somática 46 Nervosa somática 46 Espermatozoide gameta 23 Zigoto fecundado 46 9 Célula com 8 cromossomos em G1 Quantidade em a G2 da interfase Cromossomos 8 Moléculas de DNA 16 cada cromossomo duplicado 2 DNA b Prófase da mitose Cromossomos 8 Moléculas de DNA 16 ainda duplicados c Após a citocinese mitose Cromossomos 8 Moléculas de DNA 8 uma cópia por célula filha 10 Qual a importância da complementaridade da molécula de DNA durante a replicação A complementaridade das bases AT e CG garante que durante a replicação cada fita sirva de molde fiel para a nova fita Isso assegura que as cópias do DNA sejam idênticas preservando a informação genética 11 Fitas de DNA qual é molde da contínua e da descontínua Sequência 5 AACTGGTCGATGCTATTGATCGATGCTAG 3 3 TTGACCAGCTACGATAACTAGCTACGATC 5 Durante a replicação no sentido 5 3 Fita molde para síntese contínua a fita inferior 3 5 Fita molde para síntese descontínua fragmentos de Okazaki a fita superior 5 3 12 Qual a importância da atividade exonuclease da DNA polimerase Como ocorre A atividade exonuclease da DNA polimerase permite a correção de erros durante a replicação removendo nucleotídeos mal pareados na extremidade 3 Como ocorre 1 Um nucleotídeo incorreto é incorporado 2 A DNA polimerase detecta a distorção da duplahélice 3 A função exonuclease remove o erro atividade 3 5 4 A síntese recomeça corretamente Essa função é essencial para a fidelidade da replicação do DNA evitando mutações QUESTÕES OBJETIVAS 01 Letra D Modelo chavefechadura 02 Letra E a estrutura tridimensional da PPO é alterada 03 Letra E ambiente básico reduz a quantidade de substrato metabolizado pela enzima 04 Letra B diminuem a energia de ativação necessária à conversão dos reagentes em produtos 05 Letra C estômago 06 Letra D Existe uma temperatura ótima na qual a velocidade da reação é máxima 07 Letra C aumentam a velocidade da reação e diminuem a energia de ativação 08 Letra A maior desnaturação das proteínas das bactérias presentes 09 Letra E F F V V 10 Letra C B representa a variação de Energia de Ativação necessária para a reação com catalisador QUESTÕES DISCURSIVAS 11 Quais as funções das enzimas As enzimas atuam como catalisadores biológicos acelerando reações químicas sem serem consumidas permitindo que processos metabólicos ocorram em velocidade compatível com a vida 12 Descreva como as enzimas aumentam a velocidade em que as reações bioquímicas acontecem Elas reduzem a energia de ativação necessária para a reação facilitando o rompimento e formação de ligações químicas entre os reagentes substratos 13 Descreva as principais propriedades das enzimas Especificidade pelo substrato Atuam em pequenas quantidades Não são consumidas na reação Atuam em condições ideais de pH e temperatura Podem ser reguladas por ativadores ou inibidores Diminuem a energia de ativação 14 Qual a importância prática das enzimas Têm aplicação na indústria alimentícia farmacêutica têxtil biotecnologia e medicina diagnósticos e terapias além de serem essenciais no metabolismo celular de todos os seres vivos 15 Diferencie enzima coenzima e substrato Enzima proteína catalisadora da reação Coenzima molécula orgânica auxiliar ex vitaminas que ajuda a enzima Substrato reagente sobre o qual a enzima atua 16 Um fator chave que afeta a velocidade das reações catalisadas por enzimas é a concentração do produto Verdadeiro ou X Falso Justifique Falso A velocidade da reação é influenciada principalmente pela concentração do substrato não do produto Entretanto em sistemas fechados acúmulo de produto pode causar inibição por retroalimentação 17 O que é kcat É a constante catalítica ou número de recâmbio que representa o número de moléculas de substrato convertidas em produto por unidade de tempo por uma enzima completamente saturada 18 Explique Inibidores Reversíveis Competitivos Ligamse ao sítio ativo da enzima competindo com o substrato A inibição pode ser revertida com aumento da concentração do substrato Inibidores Reversíveis Não Competitivos Ligamse a outra parte da enzima sítio alostérico mudando sua conformação e impedindo sua ação mesmo se o substrato estiver presente Inibidores Reversíveis Incompetitivos Ligamse apenas ao complexo enzimasubstrato impedindo que a reação prossiga Esse tipo de inibição só ocorre após a formação do complexo