aula 01 - bioquímica básica; biomoléculas; proteínas; enzimas; Ácidos nucléicos; dna; rna (1)

Biologia para perito criminal da segplan/go (teoria e exercícios) Aula 01 - Bioquímica

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Caros candidatos,

Elaborei os conteúdos desse concurso em vários módulos de trabalho e,

cada um, contém material específico que foi selecionado e preparado em

função de pesquisas que eu fiz a respeito dos concursos.

Irei compartilhar uma pesquisa dos últimos dez anos de concursos. Nesse sentido, serão questões de concursos da banca que irá fazer a prova,

como também, questões de outras bancas visando mostrar possíveis

tendências que podem aparecer na prova. Caso não encontre questões

específicas da banca, irei usar questões de outras bancas, concursos, ou criadas por mim. Tudo isso visando explorar ao máximo as idéias que podem

aparecer na prova. Nesse módulo, por exemplo, fiz acréscimos de questões de

outras bancas.

Gosto também de apresentar alguns textos específicos para reforçar certos conceitos. Faço isso, pois o conteúdo de Biologia acaba sendo sui generis em relação aos conteúdos clássicos que são oferecidos pelo Ponto dos Concursos e isso me obriga a repassar certos “pontos” do conteúdo que serão

alvo de questões na prova. Cada módulo terá de 20 a 40 páginas, ok? O tamanho do módulo dependerá da extensão e complexidade do conteúdo.

E, mais uma vez, quando necessitar de apoio ou esclarecimentos, mantenha contato pelo chat para que eu possa te ajudar.

Vou parar por aqui, pois é hora de trabalharmos. O texto a seguir é uma

demonstração do que os espera nesse preparatório. Desejo um bom estudo e vamos conversando...

Desejo sucesso e bons estudos.

Abraços.

Paulo Roberto Queiroz.

http://www.pontodosconcursos.com.br/


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Aula 01 – Bioquímica

Aula Conteúdo Programático Data

Aula 01 Bioquímica básica; Biomoléculas; Proteínas; Enzimas;

Ácidos nucléicos; DNA; RNA.

11/12

Aula 02

Genética; Primeira lei de Mendel; Probabilidade

genética; Segunda lei de Mendel; Alelos múltiplos:

grupos sanguíneos dos sistemas ABO, Rh e MN;

Herança dos cromossomos sexuais; Genética de

populações.

18/12

Aula 03 Biologia molecular; Replicação; Mutação; Reparo do

DNA; Expressão gênica.

26/12

Aula 04

Técnicas de biologia molecular; PCR; PCR em tempo

real; enzimas de restrição; RT-PCR; Sequenciamento;

Clonagem.

02/01

Aula 05 Técnicas de identificação usando o DNA; DNA forense;

minissatélites; Microsatélites; SNP; DNA mitocondrial.

08/01

Aula 06 Citologia; Citologia humana e vegetal 15/01

Aula 07

Organismos geneticamente modificados. 8.

Microbiologia: 8.1. Diversidade microbiana. 8.2.

Microrganismos patogênicos; Entomologia fornese.

22/01



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Vamos começar o módulo com uma questão da banca de perito da Polícia

Civil do Maranhão (2006). A questão diz o seguinte: A respeito das

proteínas, fizeram-se as afirmações abaixo:

I. A sua forma depende unicamente da sequência de seus

aminoácidos;

A questão aqui merece atenção. O item está errado, pois a forma das

proteínas não depende unicamente da sequência de aminoácidos. Há também que se levar em consideração os padrões de dobramento das

proteínas. As interações inter e intramoleculares vão definir o dobramento das proteínas, ou seja, a sua conformação.

II. Todos os seres vivos apresentam os mesmos 20 aminoácidos

em suas proteínas;

O item está correto. Ou seja, se olharmos a tabela do código genético são 64 combinações de códons definindo 20 aminoácidos padrão. O que difere

entre os organismos é a seleção de um códon específico da tabela do código genético para a incorporação de um aminoácido específico na proteína. Esse

conceito chama-se codon usage, ou seja, é a lista preferencial de códons para

a síntese protéica nos organismos.

III. As ligações peptídicas são pontes de hidrogênio;

Item errado, pois as ligações peptídicas são ligações covalentes. A ligação peptídica é formada pela condensação de um grupo amino de um aminoácido

com o grupo ácido de um outro aminoácido. O resultado é a perda de uma molécula de água e a formação da ligação peptídica. Lembrar que a ligação covalente é uma ligação extremamente forte do ponto de vista químico. Por

isso, essa interação química forma a ligação peptídica para manter a estrutura

básica da proteína. A ponte de hidrogênio é uma interação química fraca que envolve o

deslocamento de elétrons do átomo de hidrogênio para átomos como o flúor, oxigênio e o nitrogênio. Esses são os átomos mais elétron negativos da escala

de eletronegatividade. Já essa ligação é mais fraca e facilmente interrompida

pela adição de energia como o calor, por exemplo.

IV. Sua síntese ocorre no núcleo das células.

Mais um item errado. A síntese das proteínas nos eucariotos e nos procariotos é no citoplasma.

A transcrição responsável pela síntese do RNAm ocorre no núcleo dos eucariotos e no citoplasma dos procariotos.



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É correto o que se afirma APENAS em:

(A) I.

(B) II. (C) I e II.

(D) II e III.

(E) III e IV.

Então, apenas marca a letra B, pois o item II é o único responsável.

Agora, irei desenvolver alguns conceitos básicos a respeito das proteínas para revisar e fixar alguns conceitos básicos.

As PROTEÍNAS (proteios = primeira classe) desempenham várias funções

biológicas, tais como, a catálise enzimática, uma vez que, as enzimas aumentam as velocidades de reação em, pelo menos, um milhão de vezes. Aqui vai um exemplo disso, a enzima DNA polimerase que catalisa a adição de 900

nucleotídios por segundo.

Outra função das proteínas é o transporte e armazenamento, como por

exemplo, o transporte de moléculas e íons. Aí, temos, como exemplo, a

hemoglobina e a transferrina, exemplos de proteínas transportadoras de ferro. As proteínas, ainda, atuam no movimento coordenado, responsável pela

contração muscular e movimento flagelar. As proteínas de citoesqueleto chamadas actina, miosina e microtúbulo participam da contração muscular,

deslocamento de cromossomos e organelas no citoplasma e núcleo. Na sustentação mecânica, as proteínas atuam na manutenção da força

de tensão da pele. Por exemplo, o colágeno, uma proteína cuja função é suportar a tensão mecânica sofrida na superfície da pele e transferida para a derme. Isso

evita que os tecidos se rompam mecanicamente. Na proteção imunitária, as proteínas atuam no reconhecimento de

substâncias estranhas. Por exemplo, os anticorpos são glicoproteínas que atuam no reconhecimento de epitopos em antígenos e ajudam a desencadear reações

de defesa celular e molecular.

Na geração e transmissão dos impulsos nervosos as proteínas atuam

na captação de estímulos e na conversão elétrica de sinais biológicos. Nesse

exemplo citamos as proteínas receptoras de neurotransmissores. O controle do crescimento e diferenciação sofre a ação de proteínas

repressoras do DNA e fatores de transcrição. O repressor lac nas bactérias é capaz de controlar a expressão dos genes que codificam as enzimas envolvidas

no metabolismo da lactose e a TBP atua nos eucariotos na ativação de genes em função de estímulos biológicos.



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Então, podemos definir as proteínas como polímeros de aminoácidos

unidos por ligações peptídicas. Então, de acordo com a questão anterior,

existem vinte aminoácidos diferentes que entram na composição das proteínas

e a seqüência de aminoácidos determina as propriedades da proteína e as

interações responsáveis por definir a conformação das proteínas.

Agora, apresentarei mais outra questão da banca da Polícia Civil do

estado do Piauí (2008) que diz o seguinte: Um processo fundamental na sobrevivência dos seres vivos é a síntese protéica. A respeito deste

processo, são feitas as seguintes afirmações:

I - O processo de síntese protéica pode ser basicamente dividido em duas fases: a transcrição e a tradução.

O item está correto. Lembre-se que a produção das proteínas começa

com a transcrição que irá produzir uma molécula de RNAm. Esse RNAm contém a sequência de códons responsável pelo ordenamento dos aminoácidos

na sequência da proteína. Essa relação entre a sequência de códons do RNAm e a sequência de aminoácidos nas proteínas chama-se colinearidade.

II - A tradução ocorre no interior do núcleo das células, e consiste na síntese de uma molécula de RNAm (RNA Mensageiro), a partir da

leitura da informação contida numa molécula de DNA. Este processo inicia-se pela ligação de um complexo enzimático à molécula de DNA, o

RNA - polimerase.

O item está errado. A tradução ocorre no citoplasma. A transcrição

ocorre no núcleo dos eucariotos e a produção do RNAm é nuclear e ocorre pela ação da enzima RNA polimerase.

O RNAm sintetizado pela RNA polimerase é exportado para o citoplasma

onde ocorre a tradução pela ação dos ribossomos.

III - O RNA mensageiro formado na tradução, irá para o citoplasma celular, onde se unirá aos polirribossomos.

O item está errado. A síntese de RNAm chama-se transcrição. Após a

transcrição o RNAm produzido sofre a ação de vários ribossomos que se ligam sequencialmente, formando os polirribossomos.



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IV - As moléculas de RNA transportador (RNAt), também são sintetizadas a partir de segmentos de DNA presentes em certas regiões específicas dos cromossomos. Este tipo de RNA é chamado de transportador, por ser o responsável pelo transporte das moléculas de

aminoácidos até os ribossomos, onde elas se unem para formar as proteínas.

O item está correto. Lembre-se que os genes são responsáveis pela codificação de RNA’s.

Então, não se esqueça que os RNA’s são de três tipos: RNAt (transportador), responsável por carrear os aminoácidos para os ribossomos e

realizar a adaptação do código genético pelo reconhecimento entre anticódon

(RNAt) e códon (RNAm).

Já, o RNAr é responsável pela organização correta das várias proteínas para que estas formem as subunidades ribossomais.

Por fim, o RNAm é que leva a sequência de códons para a síntese protéica.

A definição mais adequada para gene é: sequência de nucleotídeos responsável por codificar um transcrito (um RNA).

São verdadeiras as afirmativas: a) I, II e IV

b) I e III c) II e III

d) I e IV e) II e IV

Então, a resposta é a letra D. Apenas os itens I e IV estão corretos.

Gostaria que vocês percebessem que as questões de bioquímica

envolvendo proteínas fazem interface com os ácidos nucléicos. E não

tem como ser diferente, pois ambas as classes de biomoléculas “vivem” em contínua interação.

Para continuar os estudos, você tem que relembrar as ESTRUTURAS COVALENTES DAS PROTEÍNAS. Essas estruturas covalentes irão definir conceitos como os domínios e os motivos que são responsáveis por determinar a conformação das proteínas.

Então, vamos trabalhar um pouco esses conceitos, ok???



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A estrutura primária corresponde a seqüência linear de aminoácidos covalentemente ligados por ligações peptídicas. Ou seja, quem mantém a

estrutura básica de uma proteína é a ligação covalente. Por ser uma interação

química forte, essa ligação garante a viabilidade da estrutura básica de uma

proteína.

Lembra-se da primeira questão que trabalhei com vocês???

A figura é para vocês localizarem as ligações peptídicas que estão em verde.

As cadeias laterais estão em branco e você pode perceber que ficam orientandas tanto acima quanto abaixo do plano da cadeia principal.

A estrutura primária é uma estrutura linear de aminoácidos ligados pelas ligações peptídicas com as cadeias laterais saindo da estrutura primária.

Então, a ligação peptídica corresponde a uma ligação entre o grupo -carboxi de um

aminoácido com o grupo -amino de outro

aminoácido.

Lembre-se!!! As proteínas não são ramificadas!

Na figura acima estão os vários ângulos entre os átomos componentes

de uma ligação peptídica.

Percebe-se que o átomo de oxigênio fica em posição oposta ao átomo de hidrogênio.

A ligação peptídica assume uma situação de ressonância que faz com

que os elétrons se desloquem no eixo oxigênio-carbono-nitrogênio-

hidrogênio.

Ainda, as proteínas podem sofrer modificações covalentes Por exemplo:



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As proteínas conjugadas possuem grupos químicos que são associados aos aminoácidos, mas com propriedades diferentes destes (grupos

prostéticos).

Então, os grupos prostéticos correspondem a parte não aminoácido de uma proteína conjugada.

Em virtude dos grupos prostéticos, as proteínas recebem algumas

denominações, tais como, lipoproteína cujo grupo prostético é um lipídio. Encontramos esse conceito nas lipoproteínas, tais como, o LDL e o HDL. Para a glicoproteína o grupo prostético é um carboidrato. Por exemplo, os anticorpos (IgG, IgA, IgM, IgD e IgE) contém, além das quatro cadeias protéicas, as unidades de açúcares que ajudam a definir a classe do anticorpo.

Na fosfoproteína o grupo prostético é grupamento fosfato. Exemplo

desse tipo de proteína é caseína, a proteína do leite. As metaloproteínas possuem como grupo prostético metais. A calmodulina contém um átomo de cálcio na sua estrutura.

Nas hemoproteínas o grupo heme é o grupo prostético. A hemoglobina,

proteína abundante no citoplasma dos eritrócitos, contém o grupo heme, derivado das porfirinas, como grupo prostético.

Gostaria de relembrar algumas nomeclaturas das proteínas.

As proteínas possuem normatizações para definir várias estratégias para o trabalho em laboratório, como também, para normatizações bioquímicas.

Então, não se esqueçam que a ponta amino é o início da cadeia

polipeptídica, a cadeia principal é a seqüência de ligações peptídicas.

Essa sequência de aminoácidos é invariável, quando não se cita o efeito

das mutações, ok???

Como assim???

Não se esqueça da colinearidade entre as sequências de nucleotídeos no DNA e a sequência de aminoácidos nas proteínas, ou seja, a sequência de

bases nitrogenadas no DNA determina a sequência de aminoácidos na

proteína. Aqui vale lembrar que a estrutura básica é a ligação entre os alfa-

aminoácidos. E a estrutura de alfa-aminoácidos é a estrutura invariável das

proteínas. É a estrutura primária.

A cadeia lateral já corresponde às cadeias laterais dos resíduos de aminoácidos.



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Aqui a estrutura é variável, pois as cadeias laterais é que irão definir as propriedades das proteínas em termos de conformação.

Então, vale ressaltar a importância da ligação peptídica.

Lembre-se: A cadeia protéica linear não tem atividade biológica por si só.

Quando ocorre o Dobramento

(conformação) que corresponde à disposição

tridimensional de átomos em uma estrutura

protéica é esta conformação que determina a sua

atividade biológica.

A figura está mostrando a natureza planar da ligação peptídica. O plano cinza é para destacar a ligação peptídica e o seu efeito planar que é mantido pela ressonância no eixo oxigênio-carbono-nitrogênio- hidrogênio.

Então, a rotação fica ao redor do carbono alfa que está ligado a cadeia

lateral do aminoácido.

Os aminoácidos contribuem por determinar a conformação da proteína!

Ainda, com relação às rotações entre os átomos na proteína, a ligação

peptídica é rígida e plana.

O motivo para tal efeito é a disposição em trans entre os átomos. O

átomo de hidrogênio do grupo amino está oposto ao oxigênio do grupo

carboxila. Nessa situação não há rotação na ligação peptídica!

Então, onde ocorre rotação nas proteína?

A resposta está nas rotações em torno do carbono !!!!

Agora, a estrutura secundária resulta em dobramentos (conformações) da seqüência primária.

Essas estruturas são mantidas por ligações de hidrogênio entre o átomo

de hidrogênio do grupo amida e o oxigênio do grupo carboxila.



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Na estrutura secundária são reconhecidas duas estruturas secundárias

básicas: Alfa hélice (-helix); Folha beta pregueada (-sheet).

Vamos discutir alguns conceitos a respeito da ALFA

HÉLICE.

A alfa hélice é o modelo mais simples de conformação que uma cadeia polipeptídica pode assumir. A estrutura primária dobra-se ao longo de um eixo imaginário que passa pelo meio da hélice.

As cadeias laterais (grupos R) dos resíduos de aminoácidos

ficam voltadas para o exterior da conformação.

A estabilidade da estrutura é mantida pela formação de ligações de hidrogênio intracadeia.

Essa figura é para você visualizar como fica a estrutura secundária em

alfa-hélice. Nessa estrutura as cadeias laterais (grupo R na figura) ficam voltadas para fora da estrutura principal que é formada pela estrutura primária da proteína.

As ligações de hidrogênio entre as ligações peptídicas mantêm o giro da

hélice. O pontilhado vermelho é para você situar as ligações de hidrogênio

intracadeia.

Outra conformação é a FOLHA BETA.

A cadeia polipeptídica adota uma seqüência de ZIG-ZAG.

Essa organização permite que as várias folhas beta, em uma mesma proteína, fiquem orientadas lado a lado.

Nessa figura podemos ver que a cadeia polipeptídica fica na forma de

zigue-zague.

E o pontilhado preto corresponde às ligações de hidrogênio intercadeia.



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Essa estrutura tem como características que a conformação é do tipo extendida, ocorre a formação de ligações de hidrogênio intercadeia e as

cadeias laterais ficam voltadas para o exterior da estrutura.

A combinação entre as alfa-hélices e as folhas beta formam os motivos.

Os MOTIVOS são combinações de -hélices e folhas que aparecem na

estrutura e que desempenham uma função na proteína.

Os principais motivos são a Hélice volta hélice, Hairpin, Chave grega, Unidade e Barril tipo .

Esses motivos formam regiões nas proteínas que podem, por exemplo,

serem usados para a ligação de átomos de cálcio ou o DNA que forma o promotor de genes.

Na figura estão representados vários motivos que são combinações de

alfa-hélices e folhas beta.

Em A, por exemplo, temos o motivo hélice-volta-hélice. Por exemplo, esse motivo é encontrado nos fatores de transcrição que incluem este domínio é são tipicamente formados por dímeros, com cada monômero contendo uma hélice com resíduos de aminoácidos básicos que facilitam a ligação ao DNA.

São vários motivos e cada um pode ser encontrado em uma mesma

proteína.

Já a estrutura terciária consiste em dobramentos da estrutura

secundária. Isso permite que regiões distantes da proteína possam interagir.



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As interações são do tipo efeito hidrofóbico e

pontes dissulfeto.

A ponte dissulfeto é formada pela reação entre os

grupamentos tiol (R-SH) dos aminoácidos de cisteína.

Com isso, ocorre a formação dos domínios. Os

domínios consistem de combinações de motivos.

Como resultado, surgem os sítios ativos das

enzimas que são os locais de ligação do substrato.

Essa figura representa a enzima RNAse. Essa enzima possui 4 pontes

dissulfeto intracadeia.

As pontes dissulfeto estão representadas em amarelo. Podemos ver que

na enzima temos regiões de alfa-hélice e folha-beta.

Já a estrutura Quaternária resulta da união de várias cadeias

protéicas.

As várias cadeias protéicas podem ser da mesma natureza, ou seja, uma mesma forma molecular protéica ou cadeias polipeptídicas diferentes.

As forças que unem as várias cadeias são do tipo: interações hidrofóbicas

e forças eletrostáticas.

Na figura, as cores diferentes correspondem a cadeias polipeptídicas diferentes.

Assim, na estrutura quaternária

temos a combinação de cadeias

polipeptídicas diferentes para formar a proteína.

Esse tipo de combinação ocorre, por exemplo, na formação das

subunidades ribossomais.



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Essa questão vai explorar os conceitos básicos das proteínas. A questão diz o seguinte: “Além de serem as macromoléculas mais abundantes nas

células vivas, as proteínas desempenham diversas funções estruturais

e fisiológicas no metabolismo celular”. Com relação a essas substâncias é

correto afirmar que:

(A) são todas constituídas por sequências monoméricas de aminoácidos e monossacarídeos.

Item incorreto, pois as proteínas são sequências poliméricas de

aminoácidos. O monômero corresponde ao aminoácido e a união dos

monômeros forma o polímero, conhecido como proteína.

Agora, nem todas as proteínas são glicoproteínas, ou seja, nem todas as proteínas estão ligadas covalentemente a grupos glicídicos conhecidos como monossacarídeos. Relembre os grupos prostéticos das proteínas conjugadas.

(B) além de função estrutural são também as mais importantes

moléculas de reserva energética e de defesa.

Esse item está errado. A função energética está na natureza dos

açúcares e dos lipídios.

Em casos extremos de jejum é que as proteínas serão usadas como fonte de energia. Então, não é função básica das proteínas a função energética.

A função de defesa, sim. Aí falamos dos anticorpos.

(C) cada indivíduo produz as suas proteínas, que são codificadas

de acordo com o seu material genético.

Essa é a essência da individualidade genética que será explorada na

parte de Genética forense.

Todos nós temos os 20.000 genes mas, em virtude das mutações, os

genes podem ter mudanças em um nucleotídeo ou outro e isso impacta na natureza do aminoácido. Ou seja, as proteínas codificadas pelos indivíduos

apresentam diferenças nos seus aminoácidos.

Ainda, esse item expressa um importante conceito de Genética

Bioquímica. Aproveito para listar todos os conceitos:



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1 – Todos os processos bioquímicos estão sob controle genético. Ou seja, você precisa ter um gene específico que seja capaz de codificar uma

proteína específica.

2 – Os processos bioquímicos se desdobram em reações sucessivas. Aqui significa que cada etapa bioquímica é catalisada por uma enzima específica.

3 – Cada reação bioquímica está sob o controle de um gene diferente.

Existe uma sequência de DNA capaz de codificar uma sequência de aminoácidos específica correspondente a cada enzima do metabolismo celular.

4 – Uma mutação em um gene resulta na alteração de uma única reação

bioquímica. Mutações podem introduzir mudanças significativas na

conformação da proteína que pode comprometer a sua função biológica.

(D) a sua estrutura terciária é determinada pela forma, mas não interfere na sua função ou especificidade.

Esse item está errado, pois a conformação é que define a função

biológica. Então, a estrutura terciária e determinada pela forma e esse

evento impacta na função e especificidade da proteína.

(E) são formadas pela união de nucleotídeos por meio dos grupamentos amina e hidroxila.

Item completamente errado, pois as proteínas são polímeros de

aminoácidos unidos por ligações peptídicas.

Os nucleotídeos são os monômeros constituintes dos ácidos nucléicos

unidos pelas ligações fosfodiéster.

Outro conceito que pode ser cobrado no concurso é o conceito da Desnaturação e da Renaturação.

A desnaturação resulta na perda da conformação responsável pela

atividade biológica da proteína e a renaturação consiste na recuperação da

conformação da proteína.

O que provoca a desnaturação???



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A ação do pH que interfere na ionização das cadeias laterais das proteínas, influenciando na interação entre estas cadeias laterais e,

consequentemente, na conformação da proteína.

A temperatura que interfere na agitação molecular em virtude do

acréscimo do conteúdo de energia na estrutura da proteína. O resultado é um

aumento no nível energético da proteína que impacta na conformação. Quando a proteína adota a forma linear ocorre a diminuição da energia livre e,

consequentemente, ocorre a desnaturação. O calor, por si só, é um agente que

aumenta a entropia vibracional dos grupamentos da proteína, o que favorece a

ruptura das ligações não covalentes que estabilizam a proteínas promovendo sua desnaturação.

A energia mecânica resultante da agitação e impactos pode

desestruturar as conformações da proteína e esta perder as estruturas dos

seus motivos e domínios, sofrendo a desnaturação.

Os agentes redutores, tais como, o -mercaptoetanol e o DTT que

podem romper as pontes dissulfeto entre os resíduos de cisteína. O

rompimento dessas ligações acaba por desestruturar as conformações básicas da proteína.

Agentes caotrópicos, tais como, os sais como uréia (8 mol/L) e

cloridrato de guanidina (6 mol/L). Os agentes caotrópicos aumentam a solubilidade de substâncias apolares na água, rompendo interações

hidrofóbicas.

Essa figura mostra o processo de desnaturação. Para a RNAseA adiciona-

se uréia e beta-mercaptoetanol. Assim, ocorre o rompimento das pontes dissulfeto e a linearização das proteínas.



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Aqui vai mais uma questão da banca de papiloscopista da Polícia Civil do Distrito Federal (2007) que diz:

As células eucariontes apresentam um núcleo delimitado pela

membrana nuclear. No interior do núcleo, encontra-se os

cromossomos celulares que armazenam as informações genéticas da

célula. Constantemente, o núcleo lança no citoplasma moléculas que serão utilizadas para a produção de proteínas nos ribossomos. No

citoplasma destas células, encontram-se diversos compartimentos

especializados na produção, modificação e destruição de moléculas. Além dessas funções encontram-se organelas responsáveis pelo

metabolismo energético da célula. Esses processos são facilitados por

enzimas que irão reduzir a velocidade das reações.

Com relação a esse assunto, assinale a alternativa correta.

(A) O processo de produção protéica em células eucariontes é diferente do das células procariontes, já que, nos eucariontes, ocorre o processamento do RNA e a excisão de íntrons;

O item está certo. Inclusive, é um bom resumo da síntese de proteína nos

eucariotos. O RNAm mensageiro produzido pela ação da RNA polimerase é

processado no núcleo. Esse processamento envolve a remoção dos íntrons e união dos éxons. A partir daí, o RNAm maduro é enviado ao citoplasma para a

tradução. Reforço, aqui, a atenção quando for estudar esse conteúdo. É comum no

concurso o conteúdo multidisciplinar, ou seja, usar na questão de proteína a interface com os ácidos nucléicos.

(B) As mitocôndrias apresentam DNA e não dependem de

processos enzimáticos para a formação de ATP;

O item está errado. A mitocôndria possui DNA circular único. Esse DNA codifica vários RNA’s transportadores, o RNAr 18S e as subunidades das

enzimas da cadeia transportadora de elétrons. Então, a mitocôndria depende de processos enzimáticos para a síntese de ATP. O ATP é produzido na

fosforilação oxidativa que depende das enzimas da cadeia transportadora de

elétrons da enzima ATP sintase.

(C) Os proteossomos são estruturas presentes no interior de

células eucariontes responsáveis pela produção de proteínas

especiais denominadas de enzimas;



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O item está errado, pois os

proteossomos são complexos

protéicos. Aqui vai uma

extensa explicação para

você saber dessa

informação.

Essa figura mostra a estrutura do proteossomo.

Em vermelho está o

complexo alfa e o azul o

complexo beta.

É possível que o proteassomo é uma estrutura quaternária.

A seguir, irei fornecer informações a respeito desse complexo protéico.

O proteassoma 26S é um complexo de proteínas capaz de degradar

praticamente qualquer proteína em oligopeptídios de sete a nove aminoácidos

com consumo de ATP. Este complexo reconhece especificamente proteínas ubiquitinadas.

O proteassoma 26S é constituído por um complexo catalítico central

denominado 20S, preso nas suas duas extremidades laterais a complexos

regulatórios 19S.

O complexo 20S, por sua vez é formado por 2 anéis alfa e 2 anéis beta

na sequência alfa-beta-beta-alfa (olha aqui um conceito estudado e diretamente aplicado, o conceito dos motivos e domínios), cada um

formado por 7 subunidades distintas, sendo os anéis alfa estruturais e os beta

catalíticos. As estruturas alfa e beta são cadeias polipeptídicas diferentes!!!!

As diferentes subunidades beta realizam diferentes clivagens protéicas.

As subunidades alfa estabilizam as unidades beta e ligam o complexo 19S.

O proteassoma 26S tem o formato de um tubo, com duas entradas nas

extremidades 19S, um subcomplexo de 19S ancora a cadeia de poliubiquitina,

às vezes com a ajuda de proteínas auxiliares, e se anexa à superfície de 20S,

usando energia para desdobrar a proteína e preparando o canal que leva à

câmara proteolítica de 20S.



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Proteassomas de diferentes espécies podem variar em arranjos e subunidades. Por exemplo, uma célula humana contém em torno de 30.000

proteassomas presentes dentro e fora do seu núcleo.

E a ubiquitina???

A ubiquitina é uma proteína encontrada nas células eucariotas constituída por 76 aminoácidos que desempenha uma função importante na

regulação de proteínas. Ela marca proteínas para que sejam degradadas pelos

proteassomas (por exemplo, proteínas mal-dobradas).

Estudos mostram que a degradação pelo sistema ubiquitina-

proteassoma parece afetar praticamente todos os processos celulares.

A sinalização por ubiquitina e suas cadeias tem um papel não proteolítico

no transporte pela membrana, na estrutura e transcrição da cromatina, no

reparo do DNA e diversas outras vias sinalizadoras.

A descoberta do processo de regulação de proteínas possibilitou a compreensão de vários processos, tais como, o ciclo celular, a transcrição, o

reparo do DNA e o controle de qualidade das proteínas traduzidas.

Diferentemente de outras vias proteolíticas, a via da ubiquitina envolve o consumo de ATP.

A degradação protéica é feita em uma série de etapas que resultam na

ubiquitinação da proteína a ser destruída.

Esse processo permite que a célula elimine proteínas de modo bastante

específico e é esta regulação que exige energia.

Essa figura representa e estrutura da ubiquitina.

Em vermelho está representada e

estrutura secundária conhecida como alfa

hélice.

Em amarelo as estruturas secundárias

que as folhas beta. AS folhas beta formam

cadeias anti-paralelas.



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A ubiquitina é uma proteína encontrada nas células eucariotas constituída por 76 aminoácidos que desempenha uma função importante na

regulação das proteínas. Ela marca proteínas indesejadas (por exemplo,

proteínas mal-dobradas) para que sejam degradadas por organelas chamadas

proteassomas.

Embora relativamente recentes, estudos mostram que a degradação pelo sistema ubiquitina-proteassoma afeta praticamente todos os processos

celulares.

A sinalização por ubiquitina e suas cadeias tem um papel não proteolítico no transporte pela membrana, na estrutura e transcrição da cromatina, na

reparação de DNA e diversas outras vias sinalizadoras.

A descoberta do processo de regulação das proteínas possibilitou a

compreensão de vários processos, tais como, o ciclo celular, a transcrição, o

reparo do DNA e o controle de qualidade das proteínas traduzidas.

Diferentemente de outras vias proteolíticas, a via da ubiquitina envolve o consumo de ATP. A degradação protéica é feita em uma série de etapas que

resultam na ubiquitinação da proteína a ser destruída, esse processo permite que a célula elimine proteínas de modo bastante específico e é esta regulação

que exige energia.

Essa figura representa a via cuja ação é exercida pelo sistema ubiquitina- proteassoma.

A ubiquitina é a proteína marcada em azul, a proteína é o cilindro

marrom e o tubo em rosa o proteassoma.

Após a ação do proteassoma a proteína é hidrolisada em oligopeptídios e

a ubiquitina e o proteassoma podem voltar a realizar novo ciclo de degradação.



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Explorei vastamente a idéia do proteassoma para chegar na seguinte idéia:

Quem sintetiza as proteínas (enzimas, anticorpos, colágeno, actina, todas as proteínas) é o ribossomo.

Agora, quando a proteína não é mais necessária ou não funcional

o sistema ubiquitina-proteassoma atua na degradação.

(D) Somente o aumento da temperatura pode levar a desnaturação

das enzimas, processo caracterizado pelo rompimento das ligações

peptídicas.

Item errado, pois lembre-se que as proteínas (incluindo as enzimas) são

desnaturadas por vários agentes, tais como, pH, temperatura, ação mecânica,

agentes caotrópicos e desnaturantes.

A ação desses agentes atua no rompimento das ligações de hidrogênio e, não no rompimento das ligações peptídicas.

(E) Nas células procariontes, o metabolismo celular dispensa a presença de enzimas devido à simplicidade das reações metabólicas

desses organismos.

O item está errado. Qualquer tipo celular seja procarioto ou eucarioto depende do metabolismo. E metabolismo necessita da catálise enzimática.

Dessa forma, os procariotos necessitam das enzimas para a realização das reações bioquímicas.

Agora, chegamos nas ENZIMAS que são os catalisadores biológicos.

Vamos começar com uma questão do concurso é da Polícia Civil de Minas Gerais (2008): Em relação às enzimas é INCORRETO afirmar que:

A) enzimas são catalizadores biológicos, reutilizáveis.

Item correto. As grandes vantagens das enzimas é que estas são

catalisadores biológicos de natureza protéica capazes de acelerar as reações celulares e, ao final da reação, estarem disponíveis para outros ciclos de catálise.



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B) enzimas com co-fatores inorgânicos são chamadas coenzimas.

O item está incorreto porque as enzimas que possuem cofatores

apresentam grupo prostético e, então, são na verdade proteínas conjugadas e,

não, coenzimas. Vou deixar mais algumas informações adicionais para te ajudar nos

estudos: Os cofatores são pequenas moléculas orgânicas ou inorgânicas que

podem ser necessárias para a função de uma enzima. Estes cofatores não estão ligados permanentemente à molécula da enzima, mas, na ausência

deles, a enzima é inativa. A fração protéica de uma enzima, na ausência do seu cofator, é chamada de

apoenzima. Então, Enzima + Cofator, chamamos de holoenzima. Já as coenzimas são compostos orgânicos, quase sempre derivados de

vitaminas, que atuam em conjunto com as enzimas. Podem atuar segundo 3 modelos:

- Ligando-se à enzima com afinidade semelhante à do substrato.

- Ligando-se covalentemente em local próximo ou no próprio sítio catalítico da apoenzima.

- Atuando de maneira intermediária aos dois extremos acima citados.

C) a nomenclatura das enzimas costuma utilizar o nome do

substrato + sufixo ASE.

O item está correto, pois uma nomeclatura comumente usada consiste na adição do sufixo ase. Por exemplo, celulase é a enzima que degrada a celulose.

Amilase é a enzima que degrada o amido. A quitinase, a enzima que degrada a

quitina.

D) a maioria das vitaminas de que necessitamos na dieta atua como coenzima.

Esse item está correto. Ou seja, muitas das vitaminas atuam como

coenzimas, uma vez que, sua importância bioquímica reside no fato de que muitas vitaminas originam as coenzimas de muitas enzimas.

Agora, fique atento que as enzimas são organizadas nas suas várias

CLASSES DE ENZIMAS. Por exemplo:

As oxidorredutases catalisam as reações de óxidorredução, como por exemplo, as desidrogenases, oxidases, peroxidases, entre outras.

Já, as transferases catalisam as reações de transferência de grupos. Por exemplo, as quinases;

As hidrolases catalisam reações de hidrólise, ou seja, utilizam a molécula de água para realizarem a quebra de ligações entre grupos químicos. Temos, como exemplo, as pirofosfatases;



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As liases produzem reações de eliminação ou geração de ligações químicas, tais como, as sintases;

As isomerases catalisam as reações de isomerização, ou seja, a reordenação de grupos dentro da molécula. Um exemplo são as racemases;

Ligases são enzimas que catalisam as reações de união entre grupamentos químicos de substratos. Temos, como exemplo, as sintetases.

Precisamos repassar nesse módulo as principais PROPRIEDADES DAS

ENZIMAS.

Lembre-se que as enzimas apresentam altas taxas de reação, ou seja,

aceleram as reações na ordem de 106 a 1017 vezes. Esse é um ponto muito importante das enzimas, pois é graças a essa habilidade que as reações bioquímicas podem acontecer rapidamente na célula e garantir que a mesma possa responder aos vários estímulos ambientais em tempo compatível com a manutenção da vida.

As enzimas realizam as reações em condições brandas. Ou seja, as reações ocorrem à temperatura ambiente, à pressão atmosférica e em pH fisiológico. As reações ocorrem dentro das condições normais de temperatura e

pressão. As enzimas apresentam especificidade de reação. As enzimas não

produzem sub-produtos de reação. Em virtude da especificidade, o substrato é

reconhecido dentre uma população de várias entidades moleculares na célula e devidamente transformado.

Ainda, há a capacidade de regulação. Nesse caso, as enzimas sofrem

regulações por outras substâncias, chamadas de inibidores ou aceleradores alostéricos.

são: Dois conceitos a respeito das enzimas que não podem ser esquecidos

A ESTEREOESPECIFICIDADE que consiste no reconhecimento e

ligação a centros quirais específicos. Isso permite à enzima discriminar o seu substrato dentro do contexto celular.

A ESPECIFICIDADE GEOMÉTRICA na qual as enzimas são seletivas

no reconhecimento de grupos químicos.

Então, vamos trabalhar mais alguns conceitos a respeito das enzimas. A

questão é do concurso da Polícia Civil do Piauí (2008): Sobre enzimas,

assinale a alternativa que reúne apenas afirmações corretas:



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a) A velocidade de uma reação química, mediada por enzimas, não depende da temperatura.

O item está incorreto, pois a atividade enzimática depende da condição de

ótimo de temperatura para a realização da atividade enzimática. Ou seja,

abaixo de uma escala de temperatura a enzima não opera no seu máximo de

atividade e, acima de uma determinada temperatura, ocorre a desnaturação. Então, cada enzima apresenta um ótimo de temperatura para realizar a sua

catálise enzimática. No corpo humano as enzimas podem operar em diferentes

pH’s mas a temperatura ótima está em torno de 37 ºC.

b) As enzimas agem de forma aleatória, sobre um substrato

qualquer.

Outro item errado. Lembre-se dos dois conceitos básicos: a ESPECIFICIDADE GEOMÉTRICA e a ESTEREOESPECIFICIDADE. Ou seja,

a enzima reconhece, especificamente, o seu substrato. Não há a menor possibilidade de aleatoriedade.

c) A ação de uma enzima é especifica, ou seja, cada enzima possui

um tipo de substrato, sobre o qual age, independentemente do

pH.

Outro item errado. Apesar do avaliador começar a questão explorando corretamente o conceito da ESTEREOESPECIFICIDADE, o item torna-se

errado pois o pH interfere no grau de ionização das cadeias laterais dos resíduos de aminoácidos e isso interfere no reconhecimento do substrato pela enzima. O pH inadequado pode resultar em mudança no grau de ionização das

cadeias laterais do sítio ativo da enzima e, consequentemente, interferir na esteroespecificidade.

d) As enzimas são compostos protéicos que catalisam reações químicas, e obedecem a um princípio de especificidade,

conhecido como chave-fechadura.

O item está correto, pois as enzimas respondem aos critérios da

ESPECIFICIDADE GEOMÉTRICA e ESTEREOESPECIFICIDADE em virtude do conceito da chave e fechadura. Explicarei esse conceito no texto a seguir



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e) A velocidade de uma reação catalisada por enzimas, cresce de forma diretamente proporcional à temperatura.

O item está incorreto. Lembre-se que pode haver incremento de

temperatura até a faixa ótima de atividade. Acima dessa temperatura, a

enzima sofre desnaturação. Então, não pode ser diretamente proporcional o

conceito de velocidade da reação em função da temperatura.

Então, apenas o item d reúne afirmações verdadeiras.

Algo importante a ser estudado diz respeito às CARACTERÍSTICAS DAS

ENZIMAS

Lembre-se que as enzimas não alteram os equilíbrios das reações, ou seja, a enzima acelera a velocidade da reação mas não altera o equilíbrio de uma reação; e as enzimas aceleram reações estabilizando os estados de transição enzima-substrato.

Vamos ver na forma de gráfico uma REAÇÃO CATALISADA POR UMA ENZIMA.

Utilizamos a equação que representa a ação da enzima em seu

respectivo substrato:

E + S (substrato) ES (estado de transição) E + P (produto)

O gráfico a seguir irá descrever melhor a equação representada acima.

O gráfico descreve os seguintes

conceitos a serem estudados:

O primeiro é o estado ES que é o tipo

de combinação molecular menos freqüente

ao longo da via de reação em virtude do seu alto conteúdo energético.

E o segundo é que as enzimas

aceleram as reações pelo decréscimo de G

(energia livre de Gibbs), que corresponde à barreira de ativação.



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Então, o primeiro passo da catálise enzimática é a formação do complexo enzima-substrato.

A idéia da reação enzimática é que as enzimas estabilizam os estados de

transição criando as condições adequadas para que o estado ES ocorra com

um menor requerimento energético.

E como isso ocorre?

A função do centro ativo é posicionar os grupos reativos presentes nas moléculas dos substratos de tal forma que estes fiquem na orientação e na

aproximação ideais para que a reação ocorra sem a necessidade das colisões aleatórias entre as moléculas do substrato.

Isso garante uma maior eficiência na catálise e, por sua vez, exerce

impacto na velocidade na reação, resultando em maior velocidade e com

menor consumo de energia.

O CENTRO ATIVO de uma ENZIMA é a região da enzima que se liga

aos substratos e que contêm os resíduos de aminoácidos responsáveis pela síntese e quebra de ligações químicas.

Isso ocorre aos grupamentos catalíticos presentes nos centros ativos que são aminoácidos que realizam a catálise enzimática.

Aqui irei descrever as CARACTERÍSTICAS DOS CENTROS ATIVOS.

Você deve memorizar as cinco características básicas a seguir: os

centros ativos ocupam uma parte pequena do volume total da proteína; eles

correspondem a uma entidade tridimensional; os substratos ficam ligados por ligações fracas no centro ativo; os centros ativos são depressões ou fendas na

superfície da proteína; e a especificidade da ligação depende do arranjo dos átomos no centro ativo.

Em função disso, existem dois modelos para o entendimento da catálise enzimática:

O primeiro é o Modelo chave e fechadura

descrito por Emil Fischer em 1890.

Nesse modelo a idéia é que o centro ativo

apresenta uma estrutura tridimensional que é

complementar aos substratos.



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Ou seja, é literalmente a idéia da chave e da fechadura. A chave seria o substrato e a fechadura seria o centro ativo da enzima.

Nesse modelo o centro ativo é uma imagem especular do substrato. Por

isso, a justificativa para a estereoespecificidade.

Outro Modelo é o induced fit proposto por Daniel E. Koshland em 1958.

Esse modelo é conhecido como encaixe

induzido.

Nesse modelo o centro ativo sofre modificação após a ligação do

substrato. Ocorre um reconhecimento dinâmico.

Nesse modelo o centro ativo não é uma entidade fixa. Então, à medida que ocorre a aproximação do substrato, as interações fracas vão direcionando

o encaixe do substrato na enzima e, ao mesmo tempo, esse processo de “atracamento” induz uma mudança conformacional na região do centro ativo da enzima.

Preste atenção também aos dois tipos de enzimas que são conhecidos

atualmente em bioquímica.

O primeiro é o MODELO DE MICHAELIS-MENTEN

Nesse tipo de enzima ao se fazer a reação que representa a cinética enzimática,

observa-se que para algumas enzimas a

velocidade de catálise (V) varia com a concentração do substrato [S].

Por exemplo, vamos considerar o

seguinte caso. A concentração da enzima é fixa.

Então, teremos o gráfico ao lado e

observamos os seguintes efeitos:

Quando a [S] for pequena, a V da

catálise é linear;



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Mas se a [S] for alta, a V quase independe da [S].

Estabelece-se um platô cuja velocidade de catálise não varia mesmo com

incrementos de [S].

Se você olhar o gráfico acima, perceberá que a curva do modelo michaeliano tem uma etapa semelhante a uma reta (indiquei em vermelho) e o KM está nessa faixa.

Agora, à medida que olhamos o eixo X que corresponde à [S] vemos que

com aumentos da [S] a velocidade atinge um estágio de platô. Esse platô é a Vmax.

Nesse tipo de enzima existe uma fase de saturação do sítio ativo da enzima. Isso significa que se existir um excesso de substrato isso

não resultará, obrigatoriamente, em aumento da atividade enzimática.

Mas essa frase só vale se considerarmos a concentração da enzima fixa.

Agora, se for possível acrescentar enzima na reação, a mesma irá

apresentar aumento proporcional ao acréscimo da enzima.

A equação de Michaelis-Menten estabelece a seguinte relação:

Você deve memorizar dois conceitos:

Se a [S] é muito baixa, a V é diretamente proporcional à [S]. E, se a [S] é muito alta, a V independe de [S].

Dessa forma, existe um conceito associado às enzimas michaelianas que

é o KM:

O KM corresponde à fórmula: V = Vmax/2.

Ou seja, o KM é a concentração de substrato na qual a velocidade de reação é a metade de seu valor máximo.



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A importância do KM serve para definir qual é a concentração de substrato na qual 50% dos centros ativos estão ocupados; e o KM mede o grau da afinidade entre enzima e substrato.

Ou seja...

Quanto maior KM menor é a afinidade da enzima pelo substrato;

Quanto menor KM maior é a afinidade da enzima pelo substrato.

O segundo modelo corresponde às

ENZIMAS ALOSTÉRICAS

Nesse modelo as enzimas não obedecem

ao modelo de Michaelis-Menten. O gráfico

apresenta-se na forma de uma curva sigmóide.

A ligação do substrato ao centro ativo

pode afetar as propriedades de outros centros ativos na enzima cujo resultado é que a ligação

ao substrato torna-se cooperativa.

Por esse modelo não há KM, pois com a ligação sequencial do substrato isso resulta em mudança conformacional na estrutura da enzima interferindo na velocidade da reação.

Guarde também que as enzimas sofrem a INIBIÇÃO ENZIMÁTICA. E

esse é um dos principais mecanismos de controle da atividade enzimática em sistemas biológicos para as enzimas michaelianas.

A primeira é a inibição irreversível. Nessa inibição ocorre uma ligação

muito forte entre o inibidor e a enzima. O inibidor não se dissocia da enzima. Essa inibição pode ser por meio de uma ligação covalente.

Um exemplo ótimo para concurso é a ação do gás Sarin que ocorreu em

um atentado no metrô de Tókio. O gás sarin resulta em uma ligação muito

forte do inibidor com a acetilcolinesterase. O resultado é a ativação contínua

da placa motora, resultando em morte por paralisia. Outro exemplo é o uso da

iodoacetoamida que se liga aos resíduos de cisteína da enzima.

Outra forma é a inibição reversível que envolve uma dissociação rápida

do complexo enzima-inibidor. Existem duas formas de inibição reversível.



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Na inibição competitiva a enzima liga-se ao substrato ou ao inibidor. O inibidor impede a ligação do substrato ao centro ativo.

Existe um sítio ativo único de

ligação para inibidor e/ou substrato.

Essa inibição pode ser anulada

aumentando-se a [S].

Nessa inibição, o gráfico da intercessão denominado 1/V x 1/[S] não

varia. A Vmax não é alterada por um inibidor competitivo.

Obs. Um inibidor competitivo diminui a velocidade de catálise pela

redução da proporção de moléculas da enzima ligadas ao substrato.

Na inibição não-competitiva o inibidor e o substrato ligam-se, ao mesmo tempo, à molécula da enzima.

Existem sítios de ligação específicos

para inibidor e para o substrato.

Essa inibição não pode ser anulada pelo aumento da [S].

No gráfico, a Vmax é diminuída e o KM não é afetado por esse tipo de inibição.

Obs. Um inibidor não competitivo diminui o número de moléculas de

enzima disponíveis para a catálise.

E, por último, a inibição mista na qual o inibidor afeta a ligação ao

substrato e também altera a disponibilidade da enzima.

Para fazer uma revisão desse conteúdo aqui vai uma questão de prova da seleção de professor de Genética e Biologia Molecular em Santa Catarina (2010). A questão diz: Com relação ao significado da equação de Michaelis-Menten e o mecanismo cinético, marque com V as verdadeiras e com F as falsas. Em seguida, marque a opção que contenha a sequência correta, de cima para baixo:



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a)( ) A equação expressa a velocidade para uma reação catalisada enzimaticamente e com um único substrato, e é expressa pela relação quantitativa entre a velocidade inicial Vo, a velocidade inicial máxima Vmáx e a concentração inicial de

substrato [S], relacionadas através da constante de Michaelis- Menten, Km.

O item está correto. Inclusive a questão representa bem um resumo do que seria a equação de Michaelis-Menten na forma escrita.

A equação de Michaelis-Menten segue abaixo:

b)( ) A constante Km possui unidade em molaridade e define

uma condição, na prática, em que é equivalente à concentração de substrato na qual Vo é igual a um terço de Vmáx.

O item está errado. Ou seja, o KM é a concentração de substrato na qual a velocidade de reação é a metade de seu valor máximo.

A importância do KM serve para definir qual é a concentração de substrato na qual 50% dos centros ativos estão ocupados; e o KM mede o grau da afinidade entre enzima e substrato.

c)( ) O valor de Km pode variar muito de uma enzima para outra.

O item está correto. Cada enzima apresenta as suas particularidades

bioquímicas e biofísicas que reflete no valor do KM. Então, cada enzima michaeliana apresenta o seu valor próprio.

Irei exemplificar isso com o exemplo da hexoquinase e da glicoqunase.

Existe uma reação em todas as células de todos os tecidos, sem exceção,

que é a fosforilação da glicose, essencial para que a glicose possa participar

das vias metabólicas.

A molécula de glicose na presença de ATP dará origem à glicose-6- fosfato. Esta reação, em todos os tecidos, é catalisada pela hexoquinase que tem Km = 0,1 mM, ou seja, esta é a concentração de substrato que nos fornecerá a metade da Vmáx.



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Contudo, no fígado, órgão considerado o centro do nosso metabolismo por todas as reações metabólicas importantes serem realizadas nele, há a maior concentração relativa de glicogênio que é a nossa reserva de glicose, e há outra enzima para esta reação, a glicoquinase.

Porém, a glicoquinase quando catalisa esta reação tem KM= 10

mM, ou seja, precisa de uma concentração 100 vezes maior de glicose para

atingir a metade de Vmáx.

A hexoquinase tem preferência metabólica porque em função de um

menor valor de KM é capaz de atingir a cinética de ordem zero em menores concentrações de substrato (glicose).

Mas a glicoquinase assumirá a preferência quando houver um excesso de

glicose circulante, para não haver hiperglicemia, aprisionando no meio

intracelular a glicose.

d)( ) Um inibidor competitivo concorre com o substrato pelo

sítio ativo da enzima. Em geral, a reação ocorre enquanto o inibidor estiver ligado à enzima.

O item está errado. Na inibição

competitiva a enzima liga-se ao substrato ou ao

inibidor.

O inibidor impede a ligação do substrato ao centro ativo. Existe um sítio

ativo único de ligação para inibidor e/ou substrato.

Sendo assim, a reação não ocorre quando o inibidor está ligado. Veja a figura e memorize, ok?

e)( ) Quando um inibidor não competitivo se liga em um

sítio diferente daquele que liga o substrato, a ligação do inibidor

não bloqueia a ligação do substrato.

O item está correto. Na inibição não-

competitiva o inibidor e o substrato ligam-se, ao

mesmo tempo, à molécula da enzima.

Existem sítios de ligação específicos para

inibidor e para o substrato.



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Veja a figura, ok?

A) V, F, V, F, F. B) V, F, V, F, V.

C) F, V, F, V, V. D) V, F, V, V, F.

E) V, V, F, V, F.

O item a ser marcado deve ser a letra B.

Agora, vamos ao DNA. Esse conteúdo sempre cai nos concursos. Então,

vamos a um exercício para começarmos o assunto: A questão foi obtida do

concurso de perito da Polícia Civil do Piauí e diz o seguinte:

O Ácido desoxirribonucléico é um longo polímero, formado por

unidades repetidas, chamadas nucleotídeos. A cadeia de DNA tem 2,2 a 2,4 nanômetros de largura, e um nucleotídeo possui

aproximadamente 0,33 nanômetros de comprimento. Embora os monômeros (nucleotídeos) que constituem o DNA sejam muito pequenos, polímeros de ADN podem ser moléculas enormes, com

milhões de nucleotídeos. Por exemplo, o maior cromossomo humano

(cromossomo 1), possui 220 milhões de pares de bases de comprimento. Sobre o ADN e sua estrutura são feitas as seguintes

afirmativas:

I - A dupla hélice do ADN é estabilizada por pontes de hidrogênio entre as bases presas às duas fitas. As quatro bases encontradas no ADN são a adenina (A), citosina (C), guanina (G) e timina (T). Estas quatro bases ligam-se entre si, formando pares. A adenina e a guanina são chamadas de pirimidinas e se unem às bases chamadas de purinas, a citosina e a timina.

O item está errado. Essa questão tem informações importantes a respeito do DNA. Mas tem um erro importante.

O que a invalida é a questão que a Adenina e a Guanina são exemplos de

purinas e, não, as pirimidinas.

O mesmo raciocínio para a citosina e a timina. Essas bases são as

pirimidinas e, não, as purinas.

Fazendo essa correção temos uma questão com informações básicas

importantes para estudo.



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II - Os dois tipos de pares de base formam diferentes números de

pontes de hidrogênio: AT forma duas pontes de hidrogênio, enquanto

que GC forma três pontes de hidrogênio.

O item está correto. No pareamento AT temos duas ligações de

hidrogênio e, no pareamento CG, temos três ligações de hidrogênio.

Esse tipo de pareamento é chamado de complementaridade de bases ou,

também, pareamento Watson-Crick.

III - Os nucleotídeos estão presentes em ambas as fitas da dupla

hélice, unidos com nucleotídeos da mesma fita por ligações fosfodiéster e à fita complementar através de pontes de hidrogênio,

formadas pelas suas bases. Em geral, uma base ligada a um açúcar é

chamada nucleosídeo e uma base ligada a um açúcar e um ou mais fosfatos, é chamada nucleotídeo. Portanto, o ADN pode ser referido como sendo um polinucleotídeo.

O item está correto. Memorize esse item, pois ele resume perfeitamente

os conceitos básicos a respeito da molécula de DNA.

A ligação fosfodiéster une os nucleotídeos em uma mesma cadeia de

DNA. Cada cadeia de DNA pode ser chamada de cadeia polinucleotídica.

Também dizemos que a ligação fosfodiéster por ser uma ligação covalente é importante para manter a estrutura primária da molécula de DNA, ou seja, é essa ligação que mantém cada cadeia polinucleotídica na sua forma linear e em fita simples.

As ligações de hidrogênio unem as bases nitrogenadas entre as cadeias

de DNA

Já as ligações de hidrogênio mantêm a estrutura secundária, ou seja, a

dupla fita de DNA.

Aí, teremos as duas cadeias polinucleotídicas mantidas na forma de

dupla fita de DNA.



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IV - As fitas de DNA podem aparecer sob a forma de cromossomos, quando a célula está em metáfase, e como cromatina, quando a célula

esta em interfase.

Esse item está correto. Quando na metáfase, lembre-se da primeira aula,

a molécula de DNA apresenta o seu grau máximo de empacotamento, ou seja,

o cromossomo.

Já na interfase, quando a célula não está em divisão, o DNA apresenta-

se descompactado, ou seja, na forma de cromatina.

É (são) verdadeira(s) a(s) afirmativa(s):

a) I e IV. b) I e II.

c) II, III e IV. d) IV.

e) II e III.

O item a ser marcado é a letra C.

Aqui iremos explorar OS ÁCIDOS NUCLÉICOS. Por definição, os ácidos nucléicos são polímeros de nucleotídeos não ramificados unidos por ligações

fosfodiéster.

A ligação fosfodiéster ocorre entre as hidroxila localizada no carbono

3’ de um nucleotídeo com grupamento trifosfato localizado no carbono 5’ do

outro nucleotídeo.

Essas moléculas têm por função o armazenamento e transmissão da

informação genética (no caso, a molécula de DNA) e o controle e a expressão das características genéticas (seria a molécula de RNA).

Os tipos de ácidos nucléicos são o DNA (ácido desoxirribonucléico) e o RNA (ácido ribonucléico).

Agora, para ajudar nos estudos, farei um resumo na forma de tabela:

Componente DNA RNA

Base nitrogenada A, T, C e G A, U, G e C

Açúcar DESOXIRRIBOSE RIBOSE

Grupo químico FOSFATO FOSFATO

Nº de cadeias DUAS UMA



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Ainda, no DNA temos uma base nitr no RNA, a base típica, chamada uracila (U)

ogenada típica que é a timina (T) e, .

Essa tabela serve para que você compare e diferencie as características

entre ambas as moléculas de ácidos nucléicos.

No DNA o açúcar define o nome da molécula do ácido nucléico. Então, o

açúcar desoxirribose que é uma pentose, define o nome do DNA (ácido

desoxirribonucleico).

Para o RNA, a pentose chamada ribose define o nome do ácido nucléico

chamado ácido ribonucléico.

A figura ao lado indica os açúcares

que compõem o DNA e o RNA.

A definição do açúcar vem pelo

ligante posicionado no carbono 2’. Se for

o H, então falamos do DNA e, se for o liante –OH, falamos do RNA.

Também guarde que os carbonos 3’

e 5’ são responsáveis pela formação da

ligação fosfodiéster.

No carbono 1’ ocorre a ligação glicosídica que une a base nitrogenada ao

açúcar.

Em A, temos as purinas que as bases nitrogenadas, Adenina (A) e Guanina (G) e, em B, temos as pirimidinas que são as bases nitrogenadas

Timina (T), Citosina (C) e Uracila (U).



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Quanto ao número de cadeias, o DNA apresenta-se na forma de dupla fita. São duas cadeias polinucleotídicas unidas por ligações de hidrogênio. E o

RNA é formado por uma única cadeia polinucleotídica.

Aqui, um cuidado. O RNA pode se apresentar na forma

de duas cadeias, pois o RNAt, por assumir a forma de folha de trevo, tem regiões internas na forma de dupla fita. Ou, o que

chamamos, de estrutura secundária.

Nos locais em vermelho temos a estrutura secundária

do RNAt.

O RNAt é um RNA fita simples que possui regiões autopareantes.

Também é muito cobrado em concurso a composição de um NUCLEOTÍDEO e NUCLEOSÍDEO.

No NUCLEOTÍDEO temos um açúcar, uma base nitrogenada e um grupo

fosfato e no NUCLEOSÍDEO temos um açúcar e uma base nitrogenada.

Na figura ao lado você percebe

a diferença entre o NUCLEOTÍDEO e NUCLEOSÍDEO.

A ordem é base, açúcar e grupo fosfato.

O grupo fosfato é sempre na

forma trifosfato.

No MODELO DO DNA é bom relembrar e memorizar as seguintes informações:

Na molécula de DNA temos que:

* São duas fitas de DNA, ou seja, são as duas cadeias polinucleotídicas;



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* As cadeias têm sentidos opostos (antiparalelas); cada cadeia polinucleotídica apresenta orientação oposta em relação à outra. Isso significa que uma cadeia está no sentido 5’ para o 3’ e a outra no está no sentido 3’ para o 5’;

* As cadeias estão unidas pelo pareamento

de bases. As bases nitrogenadas de uma cadeia

estão ligadas às suas bases complementares na outra cadeia por meio das ligações de

hidrogênio;

* A molécula de DNA é uma dupla fita em hélice de cadeias antiparalelas.

Entende-se que na complementaridade de

bases ou pareamento Watson-Crick, as bases de uma cadeia estabelecem ligações de hidrogênio

com as bases da outra cadeia.

Na complementaridade de bases a A pareia-se com T e a G pareia-se com C. Lembre-

se como na questão anterior que são duas ligações de hidrogênio para o pareamento AT e

três ligações de hidrogênio entre as bases CG.

Ainda, a molécula de DNA apresenta duas cavidades. Uma cavidade é denominada maior e

a outra menor. Essas cavidades servem para o

reconhecimento de proteínas que interagem com

o DNA para a expressão gênica e manutenção da estrutura dos cromossomos.

O que escrevi também está representado na figura para você se localizar no conteúdo.

É bom lembrar que a manutenção da molécula de DNA é devida graças às várias interações, sejam elas interações fortes ou fracas.

A primeira interação é a ligação fosfodiéster entre os nucleotídeos.

Essa ligação é uma ligação covalente que mantém a estrutura primária da

cadeia polinucleotídica.

As ligações de hidrogênio que são interações fracas entre as cadeias

que permitem que as duas cadeias polinucleotídicas sejam mantidas na forma

de estrutura secundária.



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A ligação glicosídica de natureza covalente que mantém a ligação da

base nitrogenada com o açúcar.

Os efeitos hidrofóbicos entre as bases, pois estas são de natureza hidrofóbica. Esse fenômeno garante que a molécula de água não se intercale

entre as bases nitrogenadas garantindo a manutenção da integridade do

código genético.

O empilhamento ou Stacking que é mantido pelas forças de Van der

Walls entre as bases. Essa interação fraca influencia no posicionamento entre

as bases nitrogenadas na cadeia de DNA.

As interações de carga entre açúcar-fosfato (negativa) com os íons

Mg+2 (positivo). Esse tipo de interação neutraliza a repulsão entre as cadeias de DNA e estabiliza a dupla hélice.

É comum também nos concursos explorar os conceitos da

DESNATURAÇÃO e RENATURAÇÃO

Esse fenômeno é importante para a replicação, transcrição e recombinação.

A desnaturação ocorre entre as ligações de hidrogênio e consiste no

fato de que as ligações de hidrogênio que mantém as cadeias complementares de DNA sejam rompidas e as fitas se separam.

Já na Renaturação ocorre o efeito contrário ao da desnaturação.

A desnaturação é obtida por elevação de temperatura, altas

concentrações de álcalis (bases) e agentes desnaturantes que geram cargas no

interior da dupla fita.



Prof. Paulo Queiroz


Nessa figura mostro como são os conceitos da desnaturação e da

renaturação.

Aqui é diferente das proteínas que, quando desnaturadas, perdem a

atividade biológica.

Para a molécula de DNA a renaturação se deve graças ao pareamento

entre as bases localizadas em ambas as cadeias complementares.

Ainda, a partir dos conceitos anteriores existe um outro conceito muito importante que é a temperatura de desnaturação Tm.

A temperatura de desnaturação é a temperatura na qual 50% das

cadeias de DNA estão desnaturadas, ou seja, na forma de fita simples de DNA.

Essa determinação é feita pela medida do efeito hipercrômico que

consiste na absorção de luz ultravioleta pelas bases nitrogenadas localizadas

no DNA quando o DNA começa a desnaturar.

O que influencia no valor do Tm é o conteúdo de pareamentos GC.

Quanto maior for o conteúdo de GC no DNA, maior será o Tm, pois mais calor

(energia) deverá ser fornecido ao DNA para romper as ligações de hidrogênio entre as bases nitrogenadas.

Agora, quando o conteúdo de AT no DNA é maior, menor será o valor do

Tm, pois menos energia é necessária para romper as ligações de hidrogênio

entre as bases complementares.



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1.0

0.5

0

Nessa figura temos a idéia do processo de desnaturação e

determinação do Tm.

À medida que as bases Tm

nitrogenadas são desnaturadas

pelo aquecimento, elas

começam a absorver a luz

ultravioleta.

Em função disso, é possível determinar esse

importante parâmetro

genômico, o Tm.

O Tm varia entre as espécies.

Não se esqueça do princípio de Chargaff:

Segundo Chargaff, a quantidade de A = T e C = G. Isso significa que a

quantidade de purinas é igual à de pirimidinas em uma molécula de DNA.

ou, A + G = C + T = 1.

E o somatório das bases é igual a 1.

Então, A + T + C + G = 1.

Outra forma de expressar pode ser:

A + G = 1

C + T

Entretanto...

A + T ≠ 1

C + G

A quantidade de pareamentos AT é diferente de CG.

Isso significa que: A + T ≠ C + G

Ou seja, a quantidade de purinas (A e G) é igual à de pirimidinas (C e T).



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Em função desses parâmetros o DNA de espécies diferentes é distinto pelos números de pares AT e CG; a seqüência de ocorrência; e os números de

pares de bases (tamanho do genoma).

DNA

Para finalizar, lembre-se que existem três TIPOS DE MOLÉCULAS DE

A forma B é a mais importante em termos biológicos. É a molécula que

encontramos formando os cromossomos.

A forma A só ocorre em condições experimentais.

E a forma Z que pode coexistir com a forma B. Ocorre em soluções de alta força iônica (NaCl 2 M) ou em seqüências ricas em Purinas e Pirimidinas alternadas. Essa região é encontrada dentro do DNA tipo B e tem como função a regulação da expressão gênica.

A tabela abaixo é para você memorizar as principais características das

três formas de moléculas de DNA.



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Agora, mais uma questão para você estudar. Essa questão é d eperito da

Polícia Civil do Rio Grande do Sul (2008) e diz: Analise as afirmações

abaixo sobre a estrutura e composição dos ácidos nucléicos.

I – Quatro aspectos principais definem a estrutura da molécula de

DNA: a dupla-hélice, o diâmetro uniforme, o giro para a direita e o antiparalelismo.

O item está correto. Inclusive corresponde às características básicas da

molécula de DNA. Por isso, escolhi aqueles parâmetros anteriores para discutir, pois esses conceitos são sempre cobrados de alguma forma. Aqui vale estudar aquela tabela com as formas das moléculas de DNA.

II – Considerando a regra de Chargaff, A+G = T+C; já a razão A+T para G+C varia entre as espécies.

Esse item está correto porque a quantidade de purinas e igual ao das

pirimidinas. Ou seja, A + G (purinas) = T + C (pirimidinas). Lembre-se que A + T ≠ C + G. E esse é um parâmetro para o estudo

das espécies.

III – As ligações químicas existentes entre as bases nitrogenadas são

de hidrogênio, já as ligações entre o açúcar e a base nitrogenada são do tipo fosfodiester.

O item está errado. A ligação entre a base nitrogenada e o açúcar é uma ligação covalente chamada ligação glicosídica.

Já a ligação fosfodiéster é a ligação covalente que une os nucleotídeos

em uma mesma cadeia de DNA.

IV – Um nucleosídeo é composto por um açúcar e uma base

nitrogenada, já um nucleotídeo é composto por um açúcar, uma base

nitrogenada e um grupamento fosfato.

O item está correto. O item descreve os conceitos de nucleotídeo e

nucleosídio.

No NUCLEOTÍDEO temos um açúcar, uma base nitrogenada e um grupo fosfato e no NUCLEOSÍDEO temos um açúcar e uma base nitrogenada.



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Quais estão corretas?

a) Apenas a I e a II. b) Apenas a III e a IV.

c) Apenas a I, a II e a III. d) Apenas a I, a II e a IV.

e) A I, a II, a III e a IV.

Então, o item a ser marcado é a letra D.

Agora, mais uma questão correspondente ao concurso de Perito da

Polícia Civil do Mato Grosso que diz o seguinte: “O DNA é constituído por duas

cadeias de desoxirribonucleotídeos”. Nessa estrutura:

A) uma base púrica interage com outra púrica.

Esse item está errado, pois no pareamento definido por Watson e Crick, percebe-se que uma base púrica localizada em uma cadeia de DNA estabelece ligações de hidrogênio com uma base pirimídica presente na outra cadeia de

DNA.

B) a energia de interação entre as bases C e G é maior que a energia entre A e T.

Esse item está correto, pois as bases C e G formam três ligações de

hidrogênio e as bases A e T formam duas ligações de hidrogênio.

Dessa forma, para romper a ligação de hidrogênio entre C e G há a necessidade de um maior fornecimento de energia para romper essas três ligações de hidrogênio. A energia mais comum usada nas análises de DNA é o calor.

C) o percentual da base G é equivalente ao da base A.

Esse item está incorreto, uma vez que, pelo princípio do pareamento das

bases determina que a base A (adenina) pareia-se com a base T (timina) e que

a base C (citosina) pareia-se com a base G (guanina).

Então, os percentuais serão iguais entre as bases A e T. O mesmo aplica-se nos percentuais iguais entre as bases C e G.



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D) as bases nitrogenadas estão ligadas às pentoses por ligações de

hidrogênio.

Outro item errado. As bases nitrogenadas estão ligadas às pentoses por

meio de ligações glicosídicas. Essas ligações ocorrem na posição do carbono 1

(carbono 1’) da pentose.

E) as cadeias interagem paralelamente.

5’

3’ OH

3’ OH

5’

As cadeias são antiparalelas. Ou seja, em

uma cadeia polinucleotídica observa-se que o oxigênio que forma o anel da pentose está

orientado para cima.

E, na outra cadeia polinucleotídica, o

oxigênio que forma o anel da pentose está

orientado para baixo.

Veja na figura os anéis das pentoses. Na

primeira cadeia a desoxirribose está marcada em verde claro.

E na outra cadeia polinucleotídica, a desoxirribose está indica em verde escuro.

Observe o posicionamento do oxigênio nas

moléculas de desoxirribose em cada uma das

cadeias.

E, para fechar, observe a questão de perito da Polícia Civil do Piauí do ano de 2012 que diz: “O conhecimento da estrutura e função do DNA é

fundamental ao perito criminal Biólogo”.

Assim, aponte, dentre os nucleotídeos abaixo, qual NÃO está presente na composição química dessa molécula:



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Questão difícil!!!!

Ajudarei com a figura abaixo e algumas orientações:

Observe que a letra A na questão corresponde à base nitrogenada

Adenina (A).

A letra B corresponde à base nitrogenada Guanina (G). A letra C indica a base nitrogenada Timina (T). A letra D corresponde à base nitrogenada Citosina (C).

A letra E indica a base nitrogenada Uracila (U). Então, esse era o item a ser marcado.

Lembre-se que na molécula de DNA encontramos as bases nitrogenadas

A, T, C e G.

E, na molécula de RNA encontramos as bases A, U, C e G.



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A figura que forneci tem a numeração dos átomos nos anéis das bases

nitrogenadas.

Então, aqui seguem algumas dicas:

Na Adenina no átomo 6 tem o grupo amino (-NH2). Na Guanina, no átomo 2 tem o grupo amino (-NH2). Então, a diferença

nas purinas é o posicionamento do grupo amino.

Na Timina no átomo 5 tem um grupo metil (-CH3). Na Citosina no átomo 4 tem um grupo amino (-NH2). A Uracila é a base nitrogenada Timina sem metilação.

Então, a letra a ser marcada é a letra E.

Espero que esse módulo tenha te ajudado nos estudos e no

vemos na próxima aula.

Abraços.

Obrigado.


aula 01 - bioquímica básica; biomoléculas; proteínas; enzimas; Ácidos nucléicos; dna; rna (1)

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