GENTICA HUMANA: Questionrio para estudo.

1. Comente sobre a estrutura do DNA (molcula hereditria)? A molcula de DNA constituda por uma sequncia de nucleotdeos, um nucleotdeo ligado ao outro. Cada nucleotdeo composto por trs diferentes tipos de molculas: um acar de 5 carbonos (pentose) denominado desoxirribose, um grupo de fosfato e uma base nitrogenada (adenina, timina, guanina, citosina). A base nitrogenada se liga covalentemente atravs de uma ligao glicosdica ao carbono 1 da pentose e o grupo fosfato se liga atravs de ligao covalente ao carbono 5 da pentose. A molcula de DNA consiste de duas cadeias polinucleotdicas, enroladas ao longo de um mesmo eixo. As duas cadeias se ligam atravs das bases nitrogenadas complementares de cada nucleotdeo. Essa complementaridade de bases se d de maneira padronizada, ou seja, adenina se pareia a timina e citosina com a guanina. A estrutura qumica das bases nitrogenadas importante para o pareamento e a manuteno da dupla hlice de DNA. Na dupla hlice de DNA as duas fitas de DNA so antiparalelas, ou seja, uma das fitas tem orientao 53 enquanto que a outra est invertida 35. 2. Quais as diferenas entre DNA e RNA? As diferenas entre DNA e RNA pode ser definidas em 3: diferena nas bases nitrogenadas, no acar de sua molcula e em sua estrutura. No DNA as bases nitrogenadas so a adenina, timina, guanina e citosina. J o RNA possui a uracila no lugar da timina, alm da adenina, citosina e guanina. O acar do DNA a desoxirribose e do RNA a ribose. J com relao com a estrutura o DNA possui uma fita de dupla hlice e o RNA possui apenas uma fita simples. 3. Comente sobre as funes do DNA? O DNA a molcula responsvel pelo armazenamento e transmisso da informao gentica e tambm pela fabricao das protenas. 4. Descreva a replicao. Uma clula replica o DNA quando ela vai se dividir, ou seja, antes da clula se dividir ela tem que replicar seu DNA para dar a cada clula filha uma cpia do seu material gentico. A replicao do DNA se inicia em uma regio denominada origem de replicao (acelera o tempo de replicao do DNA) e progride simultaneamente em ambas as fitas antiparalelas. Assim, fica estabelecido que a replicao de uma molcula de DNA tem inicio nas origens de replicao que nada mais so do que sequencias especficas de nucleotdeos reconhecidos por enzimas. A replicao do DNA bidirecional, ou seja, o DNA replicado a partir de uma origem de replicao seguem em direes opostas. Para garantir que as informaes originais no se percam, a replicao do DNA realizada atravs de um processo semi-conservativo, onde cada nova molcula ir conter um filamento parental e outro recm sintetizado. 5. Porque os primers de RNA so necessrios duplicao do DNA? A enzima responsvel pela replicao do DNA denominada DNA polimerase. Elas possuem algumas propriedades: requerem uma fita molde, necessitam de um seguimento pr-existente (primer) e promovem a sntese apenas no sentido 53, ou seja adicionam nucleotdeos somente na extremidade 3 livre. Deste modo, percebe-se a importncia do primer na replicao do DNA, pois a DNA poll no capaz de iniciar a

sntese pela catalise da polimerizao de dNTPs livres e precisam ento da ajuda dos primers para essa tarefa. 6. O que so as helicases e topoisomerases? Tanto as helicases quanto as topoisomerases so outras enzimas que esto envolvidas na replicao do DNA. As protenas DNA helicases catalisam o rompimento das pontes de hidrognio entre as bases nitrogenadas deseilicoidizando a dupla fita do DNA, ou seja, a helicase abra a fita de DNA. J as topoisomerases so enzimas que evitam a supertoro do DNA que normalmente ocorreria aps a forquilha de replicao devido ao movimento das enzimas envolvidas na sntese de DNA, ou seja, no permitem um super enrolamento das fitas de DNA. 7. Porque a sntese de DNA continua em um filamento e descontinua em outro? Porque o DNA replicado em pequenos segmentos, os quais posteriormente so unidos (modelo de replicao semi-descontinua). Ou seja, o DNA que est sendo replicado em sentido 53 tem sua sntese continua, mas o filamento que cresce no sentido 35 (embora a sntese ocorra no sentido 53) sintetizado descontinuamente, onde novos trechos do DNA so sintetizados a medida que a dupla hlice do DNA se abre. 8. Descreva a replicao dos telmeros. Remoo do primer na extremidade 5- encurtamento da fita do DNA replicadoencurtamento dos telmeros. A enzima telomerase age como um transcriptase reversa para alongar o terminal 3 OH telomrico da fita molde. Quando os telmeros atingem um ponto crtico, o cromossomo torna-se instvel e mecanismos de morte celular so disparados. O encurtamento acelerado dos telmeros resulta em instabilidades cromossmicas podendo levar a uma variedade de fentipos associados ao envelhecimento precoce como nas diversas formas de progeria (doena do envelhecimento prematuro). Muitos tipos de cncer ao contrrio esto relacionados com uma alta atividade da telomerase, provavelmente por tornar as clulas imortais das clulas tumorais. 9. Descreva o fluxo da informao gentica. Toda a informao necessria para o funcionamento de um organismo se encontra na molcula de DNA. Esta informao guardada na forma de um cdigo gentico. Entretanto para que este cdigo seja decifrado, a informao gentica do DNA deve primeiramente ser transcrita para uma molcula de RNA em um processo denominado transcrio. A informao contida no RNA transcrito deve posteriormente ser traduzida em uma linguagem de aminocidos para a formao de protenas atravs de um processo denominado traduo. Assim, a expresso da informao gentica ocorre em duas etapas: a transcrio e a traduo. 10. Descreva a transcrio. A transcrio a primeira etapa na transferncia da informao gentica do gentipo para o fentipo e, por definio consiste na sntese de molculas de RNAs tendo o DNA como molde. A molcula de RNA contm a mesma informao gentica do segmento de DNA do qual foi transcrita. Contudo o RNA difere do DNA por ser unifilamentar e por algumas diferenas nos seus nucleotdeos e o acar ribose no lugar da desoxirribose.

Diferentes tipos estruturais e funcionais de RNAs so produzidos nas clulas. Trs deles esto envolvidos na sntese proteica: RNA ribossmico: constituem juntamente com certas protenas minsculos grnulos citoplasmticos denominados ribossomos, capazes de se unir aos aminocidos entre si e formar as cadeias polipeptdicas que constituem as protenas. RNA mensageiro: a molcula que contm as instrues codificantes, isto , o RNAm especifica a sequencia de aminocidos em uma cadeia polipeptdica. A cada trinca de bases no RNAm (cdon) um aminocido especificado. RNA transportador: tem por funo capturar aminocidos livres nas clulas, levando-os at os ribossomos para formar as molculas peptdicas. Cada RNAt apresentam em uma determinada regio de sua molcula, uma trinca de bases denominadas anti-cdon. Estgios da transcrio: Iniciao: reconhecimento e ligao da RNApol ao promotor; Alongamento: a RNApol se move ao longo do DNA promovendo a abertura da dupla hlice e adicionando os ribonucleotdeos complementares ao DNA molde na direo 53; Terminao: sinalizado por sequncias especficas aps o segmento codificador de um gene. O processo de transcrio se d pela sntese de RNA a partir de um molde de DNA. A direo da sntese catalisada pelas RNApol ocorre sempre no sentido 53. No qualquer trecho que pode ser transcrito em RNA, apenas alguns trechos (genes) que podem ser transcritos em RNA. A definio de gene pode ser entendida como um trecho (segmento) que produz uma molcula de RNA. As enzimas responsveis pela transcrio so denominadas RNA polimerases, sendo que essas enzimas s podem transcrever trechos do DNA que sejam genes. As RNApol reconhecem e se ligam a esses trechos especficos no DNA para iniciar a transcrio. Esses trechos so denominados de regio promotora ou promotor. O promotor apresenta uma sequncia de bases que a enzima RNApol reconhece e ela ento se liga ao promotor e abre a dupla hlice do DNA. Nesse momento a RNApol percorre o gene e sintetiza a molcula de RNA, ou seja, a RNApol coleta nucleotdeos de RNA que esto soltos e os une fazendo a molcula de RNA. A sequncia de bases de RNA determinada pela sequncia de bases do DNA. Ao final. Aps percorrer todo o gene a enzima RNApol sai do processo e o DNA volta a se fechar e a molcula de RNA est pronta. O DNA foi usado como molde para fazer o RNA e no se transformou em RNA. Processamento do RNA RNAm- Splicing Consiste na remoo dos ntrons (sequncias no codificantes na formao de uma determinada protena). No processo de splicing, fatores especficos reconhecem os stios de cortes do DNA, eliminado os ntrons (partes sem informao gnica) e colocando os exons (partes com informaes gnicas) adjacentes, formando a fita de RNAm funcional. Splicing Alternativo Consiste na remoo alternativa de introns. Este um processo importante na regulao gnica, pois induz a formao de diferentes polipeptideos em respostas a sinais especficos. No splicing alternativo, os exons podem ser unidos de maneiras diferentes e

essa ampla diversidade de escolhas pode originar produtos distintos, que por sua vez daro origem a protenas distintas. 11. Descreva a traduo. Estgios da traduo: Iniciao:requer a ligao do RNAm a subunidade menor do ribossomo; Alongamento: caracterizado pela entrada de um aminoacil RNAt ao stio A pelo pareamento com o 2 cdon no RNAm. Terminao: o ribossomo se move em direo a extremidade 3 do RNAm posicionando o prximo cdon ao stio A e ao mesmo tempo translocando o peptidil RNAt ao sitio P e o RNAt descarregado ao sitio E que deixa o ribossomo. A traduo o processo de sntese ou fabricao de protenas (construo da cadeia de aminocidos) direcionada pelos moldes de RNAm. A traduo requer a participao de trs RNAs diferentes: o mensageiro o transportador e o ribossmico. Para a fabricao das protenas necessrio que estruturas celulares chamadas ribossomos decodifiquem a mensagem contida na molcula de RNAm para uma cadeia de aminocidos. A decodificao est baseada em trincas de nucleotdeos, chamadas cdons, que so usados para especificar o aminocido. A correspondncia entre uma trinca de nucleotdeos e um aminocido chamada de cdigo gentico. Sumariamente, o processo de traduo realizado da seguinte maneira: ao combinar-se com os ribossomos, o RNAm tem sua sequncia de cdons lida, e para cada cdon o respectivo RNAt atrado at os ribossomos, e pela complementaridade de bases feita a ligao entre o cdon (do RNAm) e o anticdon (do RNAt), liberando o aminocido carregado pelo RNAt que ento ligado cadeia crescente do polipeptdio. Molculas de RNAt, agem como adaptadores entre a sequncia codificante dos nucleotdeos do RNAm e o aminocido que codificado. Uma ponta dessa molcula carrega o aminocido e uma outra ponta consiste de uma sequncia de trs nucleotdeos conhecida como anticdon. A sntese da protena encerrada quando os ribossomos encontram um cdon de parada no RNAm. A traduo a etapa final da expresso gnica. 12. Explique a regulao gnica. O termo regulao gnica refere-se aos mecanismos e sistemas que controlam a expresso dos genes nas clulas. O controle da expresso gnica garante que nos diferentes tipos de celulares, os genes se expressem em pocas e quantidades adequadas, ou seja, certos genes ativos em uma clula podem estar desligados em outro tipo de clula e vice-versa. Os mecanismos que operam na regulao gnica so bem conhecidos. Uma dimenso deste controle espacial: genes ativos em um tipo celular e inativos em outros tipos de clulas. Uma segunda dimenso da relao gnica temporal: genes ativos em uma fase do desenvolvimento e inativo em outras fases. 13. Explique o controle no nvel da cromatina. Quanto menos compactado o DNA ( eucromatina), mais os genes so passveis de serem transcritos. No entanto, quando o DNA est altamente compactado (heterocromatina), isso no contribui para a expresso dos genes, ou seja, os genes esto inativos. A ativao da transcrio dos genes eucromticos deve ser precedida de uma alterao na cromatina. Esta remodelagem da cromatina envolve uma srie de mecanismos: Acetilao das histonas: a adio de um radical CO-CH3 nas caudas de lisinas da histona (responsvel pelo 1 nvel de organizao da cromatina) H3 faz com que a carga

eltrica desta histona se torne menos positiva e sua afinidade por DNA menor. Assim, a cromatina se torna menos compactada e mais frouxa, permitindo o mais fcil acesso de fatores de transcrio a esta regio. A acetilao de protenas histonas promove um enfraquecimento de sua interao com o DNA propiciando o acesso de fatores de transcrio e assim favorecendo a expresso gnica. Metilao do DNA: outra mudana na estrutura da cromatina associada a transcrio a metilao de bases citosinas que produz 5-metilcitosina. A metilao do DNA est associada a uma inativao da transcrio. Portanto, esses grupos metil devem, no entanto, ser removidos para que o gene possa ser transcrito. Visto que o resultado da metilao do DNA prev o silenciamento dos genes atravs da inibio direta ou indireta dos fatores de transcrio. A metilao do DNA e a acetilao das histonas esto correlacionadas, pois quando o DNA est metilado, as histonas esto desacetiladas estabilizando a estrutura da cromatina, reprimindo a transcrio e vice-versa. 14. Explique o controle no nvel transcricional. A regulao transcricional mediada por protenas regulatrias tambm denominadas de fatores especficos da transcrio. As protenas regulatrias atuam interferindo na formao do complexo basal de transcrio ajudando ou inibindo sua montagem dependendo se eles representam elementos ativadores ou repressores. Desta forma, as protenas regulatrias alteram de forma reversvel a taxa transicional basal que operada pelo aparelho basal de transcrio na ausncia dessas protenas. As protenas regulatrias respondem a diferentes sinais qumicos. Sendo que sinais qumicos especficos podem aumentar ou diminuir a taxa transcricional. Estes sinais podem ser gerados dentro da prpria clula ou por molculas extracelulares (fatores ambientaisqumicos e trmicos). 15. Como uma mudana ambiental pode modificar a expresso de um gene? Exemplo alimentao, que pode influenciar na metilao do gene (MC Cncer Feliz), por meio da ativao dos promotores via temperatura ou substncias qumicas externas. 16. Considerando uma regio gnica onde as histonas encontram-se desacetiladas e as bases citosinas do DNA encontram-se metiladas, o que se espera quanto ao nvel transcricional desta regio gnica? Expresso gnica reduzida, quase nula. Histona desacetilada (DNA muito compactado) e isso impede que a maquinaria de transcrio seja exposta. J que o DNA metilado a RNApol no pode agir. 17. Explique o controle no nvel de processamento do RNA. Mecanismo pelo qual um seguimento ou no removido do RNA primrio depende da ao de molculas repressoras ou ativadoras de splicing (retirada dos introns, ligao dos exons e produz um RNAm funcional). Mutaes em um stio de reconhecimento da juno exon-intron ou em um fator de splicing pode causar um erro no processamento do RNA (doenas gentica). 18. Explique o controle no nvel traducional. Algumas protenas presentes no citoplasma podem atuar como repressores da traduo ao se ligarem em sequncias especficas que se localizam nas regies 5 UTR ou 3 UTR. Um exemplo o RNA interferncia (RNAi) RNAs fita-dupla que se une com

ribonucleases e protenas formando um complexo que podem degradar o RNAm ou inibir a traduo (silenciamento do RNA). Portanto, inibe a expresso de um gene. 19. Explique o controle em nvel de ps-traduo. Algumas protenas aps serem sintetizadas necessitam de alteraes em suas estruturas para se tornarem funcionais. Desta forma, a expresso de um gene ocorre quando seu produto se tornar efetivamente disponvel. Exemplo: insulina aps ser sintetizada sofre uma clivagem em sua cadeia polipeptdica e transforma-se em um polipeptdeo menor (pr-insulina). 20. Conceitue epigentica. O termo epigentica refere-se a mudanas hereditrias no codificadas pelo DNA. Sendo que comumente definida como um conjunto de modificaes herdveis e reversveis na cromatina sem modificaes na sequncia das bases do DNA. Tais modificaes alteram a expresso dos genes. Os mecanismos epigenticos conhecidos incluem a metilao do DNA, a modificao das histonas (metilao, acetilao), silenciamento do RNA (RNA de interferncia) e o imprinting genmico . 21. Explique o imprinting genmico ou impresso genmica. um processo biolgico normal onde um gene ou grupo de genes marcado bioquimicamente com informao sobre sua origem parental. Assim haver uma marcao especfica se o gene teve origem materna ou paterna e deste modo, se deve ser expresso ou no a fim de manter um funcionamento celular normal. feito atravs da metilao do DNA. Como no altera a sequencia das bases do DNA, considerado um evento epigentico . Essa marcao resulta na ativao ou na inativao da expresso de um certo gene. H assim, uma quebra na regra usual que ambos os alelos sero expressos: no imprinting apenas um dos dois alelos sero expressos, enquanto o outro ser silenciado, causando uma espcie de haploidismo uniparental com relao a tal gene. Em suma, expresso (marcao) diferencial de um gene/lcus de acordo com uma origem parental. Resultado de metilao especfica durante a gametognese dos alelos paternos ou maternos.