Lista de Exercícios Mutação e Reparo do DNA PDF

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Exercícios de Genética...

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Estudo Dirigido – Mutação e Reparo do DNA 1) Conceitue uma mutação.Resposta: Resposta: Mutação é uma alteração súbita e herdável na estrutura do material genético. Mudanças na sequência dos nucleotídeos do material genético de um organismo. Mutações podem ser causadas por erros de copia do material durante a divisão celular, por exposição à radiação ultravioleta ou ionizante. Esta alteração pode levar a uma mudança correspondente no fenótipo do indivíduo. As mutações são fontes extremamente importantes de variabilidade genética nas populações, pois fornecem novas informações genéticas. A recombinação – mistura de genes paternos durante a meiose por meio de crossing over-, que é outra fonte de variabilidade, apenas rearranja informações genéticas já existentes em novas combinações. 2) O que é um agente mutagênico? Resposta: Agente mutagênico é todo agente físico, químico ou biológico que, em exposição às células, pode causar mutação, ou seja, um dano na molécula de DNA que não é reparado no momento da replicação celular, e é passado para as gerações seguintes. Os agentes mutagênicos podem ser: Físicos: radiação ionizante e raios UVC, capazes de destruir as ligações químicas ente os nucleotídeos (mutações são mais raras nesses casos, pois a destruição da cadeia de DNA geralmente provoca a morte celular), e UVB, cujo espectro é absorvido pelo DNA. Os danos destes agentes são grandemente amplificados em presença de água e oxigênio; Químicos: inúmeras substâncias ditas cancerígenas, que atuam danificando ligações químicas, ou mesmo substituindo nucleotídeos normais por moléculas análogas. Radicais livres também atuam catalisando reações químicas danosas ao DNA; Biológicos: ação de vírus e bactérias, que injetam parte de seu DNA na célula hospedeira, ocasionalmente integrando-a à cadeia de DNA do hospedeiro. Também podem haver mutações por falhas de ordem genética. 3) Como podem ocorrer mutações pontuais? Explique o que é tautomeria de base. Resposta: A mutação pontual é uma mutação que afeta uma única posição no gene. Isto pode causar mudanças na proteína por ele codificada. As mutações pontuais são muitas vezes geradas por erros na duplicação do DNA ou na hora transcrever o DNA para RNA. Tipos de mutações pontuais: -Transições: são modificações purina-para-purina ou pirimidina-para-pirimidina. -Transversões: são modificações purina-para-pirimidina ou pirimidina-para- purina (A→G, G→A, C→T ou T→C). Tautomeria: as 4 bases nitrogenadas permutam entre si sua característica química, tendo cada forma estável sua contrapartida instável. Na hora da síntese a DNA polimerase pode erroneamente incorporar uma base pela outra quando ela se

encontra na forma tautomérica. Isso é válido tanto para a base da fita molde como para o precursor. Tautômeros são formas alternativas das purinas e pirimidinas no DNA e no RNA. A tautomerização ocorre pelo rearranjo de elétrons e prótons na molécula. Os tautômeros raros de adenina, citosina, guanina e timina diferem das formas comuns pelas posições de átomos de hidrogênio e, como resultado, algumas ligações simples tornam-se duplas.

4) O que são transições e transversões? Resposta: São mutações pontuais. Transições: são modificações purina-para-purina ou pirimidina-para-pirimidina. Transversões: são modificações purina-para-pirimidina ou pirimidina-para- purina (A→G, G→A, C→T ou T→C). 5) Explique o que são mutações silenciosa, de sentido trocado e sem sentido. Resposta: Mutação silenciosa - mudança de um códon por outro originando o mesmo aminoácido. Mutação de sentido trocado - mudança de um códon por outro originando aminoácido diferente. Mutação sem sentido - substituição de um códon para aminoácido qualquer por um stop códon. 6) Uma mutação pode alterar a janela de leitura? Explique.

Resposta: Pode sim. Mutações de quadro de leitura ocorrem quando há adição ou retirada de uma ou duas bases de um quadro aberto de leitura, redundando na perda de sentido de toda a sequência a partir da alteração. 7) O que são análogos de bases? Como esses agentes podem causar mutação? Resposta: Análogos de bases: Consistem em moléculas com estrutura parecida com uma base nitrogenada natural e que às vezes são incorporadas ao DNA durante a replicação. Então, o análogo pareia-se com a base “errada”, induzindo uma mutação por substituição de bases.

8) Explique o método de atuação dos agentes intercalantes. Dê um exemplo. Resposta: Corantes acridínicos: Classe de substâncias químicas que se intercalam entre as bases do DNA. Isso aumenta a rigidez e altera a conformação da dupla hélice, distorcendo a molécula e rompendo o alinhamento e o pareamento das bases. Devido a isso, ocorrem deleções ou adições de pares de base durante a replicação. 9) Explique o efeito mutagênico das radiações. Resposta: Radiação Ionizante: O espectro de radiação eletromagnética é muito amplo e estende-se desde longas ondas de rádio até os raios cósmicos, que podem ter 10-14cm. Quanto menor o comprimento de onda, maior a energia dos fótons eletromagnéticos, resultando em penetração nas células e tecidos. Nesse processo, os fótons podem colidir com um dos elétrons do átomo e fazê-lo mudar de órbita. Assim, um átomo previamente neutro torna-se carregado positivamente, pois existe maior carga positiva no núcleo do átomo do que cargas negativas nos elétrons orbitais. Então, esse átomo, agora carregado positivamente, e o elétron formam um par de íons. Os raios X de alta energia e os raios gama produzem trilhas de pares de íons em sistemas biológicos. Átomos ionizados e as moléculas em que eles ocorrem são quimicamente muito mais reativos do que os neutros. Além disso, os elétrons perdidos por um átomo nesse processo se movem em alta velocidade, fazendo com que outros átomos também se tornem ionizados. Cada elétron perdido por um átomo é ganho por outro, tornando-o negativamente carregado. O resultado desse repetido processo de ionização é uma cadeia de pares de íons ao longo da trilha de fótons de alta energia. Os efeitos mutagênicos resultam das reações químicas sofridas pelos íons à medida que suas cargas são neutralizadas. Radiação não ionizante: A radiação ultravioleta, embora não possua energia suficiente para ionizar o DNA, é capaz de causar mutações na molécula. O comprimento de onda específico que é absorvido pelo DNA é de 254nm e, embora não seja profundamente penetrante no tecido, é eficiente para matar bactérias, fungos e aumentar a incidência de câncer de pele em animais. A mais conhecida ação da UV no DNA é a formação de dímeros de pirimidina, ligações carbono-carbono entre pirimidinas adjacentes, sendo comum com a timina. Isto resulta na distorção da molécula ou ligação entre moléculas adjacentes, cessando a replicação do DNA temporariamente.

10) Explique as diferenças entre o reparo por excisão de bases e por excisão de nucleotídeos, explicando cada um dos métodos. Resposta: Excisão de bases - Na excisão de bases, a enzima que reconhece a base aberrante é a DNA glicosilase. Normalmente, a lesão deve-se à desaminação da base ou a modificações químicas. A base é excisada originando um local apurínico ou apirimidínico designado por local AP que será reparado pela endonuclease-AP. A DNA polimerase I irá preencher a fenda que é unida pela DNA ligase. Excisão de nucleótidos A excisão de nucleótidos é uma via que repara lesões induzidas pela luz ultravioleta que leva à formação de dímeros 6-4 pirimidina e de ciclobutil-pirimidina. As enzimas envolvidas neste processo formam o complexo endonuclease de excisão ABC. De início, a enzima uvrA reconhece o local de lesão e forma o complexo A2B1 com uvrB. Este vai ligar-se no local de lesão desenrolando as cadeias de DNA. UvrA dissocia-se de uvrB-DNA deixando o local livre para a ligação de uvrC, que fará uma incisão a 5’ deixando 3’ para uvrB. A remoção da lesão requer a ação de uma outra enzima, a helicase, que remove o polímero excisado. A fenda que daqui resulta será reparada pela ação da DNA polimerase I e unida pela DNA ligase.

Explicação 2: Reparo por Excisão de Bases (BER) Tipo de dano: Modificação das bases (A, T, C, G) ou inadequação das bases por falha de revisão. A base defeituosa é reconhecida pela DNA-glicosilase e, então, a remoção dessa base é feita pela clivagem da ligação “base nitrogenada – desoxirribose”, seguida pelo preenchimento da região com a base correta por ação da DNA-polimerase. Finalmente, a integridade da fita corrigida é restaurada pela DNA-ligase. Reparo por Excisão de Nucleotídeos (NER) Tipo de dano: Modificação das bases (A, T, C, G) ou inadequação das bases por falha de revisão. Ocorre quando a remoção da base defeituosa é feita pela incisão endonucleolítica nos dois lados da lesão, com liberação dos nucleotídeos, seguida pelo preenchimento da região por ação da DNA-polimerase. O processo de NER consiste em cinco etapas:

1. Reconhecimento da lesão por um complexo multienzimático; 2. Incisão da fita anormal em ambos os lados da lesão a alguma distância desta; 3. Excisão do segmento contendo a lesão; 4. Síntese de um novo segmento de DNA utilizando a fita não-danificada como molde, por ação

da DNA-polimerase; 5. Ligação/restauração da molécula de DNA por ação da enzima DNAligase. 11) Explique o reparo de mau pareamento do DNA. Resposta: Reparo de Bases Mal Pareadas Tipo de dano: Inadequação das bases por falha de revisão. Algumas bases incorretamente pareadas conseguem escapar da revisão realizada pela DNApolimerase durante o processo de replicação. Um sistema de reparo formado pelas enzimas hMSH2 e hMLH1 remove os segmentos de fita simples contendo nucleotídeos incorretos, permitindo que a DNA-polimerase insira a base correta na lacuna formada. O reconhecimento de sequências GATC metiladas indicam a fita parental, enquanto que ausência de metilação nestas sequências caracteriza a fita recém-sintetizada. 12) Como ocorre o reparo por recombinação? Resposta: Reparo por recombinação Neste mecanismo, a fita complementar não danificada é utilizada como molde na substituição do fragmento lesado. A DNA polimerase, então, é forçada a passar pela lesão sem replicar aquela região. Uma lacuna com um tamanho considerável é deixada na fita recém-sintetizada. A informação contida na lacuna só poderá ser recuperada pela utilização de uma outra molécula idêntica de DNA, contida no cromossomo homólogo. Após uma mutação, a fita 1 do homólogo A (1A) não está disponível; a fita 2 do homólogo A (2A) possui uma lacuna. As fitas 1 e 2 do homólogo A’ (1A’ e 2A’, respectivamente) estão íntegras. No reparo por recombinação, a fita 1A’ é permutada pela fita 2A, de modo que 1A’ sirva de molde para reconstrução de 1A; e 2A’ sirva de molde para 2A....