1. Descreva os tipos de ligações químicas e forças da dupla hélice de DNA.
A dupla hélice de DNA tem dois tipos de ligações, covalente e hidrogênio. As covalentes existem dentro de cada fio linear e ligam fortemente bases, açúcares e grupos de fosfato (tanto dentro de cada componente como entre componentes). Os hidrocarbonetos existem entre as duas vertentes e formam entre uma base, a partir de uma vertente e uma base a partir da segunda vertente em emparelhamento complementar. Essas ligações de hidrogênio são individualmente fracas, mas coletivamente bastante fortes.
2. Explique o que significa os termos “conservative andsemiconservative replication”.
3. O que significa um primer, e por que são necessários primers para a replicação do DNA?
Um primer é um pequeno segmento de RNA que é sintetizado pelo primase usando o DNA como um modelo durante a replicação do DNA. Após o primer ter sido sintetizado, a DNA polimerase então adiciona DNA ao final do RNA 3′. Os primers são necessários porque a principal replicação de DNA catalisador da DNA polimerase é incapaz de iniciar a DNAssíntese e, ao invés disso, requer uma extremidade 3′. O RNA é subsequentemente removido e substituído pelo DNA para que não existam lacunas no produto final.
4. O que são helicases e topoisomerases?
5. Porque é que a síntese de ADN é contínua numa vertente e descontínua na vertente oposta?
Porque a DNA polimerase é capaz de adicionar novos nucleótidos apenas na 3′end de uma vertente de ADN e porque as duas vertentes são antiparalelas, pelo menos as biomoléculas de DNA polimerase devem participar na replicação de qualquer região específica de ADN. Quando uma região se torna uma única vertente, as duas vertentes têm uma orientação anopositiva. Imagine uma região de cordão único que se estende da lanterna esquerda. Na extremidade esquerda, a extremidade 3′ de um cordão aponta para a direita, e a síntese pode iniciar e continuar para a extremidade direita dessa região. A outra vertente tem uma ponta 5′ apontando para a direita, e a síntese não pode iniciar e continuar para a ponta direita da região de uma só corda no final de the5′. Em vez disso, a síntese deve iniciar em algum lugar à direita do extremo esquerdo da região de corda única e avançar em direção ao extremo esquerdo da região. Enquanto a primeira vertente continua a síntese (síntese contínua), a região de uma só corda estende-se para a direita. Isso agora deixa a segunda vertente sem ser replicada nessa nova região de corda única, e deve haver uma segunda iniciação de síntese de DNA movendo-se da atual extremidade direita da região de corda única para a frente, o primeiro ponto de iniciação nessa vertente. Isto resulta na descontinuidade da síntese de DNA ao longo dessa vertente.
6. Se a timina constitui 15% das bases de uma molécula específica de DNA, qual a percentagem das bases é citosina?
7. Se o conteúdo de GC de uma molécula de DNA é de 48%, quais as percentagens das quatro bases (A, T, G, e C) desta molécula?
A frequência de ambos A e T é (52%) = 26%.
8. E. cromossomos coli nos quais cada átomo de nitrogênio é rotulado (ou seja, cada átomo de nitrogênio é o isótopo pesado 15N em vez do isótopo então normal 14N) são permitidos replicar em um ambiente no qual todo o nitrogênio é 14N. Usando uma linha sólida para representar uma cadeia de polinucleotídeos pesados e uma linha tracejada para uma cadeia leve, esboce o seguinte:
a.
O cromossomo parental pesado e os produtos da primeira replicação após a transferência para um meio de 14N, assumindo que o cromossomo é uma hélice dupla de DNA e que a replicação é semiconservadora.
b.
Repetir parte a, mas assumindo que a replicação é conservadora.
c.
Repetir parte a, mas assumindo que o cromossoma é de fato duas hélices lado a lado, cada uma delas replicando semiconservadoramente.
d.
Repetir parte c, mas assumindo que cada dupla hélice lado a lado replica de forma conservadora e que a cromossomereplicação geral é semiconservadora.
e.
Repetir parte d, mas assumindo que a replicação cromossômica geral é conservadora.
f.
Se os cromossomas filhos da primeira divisão em 14N arespun em um gradiente de densidade de cloreto de césio (CsCl) e uma única faixa é mantida, qual das possibilidades em partes a até e pode ser descartada?Reconsiderar a experiência Meselson-Stahl: o que ela prova?
9. R. Okazaki descobriu que os produtos imediatos da replicação de DNA em E.coli incluem fragmentos de DNA de cadeia única aproximadamente 1000nucleotídeos em comprimento após o DNA recém-sintetizado ser extraído e desnaturado (derretido). Quando ele permitiu que a replicação de DNA continuasse por um longo período de tempo, ele encontrou uma frequência menor desses fragmentos curtos e cadeias de DNA de cadeia longa após a extração e desnaturação. Explique como este resultado pode estar relacionado com o facto de todas as DNA polimerases conhecidas sintetizarem o ADN apenas em 5′ → 3′ direction.
Os resultados sugerem que o ADN é replicado em segmentos curtos que se unem sucessivamente por acção enzimática (DNA ligase). Porque a replicação do ADN é bidireccional, porque existem múltiplos pontos ao longo do ADN onde a replicação é iniciada, e porque as polimerases do ADN só funcionam numa direcção 5′ → 3′, o onestrand do ADN está sempre na orientação errada para a enzima. Isto requer síntese em fragmentos.
10. Quando células vegetais e animais recebem pulsos de timidina em tempos diferentes durante o ciclo celular, regiões heterocromáticas nos cromossomos são invariavelmente mostradas como sendo “replicadas tardiamente”. Você pode sugerir qual, se algum, significado biológico esta observação pode ter?
11. No planeta de Rama, o DNA é de seis tipos de nucleotídeos: A, B, C, D, E, e F.A e B são chamados marzines, C e D são areorsines, e E e F são pirineses. As seguintes regras são válidas em todos os DNAs Raman:
a.
Preparar um modelo para a estrutura do DNA Raman.
b.
Em Rama, a mitose produz três células filhas. Supondo este facto em mente, proponha um padrão de replicação para o seu modelo de ADN.
c.
Considere o processo de meiose em Rama. Que comentários ou conclusões você pode sugerir?
12. Se você extrair o DNA do colifago øX174, você verá que sua composição é 25 por cento A, 33 por cento T, 24 por cento G e 18 por cento C. Esta composição faz sentido em relação às regras de Chargaff? Como você interpretaria este resultado? Como poderia tal fago replicar seu DNA?
As regras de Chargaff são que A = T e G = C. Como esta composição é notobservada, a interpretação mais provável é que o DNA é encalhado individualmente. O Thephage teria primeiro que sintetizar uma cadeia complementar antes de poder começar a fazer múltiplas cópias de si mesmo.
13. A temperatura na qual uma amostra de DNA pode ser usada para estimar a proporção de seus pares de nucleotídeos que são G-C. Qual seria a base para esta determinação, e qual seria a temperatura de desnaturação elevada para uma amostra DNAs indica?
Lembrar que existem duas ligações de hidrogênio entre A e T, enquanto que existem três ligações de hidrogênio entre G e C. A desnaturação requer a quebra destas ligações, o que requer energia. Quanto mais ligações precisarem ser quebradas, maior a energia que deve ser fornecida. Assim, a temperatura a que uma determinada molécula de DNA desnatura é uma função da sua composição base. Quanto maior a temperatura de desnaturação, maior a percentagem de pares G-C.
14. Suponha que você extrai o DNA de um pequeno vírus, desnaturando-o e permitindo que ele seja coreano com o DNA retirado de outras linhagens que carreguem ou uma deleção, uma aninversão, ou uma duplicação. O que você esperaria ver na inspeção com microscópio aneletronico?
15. O ADN extraído de um mamífero é desnaturado por calor e depois lentamente arrefecido para permitir o recozimento. O gráfico seguinte mostra os resultados obtidos. Estes são dois “ombros” na curva. O primeiro ombro indica a presença de uma parte de recozimento muito rápido do DNA – tão rápido, na verdade, que o recozimento ocorre antes que as interações dos fios ocorram.
a.
O que poderia ser esta parte do DNA?
b.
O segundo ombro é uma parte de recozimento rápido também. O que sugere esta evidência?
16. Testes de desenho para determinar a relação física entre sequências de DNA altamente repetitivas e únicas nos cromossomas. (Dica: É possível variar o tamanho das moléculas de ADN pela quantidade de tosquia a que são submetidas.)
17. Os vírus são conhecidos por causar câncer em ratos. Você tem uma preparação pura de DNA de vírusDNA, uma preparação pura de DNA dos cromossomos de células cancerosas de camundongos, e DNA puro dos cromossomos de células normais de camundongos. O ADN viral será especificamente canalizado com ADN de células cancerosas, mas não com ADN de células normais. Explore o possível significado genético desta observação, seu significado a nível molecular, e seu significado médico.
18. Ruth Kavenaugh e Bruno Zimm desenvolveram uma técnica para medir o comprimento máximo das moléculas de DNA mais longas em solução. Eles estudaram amostras de DNA dos três cariótipos de Drosophila mostrados à direita. Eles encontraram as moléculas mais longas nos cariótipos a e b de comprimento semelhante e cerca de duas vezes o comprimento da molécula mais longa no cariótipo c. Interprete estes resultados.
Os dados sugerem que cada cromossoma é composto por uma molécula contínua de ADN e que as translocações podem alterar o seu tamanho. Na parte c, parece que parte do cromossoma mais longo foi translocada para o cromossoma mais curto.
19. Na técnica do cromossoma arlequim, você permite três rodadas de replicação em bromodeoxiuridina e depois mancha os cromossomos. Qual o resultado esperado?
