Publicado por: Djalma Santos | 31 de outubro de 2010

Duplicação do DNA

A molécula de DNA é dotada da capacidade de produzir cópias idênticas a ela mesma, sendo essa propriedade denominada duplicação ou replicação. O modelo de Watson e Crick tem implícito um mecanismo para a duplicação do DNA. Durante a replicação (figura abaixo), ocorre separação das cadeias e cada uma delas serve de molde para a formação do seu complemento. Assim sendo, onde na cadeia original existir uma guanina (G), somente uma citosina (C) deverá se encaixar na nova cadeia ou vice-versa e, onde ocorrer uma adenina (A), apenas uma timina (T) se encaixará na nova cadeia ou vice-versa, formando, em condições normais, apenas pares G-C e A-T. Ao fim do processo, formam-se dois DNAs filhos idênticos ao  paterno. Cada uma das moléculas-filhas (ver figura a seguir) possui uma cadeia do DNA original (filamento original) e outra recém-sintetizada (filamento novo). Em face de cada molécula filha conservar metade da molécula mãe, esse processo de duplicação é chamado semiconservativo (em cada nova molécula formada, um filamento é “velho” e o outro é “novo”).

01.novo

A replicação do DNA depende de um complexo multienzimático (DNA girase ou topoisomerase II, primase, DNA ligase, DNA polimerase I, DNA polimerase III, etc.), bem como de nucleotídeos livres e de uma cadeia de DNA que servirá como matriz ou molde, entre outros fatores. O rompimento das diversas pontes de hidrogênio, a fim de separar as cadeias da molécula original, não constitui dificuldade, pois, apesar de serem altamente específicas, são bastante frágeis. A formação e o rompimento dessas pontes independem da DNA polimerase. A ação dessa enzima (figura abaixo) consiste em catalisar a polimerização dos nucleotídeos, formando a ligação fosfodiéster, com liberação de um difosfato.

02.difo

Durante a replicação do DNA, cada molécula-filha possui apenas uma das cadeias parentais (indicada em preto na figura seguir) emparelhada com uma cadeia nova (indicada em branco na figura abaixo). As duas cadeias parentais originais permanecem intactas, formando-se sempre duas moléculas-filhas a partir da molécula original.

03.orig

O processo de replicação semiconservativo foi demonstrado experimentalmente, em 1958, por Matthew Meselson e Franklin Stahl. As principais etapas desse trabalho estão esquematizadas na figura a seguir. Eles cultivaram Escherichia coli, durante 14 gerações em um meio de cultura onde a única fonte de nitrogênio (ClNH4) continha o 15N,isótopo “pesado” do nitrogênio, em lugar o 14N, isótopo “leve”, a fim de obter DNA com ambas as cadeias pesadas. Em seguida, transferiram as bactérias para um meio contento 14N, sob a forma de ClNH4, como única fonte de nitrogênio, no qual elas foram cultivadas por algumas gerações. Amostras do DNA dessas bactérias foram isoladas antes (parental) e depois da mudança de meio, durante vários intervalos de tempo (primeira geração, segunda geração e terceira geração).

04.geraç

Em função do 15N ser mais “pesado” que o 14N, a proporção relativa desses elementos no DNA influencia na sua densidade. As diferentes densidades podem ser evidenciadas através de um gradiente de sedimentação de cloreto de césio, técnica usada por Meselson e Stahl. Quando a amostra de DNA é colocada numa solução concentrada de cloreto de césio e submetida à ultracentrifugação, ela se distribui em bandas, em função da sua densidade e de acordo com o gradiente de densidade formado pela solução de cloreto de césio, como mostra a figura abaixo. Nela, (A) indica a posição antes da centrifugação, com a amostra colocada sobre o gradiente de concentração de cloreto de césio, e (B) indica as diversas posições após a centrifugação, cada uma delas contendo um tipo de molécula de DNA [“pesado”-“pesado” (15-15), “pesado”-“leve” (15-14) e “leve”-“leve” (14-14)].

05.14

A figura a seguir mostra as bandas obtidas no trabalho de Meselson e Stahl: (a) DNA “pesado” (ambas as cadeias com 15N); (b) DNA “leve” (ambas as cadeias com 14N); (c) bandas resultantes da mistura de DNA com ambas as cadeias “leves” (14-14) e ambas as cadeias “pesadas” (15-15). Ressaltamos que os gradientes representados em (b) e (c) funcionam como controle do experimento, pois, tendo por base as bandas neles indicadas, é possível determinar os tipos de cadeias (“leve” ou “pesada”) presentes nos DNAs das diversas gerações. Assim sendo, percebe-se que em (d), resultado obtido após uma geração no meio 14N (primeira replicação após a transferência de 15N para 14N), há uma única banda com densidade intermediária (14-15), indicando que todas as moléculas de DNA apresentam uma cadeia “pesada” com 15N (cadeia parental) e uma cadeia “leve” com 14N (cadeia recém-formada). Em (e), segunda geração, metade das moléculas foi idêntica às da geração anterior (14-15) e a outra metade constituída só de 14N (banda “leve”). Os resultados indicados em (d) e em (e) são provas inequívocas de que o DNA se replicava semiconservativamente. Em (f), terceira geração, percebe-se a formação de duas bandas, a exemplo do que foi evidenciado em F2. Nessa geração, das oito moléculas de DNA formadas, apenas 2 (1/4) apresentam densidade intermediária (14-15). Trabalhos posteriores evidenciaram que em eucariotos a replicação do DNA também é do tipo semiconservativo.

06.semi

A figura abaixo relaciona as posições das bandas em um gradiente de sedimentação de cloreto de césio e os DNAs extraídos durante diferentes gerações [inicial (15-15), primeira (14-15), segunda (14-14 e 14-15) e terceira (14-14 e 14-15)].

07.14.15

A tabela a seguir mostra as porcentagens das diferentes moléculas de DNA ao longo das gerações. Ela representa, resumidamente, os resultados obtidos por Meselson e Sthal, mencionados acima.

DNA (15N-15N)

(“PESADO”)

DNA (14N-15N)(“MÉDIO”)

DNA (14N-14N)

(“LEVE”)

Geração inicial/geração parental (antes da transferência)

100%

Primeira geração (após a transferência de 15N para 14N)

100%

Segunda geração (após a transferência de 15N para 14N)

50%

50%

Terceira geração (após a transferência de 15N para 14N)

25%

75%


Em havendo erro durante a replicação, que pode ser “espontâneo” ou provocado por agentes físicos, químicos ou biológicos, formam-se, em não havendo reparação, DNAs-filhos diferentes do original, gerando alterações conhecidas como mutações gênicas.

No caso do DNA monofilamentar, a duplicação ocorre em duas etapas: o filamento único (+) orienta a formação da cadeia complementar () e esta serve de molde, após separação, para formação de cadeias iguais à original (+).

TRABALHOS DE OKAZAKI

Trabalhos realizados nos anos 1960, por Reiji Okazaki demonstraram que, durante a replicação, uma das novas cadeias do DNA é produzida em pedaços curtos, formando os chamados fragmentos de Okazaki, com cerca de 1.000 a 2.000 nucleotídeos e coeficiente de sedimentação em torno de 10S. Dessa forma, a replicação do DNA, além de ser semiconservativa, como mostramos acima, é também “semidescontínua”, havendo uma fita líder ou contínua (leading strand),em que a síntese prossegue na direção 5′ 3′, mesmo sentido do movimento da forquilha de crescimento, e uma fita descontinua ou “lenta” (lagging strand), na qual a síntese  5′→ 3′ ocorre no sentido oposto à do movimento da forquilha de replicação (forquilha de crescimento). A figura abaixo mostra o esquema atual de replicação “semidescontínua” do DNA. A DNA polimerase III como todas as demais DNAs polimerases já caracterizadas até o momento, só adicionam nucleotídeos no sentido 5′→ 3′. Como as duas cadeias do DNA são antiparalelas (ver modelo de Watson e Crick) e a replicação de ambas é simultânea, uma delas (fita “lenta” ou “atrasada”) tem obrigatoriamente de ser feita na direção da origem. Ao contrário da fita “rápida”, ela tem que ser reiniciada várias vezes e, desse modo, sua síntese é descontínua. Outro ponto importante é que as cadeias são começadas a partir de um iniciador (primer) que é um oligorribonucleotídeo (RNA primer, especificamente), contendo cerca de 10 a 12 ribonucleotídeos, sintetizado por uma enzima denominada primase, que é uma RNA polimerase. Isso se deve ao fato da DNA polimerase ser incapaz de iniciar a polimerização de nucleotídeos, capacidade que a RNA polimerase possui. A partir desse RNA inicial, segue-se a inserção dos desoxirribonucleotídeos, constituintes do DNA. O referido primer é posteriormente removido pela DNA polimerase I que também completa a “falha” com os desoxirribonucleotídeos correspondentes, cabendo à DNA ligase fazer a junção das extremidades 3’OH e 5’P da cadeia. Devemos ressaltar que, em função de haver uma grande probabilidade de erros na inserção dos primeiros nucleotídeos, a formação do RNA primer é importante para a manutenção da fidelidade do DNA. A remoção dos primeiros nucleotídeos inseridos elimina uma provável mutação que possa ter ocorrido.

08.ocorri

Lembramos (figura a seguir) que a fita líder (“adiantada”) prossegue continuamente a partir de um único primer de RNA. Na fita “lenta” (descontínua), entretanto, cada fragmento de Okazaki é sintetizado a partir de um primer. Dessa forma, na fita descontínua o número primer é igual ao número de fragmentos de Okazaki formados. Como se pode constatar, a duplicação do DNA é bidirecional. Ressaltamos que, durante a replicação, a proteína específica de filamento único (mostrada na figura acima) também conhecida como proteína de ligação de fita simples, liga-se ao DNA monofilamentar impedindo que os dois filamentos se reassociem imediatamente.

09.imedia

A tabela abaixo mostra, resumidamente, a ação das principais enzimas relacionadas com a duplicação do DNA.

ENZIMA

AÇÃO

DNA polimerase I Remove os RNAs iniciadores dos fragmentos de Okazaki (atividade exonucleolítica) e preenche os espaços na fita complementar.
DNA polimerase III Catalisa o acréscimo de desoxirribonucleotídeos na forquilha de crescimento.
Primase(RNA polimerase) Catalisa a formação dos RNAs iniciadores para a síntese de DNA.
DNA ligase Catalisa a união dos fragmentos adjacentes de Okazaki.
Helicase Movimenta-se ao longo da dupla hélice de DNA utilizando a energia da hidrólise de ATP para desenrolar as duas fitas.
Topoisomerase I Corta uma fita do DNA, rotaciona essa fita sobre a outra e rejunta as extremidades, evitando o emaranhamento do DNA durante a replicação.
Girase (topoisomerasetipo II) Corta e rejunta ambas as fitas, evitando o emaranhamento do DNA durante a replicação.

FIXANDO

01. Leia abaixo a descrição do experimento por meio do qual se comprovou que a replicação do DNA é do tipo semiconservativo.

Uma cultura de células teve, inicialmente, o seu ciclo de divisão sincronizado, ou seja, todas iniciaram e completaram a síntese de DNA ao mesmo tempo. A cultura foi mantida em um meio nutritivo normal e, após um ciclo de replicação, as células foram transferidas para outro meio, onde todas as bases nitrogenadas continham o isótopo do nitrogênio 15N em substituição ao 14N. Nestas condições, essas células foram acompanhadas por três gerações seguidas. O DNA de cada geração foi preparado e separado por centrifugação conforme sua densidade.

Observe o gráfico correspondente ao resultado obtido na primeira etapa do experimento, na qual as células se reproduziram em meio com 14N.

01.TA

Observe, agora, os gráficos correspondentes aos resultados obtidos, para cada geração, após substituição do nitrogênio das bases por 15N.

01.TB

Os gráficos que correspondem, respectivamente, à primeira, à segunda e à terceira gerações são:

a) X, Y, Z.

b) Z, Y ,X.

c) Z, X, Y.

d) Y, Z, X.

02. (UFRN) Gerações sucessivas de bactérias da espécie Escherichia coli foram cultivadas num meio cuja única fonte de nitrogênio era o isótopo 15N, o qual se incorporou nas moléculas de DNA. Posteriormente, essas bactérias foram transferidas para um novo meio, onde existia o 14N como única forma de nitrogênio. Em relação ao experimento, pode-se prever que, nesse novo meio:

a) ao final da 1ª geração, será formada moléculas de DNA apenas com 15N e moléculas apenas com 14N.

b) ao término da 1ª geração, todas as moléculas de DNA apresentarão apenas 14N incorporado.

c) ao término da 2ª geração, cerca de 1/4 do DNA será híbrido, sendo o restante não híbrido.

d) ao final da 2ª geração, cada molécula híbrida de DNA formará duas moléculas, sendo uma híbrida e outra não.

03. (UEL) Considere as seguintes afirmações referentes a moléculas de ácidos nucleicos:

I. Sua duplicação ocorre durante a interfase.

II. Uma cadeia simples da molécula original conserva-se íntegra em cada uma das “moléculas-filhas”.

III. As duas “moléculas-filhas” têm exatamente a mesma sequência de bases nitrogenadas e são idênticas à molécula original.

IV. Após associarem-se a proteínas, as “moléculas-filhas” vão para o citoplasma participar da síntese de novas proteínas.

Relacionam-se ao ácido desoxirribonucleico (DNA) as afirmações:

a) I e II, apenas.

b) I e III, apenas.

c) I, II e III, apenas.

d) II, III e IV, apenas.

e) I, II, III e IV.

04. Em 1953, James Watson e Francis Crick propuseram ao mundo o modelo do DNA. Em meio século de pesquisa, os avanços nessa área vêm sendo surpreendentes e têm aberto novos horizontes nos vários campos da biotecnologia. No esquema abaixo, está representado, de forma simplificada, o processo de replicação semiconservativo e semidescontínuo dessa molécula.

04.T

Baseado na figura e nos seus conhecimentos analise as proposições a seguir:

I   II

0   0 – A replicação do DNA requer um complexo multienzimático, em que se “destacam” as DNA polimerases, a DNA girase, a DNA ligase e a primase.

1  1 – As DNA polimerases só adicionam os novos nucleotídeos na fita em formação, na extremidade 3 do nucleotídeo já estabilizado.

2   2 – No  esquema, B representa  a fita  líder, que é  alongada na  direção 5→ 3,de forma contínua.

3  3 – A fita A é sintetizada em segmentos curtos (fragmentos de Okazaki), no sentido oposto a do movimento da forquilha de replicação, com lacunas entre eles.

4  4 – A velocidade de  alongamento  da fita A é ligeiramente  superior a da  fita B (fita retardada).

05. (PUC-RS) Numa pesquisa, uma fita-dupla de DNA de leveduras foi construída usando-se isótopos pesados. Depois disso, essa fita-dupla passou por um ciclo de replicação, no qual foi permitido que as novas fitas de DNA fossem construídas com isótopos leves. Comparando-se o peso das amostras de DNA antes e depois da replicação, verificou-se que, devido à replicação:

a) conservativa, preservam-se as fitas-duplas de DNA pesadas e produzem-se novas fitas leves.

b) conservativa, formam-se novas fitas-duplas de DNA com cadeias leves entremeadas em cadeias pesadas.

c) dispersiva, produzem-se novas fitas-duplas de DNA com cadeias leves intercaladas em cadeias pesadas.

d) semiconservativa, as novas fitas-duplas de DNA ficam mais leves que a fita-dupla original.

e) semiconservativa, formam-se novas fitas-duplas de DNA apenas com cadeias leves.

06. (FAAP-SP) Uma cultura de bactérias tem em suas moléculas de DNA apenas 14N na composição das suas bases nitrogenadas. Essas bactérias são transferidas para um meio de cultura com 15N como única fonte de nitrogênio. Após três divisões, a terceira geração de bactérias deverá apresentar moléculas híbridas de DNA (14N/15N) na porcentagem de:

a) 50%.

b) 25%.

c) 12,5%.

d) 75%.

e) 100%.

07. (COVEST) Meselson e Stahl, em 1958, cultivaram, inicialmente, Escherichia coli (geração F0) na presença de 15N (isótopo pesado). Posteriormente, cresceram diversas gerações das bactérias em 14N (isótopo leve) e extraíram o DNA das sucessivas gerações (gerações F0, F1, F2 e F3), mediante precipitação baseada em suas diferentes densidades, conforme esquematizado abaixo.

07.T

A partir desse experimento, pode-se afirmar que:

I   II

0   0 – todas as moléculas da geração F1 terão a densidade intermediária entre a pesada e a leve.

1  1 – metade das moléculas da geração F2 terão a densidade leve e apenas 12,5% terão a densidade intermediária em F3.

2  2 – eles concluíram, como foi antecipado por Watson e Crick, que as fitas de DNA serviam de modelo para sua própria replicação.

3  3 – a tendência da fita de DNA pesada é desaparecer no decorrer das gerações.

4  4 – a composição do meio de cultura não exerceu influência no experimento uma vez que a bactéria cresceu em todos os meios.

08. As espécies são muito estáveis, de geração para geração. Que propriedade do DNA poderia ser relacionada a essa estabilidade?

a) Capacidade de mutar.

b) Capacidade de fabricar RNA.

c) capacidade de fabricar cópias de si próprio.

d) Ter estrutura em dupla-hélice.

e) Possuir bases nitrogenadas.

09. (PUC-CAMPINAS) O esquema a seguir mostra dois ciclos de replicação de moléculas de DNA. Um par de bases nitrogenadas está identificado. Após a replicação da molécula I, uma adenina sofreu uma desaminação e transformou-se em hipoxantina (H), base que normalmente emparelha-se com citosina (C).

09.T

Considerando as moléculas III, a mutação no par de bases indicado estará presente em:

a) 1, apenas.

b) 2, apenas.

c) 1 e 2, apenas.

d) 3 e 4, apenas.

e) 1, 2, 3 e 4.

10. Após uma molécula de DNA de mamífero completamente radioativa sofrer dois processos de replicação, em um meio livre de compostos radioativos, tem-se:

a) as quatro moléculas com radioatividade.

b) duas das quatro moléculas sem radioatividade.

c) duas das quatro moléculas com radioatividade em ambas as cadeias.

d) apenas uma das quatro moléculas, com radioatividade em ambas as cadeias.

e) três, das quatro moléculas, sem radioatividade.

11. (F.M.SANTA CASA-SP) Considere os seguintes eventos:

I. ruptura das ligações entre bases nitrogenadas.

II. ligação entre os nucleotídeos.

III. pareamento de nucleotídeos.

Durante a replicação do DNA, a sequência de eventos é:

a) I, II, III.

b) I, III, II.

c) II, III, I.

d) II, I, III.

e) III, I, II.

12. Bactérias foram cultivadas em um meio nutritivo contendo timina radioativa, por milhares de gerações. Dessa cultura, foram isoladas 100 bactérias, cujos cromossomos apresentavam os seus DNAs marcados, e transferidas para um meio sem substâncias radioativas. Essas bactérias, após quatro gerações no novo meio, apresentavam uma colônia com 1600 bactérias. A análise dos DNAs mostrou que entre essas bactérias:

I   II

0  0 – 200 apresentavam o DNA marcado, na 2ª geração obtida.

1  1 – 600 apresentavam DNA não marcado, na 3ª geração formada.

2  2 – 87,5% apresentavam DNA não marcado, na última geração produzida.

3  3 – 800 apresentavam o DNA marcado, na última geração produzida.

4  4 – Todas apresentavam o DNA marcado, na primeira geração produzida.

13. (PUC-RS) Qual das alternativas abaixo apresenta a informação que nos permite afirmar que a replicação do DNA é semiconservativa?

a) Durante a divisão da molécula original, somente uma das fitas é copiada; a outra permanece inativa.

b) No início do processo replicativo, forma-se um total de seis fitas de DNA.

c) As duas fitas de DNA parental são copiadas, originando moléculas filhas com somente uma delas.

d) As enzimas que participam do processo de replicação são somente de origem materna.

e) No fim da replicação, cada uma das moléculas resultantes apresenta a metade do número de pontes de hidrogênio.

14. (UFLA) Analise as proposições abaixo sobre a replicação e a transcrição do DNA e assinale a alternativa correta.

I. O modelo de replicação é semiconservativo.

II. A principal enzima envolvida na replicação é a RNA polimerase.

III. A partir da transcrição do DNA, é sintetizada uma molécula de RNA de fita simples.

IV. A replicação do DNA produz duas moléculas de DNA idênticas.

a) Somente as proposições I e IV são corretas.

b) Somente as proposições I, III e IV são corretas.

c) Somente as proposições II, III e IV são corretas.

d) Somente as proposições II e III são corretas.

15. (UPE) Sobre o mecanismo de duplicação da molécula de DNA, analise as afirmativas.

I   II

0   0 – Antes  da  duplicação  do DNA,  enzimas  e proteínas específicas  desenrolam  as duas hélices e quebram as pontes de hidrogênio. A duplicação se faz em vários pontos da molécula e só ocorre no sentido 3 5.

1   1 – A molécula de DNA possui dois filamentos de polinucleotídeos, presos um ao outro pelas bases nitrogenadas, através de pontes de hidrogênio; esses filamentos estão torcidos, formando uma dupla hélice, e emparelhados em sentidos opostos; na extremidade de um filamento, há uma pentose e, no filamento oposto, uma ribose.

2  2 – Em cada filamento oposto da molécula de DNA, novos nucleotídeos são adicionados com a ajuda da enzima DNA-polimerase, de modo que cada filamento serve de molde para o filamento recém-sintetizado.

3  3 – Durante o encaixe dos novos nucleotídeos, é obedecido o emparelhamento A-U e G-C, desse modo a sequência de bases do filamento antigo determina a sequência do filamento que está se formando.

4  4 – Por ação da enzima DNA-polimerase, os íntrons, sequências não codificantes do DNA, são retirados, enquanto os éxons, sequências codificantes, são unidos, finalizando, assim, o processo de duplicação.

16. (UFRGS) Meselson e Stahl, em 1958, fizeram um experimento sobre a replicação do DNA. Nesse experimento, a bactéria Escherichia coli foi cultivada, por muitas gerações, em meio contendo um isótopo pesado de nitrogênio, 15N, até todo o seu DNA estar marcado com esse isótopo. Depois disso, as bactérias foram transferidas para um meio contendo nitrogênio leve, 14N. As moléculas de DNA das bactérias foram então isoladas e analisadas com relação ao seu conteúdo de 15N e de 14N, sendo observado o seguinte:

Antes da troca de meio

1a geração após a troca do meio 2a geração após a troca do  meio

3a geração após a troca do meio

DNA 15N

100%

DNA 15N/14N

100% 50%

25%

DNA 14N

50%

75%


Com relação a esses dados, podemos concluir que:

a) a replicação do DNA é semiconservativa.

b) a replicação do DNA é conservativa.

c) a replicação do DNA é randômica.

d) não ocorreu replicação do DNA, mas, sim, uma mutação.

e) não ocorreu replicação do DNA, mas, sim, transcrição.

GABARITO

 

01 02 03 04 05 06 07 08
D D C VVVVF D B VFVFF C
09 10 11 12 13 14 15 16
A B B VVVFV C B FFVFF A

 


Responses

  1. Professor Djalma Santos, adorei o site, achei muito inteligente as questões sobre a duplicação do DNA, porém não entendi a 12ª questão. Por gentileza, o senhor poderia explicar.
    Desde já, agradeço.

    • Prezada Priscila
      A seguir as explicações que você solicitou:
      – Na geração P, após cultivo das bactérias, por milhares de gerações em meio nutritivo contendo timina radioativa, como consta no enunciado da questão, todas as bactérias, das quais foram isoladas 100 células (ver enunciado), apresentavam ambas as cadeias radioativas. Como consta no enunciado, essas 100 bactérias foram transferidas para um meio desprovido de substâncias radioativas. Dessa forma, todas as “novas” cadeias, surgidas nas gerações seguintes, eram não radioativas.
      – Como a replicação do DNA é sermiconservativa, quando essas bactérias forem transferidas para um meio de cultura sem substâncias radioativas a cadeia radioativa (“antiga”) será preservada na geração F1, gerando, portanto, DNAs com um filamento radioativo (“antigo”) e um filamento não radioativo (“novo”). Assim sendo, todos os DNAs formados, nessa nova condição, apresentam radioatividade (100% dos DNAs possuem uma cadeia radioativa).
      – Nas gerações subsequentes, a cadeia radioativa, formada durante a geração P, não sofre degradação e todas as cadeias “novas”, formadas em um meio desprovido de radioatividade, serão não radioativas, como mostramos acima.
      – Dessa forma:
      * Na 2ª geração (F2) haverá 50% (metade) de DNAs com uma cadeia radioativa e 50% (metade) com DNAs com ambas as cadeias não radioativas.
      * Na 3ª geração (F3) haverá 25% (1/4) de DNAs com uma cadeia radioativa e 75% (3/4) de DNAs com ambas as cadeias não radioativas.
      * Na 4ª geração (F4) haverá 12,5% (1/8) de DNAs com uma cadeia radioativa e 87,5% (7/8) de DNAs com ambas as cadeiras não radioativas. E assim sucessivamente.
      – Como a cada geração se formam 2 moléculas e considerando que no início havia 100 moléculas, como consta no enunciado, ao fim da 4ª geração serão formadas 1600 moléculas.
      ALTERNATIVA 0 – 0
      – 2ª geração
      * 400 moléculas.
      * 50% de DNAs com uma cadeia radioativa (ver explicação acima).
      * Portanto, 200 DNAs se apresentam marcados.
      *ALTENATIVA CORRETA
      ALTERNATIVA 1 – 1
      – 3ª geração
      * 800 moléculas.
      * 75% de DNAs com ambas as cadeias não radioativas (ver explicação acima).
      * Portanto, 600 DNAs não marcados.
      *ALTENATIVA CORRETA
      ALTERNATIVA 2 – 2
      – 4ª geração (última geração)
      * 1600 moléculas.
      * 87,5% de DNAs não marcados (ver explicação acima).
      *ALTENATIVA CORRETA
      ALTERNATIVA 3 – 3
      – 4ª geração (última geração)
      * 1600 moléculas.
      * 12,5% de DNAs marcados (ver explicação acima).
      * Portanto, 200 DNAs marcados e não 800 como afirma a alternativa.
      *ALTENATIVA INCORRETA
      ALTERNATIVA 4 – 4
      * 1ª GERAÇÃO (F1)
      * 200 moléculas
      * Todas apresentam uma cadeia marcada e outra não (ver explicação acima)
      * Portanto, todos os DNAs se apresentam marcados.
      *ALTENATIVA CORRETA
      Um forte abraço
      Djalma Santos

  2. Sobre a seguinte informação contida nesse texto: “A formação e o rompimento dessas pontes independem da DNA polimerase. A ação dessa enzima (figura abaixo) consiste em catalisar a polimerização dos nucleotídeos, formando a ligação fosfodiéster, com liberação de um difosfato”. Por acaso, a formaçao da ligação fosfodiéster não seria função da DNA – ligase ?

    • Prezado Felipe
      Leia as citações abaixo e tire suas conclusões.
      I. Lewin, B. Genes V. First published. Oxford University Press. (1994), 581-582.
      ”… Once the RNA has been removed and replaced, the adjacent Okazaki fragments must be linked together. The 3’-OH end of one fragment is adjacent to the 5’-phosphate end of the previous fragment. The responsibility for sealing this nick lies with the enzyme DNA ligase. Ligases are present in both prokaryotes en eukaryotes. …”
      II. Alberts, B., Bray, D., Lewis, J., Raff, M., Roberts K. & Watson, J. D. Molecular Biology of The Cell. Trhird Edition. Gerland Publishing, Inc. New York e London. (1994), 252-253.
      “… The Okazaki fragments were shown to be synthesized only in the 5’-to-3’ chain direction and to be joined together after their synthesis to create long DNA chains by the same DNA ligase enzyme that seals nicks during DNA repair… “
      III. LEHNINGER. PRINCÍPIOS DE BIOQUÍMICA. 4ª EDIÇÃO. (2006). 950.
      “… antes quer a DNA polimerase possa começar a sintetizar o DNA, os iniciadores devem estar presentes no molde – geralmente segmentos curtos de RNA sintetizados por enzimas conhecidas com iniciases. No final, os RNA iniciadores são removidos e substituídos pelo DNA; na E. coli, esta é uma das muitas funções da DNA polimerase I. Depois que o RNA iniciador é removido e o vazio for preenchido com DNA, permanece um corte no esqueleto do DNA na forma de uma ligação fosfodiéster quebrada. Esses corte são selados pelas DNA ligases. Todo esses processos requerem coordenação e regulação, uma ação combinada mais bem caracterizada no sistema da E. coli. …”
      IV. LEHNINGER. PRINCÍPIOS DE BIOQUÍMICA. 4ª EDIÇÃO. (2006). 954.
      “… A DNA ligase é uma outra enzima do metabolismo do DNA que tem-se tornado um reagente importante nos experimentos de recombinação do DNA. …”
      V. LEHNINGER. PRINCÍPIOS DE BIOQUÍMICA. 4ª EDIÇÃO. (2006). 304.
      “… o fragmento de DNA a ser clonado pode unir-se a um vetor de clonagem apropriado usando DNA ligase para unir as moléculas de DNA. O vetor recombinante é então introduzido em uma célula hospedeiro, que amplifica o fragmento no curso de muitas gerações da divisão celular. …”
      VI. Junqueira, L. C & Carneiro, J. Biologia Celular e Molecular. 7ª edição. 181.
      “… Posteriormente, os primes são removidos por outra DNA-polimerase com atividade de exonuclease, o espaço é preenchido e a molécula é unida pela DNA-ligase. …”
      VEJA TAMBÉM:
      I. Clonagem gênica, matéria publicada neste blog no dia 26/02/2011.
      II. Reparo do DNA, matéria publicada neste blog no dia 13/05/2011.
      – Os textos acima, que retratam verdadeiramente a ação da DNA ligase, certamente irá dirimir sua dúvida.
      Um forte abraço
      Djalma Santos

  3. NÃO CONSIGO ENTENDER A QUESTÃO 1.
    ALGUEM PODE ME AJUDAR?

    • Prezado Charles
      Analisando, nesta publicação, a figura que relaciona as posições das bandas em um gradiente de sedimentação de cloreto de césio e os DNAs extraídos durante diferentes gerações [inicial (15-15), primeira (14-15), segunda (14-14 e 14-15) e terceira (14-14 e 14-15)] e a tabela que segue a referida figura, você constatar que:
      I. Na primeira geração 100% dos DNAs são 14-15 (“densidade média”): gráfico Y.
      II. Na segunda geração 50% dos DNAs são 14-15 (“densidade média”) e 50% são 14-14 (“densidade leve”), havendo, portanto quantidades iguais dos dois DNAs (“médios” e “leves”): gráfico Z.
      III. Na terceira geração 25% dos DNAs são 14-15 (“densidade media”) e 75% são 14-14 (“densidade leve”), havendo, portanto, maior quantidade de DNAs “leves”: gráfico X.
      Resposta correta D (Y, Z, X)
      Um forte abraço
      Djalma Santos

  4. Obrigado Professor!

  5. Prezado professor , parabéns pelo blog! Está excepcional. O senhor poderia, por favor, o que há de errado nas afirmações 1,4 e 5 da questão 15? Desde já, obrigada

    • Cara Lúcia
      15. (UPE) Sobre o mecanismo de duplicação da molécula de DNA, analise as afirmativas.
      I II
      0 0 – Antes da duplicação do DNA, enzimas e proteínas específicas desenrolam as duas hélices e quebram as pontes de hidrogênio. A duplicação se faz em vários pontos da molécula e só ocorre no sentido 3’ – 5’.
      1 1 – A molécula de DNA possui dois filamentos de polinucleotídeos, presos um ao outro pelas bases nitrogenadas, através de pontes de hidrogênio; esses filamentos estão torcidos, formando uma dupla hélice, e emparelhados em sentidos opostos; na extremidade de um filamento, há uma pentose e, no filamento oposto, uma ribose.
      2 2 – Em cada filamento oposto da molécula de DNA, novos nucleotídeos são adicionados com a ajuda da enzima DNA-polimerase, de modo que cada filamento serve de molde para o filamento recém-sintetizado.
      3 3 – Durante o encaixe dos novos nucleotídeos, é obedecido o emparelhamento A-U e G-C, desse modo a sequência de bases do filamento antigo determina a sequência do filamento que está se formando.
      4 4 – Por ação da enzima DNA-polimerase, os íntrons, sequências não codificantes do DNA, são retirados, enquanto os éxons, sequências codificantes, são unidos, finalizando, assim, o processo de duplicação.
      Veja abaixo as explicações que você solicitou
      – 0 0 (“Antes da duplicação do DNA, enzimas e proteínas específicas desenrolam as duas hélices e quebram as pontes de hidrogênio. A duplicação se faz em vários pontos da molécula e só ocorre no sentido 3’ – 5’.”) – INCORRETA
      * A duplicação ocorre no sentido 5’ – 3’ e não no sentido 3’ – 5’, como consta na alternativa.
      – 1 1 (“A molécula de DNA possui dois filamentos de polinucleotídeos, presos um ao outro pelas bases nitrogenadas, através de pontes de hidrogênio; esses filamentos estão torcidos, formando uma dupla hélice, e emparelhados em sentidos opostos; na extremidade de um filamento, há uma pentose e, no filamento oposto, uma ribose.”) – INCORRETA
      * DNA não tem ribose e sim desoxirribose.
      – 2 2 (“Em cada filamento oposto da molécula de DNA, novos nucleotídeos são adicionados com a ajuda da enzima DNA-polimerase, de modo que cada filamento serve de molde para o filamento recém-sintetizado.”) – CORRETA
      * A replicação do DNA é semiconservativa.
      – 3 3 (“Durante o encaixe dos novos nucleotídeos, é obedecido o emparelhamento A-U e G-C, desse modo a sequência de bases do filamento antigo determina a sequência do filamento que está se formando.”) – INCORRETA
      * O emparelhamento é A-T e não A-U.
      4 4 – (“Por ação da enzima DNA-polimerase, os íntrons, sequências não codificantes do DNA, são retirados, enquanto os éxons, sequências codificantes, são unidos, finalizando, assim, o processo de duplicação.”) – INCORRETA
      * A remoção dos introns e união dos éxons não estão relacionadas com a duplicação do DNA e sim com o “splicing”. Para maiores detalhes ver SPLICING (processamento do RNA), matéria publicada neste blog no dia 21/06/2012.
      Um abraço
      Djalma Santos

  6. Professor, como se faz a décima questão?

    • 10. Após uma molécula de DNA de mamífero completamente radioativa sofrer dois processos de replicação, em um meio livre de compostos radioativos, tem-se:
      a) as quatro moléculas com radioatividade.
      b) duas das quatro moléculas sem radioatividade.
      c) duas das quatro moléculas com radioatividade em ambas as cadeias.
      d) apenas uma das quatro moléculas, com radioatividade em ambas as cadeias.
      e) três, das quatro moléculas, sem radioatividade.
      Caro Fernando
      – Ver figura do trecho “Durante a replicação do DNA, cada molécula-filha possui apenas uma das cadeias parentais (indicada em preto na figura seguir) emparelhada com uma cadeia nova (indicada em branco na figura abaixo). As duas cadeias parentais originais permanecem intactas, formando-se sempre duas moléculas-filhas a partir da molécula original.”, contido em DUPLICAÇÃO DO DNA, matéria publicada neste blog no dia 31/10/2010.
      – Considere, para efeito de raciocínio, que a cadeia indicada em preto seja a radioativa, mencionada nesta questão e cadeia indicada em branco seja a não radioativa. Perceba, na referida figura, que após dois processos de replicação [segunda geração (F2)], duas das quatro molécula resultantes apresentam apenas cadeia branca (não radiativa, de acordo com o citado raciocínio).
      – ALTERNATIVA CORRETA: D
      (“duas das quatro moléculas sem radioatividade.”)
      Um abraço
      Djalma Santos

  7. Professor, você poderia me explicar a questão 2?

    • 02. (UFRN) Gerações sucessivas de bactérias da espécie Escherichia coli foram cultivadas num meio cuja única fonte de nitrogênio era o isótopo 15N, o qual se incorporou nas moléculas de DNA. Posteriormente, essas bactérias foram transferidas para um novo meio, onde existia o 14N como única forma de nitrogênio. Em relação ao experimento, pode-se prever que, nesse novo meio:
      a) ao final da 1ª geração, será formada moléculas de DNA apenas com 15N e moléculas apenas com 14N.
      b) ao término da 1ª geração, todas as moléculas de DNA apresentarão apenas 14N incorporado.
      c) ao término da 2ª geração, cerca de 1/4 do DNA será híbrido, sendo o restante não híbrido.
      d) ao final da 2ª geração, cada molécula híbrida de DNA formará duas moléculas, sendo uma híbrida e outra não.
      Prezada Mari
      ALTERNATIVA CORRETA: D (“ao final da 2ª geração, cada molécula híbrida de DNA formará duas moléculas, sendo uma híbrida e outra não.”).
      JUSTIFICATIVA
      Veja a figura contida no parágrafo “Durante a replicação do DNA, cada molécula-filha possui apenas uma das cadeias parentais (indicada em preto na figura seguir) emparelhada com uma cadeia nova (indicada em branco na figura abaixo). As duas cadeias parentais originais permanecem intactas, formando-se sempre duas moléculas-filhas a partir da molécula original.”, constante desta publicação.
      Nela, pode-se perceber que ao final da segunda geração (F2), formam-se a partir de cada molécula híbrida, presente na primeira geração (F1), duas moléculas, sendo uma delas 14-14 (não “híbrida”) e a outra 14-15 (“hibrida”).
      Um abraço
      Djalma Santos

  8. Qual a resposta da 5 ?

    • Luana
      Ver gabarito no final a publicação.
      Djalma Santos


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