Pergunta 1
Abaixo estão apresentadas as estruturas de três aminoácidos.
Fenilalanina (Phe)
Treonina (Thr)
Tirosina (Tir)
Usando os espaços em branco abaixo, classifique os três na ordem da hidrofobicidade de suas
cadeias laterais.
a) Mais Hidrofóbico
__________________________
b) Intermediário
__________________________
c) Menos Hidrofóbico
__________________________
d) Explique por que (a) é mais hidrofóbico que (b).
e) Explique por que (b) é mais hidrofóbico que (c).
Pergunta 2
Abaixo encontra-se um close-up de um substrato (UDP-Glicose) ligado ao sítio ativo de uma
enzima (UTase). A área sombreada é a enzima; a estrutura do substrato é apresentada.
Dois aminoácidos da enzima são realçados: Arg 31 e Ser 161.
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Pergunta 2 (cont.)
a) A parte (I) da figura abaixo mostra as posições relativas de Arg 31 e a porção do substrato com a
qual ela interage; a parte (II) mostra a estrutura da arginina.
Arginina
A cadeia lateral de Arg 31 interage com a porção do substrato apresentada acima. Que tipo de
interação(ões) é/são possíveis entre a cadeia lateral de Arg 31 e essa porção do substrato? (circule
todas as alternativas que se aplicam).
interação
hidrofóbica
ligação de
hidrogênio
ligação
iônica
interação de
van der Waals
b) A parte (I) da figura abaixo mostra as posições relativas de Ser 161 e a porção do substrato com a
qual ela interage; a parte (II) mostra a estrutura da serina.
Serina
i) A cadeia lateral de Ser 161 interage com a porção do substrato apresentada acima. Que tipo
de interação(ões) é/são possíveis entre a cadeia lateral de Ser 161 e essa porção do substrato?
(circule todas as alternativas que se aplicam).
interação
hidrofóbica
ligação de
hidrogênio
ligação
iônica
interação de
van der Waals
ii) A cadeia lateral de Ser 161 interage com a região do substrato apresentada acima. Desenhe
a estrutura de Ser 161 e a porção relevante do substrato, na forma como elas iriam interagir
uma com a outra. Não se esqueça de indicar:
(1) a interação (use uma linha pontilhada)
(2) os locais em que Ser 161 se conecta com a parte traseira da proteína
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Pergunta 2 (cont.)
c) Suponha que você está estudando as interações entre o substrato e a enzima. É possível produzir
enzimas variantes que diferem da apresentada acima por uma única substituição de aminoácido (por
exemplo, Asp 78 poderia ser substituído por triptofano). Você pode usar essa técnica para investigar
os papéis de cada aminoácido mostrado acima.
i) Se você muda Arg 31 para uma lisina, você preveria que o substrato ainda se liga, ou que o
substrato agora é incapaz de se ligar à enzima alterada? Explique.
ii) Escolha uma substituição de aminoácido para Ser 161.
iii) Explique o resultado possível dessa mudança.
Obs.: Existem várias respostas corretas possíveis para (ii) e (iii). Uma tabela de estruturas de
aminoácidos pode ser encontrada ao final desta prova.
d) Considere a seguinte reação:
A + B ←→ C ÄGº = -kcals/mol
i) Qual é o ÄG para essa reação quando [A] = [B] = [C] = 10 mM e T = 25ºC? Mostre seu
trabalho.
ii) Suponha que você adiciona uma enzima que catalise a reação (1). Circule a frase sublinhada
apropriada para cada espaço em branco (4 círculos no total):
se torna mais
procede mais rapidamente.
A reação progressiva permanece igualmente termodinamicamente espontânea e procede na mesma velocidade.
se torna menos
se torna mais
procede mais lentamente.
procede mais rapidamente.
A reação reversa permanece igualmente termodinamicamente espontânea e procede na mesma velocidade.
se torna menos
procede mais lentamente.
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Pergunta 3
a) Defina brevemente os seguintes termos e expressões:
Dominante:
Recessivo:
Fenótipo:
Genótipo:
Alelos:
Homozigoto:
Heterozigoto:
Primeira Lei de Mendel:
Segunda Lei de Mendel:
Haplóide:
Diplóide:
b) Uma célula de levedura possui o genótipo AaBb, onde os loci A e B estão em cromossomos
diferentes. Faça um esboço da disposição cromossômica dessa célula em meiose I, quando 2n = 4.
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Pergunta 4
Você começou um projeto UROP no departamento de genética comportamental na Universidade de
Monterrey, no México. Para seu primeiro trabalho, seu orientador pede a você para desvendar a
genética de uma espécie particular de abelha que acabou de ser descoberta – uma abelha vermelha
assassina!
Para começar seus estudos, você cruza essa abelha vermelha assassina com a abelha gentil azul. A
progênie F1 mostra o seguinte fenótipo:
52 abelhas vermelhas “irascíveis”
Você caracterizou a disposição da seguinte forma:
gentil: ignora seres humanos e simplesmente colhe pólen
assassina: ataca e pica sem provocação
irascível: se aproxima de seres humanos de forma ameaçadora, mas não pica
a) Escreva os genótipos dos tipos parentais F0 e a progênie F1 (não se esqueça de indicar qual
fenótipo em particular corresponde a cada genótipo parental). Use “H” e “h” como símbolos para os
alelos do gene que transmite cor ou matiz e “D” ou “d” como símbolos para os alelos do gene para
disposição.
F0
F1
b) Você quer determinar se o gene para matiz está ligado ao gene envolvido na disposição. Você
decide realizar um cruzamento teste para F1. Indique os genótipos das linhagens que você escolher
para o cruzamento:
c) Usando as linhagens escolhidas por você, indique a proporção de genótipos e fenótipos da
progênie se os traços NÃO estiverem ligados.
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Pergunta 5
A fim de investigar a biossíntese da arginina na levedura, S. cerevisiae, você mutageniza levedura
haplóide e conduz uma triagem para auxótrofos de arginina. Você isola 6 desses mutantes,
combina-os para criar diplóides com combinações em pares de mutantes. Você obtém os seguintes
resultados (“+” indica que o diplóide cresce em meio mínimo e “-“ indica ausência de crescimento
em meio mínimo):
m1
m2
m3
m4
m5
m6
tipo selvagem
m1
-
m2
+
-
m3
+
+
-
m4
+
+
-
m5
+
+
+
-
m6
+
+
+
-
tipo selvagem
+
+
+
+
+
+
+
a) Classifique os 6 mutantes haplóides em grupos de complementação.
b) Explique brevemente por que o diplóide formado pela combinação de m1 e m2 é capaz de
crescer em meio mínimo ao passo que o diplóide formado pela combinação de m1 e m4 é incapaz
de crescer em meio mínimo.
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Pergunta 5 (cont.)
Quando você cultiva as linhagens de levedura a seguir, você observa que certos produtos químicos
intermediários se acumulam no meio. Os resultados são mostrados abaixo para várias linhagens
mutantes (“+” indica o alelo de tipo selvagem e “-“ indica o alelo mutante):
Linhagem
A
B
C
D
E
F
Genótipo
1-, 2+, 3+
1+, 2-, 3+
1+, 2+, 31-, 2-, 3+
1+, 2-, 31-, 2+, 3-
Intermediário
ornitina
citrulina
argino-sucinato
ornitina
citrulina
ornitina
c) Com base nos dados para a linhagem A, a enzima mutada catalisa a síntese ou a quebra da
ornitina?
d) Por que a citrulina, mas não o argino-sucinato, se acumula no meio no qual se cultiva a linhagem
E?
e) Com base nesses dados, desenhe a trajetória biossintética para arginina.
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Pergunta 6
Considere o seguinte fragmento hipotético de mRNA encontrado em uma bactéria:
a) Quais são os dois primeiros e os dois últimos aminoácidos da proteína produzida a partir desse
mRNA? (Uma tabela com o código genético pode ser encontrada na pág. 11). Não se esqueça de
indicar o grupamento amina e o grupamento carboxílico.
b) Uma mutação de par base único (substituição, inserção ou deleção) resulta na produção de uma
proteína com comprimento de apenas 3 aminoácidos. Qual nucleotídeo foi alterado (forneça o nº) e
de que forma ele foi alterado nesse mutante?
c) Abaixo encontra-se o DNA genômico de filamento duplo que codifica o mRNA acima na forma
como ele apareceria dentro do DNA cromossômico da bactéria. O DNA remanescente do
organismo é indicado por “xxx”.
i) Qual dos itens a seguir seria necessário para a transcrição do mRNA codificado por esse
DNA? Circule todas as alternativas apropriadas.
códon inicial íntron
éxon
promotor
códon final
origem da replicação
terminador
ii) Indique na figura abaixo a localização aproximada de cada item que você circulou no item
(i) acima.
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em equilíbrio:
U UUU
UUC
UUA
UUG
C CUU
CUC
CUA
CUG
A AUU
AUC
AUA
AUG
G GUU
GUC
GUA
GUG
U
phe
phe
leu
leu
leu
leu
leu
leu
ile
ile
ile
met
val
val
val
val
UCU
UCC
UCA
UCG
CCU
CCC
CCA
CCG
ACU
ACC
ACA
ACG
GCU
GCC
GCA
GCG
C
ser
ser
ser
ser
pro
pro
pro
pro
thr
thr
thr
thr
ala
ala
ala
ala
UAU
UAC
UAA
UAG
CAU
CAC
CAA
CAG
AAU
AAC
AAA
AAG
GAU
GAC
GAA
GAG
A
tyr
tyr
STOP
STOP
his
his
gln
gln
asn
asn
lys
lys
asp
asp
glu
glu
UGU
UGC
UGA
UGG
CGU
CGC
CGA
CGG
AGU
AGC
AGA
AGG
GGU
GGC
GGA
GGG
G
cys
cys
STOP
trp
arg
arg
arg
arg
ser
ser
arg
arg
gly
gly
gly
gly
U
C
A
G
U
C
A
G
U
C
A
G
U
C
A
G
11
ESTRUTURAS DE AMINOÁCIDOS
ALANINA
(ala)
CISTEÍNA
(cys)
HISTIDINA
(his)
METIONINA
(met)
TREONINA
(thr)
ARGININA
(arg)
ÁCIDO GLUTÂMICO
(glu)
ISOLEUCINA
(ile)
FENILALANINA
(phe)
TRIPTOFANO
(trp)
ASPARAGINA
(asn)
ÁCIDO ASPÁRTICO
(asp)
GLUTAMINA
(gln)
LEUCINA
(leu)
PROLINA
(pro)
TIROSINA
(tyr)
GLICINA
(gly)
LISINA
(lys)
SERINA
(ser)
VALINA
(val)
12
Soluções para o Teste Prático I:
1)
a) mais hidrofóbico:
b) intermediário:
c) menos hidrofóbico:
fenilalanina
tirosina
treonina
d) Phe é mais hidrofóbico que tyr porque tyr possui grupamento –OH hidrofílico que não
existe em phe (-OH pode formar ligações H).
e) tyr é mais hidrofóbico que thr porque, embora ambos possuam –OH, tyr possui mais CHs
não-polares que thr.
2)
a) ligações de hidrogênio e aminoácidos (van der Waals ok, mas não necessária).
b)
i) ligação de hidrogênio (van der Waals ok, mas não necessária).
ii)
(*indica as conexões com a parte traseira)
c)
i) Ainda deve se ligar, porque lys também tem carga (+) e, portanto, ainda pode formar uma
ligação iônica com a (-) do fosfato.
ii) e iii) Determine se a sua substituição muda a capacidade da enzima e do substrato de
formar uma ligação hidrogênica. Em caso afirmativo, essa interação agora é mais forte ou
mais fraca? Por exemplo, se Ser 161 mudou para Ala, a capacidade de formar uma ligação
hidrogênica seria perdida. Portanto, a interação é mais fraca, e é possível prever que a
substância não se liga mais.
d) (lembre-se de que 10 mM = 0,01M)
i)
se torna:
ii) Tanto reações progressivas como regressivas permanecem igualmente termodinacamente
espontâneas e ambas procedem mais rapidamente.
13
3)
Dominante: O fenótipo 1 é dominante em relação ao fenótipo 2 se o heterozigoto F1 dos 2 alelos
apresenta fenótipo 1.
Recessivo: O fenótipo 2 do exemplo acima é recessivo. Em outras palavras, um fenótipo recessivo é
visível apenas quando os alelos recessivos são homozigotos.
Fenótipo: Uma característica observada de um indivíduo que se desenvolve sob influência de um
ou mais genes e do meio ambiente. Qualquer traço que possa ser medido é um fenótipo.
Genótipo: A descrição da constituição genética de um indivíduo, em termos de quais alelos ele
possui para um ou mais genes.
Alelos: Formas alternativas de um gene.
Homozigoto: Em um organismo diplóide, homozigoto implica que o mesmo alelo de um
determinado gene é carregado por cada um dos cromossomos homólogos.
Heterozigoto: Diferentes alelos do mesmo gene são conduzidos pelo par de cromossomos
homólogos. Homozigosidade e heterozigosidade se referem ao genótipo de um determinado gene.
Um organismo pode ser homozigoto para um gene, e heterozigoto para outro.
Primeira Lei de Mendel: Existem unidades discretas de hereditariedade que são separáveis nos
gametas. Isso também é chamado de lei da segregação.
Segunda Lei de Mendel: A lei da distribuição independente afirma que genes não-ligados irão
segregar independentemente um do outro.
Ligado ao sexo: significa que o gene está localizado no cromossomo X ou Y. Em função disso,
existem padrões distintos de hereditariedade.
Haplóide: Uma célula com um complemento cromossômico composto de uma cópia de cada
cromossomo. Os gametas são haplóides.
Diplóide: Uma célula com complemento cromossômico composto de duas cópias de cada
cromossomo.
b)
14
4
a) Escreva os genótipos dos tipos parentais F0 e a progênie F1.
F0 HHDD (vermelha assassina) X hhdd (azul gentil)
F1 HhDd (vermelha irascível)
b) HhDd X hhdd (a vermelha irascível F1 contra uma azul gentil de linhagem pura)
c) Usando as linhagens escolhidas por você, indique a proporção de genótipos e fenótipos da
progênie se os traços NÃO estiverem ligados.
1 vermelha irascível (HhDd): 1 vermelha gentil (Hhdd) : 1 azul irascível (hhDd) : 1 azul
gentil (hhdd)
5
a) Grupo 1:
Grupo 2:
Grupo 3:
m1, m4 e m6
m2
m3 e m5
b) O fenótipo mutante é recessivo para o fenótipo de tipo selvagem em todos os tipos. Os dois
mutantes, m1 e m2, possuem mutações em genes diferentes, de maneira que o diplóide
formado a partir desses dois mutantes é heterozigoto em cada locus. Esse heteorizigoto cresce
em meio mínimo. Os mutantes m1 e m4 possuem mutações no mesmo gene, de maneira que o
diplóide formado a partir desses dois mutantes é homozigoto para o alelo mutante. O diplóide
homozigoto não cresce em meio mínimo.
c) A enzima mutada catalisa uma etapa na trajetória que quebra a ornitina.
d) A enzima codificada pelo gene 2 funciona acima da enzima codificada pelo gene 3;
portanto, pouco ou nenhum argino-sucinato é produzido na linhagem E. O intermediário que
se acumula é antes da primeira enzima afetada.
e) ornitina
6)
citrulina
argino-sucinato
arginina
a) H3N+ -met – val - ...... – asp – lys – COOb) Existem várias mudanças possíveis que poderiam criar um códon final: 1) mudar o
nucleotídeo 16 de U A (isso significa que o par base T/A original no DNA foi mudado
para A/T); 2) excluir o par base 15; 3) ou excluir o par base 16.
c)
i) Qual dos itens a seguir seria necessário para a transcrição do mRNA codificado por
esse DNA?
somente promotor e terminador; os outros termos não se aplicam a transcrição.
ii) O promotor poderia estar no conjunto de xxxx à esquerda e o terminador poderia
estar no conjunto de xxxx à direita.
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