7.012 Conjunto de Problemas 3 - mit

Nome
Seção_________
7.012 Conjunto de Problemas 3
Data estelar 7.012.10.4.00 Diário Pessoal do Oficial Médico Responsável do
USS Hackerprise
Depois de voltar de uma missão em Europa, Noslen, um dos membros da tripulação, ficou
muito doente. Você o examina a procura de sinais de infeção e descobre que ele é portador de
um vírus alienígena.
Pergunta 1
a) Você descobriu que esse vírus carrega ácidos nucléicos, proteínas e lipídeos. Você
descobriu também que esse vírus pode infectar células de E. coli, o que torna fácil seu estudo
no laboratório.
i) Você cultiva esse vírus com os seguintes radioisótopos: 32 P, 3 H ou 35 S.
Qual macromolécula viral será marcada com 32 P?
Qual macromolécula viral será marcada com 3 H?
Qual macromolécula viral será marcada com 35 S?
ii) Você analisa o ácido nucléico e descobre o seguinte.
Porcentagem
A
G
T
C
U
27,6 23,2
28,1 24,0
0,8
Que ácido nucléico o vírus carrega? Por quê?
b) Já que esse é um vírus alienígena, você deseja determinar qual macromolécula (ácido
nucléico, proteínas e lipídeos) é o material genético. Explique como você faria isso.
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Pergunta 2
a) Crixon, uma cientista de Vulcano, examina a replicação do DNA para determinar se ela é
semelhante à replicação do DNA na Terra. Ela constrói um sistema para a replicação do DNA
in vitro.
i) Quais são os 4 componentes que devem ser incluídos no sistema?
ii) Antes da replicação, todo o DNA molde é marcado com 15 N. Onde o nitrogênio é
encontrado no DNA?
iii) Ela repete as experiências de Meselson-Stahl. No diagrama a seguir, ilustre o
resultado esperado para cada teste, tanto para replicação conservadora como semiconservadora.
NR** Na figura acima, onde se lê DNA modelo, leia-se DNA molde, termo já rotineiramente usado
em português
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Pergunta 2, continuação
b) Você inventou um Dispositivo de Imagens Nanoscópicas que permite o exame da origem
de replicação do DNA. O computador fornece a imagem a seguir. A partir dessa origem, a
replicação está ocorrendo em ambos os filamentos e as duas forquilhas estão se afastando
uma da outra
i) Marque as extremidades 3’ e 5’ dos cinco filamentos de DNA ilustrados. Indique
quais filamentos em particular são os fragmentos de Okazaki.
ii) Quais são as enzimas necessárias em C no diagrama acima?
iii) Em qual sítio (A ou B ou ambos) o iniciador, 5'-CAAGG -3', pode se ligar para
iniciar a replicação?
iv) Para cada um dos sítios escolhidos (em iii), qual é a direção do alongamento (direita
ou esquerda) do filamento de DNA filho?
v) Para cada um dos sítios escolhidos (em iii), a síntese do DNA acontece de forma
contínua ou descontínua em relação à forquilha de replicação mais próxima?
c) Mais membros da tripulação de humanos do USS Hackerprise começam a ficar doentes em
decorrência da infecção viral. Ao analisar essa crise médica, você percebe que nenhum dos
membros da equipe de Vulcanos está doente. Crixon, sua colega Vulcana, fica intrigada com a
sua conversa e fornece uma amostra de células Vulcanas. Você decide, então, misturar os
vírus às células Vulcanas e acompanhar o ciclo de infecção nas células sangüíneas dos
Vulcanos. Ao analisar as células, você percebe que o DNA Vulcano é altamente modificado
com grupos metil em certas bases e que existe uma nuclease peculiar nas células Vulcanas
que é capaz de destruir o DNA normal não modificado. É possível propor um modelo para
explicar a imunidade dos Vulcanos?
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Pergunta 3
A caracterização inicial desse novo vírus está indo bem. Você descobriu que o vírus possui
um cromossomo e você identificou um segmento de DNA que acredita que seja responsável
pela capacidade infectante do vírus. A equipe médica da frota estelar quer que você retire o
segmento de DNA e coloque-o em um vetor para ser enviado para a Instalação de Pesquisas
Médicas em Omega Prime. O esquema abaixo tem um fragmento do gene viral desejado e
algum DNA flanqueando esse fragmento.
a) A relação abaixo diz respeito às enzimas de restrição (Purves, pp.312-315) presentes no seu
freezer. Ao lado dos nomes das enzimas está relacionada a especificidade da seqüência (de 5’
a 3’) e uma seta indica o local onde a enzima faz o corte.
i) Circule a(s) enzima(s) que NÃO PODEM cortar o fragmento de DNA ilustrado
abaixo.
ii) Coloque um sinal de verificação ao lado da(s) enzima(s) que deixam pontas
cegas(abruptas).
iii) Marque com uma estrela a(s) enzima(s) que deixa(m) pontas soltas após o corte, clivagem
essa que é denominada extremidades coesivas, pois é gerada uma região (ou seqüência)de fita
simples em cada terminal,seqüências essas que são complementares uma a outra.
Sna B I
TAC↓GTA
Afa I
GT↓AC
Eco R I
G↓AATTC
Sal I
G↓TCGAC
iv) Qual é a enzima que pode ser usada para remover o gene do DNA viral?
v) Que par de enzimas diferentes poderia ser usado?
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Pergunta 3, continuação
b) Você deseja inserir o fragmento no vetor ilustrado abaixo.
i) Qual (is) enzima(s) você usaria para cortar o fragmento desejado do DNA viral?
ii) Qual (is) enzima(s) você usaria para cortar o DNA vetor?
c) Suponhamos que você use uma única enzima para cortar o vetor e o fragmento .
i) Após a ligação do fragmento e do vetor, quantos sítios para essa enzima terá o DNA
resultante?
ii) Quantas moléculas possíveis de DNA podem resultar desse tipo de ligação?
d) Você passa suas maravilhosas instruções para um Técnico de Laboratório Ferengi. O
Ferengi realiza o experimento de forma inadequada e usa apenas a enzima SnaB I para cortar
o DNA vetor e usa apenas a enzima Afa I para cortar o fragmento do DNA viral. Ele então
liga o fragmento cortado ao vetor cortado.
i) É possível consertar a bagunça cortando novamente o fragmento com a enzima SnaB
I? Explique se usa resposta for afirmativa ou negativa.
ii) É possível consertar essa bagunça cortando novamente o fragmento com a enzima
Afa I? Explique se usa resposta for afirmativa ou negativa.
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Pergunta 4
A Equipe Médica da Frota Estelar finalmente recebe seu vetor, mas estão tendo vários
problemas para transcrever o DNA vetor com o fragmento. No tubo de reação, eles possuem o
tampão padrão de síntese de RNA, o DNA vetor com o fragmento, DNA polimerase e os
trifosfatos nucleotídeos ATP, GTP, TTP e CTP.
a) Você pensa: “É lógico!” e imediatamente envia um pacote com _____________________
e ___________________ que deve permitir que eles sintetizem o RNA a partir do DNA vetor
contendo o fragmento.
b) Você acha que os cientistas da Equipe Médica da Frota Estelar são burros e provavelmente
irão precisar de componentes para sintetizar proteínas a partir do RNA que finalmente podem
produzir. Quais são os três principais componentes que você precisa enviar para que a Equipe
Médica da Frota Estelar possa sintetizar as proteínas a partir do RNA viral?
c) Enquanto isso, na USS Hackerprise, você desenvolve um análogo de nucleotídeo chamado
Ketracell Indigo, que pretende usar como tratamento contra o vírus. O Ketracell Indigo
encaixa-se no centro catalítico da RNA Polimerase e impede que ela se ligue ao DNA. Que
efeito o Ketracell Indigo terá na transcrição viral?
d) Seu técnico Ferengi sugere o uso do Furomytin. O Furomytin é uma molécula que se
parece com um tRNA carregando aminoácidos. Ele liga-se ao sítio A dos ribossomos e
promove a terminação prematura da síntese protéica. Em sua opinião, qual é a melhor droga
para combater essa infecção? Explique o por quê.
E o epílogo dessa história ….
Você não apenas curou sua tripulação, mas recebeu o reconhecimento por salvar vidas na
USS Hackerprise. Você recebeu o Prêmio Bashir em Biologia e Medicina da Frota Estelar, o
mais alto prêmio já concedido e um feriado foi criado com seu nome. A Academia da Frota
Estelar concede a você o grau de professor e você continua a escrever conjuntos de problemas
para torturar os alunos da Academia. Você tem uma vida longa e próspera. Fim.
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