Exercícios: Os ácidos nucleicos

Que três componentes formam um nucleótido? Indica em que difere um nucleótido de ADN de um nucleótido de ARN.

Indica as bases azotadas presentes no ADN e no ARN, e refere que base é exclusiva de cada um deles.

Observa o esquema de um nucleótido e identifica as três estruturas assinaladas com os números 1, 2 e 3, indicando a designação química de cada uma.

Explica as características essenciais do modelo de dupla hélice de Watson e Crick: disposição e sentido das duas cadeias, posição das bases azotadas e tipo de ligações que mantêm a estrutura unida.

No fragmento de ADN do esquema apenas são mostradas as bases de uma das cadeias. Escreve as bases que devem ocupar as posições assinaladas com ? na cadeia complementar e enuncia a regra que aplicaste.

Se uma cadeia de ADN apresenta a sequência 5'-ATGCCGTA-3', escreve a sequência completa da cadeia complementar indicando a sua polaridade (extremidades 5' e 3') e explica o que significa as duas cadeias serem antiparalelas.

Numa cadeia de uma molécula de ADN, a adenina representa $28\ \%$ das bases e a timina $12\ \%$. Calcula as percentagens de cada base azotada na cadeia complementar e na molécula de ADN completa, justificando cada passo a partir das relações de Chargaff e explicando por que razão não é possível determinar a distribuição entre guanina e citosina em cada cadeia individualmente.

Num laboratório são purificadas três amostras desconhecidas de ácidos nucleicos (A, B e C) a partir de frações subcelulares de um eucariota e de um vírus animal:

• Amostra A: Hidrolisa-se rapidamente em meio alcalino (pH básico). Contém uma pentose com um grupo hidroxilo no carbono 2' e as bases A, G, C e U. É isolada do núcleo, do citosol e ligada à membrana do retículo endoplasmático rugoso.

• Amostra B: É resistente à hidrólise alcalina; contém timina e a relação $(\text{A}+\text{G})/(\text{T}+\text{C})$ é exatamente igual a $1{,}0$. É isolada tanto do interior do núcleo como da matriz das mitocôndrias.

• Amostra C: Procede do vírus. Contém desoxirribose e timina, mas a sua análise de bases revela $34\ \%$ de A, $18\ \%$ de T, $28\ \%$ de G e $20\ \%$ de C.

1. a) Identifica fundamentadamente que tipo de ácido nucleico (ADN ou ARN) é cada amostra a partir da sua composição química (açúcar e bases) e da sua reatividade.
2. b) Interpreta a estrutura espacial das amostras B e C: explica por que razão a amostra B cumpre as regras de Chargaff e a C não, indicando se cada uma é monocatenar ou bicatenar.
3. c) Compara a localização e a função da amostra B com os três tipos principais em que se organiza funcionalmente a amostra A dentro da célula eucariota.

No âmbito da astrobiologia analisa-se um polímero informativo isolado de um meteorito. O composto é um ácido nucleico bicatenar de desoxirribonucleótidos unidos por ligações fosfodiéster. Um dos cientistas propõe que esta molécula poderia ter originado por si só um metabolismo primitivo extraterrestre, atuando simultaneamente como depósito genético e como catalisador metabólico primigénio, analogamente à hipótese terrestre do «mundo de ARN».

1. a) Contesta a proposta do cientista: justifica, com base nas diferenças moleculares entre o ARN e o ADN (presença do grupo 2'-OH na ribose e estrutura monocatenar em oposição a bicatenar), por que razão este ADN bicatenar é muito menos apto do que o ARN para adotar conformações com atividade catalítica (como as ribozimas).
2. b) Explica por que razão a descoberta de que o ARN possui atividade enzimática resolveu o paradoxo clássico da origem da vida sobre que macromolécula surgiu primeiro (ácidos nucleicos ou proteínas).
3. c) Se o ARN apresenta maior versatilidade funcional, deduz que vantagens evolutivas trouxe o ADN bicatenar para que a seleção natural o fixasse como o material genético universal dos seres vivos celulares.

Desafio do tema. Auditoria biomolecular da tua despensa.

Já te perguntaste como se traduzem os bioelementos que estudas naquilo que consomes diariamente? Vais auditar um alimento real da tua cozinha (leguminosa, cereal ou derivado lácteo) integrando todos os níveis moleculares.

1. Recolha de dados: Seleciona o alimento e consulta a sua composição nutricional por cada $100\text{ g}$ na Tabela da Composição de Alimentos do INSA ou no respetivo rótulo: água, bioelementos e sais (como $Na^+$ ou $Fe^{2+}$), glúcidos, lípidos e proteínas.

2. Dedução de ácidos nucleicos: Como as tabelas nutricionais não quantificam o ADN/ARN, fundamenta e estima qualitativamente a sua presença considerando a origem celular (tecido animal ou vegetal) e o grau de processamento industrial.

3. Relatório fundamentado: Elabora uma tabela adaptada à tua porção habitual (ex. $65,5\text{ g}$) e redige uma proposta de síntese que justifique a função celular de cada fração: homeostase osmótica de água/iões, balanço energético de glúcidos face a lípidos, função estrutural/enzimática das proteínas e reciclagem de nucleótidos.

Será valorizado:

• Rigor na obtenção de dados quantitativos e correção de unidades.

• Capacidade dedutiva para fundamentar a existência e função do material genético consumido.

• Precisão conceptual ao relacionar a estrutura química de cada biomolécula com o seu papel metabólico.