Questão 18 (2º dia) da 2ª fase da UNICAMP 2019

Question

Recentemente, foi criado um sistema que emprega moléculas sintéticas de DNA para armazenar dados de textos, imagens ou vídeos simples. Nesse sistema, qualquer trecho compreendido entre 5 bases A na sequência da molécula sintética de DNA é chamado códex, o qual tem a estrutura genérica abaixo.

\text{AAAAA} \overbracket{\underset{\substack{\uparrow \\ \llap{\textbf{pixet}\ \text{---}\ }}}{\textbf{G}} \underline{\text{TT}}_\text{a} \underline{\text{TA}}_\text{b} \underline{\text{TT}}_\text{c} \underline{\text{TT}}_\text{d} \underline{\text{CG}}_\text{e} \underline{\text{TT}}_\text{f} \underline{\text{TT}}_\text{g} \underline{\text{TC}}_\text{h} \underline{\text{GC}}_\text{i} \underline{\text{GC}}_\text{j} \underline{\text{TC}}_\text{k} \underline{\text{GC}}_\text{l} \underline{\text{CG}}_\text{m} \underline{\text{TT}}_\text{n} \underline{\text{CG}}_\text{o} \underline{\text{CG}}_\text{p} \underline{\text{TT}}_\text{q} \underline{\text{GC}}_\text{r} \underline{\text{CG}}_\text{s}}^{\textbf{códex}} \text{AAAAA}

A primeira base de cada códex é o pixet, que indica qual das três linhas de pixels da imagem o códex representa: G indica a primeira linha (1), C indica a segunda linha (2) e T indica a terceira linha (3). Após o pixet, o códex inclui 19 conjuntos de duas bases (dupletos), nomeados de a até s; cada dupleto representa um pixel gráfico na imagem.

Por exemplo, a imagem abaixo foi codificada pela sequência de DNA a seguir (apenas a sequência de uma das fitas de DNA é apresentada): AAAAACTTTATTTTCCTTTTTTACACTTGGTTTTGTGTTTGGTTAAAAATCCTTTGTTAGCCTTCCTTTTTTCATTTTGTGTTTAGAGAAAAAGTTTATTTTCGTTTTTCGCGCTCGCCGTTCGCGTTGCCGAAAAA.

Grade de 3 linhas por 19 colunas (a a s) formando a palavra UNICAMP com pixels pretos, brancos e triangulares

a) Qual a sequência de bases do dupleto que representa os pixels do tipo ◣? Explique, em termos da deterioração da imagem, por que a inserção de uma base extra logo após o primeiro dupleto de um códex da sequência de DNA acima é mais grave que a deleção do último dupleto desse códex.

b) Compare o funcionamento dos dupletos do sistema descrito acima com o funcionamento dos códons na codificação de aminoácidos em organismos vivos. Qual organela catalisa o processo de tradução?

Answer 1

PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 18 (2º dia) da 2ª fase da UNICAMP 2019

2º dia · Biologia · Biologia: Mutações gênicas e cromossômicas

Recentemente, foi criado um sistema que emprega moléculas sintéticas de DNA para armazenar dados de textos, imagens ou vídeos simples. Nesse sistema, qualquer trecho compreendido entre 5 bases A na sequência da molécula sintética de DNA é chamado códex, o qual tem a estrutura genérica abaixo.

\text{AAAAA} \overbracket{\underset{\substack{\uparrow \\ \llap{\textbf{pixet}\ \text{---}\ }}}{\textbf{G}} \underline{\text{TT}}_\text{a} \underline{\text{TA}}_\text{b} \underline{\text{TT}}_\text{c} \underline{\text{TT}}_\text{d} \underline{\text{CG}}_\text{e} \underline{\text{TT}}_\text{f} \underline{\text{TT}}_\text{g} \underline{\text{TC}}_\text{h} \underline{\text{GC}}_\text{i} \underline{\text{GC}}_\text{j} \underline{\text{TC}}_\text{k} \underline{\text{GC}}_\text{l} \underline{\text{CG}}_\text{m} \underline{\text{TT}}_\text{n} \underline{\text{CG}}_\text{o} \underline{\text{CG}}_\text{p} \underline{\text{TT}}_\text{q} \underline{\text{GC}}_\text{r} \underline{\text{CG}}_\text{s}}^{\textbf{códex}} \text{AAAAA}

A primeira base de cada códex é o pixet, que indica qual das três linhas de pixels da imagem o códex representa: G indica a primeira linha (1), C indica a segunda linha (2) e T indica a terceira linha (3). Após o pixet, o códex inclui 19 conjuntos de duas bases (dupletos), nomeados de a até s; cada dupleto representa um pixel gráfico na imagem.

Por exemplo, a imagem abaixo foi codificada pela sequência de DNA a seguir (apenas a sequência de uma das fitas de DNA é apresentada): AAAAACTTTATTTTCCTTTTTTACACTTGGTTTTGTGTTTGGTTAAAAATCCTTTGTTAGCCTTCCTTTTTTCATTTTGTGTTTAGAGAAAAAGTTTATTTTCGTTTTTCGCGCTCGCCGTTCGCGTTGCCGAAAAA.

Grade de 3 linhas por 19 colunas (a a s) formando a palavra UNICAMP com pixels pretos, brancos e triangulares

a) Qual a sequência de bases do dupleto que representa os pixels do tipo ◣? Explique, em termos da deterioração da imagem, por que a inserção de uma base extra logo após o primeiro dupleto de um códex da sequência de DNA acima é mais grave que a deleção do último dupleto desse códex.

b) Compare o funcionamento dos dupletos do sistema descrito acima com o funcionamento dos códons na codificação de aminoácidos em organismos vivos. Qual organela catalisa o processo de tradução?

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Resolução comentada

Resposta esperada pela Comvest

a)
O dupleto que representa o tipo de pixel gráfico indicado no enunciado possui a sequência CG (nucleotídeo com a base nitrogenada citosina seguido de nucleotídeo com a base guanina). A inserção de uma base logo após o primeiro dupleto de um códex modifica a matriz de leitura, ou seja, todos os dupletos a partir do ponto de inserção serão modificados, causando possíveis mudanças em quase todos os pixels da linha correspondente ao códex na imagem. Em contraste, a deleção do último dupleto de um códex tem como consequência a supressão de apenas um pixel da linha correspondente ao códex na imagem.

b)
No sistema descrito no enunciado, cada dupleto (conjunto de duas bases) simboliza um pixel gráfico, enquanto, em organismos vivos, cada códon (conjunto de três bases encontrado na região codificadora do mRNA) codifica um aminoácido na cadeia proteica ou o término da tradução. Tal processo é catalisado pelo ribossomo.

Ver no site da Comvest ↗

Publicada pela banca.

Resolução comentada

a)

Para identificar o dupleto, usamos o códex cujo pixet é G, pois ele representa a primeira linha da imagem. Nessa linha, o pixel da coluna e é do tipo ◣. O dupleto correspondente à posição e é \text{CG}; essa associação também aparece nas colunas m, o, p e s.

A leitura dos pixels depende do agrupamento das bases em pares. A inserção de uma única base após o primeiro dupleto desloca o agrupamento de todas as bases seguintes, alterando a interpretação dos pixels posteriores e comprometendo grande parte da linha.

Já a deleção do último dupleto elimina apenas a informação do último pixel, sem modificar o agrupamento dos anteriores. Portanto, seu efeito sobre a imagem é localizado.

O dupleto é CG. A inserção desloca a leitura dos dupletos seguintes; a deleção do último dupleto afeta apenas o último pixel.

b)

Nos dois sistemas, a informação depende da sequência de bases, lida em grupos que possuem um significado definido. No sistema artificial, cada dupleto reúne duas bases e representa um pixel. Nos organismos vivos, cada códon reúne três bases do RNA mensageiro e especifica um aminoácido ou um sinal de término da tradução.

Assim, com quatro tipos de bases, são possíveis 4^2 = 16 dupletos e 4^3 = 64 códons. O código genético é degenerado: diferentes códons podem especificar o mesmo aminoácido.

A tradução ocorre nos ribossomos, que associam a sequência de códons aos aminoácidos trazidos pelos RNA transportadores e catalisam a formação das ligações peptídicas.

Dupletos têm duas bases e codificam pixels; códons têm três bases e especificam aminoácidos ou término da tradução. Os ribossomos catalisam a tradução.

Assuntos: Mutações gênicas e cromossômicas, Síntese de proteínas e código genético.

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Questão 18 no caderno da 2ª fase da UNICAMP 2019

Fonte: Comvest/Vestibular Unicamp 2019. Prova oficial ↗