Questão 4 Fuvest 2024 - 2ª fase - dia 2
As interações entre as bases nitrogenadas do DNA são fundamentais para a manutenção da vida. Normalmente, essas interações ocorrem por ligações de hidrogênio, conforme proposto no modelo de Watson-Crick. Entretanto, existe também o modelo de Hoogsteen. A interação entre as bases adenina (A) e timina (T) para a formação do par A-T para ambos os modelos está representada a seguir:
a) Nas estruturas representadas na folha de respostas, circule as interações que são responsáveis por manter essas bases pareadas.
b) Considerando que esses dois tipos de pareamento estão em equilíbrio e que, comumente, o pareamento de Watson-Crick é predominante, a constante de equilíbrio K do processo representado é menor, maior ou igual a 1? Justifique a sua resposta.
O mecanismo de funcionamento de alguns fármacos para combate ao câncer, como os agentes alquilantes, depende da inserção de um grupo alquila nas bases de DNA, conforme representado esquematicamente a seguir para grupamentos amina das bases nitrogenadas.
c) A molécula de adenina consumiria mais, menos ou a mesma quantidade de agente alquilante do que a timina consumiria para bloquear todos os seus grupos suscetíveis à reação de alquilação ilustrada? Considere um rendimento de 100% e justifique a sua resposta com base nas diferenças estruturais entre as moléculas.
a) A estrutura do DNA é estabilizada pela formação de interações intermoleculares do tipo ligação de hidrogênio entre as bases nitrogenadas presentes nas diferentes fitas da dupla-hélice que constitui a macromolécula do ácido nucleico.
As interações do tipo ligação de hidrogênio ocorrem quando o hidrogênio estabelece interações com dois átomos de elevada eletronegatividade (flúor, oxigênio ou nitrogênio) sendo a primeira uma ligação covalente polar e a segunda a própria força intermolecular denominada ligação de hidrogênio.
Para identificar as ligações de hidrogênio nas estruturas deve-se identificar quais dos hidrogênios representados apresentam duas interações já que, pelo hidrogênio se estabilizar com uma única ligação covalente, a segunda interação certamente corresponde a uma ligação de hidrogênio.
A interação intermolecular, portanto, é aquela que se estabelece entre o hidrogênio e o átomo que já se apresenta estável com as demais ligações. Portanto, as interações que mantém as bases pareadas são dadas por:
b) Nomeando as estruturas pelos respectivos autores dos modelos, a constante de equilíbrio para a reação descrita é dada por:
Portanto, como o pareamento Watson-Crick é predominante
logo,
c) Conforme descrito no esquema do enunciado, no processo de alquilação, cada radical alquila substitui um hidrogênio ligado ao nitrogênio. Portanto, a quantidade de agente alquilante consumida é maior quanto mais hidrogênios ligados ao nitrogênio houver na base nitrogenada.
Assim, no esquema a seguir os hidrogênios substituíveis estão circulados em vermelho para cada uma das bases nitrogenadas:
Portanto, como a adenina apresenta três sítios aquiláveis e a timina apenas dois, conclui-se que a molécula de adenina consumiria maior quantidade de agente alquilante que a timina.