Química - Semana 162

Escrito por: Henrique Fonseca.

JOGO DNA VELHA

O seguinte contexto será útil para os problemas de níveis iniciante e intermediário.

Em novembro de 2022, o divulgador científico Steve Mould compartilhou, no youtube, um jogo da velha codificado por meio de moléculas de DNA:

O sistema de Mould, em parceria com a Universidade York, baseia-se nas portas lógicas moleculares.

Portas lógicas

Uma porta lógica molecular é um dispositivo físico-químico que funciona como uma porta lógica. No caso do projeto de Mould, a porta baseia-se no rearranjo das ligações de hidrogênio que conectam as bases nitrogenadas do DNA. Mais especificamente, o sistema consiste em nove tubos de ensaio com portas lógicas moleculares que formam disjunções correspondentes aos movimentos de um jogo da velha. Quem programa as respostas do computador, nesse jogo, é quem prepara os tubos previamente. Em geral, usa-se um algoritmo que sempre dá ao DNA uma estratégia vencedora (ou, pelo menos, não perdedora).

INICIANTE

A molécula-chave desse sistema é a desoxirribozima – um ácido nucleico de poucos nucleotídeos que acelera a quebra de fitas simples de DNA sem que sua estrutura mude após esse processo. Com base nessa descrição, é razoável inferir que essa molécula é um

a) catalisador enzimático.
b) açúcar polissacarídeo.
c) polipeptídeo ramificado.
d) ácido inorgânico.
e) lipídio saturado.

INTERMEDIÁRIO

Como, na prática, transforma-se a desoxirribozima ("DNAzima", para encurtar) em uma porta lógica? Como exemplo, vamos analisar a porta de conjunção. Mould utilizou uma DNAzima com dois trechos livres de bases nitrogenadas que só se ligam, respectivamente, a duas fitas simples específicas: A e B.

Além disso, o projeto contava com fitas especiais, equipadas com um sistema luminoso:

  • em uma extremidade, uma molécula fluorescente, que absorve fótons em uma certa frequência e emite fótons em outra frequência;
  • na outra extremidade, uma molécula quencher ("extintora"), que, quando na mesma fita de uma molécula fluorescente, impede a fluorescência dissipando a energia luminosa para o meio por meio de calor.

Assim, a DNAzima de conjunção é tal que, se o primeiro trecho livre liga-se a A E o segundo liga-se a B, então a estrutura da DNAzima se altera e abre um novo trecho livre de bases nitrogenadas.

Esse novo trecho, que só se abre se a condição de conjunção for satisfeita, liga-se a um tipo de fita com sistema luminoso. Porém isso leva à quebra (catálise) do sistema luminoso, de modo que, não existindo mais a conexão entre fluorescente e quencher, o pedaço com a molécula fluorescente pode, de fato, emitir luz, que se mede em laboratório.

Nesse sentido, qual dos seguintes esquemas ilustra o mecanismo de reação dessa porta lógica molecular de conjunção?

Fonte: Macdonald, J., Li, Y., Sutovic, M., Lederman, H., Pendri, K., Lu, W., Andrews, B. L., Stefanovic, D., & Stojanovic, M. N. (2006). Medium Scale Integration of Molecular Logic Gates in an Automaton. Nano Letters, 6(11), 2598–2603. https://doi.org/10.1021/nl0620684 (adaptado).

 

AVANÇADO

(Traduzido da Olimpíada Nacional de Química da Austrália 2021)

Um componente do combustível diesel é o hidrocarboneto C12H24, com densidade 0,790gmL1. Que volume de CO2 (medido a 25C e 100kPa) é produzido a partir da combustão completa de 2,00L de C12H24 em oxigênio excessivo?

a) 2,79L.

b) 3,53L.

c) 1400L.

d) 2790L.

e) 3530L.