Transcript 1º aula - Estrutura dos Ácidos Nucléicos e Cromossomos

Componente curricular: Biologia Molecular
Profª Marília Scopel Andrighetti
ESTRUTURA DOS ÁCIDOS
NUCLÉICOS E
CROMOSSOMOS
ESTRUTURA DOS ÁCIDOS NUCLÉICOS -
NUCLEOTÍDEOS
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


Tanto o DNA como o RNA são formados pelo
encadeamento de grande número de moléculas menores,
os nucleotídeos, formados por três tipos de substâncias
químicas:
Base nitrogenada, composto por uma cadeia fechada de
carbonos que contêm nitrogênio;
Uma pentose;
Um fosfato.
A união da base nitrogenada com o açúcar é chamada
nucleosídeo.
NUCLEOTÍDEOS X NUCLEOSÍDEOS
Nucleosídeo
ESTRUTURA DOS ÁCIDOS NUCLÉICOS -
NUCLEOTÍDEOS



Cinco tipos: Adenina, Guanina, Citosina, Timina e
Uracila.
Adenina e Guanina: Duplo anel de átomos de carbono
(anéis aromáticos); chamadas de purinas ou bases
púricas.
Citosina, Timina e Uracila: Um anel de carbono;
chamadas pirimidinas ou bases pirimídicas.
DNA: Adenina – Timina; Citosina – Guanina
RNA: Adenina – Uracila; Citosina - Guanina
BASES NITROGENADAS
PURINAS
PIRIMIDINAS
adenina
citosina
guanina
timina  DNA
uracila  RNA
PENTOSES

DNA: possui uma desoxirribose.
Ácido desoxirribonucléico

RNA: possui uma ribose.
Ácido ribonucléico
A ligação de um nucleotídeo com outro é entre o
fosfato de uma unidade e a pentose da outra.
PENTOSES
LIGAÇÃO ENTRE A PENTOSE E A BASE
NITROGENADA
Ligação N- glicosídica – covalente;
 Hidroxila ligada ao carbono 1 da pentose.

LIGAÇÃO ENTRE NUCLEOTÍDEOS
Através de seus grupamentos fosfatos
Nucleosídeo
Nucleotídeo
Ligação Fosfodiéster
LIGAÇÃO ENTRE BASES
NITROGENADAS



A ligação feita por pontes de hidrogênio:
Timina (T) liga-se à Adenina (A) - duas pontes de
hidrogênio;
Citosina (C) liga-se à Guanina (G) - três pontes
de hidrogênio.
LIGAÇÃO ENTRE BASES
NITROGENADAS

Tais pontes de hidrogênio são formadas em
decorrência da presença de grupos ceto (C=O) e amino
(C-NH2) nas bases;
TeU
A
ceto
amino
G
grupo ceto
e amino
C
grupo ceto
e amino
LIGAÇÃO ENTRE BASES
NITROGENADAS



Pirimidina < Purina
Logo, AT e CG tem, aproximadamente, o mesmo
tamanho;
Isso proporciona uma dimensão proporcional ao
longo da molécula de DNA.
LIGAÇÃO ENTRE DUAS FITAS DE DNA
DUPLA HÉLICE DO DNA
Duas fitas se enrolam em torno de um eixo
imaginário;
 Desoxirriboses ficam externas (expostas ao meio
aquoso) e bases ficam internas (anéis são
hidrofóbicos);
 Fitas em direções opostas: 5’-3’ e 3’-5’ = FITAS

ANTIPARALELAS;

As bases ficam pareadas entre as duas fitas,
mantendo a estrutura da molécula.
DUPLA HÉLICE DO DNA





Devido ao pareamento das bases, as fitas de DNA são
ditas COMPLEMENTARES;
Isso assegura uma replicação mais precisa;
Ligação glicosídica entre a pentose e a base não estão
diretamente opostas na dupla-hélice;
Tal fato gera duas cavidades: maior e menor;
Na cavidade maior, as bases ficam expostas ao
solvente, interagindo com moléculas sem precisar
romper a estrutura do DNA.
CAVIDADES MAIOR E MENOR DO DNA
FORÇAS QUE ESTABILIZAM A DUPLAHÉLICE

Ligações covalentes – unem os átomos;

Forças hidrofóbicas – forçam as bases a se esconderem
dentro da dupla hélice;

Forças de Van der Walls – entre os anéis aromáticos de
bases adjacentes (ao lado);

Pontes de hidrogênio – entre as bases adjacentes.
REFLEXÃO


Qual a ligação mais difícil de ser quebrada?
Adenina – Timina ou Guanina – Citosina?
Se uma sequência de uma fita de polinucleotídeos
fosse AATCCATGT, qual seria o filamento
complementar?
DESNATURAÇÃO E RENATURAÇÃO
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
São processos importantíssimos para a replicação,
recombinação e transcrição do material genético;
Desnaturação: pontes de hidrogênio entre as fitas
complementares são rompidas;
Renaturação: inverso da desnaturação.
DESNATURAÇÃO


Pode ocorrer por aumento de temperatura,
tratamento com ácidos ou bases, agentes
desnaturantes e  concentração de sal;
Pareamento entre as bases não apresenta a
mesma estabilidade – separação de GC exige
temperaturas mais altas, ou  concentração de
agentes desnaturantes, devido à diferenças do
número de pontes de hidrogênio.
DESNATURAÇÃO


Tm: Temperatura na qual 50% do DNA encontrase desnaturado;
A Tm depende da proporção de bases AT em
relação à GC;
 [ ] GC
 Temperatura
 Tm
RENATURAÇÃO
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Ocorre através do resfriamento;
O anelamento ocorre a uma temperatura de 25ºC
abaixo da Tm;
À medida que algumas bases se associam, a
velocidade de renaturação aumenta;
Caso ocorra um resfriamento abrupto, as fitas de
DNA podem colapsar e não renaturar.
RENATURAÇÃO
A velocidade de renaturação do genoma
depende do seu tamanho e
da sua complexidade
TIPOS DE DNA
Sintético

Oligonucleotídeos: sequências curtas
determinadas de DNA sintético;
e
pré-
Fisiológicos (in vivo)

Tipo B, A e Z: Diferem quanto à conformação e
podem facilitar ou dificultar a interação da
molécula com proteínas.
DNA TIPO B

Forma clássica descrita por Watson e Crick e
mais abundante;

Dupla-hélice gira para a direita;

Conclui uma volta a cada 10pb (pares de base).
Obs: Em solução, geralmente o DNA assume a conformação
B. Quando há pouca água disponível para interagir com a
dupla hélice, o DNA assume a conformação A.
DNA TIPO A

Dupla-hélice gira para a direita;

Forma desidratada do tipo B;

Conclui uma volta a cada 11pb (pares de base);

Apresenta estrutura mais curta e larga;

Forma presente nas regiões
DNA:RNA e em RNA dupla fita.
híbridas
de
DNA TIPO Z
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
Dupla-hélice gira para a esquerda;
Ocorre quando o açúcar e a base nitrogenada
ficam do mesmo lado da ligação glicosídica;

Cadeia aparece na forma de zigue-zague;

Apresenta estrutura mais longa e fina;

Conclui uma volta a cada 12pb (pares de base);

Em eucariotos o DNA tende a assumir a
conformação Z-DNA devido à metilação do DNA.
TOPOISOMERASES
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


Enzimas que promovem a quebra de ligações
fosfodiéster;
As fitas de DNA podem, assim, passarem uma
sobre a outra e alterarem o superenrolamento
da molécula;
São importantes nos eventos de replicação,
transcrição e recombinação;
Enzimas alvos de drogas antimicrobianas e
anticancerígenas.
ESTRUTURA DO RNA
Polímero linear de nucleotídeos unidos por
ligações fosfodiéster 5’3’;
 Ribose - açúcar presente;
 Timina (T) é substituída pela Uracila (U);
 Normalmente
fita simples, embora possa
apresentar pareamento intracadeia (estrutura
similar ao DNA tipo A);
 Alguns vírus apresentam RNA fita dupla como
genoma;
 Híbridos DNA:RNA (estrutura tipo A) são
formados na transcrição.

TIPO DE RNA: LOCALIZAÇÃO E
FUNÇÃO
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
mRNA (mensageiro): transfere a informação do
DNA ao ribossomo para a síntese de proteínas;
rRNA (ribossomal): componente dos ribossomos.
Representa 75% do RNA total da célula;
tRNA (transportador): carrega os resíduos de
aminoácidos até os ribossomos para a síntese de
proteínas.
mRNA
rRNA e tRNA
CÓDIGO GENÉTICO
TIPO DE RNA: LOCALIZAÇÃO E
FUNÇÃO
Eucariotos ainda contêm:
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

hnRNA (heterogêneos nucleares): precursores
de mRNA;
snRNA (pequenos nucleares): ligados a
proteínas formando as ribonucleoproteínas (snRNP)
que tem função de produzir mRNA funcionais;
Ribozimas: pequenos RNAs presentes no núcleo e
citoplasma com funções estruturais e catalíticas.
INTERAÇÕES DNA/PROTEÍNAS
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Proteínas: organizam, replicam e transcrevem as
informações do DNA;
Não específicas: empacotam e mantêm a
estabilidade da molécula;
Específicas: ligam-se a sequências definidas de
nucleotídeos. Auxiliam o início da transcrição e
controlam esse processo.
INTERAÇÕES DNA/PROTEÍNAS
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
Para o reconhecimento do DNA por proteínas, as
fitas não precisam estar abertas;
Bases expostas são reconhecidas por aminoácidos
na cavidade maior (principalmente) e menor do
DNA;
Os aminoácidos ligam-se às bases por pontes de
hidrogênio.
INTERAÇÕES DNA/PROTEÍNAS
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

Competição: duas proteínas reconhecem o
mesmo sítio. A ligação depende da [ ] de cada
uma e da intensidade da ligação;
Cooperação:
proteínas
só
se
ligam
conjuntamente. Ocorre também com proteínas
que só se ligam após a ligação de uma primeira
que reconhece a sequência do DNA;
Autocooperação: quando proteínas iguais se
ligam adjacentes e a primeira facilita a ligação
das demais.