estrutura e função de ácidos nucléicos - instituto de quí...

Estrutura e Função de

Ácidos Nucléicos

UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO

INSTITUTO DE QUÍMICA

DEPARTAMENTO DE BIOQUÍMICA

QBQ0313

Flavia Carla Meotti

Os Ácidos Nucléicos

DNA – ácido desoxirribonucléico:

armazenador da informação genética na

maioria dos seres vivos

Função: armazenamento e transmissão da

informação genética

RNA – ácido ribonucléico: armazenador da

informação genética em alguns vírus,

importante na transmissão da informação


O Dogma Central da Biologia Molecular


Os ácidos nucléicos são unidades de NUCLEOTÍDEOS

• Base nitrogenada

• Grupo fosfato

• Pentose – desoxirribose (DNA) e ribose (RNA)

Fosfato

Base

púrica ou

pirimídica

Pentose


• Bases nitrogenadas dos ácidos nucléicos

Purinas

adenina guanina

citosina timina

(DNA) uracila

(RNA)

Pirimidinas


• Nucleotídeos (DNA)

Desoxiadenosina

5’ monofosfato

A, dA, dAMP

Desoxiguanosina

5’ monofosfato

G, dG, dGMP

Desoxitimidina

5’ monofosfato

T, dT, dTMP

Desoxicitinina

5’ monofosfato

C, dC, dCMP


• Nucleotídeos (RNA)

Adenosina 5’

monofosfato

A, AMP

Guanosina 5’

monofosfato

G, GMP

Citinina 5’

monofosfato

C, CMP

Uridina 5’

monofosfato

U, UMP

Os Ácidos Nucléicos • Os nucleotídeos são

unidos por ligações

fosfodiéster entre a 5’P de

um resíduo com a 3’OH

do resíduo seguinte para

formarem os ácidos

nucléicos

Propriedades Químicas dos Ácidos Nucléicos

Formas tautoméricas das bases nitrogenadas

As bases nitrogenadas são pouco solúveis em água em

pH 7,0

Interações entre os anéis cíclicos levam a um

empilhamento das bases em uma conformação planar

O empilhamento das bases é mantido por interações

eletrônicas (forças de van der Waals, dipolo-dipolo) reduz

o contato com a água e o espaço entre as bases

estabilização da estrutura tridimensional dos ácidos

nucléicos


Pontes de hidrogênio entre bases complementares e o

pareamento de bases na estrutura do DNA


1953 – JAMES WATSON e FRANCIS CRICK

Pontes de hidrogênio entre bases complementares


adenina

guanina

timina

citosina

Fitas antiparalelas

O DNA é flexível

Estrutura do DNA

A dupla hélice do DNA

Estrutura do DNA

Fenda ou

sulco maior

Fenda ou

sulco menor

Formas estruturais da dupla hélice

Estrutura do DNA

O DNA aparece com variações estruturais

Forma B (DNA-B)

-Forma mais estável (padrão)

-Predominante no DNA

cromossômico

-10,5 bases por volta

Forma A (DNA-A)

Estrutura do DNA

-Variante da forma B pela

redução da umidade relativa

em 75%

-11 pares de bases por volta

-Predominante em híbridos

DNA-RNA ou RNA-RNA (dupla

fita)


Forma Z (DNA-Z)

Estrutura do DNA

-Rotação para a esquerda

-12 pares de base por volta

-Devido à sequencias repetidas

C e G (G pode assumir

conformação syn)

-Suspeita-se que é importante

para a regulação da expressão

gênica e recombinação


O DNA pode adquirir formas menos usuais

Quais?

- Arranjos cruciformes

- Fita tripla

- Dobramento

Importantes no processo

de reconhecimento do

DNA por certas proteínas

e enzimas

Por que acontece?

Devido a presença de sequências específicas no DNA


Sequências específicas que levam a variações estruturais

no DNA

Sequência Palíndrome

Repetição em Espelho


Sequências palíndromes podem formar estruturas:

hairpins cruciformes


Triplete de DNA

- Ligações de hidrogênio adicionais

Desnaturação e Renaturação

Propriedades químicas da fita de DNA

A Separação das fitas de DNA ocorre pela destruição das ligações de hidrogênio se:

• O pH de uma solução de DNA for alterado

• A solução for aquecida (temperatura de fusão)

• Desnaturação: perda da estrutura helicoidal do DNA

• Renaturação: refazer a dupla hélice com as fitas complementares de DNA


O DNA pode hibridizar


Esta propriedade pode ser

empregada na detecção de

sequências específicas do DNA

importantes na expressão de

determinadas proteínas

Testes em Biologia Molecular, o

DNA pode hibridizar com

sondas marcadas

As bases nitrogenadas do DNA podem sofrer metilação

- Reconhecimento do

próprio DNA em

comparação com DNA

exógeno não metilado

- Mecanismo de

defesa: importante no

reparo do DNA em

caso de erro na

replicação

Alterações na estrutura dos nucleotídeos do DNA

As bases podem sofrer desaminação → mutação


HNO2

Conservantes

em alimentos

As bases podem sofrer alteração por radiação


dobra

Estrutura do DNA :

Supertorção

DNA de plasmídeos

Estrutura do DNA – Supertorção

Aumento da torção da esquerda para direita

Estrutura do DNA – O DNA circular Células procarióticas: O DNA se apresenta em forma circular, na

qual a dupla hélice se fecha por seus extremos. Apresentam um

único cromossomo associado a histonas NUCLEÓIDE.

Também presente como DNA extracromossomal (DNA de

plasmídeos)

Células eucarióticas: DNA presente na mitocôndria

O DNA é superenrolado (super-hélice) O DNA empacotado com proteínas formando a cromatina

Associado a proteínas de caráter básico (Histonas) empacotam e organizam o DNA em NUCLEOSSOMOS CROMOSSOMOS

O DNA em células de eucariontes

Histonas H1, H2A, H2B, H3 e H4 empacotam o

DNA formando o nucleossomo e a fibra de 30 nm


ESTRUTURA DO RNA

- Polímero de ribonucleosídeos 5’monofosfatos

- Ligações 3’,5’-fosfodiéster linear de fita simples,

RNA de fita dupla pode estar presente em

genomas virais

- Podem apresentar uma estrutura secundária e

terciária que envolve o pareamento de bases

intramoleculares, empilhamento de bases e

pontes de hidrogênio entre diferentes parte da

molécula

ESTRUTURA DO RNA

Pareamento de bases intramoleculares

ESTRUTURA DO RNA

Ex.: RNA transportador

Empilhamento de

bases no tRNA

Haste aceptora

ESTRUTURA DO RNA

TIPO DE RNA

RNA mensageiro mRNA

RNA ribossômico rRNA

RNA transportador tRNA

ESTRUTURA DO RNA

mRNA

- Contém a informação codificada no DNA, a qual será

traduzida em proteína

- O mRNA pode ser monocistrônico ou policistrônico

eucariontes

procariontes

ESTRUTURA DO RNA

rRNA

- O ribossoma é o aparelho

da síntese protéica (65%

RNA e 35% proteína)

- O rRNA corresponde a 80 %

do RNA celular

ESTRUTURA DO RNA

rRNA

- Contém uma

subunidade catalítica

responsável pela

formação da ligação

peptídica

ESTRUTURA DO RNA

tRNA

- “Ativa” os aminoácidos (haste

aceptora) para que a formação da

ligação peptídica seja

energeticamente favorável

- Reconhece códons no

mRNA alça do anticódon

ESTRUTURA DO RNA

Resumo da aula

Funções dos ácidos nucléicos DNA e RNA

Estrutura e propriedades químicas dos nucleotídeos

União dos nucleotídeos e formação das fitas

O pareamento de bases complementares e o modelo

da dupla hélice por Watson e Crick (1953)

Estrutura tridimensional e propriedades químicas da

estrutura do DNA e RNA

Tipos de DNA e RNA

Organização do DNA em cromatina em procariontes

e eucariontes

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