Biologia Molecular I - Estrutura do DNA e RNA; Cromossomo, Cromatina e Nucleossomo

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Rafaela Bilhão 
28/04/2022 
BIOLOGIA MOLECULAR I 
ESTRUTURA DO DNA E DO RNA 
→ nucleotídeo – fosfato + pentose + base 
nitrogenada 
 
→ o açúcar do DNA tem 5 carbonos e é uma 
desoxirribose 
Bases nitrogenadas 
purina (dois 
anéis cíclicos) 
adenina guanina 
Pirimidina (um 
anel cíclico) 
citosina timina 
→ as bases têm variações de acordo ao que está 
ligado – ex: ao açúcar: nucleosídeo 2’-
desoxiadenosina 
 
→ na cadeia polinucleotídica as bases 
nitrogenadas são ligadas e uma doadora e outra é 
receptora 
→ tautômeros das bases – uma variação química 
de um composto / variações das ligações químicas 
de um mesmo elemento / mudam a posição do 
hidrogênio e isso muda o receptor e o doador 
 
→ a guanina + a citosina possui três pontes de 
hidrogênio 
→ a amina + timina possui duas pontes de 
hidrogênio 
→ as pontes de hidrogênio só são possíveis de 
serem formadas, porque tem um padrão 
compatível entre receptor e o doador 
→ pontes de hidrogênio – interação entre as 
bases nitrogenadas (interação fraca) 
→ cadeias polinucleotídica – união de vários 
nucleotídeos 
→ o DNA é formado por duas cadeias 
polinucleotídicas 
→ as cadeias polinucleotídicas do DNA ficam em 
sentido paralelo, ou seja, 5’ 3’ e 3’ 5’ 
→ a forma do DNA não é perfeito e por isso possui 
cavidades diferentes 
→ exterior do DNA = esqueleto de açúcar fosfato 
que é composto pela desoxirribose e o 
agrupamento fosfato / carbono fosfato; interior 
do DNA = bases nitrogenadas 
 
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→ o tamanho, o diâmetro e o número de 
nucleotídeos e cavidades variam no DNA 
→ força de Van der Waals – interação química 
fraca que depende da distância entre os núcleos 
das duas moléculas que fazem a força de van der 
waals 
→ a proteína reage com o DNA por meio de hélices 
→ as proteínas interagem com o esqueleto 
carbono fosfato (parte exterior do DNA) através de 
tração eletrostática ou força de van der waals 
→ o grupamento fosfato é um aníon (carga 
negativa) 
→ a molécula de DNA é negativa e as bases não se 
repelem porque são ligadas através de pontes de 
hidrogênio 
→ a ligação entre dois nucleotídeos é feita por 
ligação fosfodiéster – essa ligação se dá sempre de 
um grupamento fosfato de um nucleotídeo com a 
hidroxila do nucleotídeo anterior 
→ o que o une os nucleotídeos é uma ligação 
covalente, ligação por compartilhamento de 
elétrons que é uma ligação fosfodiéster, que é 
uma ligação forte 
→ o último nucleotídeo da cadeia vai sempre ter o 
agrupamento hidroxila 3’ livre 
→ qualquer molécula que interage com o DNA 
através das cavidades do mesmo 
→ as interações da proteína variam se ligarem a 
cavidade maior ou menor, mas sempre vão ser 
pontes de hidrogênio e força de van der waals 
→ através da cavidade menor é possível distinguir 
a dupla C – G e G – C e da cavidade maior é 
possível distinguir a dupla A – T e T – A 
→ o DNA tem uma estrutura bem regular e tem 
três tipos de estruturas mais frequentes do DNA 
dentro das células – estrutura do tipo B, do tipo A 
e do tipo Z 
→ essas diferentes estruturas influenciam bases 
por volta, diâmetro da fita, se no interior vai ter só 
nucleotídeo ou um espaço vazio 
→ a estrutura B é a mais comum 
 
→ a molécula de DNA absorve luz ultravioleta. A 
fita simples absorve mais luz que a fita dupla. O 
nucleotídeo livre absorve mais ainda 
→ temperatura de melting – Tm – temperatura de 
desnaturação 
→ quanto maior o conteúdo de C + G (citocina + 
guanina), maior é a temperatura de desnaturação 
→ eletroforese – teste de separação – DNA por 
tamanho 
→ DNA – proteína – guarda as informações 
genéticas 
→ RNA – faz a tradução do DNA 
→ DNA (transcrição) – RNA (tradução) – proteína 
→ RNA – possui vários tipos: mensageiro, 
ribossômico, regulatório – o ribossômico já tem 
função 
→ o RNA tem apenas uma cadeia polinucleotídica 
→ eucarioto – o DNA fica no núcleo, síntese de 
proteínas ocorre no citoplasma 
 → RNA – possui uracila ao invés de timina e é 
ribose (tem 5 carbonos) ao invés de desoxirribose 
e tem uma única cadeia polinucleotídica 
→ RNA também tem carga negativa 
→ sentido 5’ 3’ 
 
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→ a uracila pode interagir com a guanina, algo que 
a timina não consegue fazer – duas pontes de 
hidrogênio 
→ a uracila por formar tretalça através da 
interação das bases nitrogenadas 
 
→ RNA consegue formar trincas por conta da 
uracila 
→ a cadeia de RNA pode ter formas diferentes de 
acordo com a sequência 
→ ribozima – molécula de ácido ribonucleico 
(RNA) que tem a capacidade de atuar como 
catalisador em uma reação química 
CROMOSSOMO, CROMATINA E NUCLEOSSOMO 
→ dentro da célula o DNA está associado a 
proteínas – cromossomo (DNA + ptn = 
cromossomo) 
→ cromatina – determinada região do DNA e suas 
proteínas associadas 
→ proteínas – histonas e proteínas não-histônicas 
→ nucleossomo – associação regular do DNA com 
as histonas 
→ Vantagens da associação do DNA com as 
proteínas: 
• forma compacta cabe dentro da célula 
• a compactação protege lesões 
• é uma forma eficiente de se transmitir o 
DNA para as células filhas 
→ cromossomos são DNAs diferentes associados a 
proteínas 
→ DNA de eucarioto é linear e de procarioto é 
circular 
→ alguns organismos a maioria das células adultos 
são poliploides 
→ o tamanho do genoma está relacionado com a 
complexidade do organismo 
→ vírus podem usar até ambas as fitas de DNA 
para codificar genes sobrepostos 
→ éxon e íntron (maiores e numerosos) 
→ íntron é parte do gene que é lido no RNA 
primário e retirado do RNA maduro, ficando 
apenas os éxons 
→ DNA intergênico fica entre os gens – 60% do 
DNA humano, onde 45% são repetições 
amplamente distribuídas no genoma e 25% são 
outros tipos de regiões intergênicas 
→ 46% do nosso DNA é repetitiva – quanto maior 
a complexidade do organismo, maior é a 
quantidade de DNA repetitivo 
 
→ microssatélites – qualquer repetição entre 2 a 
8 genes – são sequências simples repetidas de 
DNA, que se repetem em tandem ao longo do 
genoma, formando sítios altamente polimórficos, 
o que possibilita o seu uso como marcas 
moleculares 
→ pseudogene – ocorre após a duplicação gênica 
– é uma sequência nucleotídica similar a um gene 
normal, mas que não dá como resultado um 
produto funcional, quer dizer, que não se expressa 
→ o DNA tem sequências repetitivas nos 
telômeros (extremidades dos cromossomos 
 
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lineares), região de origem de replicação, no 
centrômero (região importante para a divisão do 
DNA) 
→ centrômero – sequência repetitiva - região do 
cromossomo que apresenta um estrangulamento. 
No centrômero, está presente, além de DNA, um 
disco de proteína com a função de prender os 
filamentos cromossômicos às fibras de fuso 
durante o processo de divisão celular 
→ eucariotos: espaçadas em cerca de 30 a 40 kb; 
procarioto: único sítio 
 
→ SMC: proteínas de manutenção estrutural do 
cromossomo – ex: coesina e condensina 
→ coesina – junta o centrômero – manutenção 
estrutural do cromossomo 
→ condensinas – são proteínas de manutenção 
estrutural dos cromossomos, elas possuem 
funções importantes na divisão celular, estão 
envolvidas na condensação cromossomatica e na 
coesão da cromatides irmãs no processo de 
divisão celular 
 
→ nucleossomo – unidade básica de condensação 
do DNA que envolve as proteínas histônicas e o 
DNA 
 
→ oito proteínas histônicas que se organizam em 
um oligômero e o DNA se enrola ao arredor desses 
núcleos de histonas que chamamos de 
nucleossomos e isso forma a fita de 10 
nanômetros / o DNA nucleossomol enrola as 
histonas e o DNA de ligação liga uma histona a 
outra 
→ existem 5 tipos de histonas e o DNA se ligam ao 
DNA por ligação eletrostática 
 
 
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→ os aminoácidos se diferenciam pela polaridade 
→ porção N-terminal é a que mais varia nas 
proteínas histonas 
→ histonas (H1) se liga ao nucleossomoe faz com 
que o DNA da entrada e da saída se aproximem – 
quando se adiciona da histona H1 facilita a 
formação da fita de 30 nanômetro 
→ a fita de 30 nanômetro tem duas estruturas 
principais: solenóide e zigue-zague – pode ter as 
duas estruturas na mesma fita 
 
→ histona: caráter básico que ajuda a neutralizar 
a carga negativa do DNA 
→ as caudas das histonas emergem tanto entre as 
fitas como em ambos os lados da fita ajudando a 
direcionar o DNA a se enrolar ao redor das 
histonas 
→ as caudas N-terminais ajudam a estabilizar a 
fibra de 30nm. A cauda da histona H4 forma 
muitas pontes de hidrogênio com H2A e H2B na 
superfície de nucleossomo adjacente. Esses 
resíduos de H2A e H2B são muito conservados e 
não estão envolvidos na ligação do DNA e 
formação do octâmero 
→ compactação em nucleossomo e na fibra 30nm 
resulta na compactação linear do DNA em 
aproximadamente 40 vezes, mas ainda é 
insuficiente para colocar de 1 a 2 metros de DNA 
no núcleo (10-5 metros), então tem outros tipos 
de compactação, a proteína SMC e topoisomerase 
II ajudam a formar esse grau maior de 
compactação 
→ H2A.z: associadas a regiões transcritas. Inibe a 
formação de estruturas repressivas de cromatina 
pelos nucleossomos – um tipo de variação de 
histonas 
→ a interação histona-DNA é dinâmica e muitas 
das vezes é necessário a liberação de sítio para a 
ligação de uma proteína 
→ existem complexos que influenciam na 
estabilidade do octâmero de histona-DNA, 
chamados complexos remodeladores de 
cromatina 
→ montagem do nucleossomo pode ser 
dependente de ptn de ligação ao DNA 
→ regiões do DNA também podem influenciar na 
montagem do nucleossomo 
→ normalmente as regiões ricas em DNA são as 
que interagem com o octâmero de histonas, 
geralmente elas têm que estar presentes na 
cavidade menor que são as regiões ricas em A – T, 
as ricas em G – C geralmente presentes na 
cavidade menor elas não interagem com os 
núcleos de histonas, então a sequência de DNA 
pode influenciar na posição de um determinado 
nucleossomo 
 
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→ as modificações covalentes que ocorrem nas 
caudas terminais das 4 histonas (H24, H2B, H3 e 
H4) tem três modificações principais: 
• acetilação: transcrição 
• metilação: silenciamento 
• fosforilação: cromatina altamente 
condensada 
→ Tetrameros H3-H4 nunca são liberados do DNA. 
Dímeros H2A e H2B são liberados do DNA esse 
juntam a novos dímeros e tetrâmeros formando 
novos nucleossomos