Bioquímica Estrutura e Função dos Ácidos Nucleicos; DNA e RNA; Replicação; Transcrição; Tradução; Ribossomos.

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CARACTERÍSTICAS FENOTÍPICAS 
E PROTEÍNAS
> Sintetizadas por reações químicas, catalisadas por enzimas (proteínas)
> Proteínas passam por 2 processos importantes para serem formadas
· Transcrição: síntese de RNA a partir de uma molécula de DNA
· Tradução: leitura de uma molécula de RNA para a síntese de uma proteína
> Moléculas diferentes são sintetizadas, a partir de monômeros, usando como base o modelo anterior, mas não são iguais
· Ex: DNA -> RNA -> Proteína
> Replicação: construção de uma molécula de DNA a partir de uma outra molécula de DNA
· Pode acontecer entre RNAs também (vírus)
· Pode acontecer o processo inverso, que chamamos de transcrição reversa
FUNÇÕES DOS ÁCIDOS NUCLEICOS
> Manutenção e transmissão das características hereditárias
> DNA: molécula responsável pela manutenção e expressão das características
> Vírus: exceção
· Conseguem transmitir características pelo RNA
ESTRUTURA DOS MONÔMEROS DOS NUCLEOTÍDEOS
> Bases nitrogenadas
· Púricas: adenina 
e guanina
· Pirimídicas: citosina,
timina e uracila
> Pentose
· Desoxirribose: DNA
· Ribose: RNA
> Fosfato
· PO4
> O nucleotídeo em si:
· Ligação éster entre o fosfato e a pentose
· Ligação glicosídica entre a pentose e a base nitrogenada
FUNÇÕES DOS NUCLEOTÍDEOS
> Transferência de energia (ATP)
· Hidrólise dos nucleotídeos trifosfatos fornecem a energia química que direciona várias reações celulares
> Componentes de coenzimas
· Coenzima A
> Transferência de elétrons e hidretos
· NADH, FADH2
> Mensageiros químicos
· Transferência de informações
· Funções reguladoras dentro das células
> Formação de polímeros
· DNA e RNA
POLIMERIZAÇÃO DOS NUCLEOTÍDEOS
> Ocorre uma ligação fosfodiéster
· Fosfato ligado na hidroxila do carbono 3’ do próximo nucleotídeo
· Forma uma cadeia de nucleotídeos, o carbono 3’ de um nucleotídeo liga no carbono 5’ de outro nucleotídeo (5’ -> 3’) 
HISTÓRIA DO DNA
> 1950: Chargaff
· Identificou proporções parecidas de AT e CG
> 1951: Rosalind Franklin
· Difração de raio X
· Estrutura em filamentos duplos e periodicidade
· Conceito de dupla hélice
> 1953: Watson e Crick
· Publicaram a estrutura
do DNA e ganharam o Nobel de Medicina
DNA - ÁCIDO DESOXIRRIBONUCLEICO
> Polímero de nucleotídeo formado por duas cadeias polinucleotídicas (fitas)
> Ligações de hidrogênio entre as bases nitrogenadas unem as
duas fitas
> Fitas são antiparalelas
· Via de mão dupla
ONDE O DNA É ENCONTRADO?
> Células eucariontes: envolvido pelo núcleo, protegido pelo envoltório nuclear
· DNA é organizado no núcleo, empacotado na forma de cromatina 
· Histonas: proteínas que fazem o DNA enrolar
· DNA organelar: DNA em algumas organelas, como mitocôndrias e cloroplastos
· Topoisomerases modificam a hélice do DNA, quebrando alguns filamentos e religando-os
 > Enrolam cada vez mais o DNA organelar, para ficar mais compacto dentro da célula
> Células procariontes: solto no citoplasma
DESNATURAÇÃO E 
RENATURAÇÃO DO DNA
> Desnaturação: separação das fitas do DNA
> Renaturação: fitas se unem novamente
> DNA absorve ultravioleta
· Conseguimos avaliar a absorbância
> Hipercrômica: desnaturação
· quando o DNA é aquecido
· aumenta a cor
· maior temperatura, maior absorbância de ultravioleta
> Quanto mais hipercrômica, mais DNA de fita simples temos
> TM: temperatura de dissociação, ou seja, metade do DNA utilizado está em condição de fita simples
> Adenina-Timina: menor TM 
· menos energia para quebrar as ligações de hidrogênio e fazer com que o DNA fique em fita simples)
· 2 ligações de hidrogênio
> Guanina-Citosina: maior TM 
· mais energia para quebrar as ligações de hidrogênio e fazer com que o DNA fique em fita simples)
· 3 ligações de hidrogênio
> Agentes que podem diminuir a TM 
· NaOH: elevação do pH
· água destilada: carga repulsiva do DNA é estabilizada por cátions, o que não ocorre na água destilada
> Hipocrômica: renaturação
· quando o DNA é resfriado
· menor temperatura, menor absorbância de ultravioleta
> Requisitos para renaturação
· Concentração suficientemente alta de sal para eliminar repulsão eletrostática entre os fosfatos das fitas
· Temperatura suficientemente alta para romper pontes de hidrogênio do DNA de fita simples, mas baixa o suficiente para o pareamento entre as fitas
RNA - ÁCIDO RIBONUCLEICO
> Polímero de nucleotídeos unidos por ligações fosfodiéster
> Presença de ribose
> Uracila no lugar da timina
> RNA pode sofrer modificações após ser sintetizado (após a transcrição)
> Possui um OH na molécula, onde seria um H no DNA
CLASSES DE RNA
> Codificantes
· RNA mensageiro
> Não codificantes
· RNA ribossômico 
· RNA transportador
· RNA heterogêneo nuclear
· RNA pequeno nuclear
· RNA de interferência
· ribozimas (catalisadoras), são enzimas que não são proteínas
>>>>> Replicação do DNA <<<<<
> Síntese do DNA (duplicação)
> A replicação ocorre onde o DNA está (núcleo, organelas e citoplasma)
> Ocorre na fase S da intérfase
> Semi Conservativa: cada fita do DNA funciona como um “molde” para a síntese de uma nova fita, produzindo duas novas moléculas de DNA, cada uma com uma fita nova e uma velha
ORIGEM DE REPLICAÇÃO
> Ponto de início da replicação
> DNA circular: ori C
· procariontes
· ocorre de modo bidirecional
· forquilhas de replicação: direções da replicação 
(<- / ->)
> DNA nuclear/organelar pode ter mais de um ponto de origem
DNA POLIMERASE
> Enzima que liga os monômeros de DNA, construindo polímeros
> Precisam de um molde
· guiadas pela fita de 
DNA molde
· seguem o pareamento 
de bases (A-T/C-G)
> Lê a fita no sentido 3’ -> 5’
> Polimeriza a fita no sentido invertido (antiparalela) 5’ -> 3’
> Adição de nucleotídeos trifosfato
· quebra da ligação fosfato gera energia para fazer as ligações fosfodiéster e deslocar a molécula
· reação irreversível
> Precisam de um iniciador para adicionar o primeiro nucleotídeo
· enzima primer (primase) faz isso, no sentido 5’ -> 3’
· deixa uma extremidade 3’ livre
· molécula de RNA (RNA polimerase)
> Adiciona um pedacinho de RNA na molécula
· ele é removido depois
PROCESSO DE SÍNTESE
> DNA sofre uma desnaturação
e “desenrola” 
· Topoisomerases e helicases fazem isso
> Forma 2 moldes
· primer entra em ação
> Quebra da ligação de hidrogênio abre espaço para adicionar o próximo nucleotídeo, pela DNA polimerase
> Fita contínua (líder): vai polimerizando no sentido 5’ -> 3’
> Fita descontínua: a extremidade livre é o 5’
· polimerase não consegue colocar um nucleotídeo ali
· espera desnaturar um bom trecho e adiciona mais um primer para fazer a polimerização no 5’ -> 3’ 
> Fragmentos de Okazaki
· fragmentos de DNA criados na fita descontínua, que depois são ligados pela DNA ligase
REAÇÃO EM CADEIA DA POLIMERASE (PCR)
> Síntese de DNA in vitro
> Em um tubo em solução tampão, colocar os nucleotídeos trifosfato, os iniciadores (primers) e a amostra
> Maior temperatura: desnaturação do DNA, mas acaba desnaturando a proteína
> Então, é utilizada a polimerase de organismos extremófilos (TAQ polimerase), para que a proteína não se desnature
> Primer hibridiza o DNA, em uma temperatura um pouco abaixo da TM 
> Depois, a solução é colocada em temperatura ótima (72°C) para ocorrer a replicação
>>>> Transcrição <<<<
> Síntese de RNA (expressão gênica)
> Expressa os genes para a construção de RNA específicos ou para formar proteínas
> A transcrição não ocorre com toda a molécula, igual no DNA
RNA POLIMERASE
> Faz polímeros de RNA
> Procariontes têm apenas um tipo de RNA polimerase, enquanto eucariontes têm mais de um tipo
> Holoenzima: 2α, 1β e 1β’ são responsáveis pela polimerização 5’ -> 3’ (enzima central)
> Fator Sigma: subunidade adicional que direciona a enzima para os sítios de iniciação específicos do DNA
· reconhece a região do que será o gene
> Requer um molde
· extremidade 3’ livre
· uma das fitas do DNA
> Adenina é pareada com Uracila
> As fitas são iguais, só trocamos o T pelo U
> Bolhade transcrição: local onde ocorre a desnaturação do DNA, para ser usado de fita molde
INÍCIO DA TRANSCRIÇÃO
> Região promotora: sequência de nucleotídeos que reconhece o fator sigma
· indicam o começo da transcrição
· TATA box (começa com TATA)
> Elongamento: crescimento da cadeia polinucleotídica
· base pareia no molde, realizando as ligações fosfodiéster 5’ -> 3’
TÉRMINO DA TRANSCRIÇÃO
> Pode ocorrer por 2 fatores
01. Terminação dependente da proteína rhô
> Reconhece uma região que foi transcrita
> Proteína motora: segue em direção a RNA polimerase e desestabiliza a molécula para acabar a transcrição
02. Terminação não dependente da rhô
> Formação de um grampo de terminação, próximo da região da bolha de transcrição
> Desestabiliza a ligação entre o DNA e o RNA, terminando com a transcrição
NOS EUCARIONTES
> Após esse processo, as RNA polimerases precisam de proteínas auxiliares, que atuam como fatores de transcrição
> É preciso chegar em um ponto que o RNA fique “maduro”, e isso acontece por 3 fatores
01. Adição do quepe 5’
> Adição de um resíduo de metilguanosina ligado ao resíduo 5’ terminal do RNAm por meio de uma ligação trifosfato
> Protege o RNAm das ribonucleases e participa da ligação do RNAm ao ribossomo para iniciar a tradução
· o RNAm sai do núcleo e vai para o citoplasma, onde há várias ribonucleases, que quebram a molécula
· quepe 5’ ajuda a proteger
02. Adição da cauda poli-A
> Auxilia na estabilização dos RNAm e facilita sua saída do núcleo em direção ao citoplasma
> Faz com que o RNAm fique estável dentro do citoplasma
> É adicionada após a transcrição, pela poliadenilato-polimerase, utilizando ATP como substrato
> Presente na maioria dos RNAm
03. Splicing
> Processo pós transcricional
> Remoção dos íntrons e ligação dos éxons (corte e junção)
> Sequências não codificadoras (íntrons) são transcritas com o resto do gene
> Íntrons são sintetizados e éxons são unidos para formar um RNA funcional maduro
>>>> Tradução <<<<
> Síntese de proteínas
> A informação é armazenada no DNA em forma de nucleotídeos, então ocorre a tradução do que está em forma de nucleotídeo para aminoácido
> Procariontes: transcrição e tradução são simultâneas
> Eucariontes: tradução acontece no citoplasma 
ou nas organelas
CÓDIGO GENÉTICO
· Relação entre a sequência de bases no DNA (A, T, C, G) e a sequência correspondente de aminoácidos na proteína
· Formado por 3 nucleotídeos em cada códon (3 nucleotídeos = 
1 aminoácido)
> O código genético não é superposto e é redundante, ou seja, um único aminoácido pode ser especificado por mais de um códon
> Matriz de leitura: denomina como o códon vai ser lido
· AUG: sequência de nucleotídeos que determina o início da matriz de leitura
> UAA, UAG, UGA: códons de término
> Anticódon: pareamento oposto
· ex: se o códon for AUC, o anticódon será UAG
> Códon: RNAm
> Anticódon: RNAt
> O RNAt pode possuir bases nitrogenadas diferentes
· ex: iosina (I), pareia com adenina, uracila e citosina 
· se o códon for CGC, pode ser que o anticódon seja GCI
· Oscilação: pode ser que as bases se pareiam de modo diferente, mas o pareamento não fica tão estável
> Cada aminoácido precisa ter no mínimo um RNAt
> O código genético não é o mesmo para todos os organismos
SÍNTESE DE PROTEÍNAS
> Começa com a ativação dos aminoácidos e o carregamento dos RNAt
01. Ligação entre um aminoácido e um ATP
> Aminoacil-RNAt sintase faz essa ligação
> Forma uma ligação anidrida
> O grupo carboxila ativado de cada aminoácido facilita a formação da ligação peptídica entre aminoácidos livres
· não é favorável, em questões termodinâmicas
> O RNAt novo é o elo entre cada novo aminoácido e a informação do RNAm que o codifica
RIBOSSOMOS
> Enzimas formadas por RNAr e proteínas ribossômicas
> Sítio A: recebe aminoacil RNAt
> Sítio P: recebe formil-metionil RNAt e peptidil RNAt
> Sítio E: sítio de saída do RNAt
INÍCIO DA SÍNTESE
> Subunidade menor reconhece um códon de início (AUG) no RNAm, pelo sítio P do ribossomo
> Entrada do primeiro RNAt com o aminoácido modificado formil-metionina
> Entrada de novos RNAt no 
sítio A do ribossomo 
· a subunidade maior expõe o sítio A para chegada do próximo RNAt
> Ocorre uma ligação peptídica
· carboxila + amina
· começa a síntese proteica
· catalisada pela RNAr chamada de peptidil transferase
· transferência do aminoácido do RNAt ao outro RNAt
> Translocação: deslocamento do ribossomo pelo RNAm, expondo o sítio A e liberando o RNAt pelo sítio E
> Por isso que o código genético não é sobreposto, 2 nucleotídeos não podem se parear com outro terceiro ao mesmo tempo
TERMINAÇÃO
> A molécula vai alongando até que encontre o códon de parada
· UAG, UAA, UGA
> Peptidil transferase não consegue mais fazer as transferências, então ocorre a liberação da proteína