aula 1 acidos nucleicos 2017 2

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Professores: Bruno Portela Brasileiro e 
Renata Faier Calegario
Ácidos Nucleicos e suas 
propriedades
UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ
SETOR DE CIÊNCIAS AGRÁRIAS
DEPARTAMENTO DE FITOTECNIA E 
FITOSSANITARISMO
AF 060- Biotecnologia Vegetal
Os genes
Antes de se entender a composição dos genes, já se
reconhecia que eles estavam localizados nos
cromossomos (Morgan, 1910), estruturas descobertas no
século XIX, formadas por proteínas e ácidos nucleicos.
Thomas Hunt Morgan
https://pt.wikipedia.org/wiki/Thomas_Hunt_Morgan
ÁCIDOS NUCLEICOS
NUCLEOTÍDEO
Composição química:
Base Nitrogenada
Açúcar
Fosfato
5’
3’
1’
Material Genético
DNA versus Proteínas
Oswald Avery (1944)
Frederick Griffith: princípio transformante
Os genes
Sequência ordenada de nucleotídeos - DNA, que contem
as informações biológicas, que devem ser copiadas com
precisão e transmitidas as próximas gerações.
Expressão
Codifica um produto funcional 
(proteína ou molécula de RNA)
Conceito:
Mecanismos da Hereditariedade
Como as informações hereditárias são transmitidas?
Como são copiadas com precisão?
Questões:
O conhecimento da estrutura do DNA permitiu
responder essas questões.
1953 – O início de uma era
O fim da corrida para desvendar a estrutura do DNA
James Watson Francis Crick Maurice Wilkins Rosalind Franklin
Francis Crick
Um físico que buscava
compreender as estruturas das
proteínas e não tinha interesse
pelo DNA.
Laboratório Cavendish
Publicado em 1944
Maurice Wilkins
Universidade de Londres
Um físico que buscava
compreender a molécula de DNA
usando a difração de raios X.
Influenciou James Watson após
um evento científico em 1951 na
cidade de Nápoles.
Ao final da sua palestra uma imagem 
chamou a atenção do jovem cientista. 
Estrutura “A”
Linus Pauling
Linus Pauling (Nobel 
em 1954 e 1962)
Determinou a estrutura parcial das
proteínas em 1951 e esteve envolvido na
corrida para desvendar a estrutura do
DNA.
Pela primeira vez alguém havia proposto
algo solidamente correto sobre estruturas
de macromoléculas.
α hélice 
Caltech, Pasadena
James Watson
Era preciso aprender sobre cristalografia de raios X
Universidade de Cambridge
“Imitar Linus Pauling e 
superá-lo em seu 
próprio jogo” 
Como seria a molécula de DNA?
Uma molécula única de nucleotídeos ligados linearmente de
modo regular?
De acordo com Maurice, o diâmetro do DNA seria mais
grosso caso houvesse apenas uma cadeia de nucleotídeos.
A molécula era uma hélice? Composta de quantas cadeias?
E que tipo de ligação uniria as cadeias?
De acordo com Alex Stokes, a difração de raios X revelava
que a molécula de DNA era uma hélice.
Como seria a molécula de DNA?
Alexander Todd (1951)
FOSFATO
Nucleotídeo
✓ RNA e DNA
5
PENTOSES
AÇÚCAR
DNA: Desoxirribose RNA: Ribose
PURINAS
Bicíclicas
PIRIMIDINAS
Monocíclicas
Adenina Guanina
Citosina Uracila Timina 
Bases Púricas e Pirimídicas = Anéis Aromáticos Heterocíclicos
BASES NITROGENADAS
O DNA não é regular
Erwin Chargaff
Nos ensaios conduzidos na
Universidade de Columbia,
Chargaff e seus alunos
perceberam que a quantidade de
Adenina eram idênticas as de
Timina e as de Guanina idênticas
as de Citosina.
Rosalind Franklin
Estrutura “B”
No final de 1952, Rosy
obtêm evidências de que
o DNA de fato era uma
molécula tridimensional,
sugerindo uma estrutura
helicoidal com torções a
cada 34 A.
A CORRIDA ESTAVA NA RETA FINAL 
Watson e Crick estavam convencidos de que a hélice
era formada por duas cadeias de nucleotídeos.
Qual estrutura estaria no centro da molécula?
Como as duas cadeias estariam ligadas?
UMA PRIMEIRA PROPOSTA
DUAS CADEIAS IDÊNTICAS LIGADAS POR 
PONTES DE HIDROGÊNIO.
A TENTATIVA DE LINUS PAULING 
Dois meses depois...
“Gostaríamos de sugerir 
uma estrutura para o sal 
do ácido 
desoxirribonucleico” 
(Watson e Crick, 1953)
Watson e Crick vencem a corrida 
Estava elucidada a 
estrutura do DNA 
que explicava o 
processo de 
duplicação da 
informação 
genética. 
O Prêmio Nobel de 1962 
✓ Perpetuada através da replicação do DNA 
✓ Expressa através de dois processos:
DOGMA CENTRAL DA BIOLOGIA MOLECULAR
Transcrição e Tradução
A informação genética: 
DOGMA CENTRAL DA BIOLOGIA MOLECULAR
DNA DNA
RNA
PROTEÍNA
Transcrição
Tradução
Replicação
BASES NITROGENADAS
A C G TDNA
RNA A C G U
A T 
C G
A U
PAREAMENTOS
_
_
__
_
__
DNA : POLÍMERO DE NUCLEOTÍDEOS
NUCLEOTÍDEOS
HO
HO
3’
L
ig
a
ç
ã
o
 f
o
s
fo
d
ié
s
te
r
Filamento de nucleotídeos
5’
3’
DNA : ESTRUTURA
A = T 
G C 
3 pontes H
2 pontes H
2 Filamentos de nucleotídeosEstrutura Plana
DNA: estrutura tridimensional
✓ Duas fitas enroladas, complementares entre si e
invertidas
✓ Cada fita: composta por uma sequência linear de
nucleotídeos
✓ Estrutura Helicoidal em dupla hélice
Extremidade 5’ = Fosfato (PO4) 
Extremidade 3’ = Hidroxila (HO) 
Leitura e Escrita 5’ 3’
(Watson & Crick, 1953)
✓ Replicação: capacidade do DNA de originar cópias
idênticas (auto duplicação)
COMO O DNA SE REPLICA ?
O processo é dividido em 3 etapas:
Etapa Enzima Função
1ª DNA Helicase
Desenrola as duas hélices e rompe as pontes de 
hidrogênio entre os nucleotídeos => separa fitas
2ª DNA Polimerase Encaixa os nucleotídeos na fita molde
3ª DNA Ligase
Realiza a ligação dos nucleotídeos (fragmentos 
de Okasaki)
Primase (RNA polimerase) : confecção de primers para que a DNA 
polimerase inicie a síntese
DNA : DUPLICAÇÃO
DNA polimerase: requer primers para iniciar a síntese (5’-3’)
Cadeia atrasada 
Cadeia líder = fita contínua
Forquilha de 
replicação
Helicase
DNA Ligase
Origem de Replicação: regiões ricas em AT = início da replicação
Primers
DNA polimerase
DNA : DUPLICAÇÃO
Semiconservativa
RNA : POLÍMERO DE NUCLEOTÍDEOS
1. DNA se abre: RNA polimerase (bolha de transcrição )
2. Pareamento de novos nucleotídeos (ribose e uracila)
na fita molde de DNA
3. RNA pronto se solta e migra para o citoplasma
4. DNA se recompõe
TRANSCRIÇÃO: DNA => RNA
TRANSCRIÇÃO
• Enzima responsável: RNA polimerase
• Início da Transcrição: Região Promotora
 pequena sequência de nucleotídeos reconhecida pela
RNA polimerase como ponto onde deve se ligar ao DNA
Exemplos promotores:
Região TATA box => -10: 5’-TATAAT- 3’
=> -35: 5’-TTGACA- 3’
Término da Transcrição:
TRANSCRIÇÃO
RNA polimerase encontra um Terminador
• Sequência nt que determina o desligamento da RNA polimerase
• Região com pares consecutivos de A/U
• Região rica em G+C (dependente de proteína)
O complexo de transcrição se dissocia 
e há liberação da molécula de RNA
RNA : ESTRUTURA
Bolha de Transcrição
TRANSCRIÇÃO TRANSCRIÇÃO
RNA : ESTRUTURA
RNA: Uma fita simples de nucleotídeos 
RNA : ESTRUTURA
• Fita simples, helicoidal
• Regiões complementares
• Formando grampos e alças
• RNA mensageiro => informação genética para a
sequência de aminoácidos das proteína
• RNA ribossômico => constituinte dos ribossomos
• RNA transportador => identifica e transporta os
aminoácidos até os ribossomos
TIPOS DE RNA
TRADUÇÃO
Síntese de proteínas
Converte trincas de nt RNA => Aminoácidos => Proteína
• Local: Ribossomos (citoplasma)
• Início da Tradução: Códon de iniciação
=> AUG (Metionina)
• Término da Tradução: Códon de terminação
=> Não codifica aminoácido
Ex: UGA, UAG, UAA
George Gamow
CÓDIGO GENÉTICO
1961 - A DESCOBERTA DO CÓDIGO
TRADUÇÃO
BIOLOGIA MOLECULAR
❖ Possibilita a manipulação de moléculas
=> introdução de genes em um genoma receptor
✓ Enzimas replicar, cortar e ligar o DNA
✓ Bases nitrogenadas
Tecnologia do DNA recombinante
Depende:
✓ Clivar DNA com enzimas de restrição
✓ Inserir DNA eucariótico em bactérias
✓ Determinar a sequência de nt de um fragmento de DNA
✓ Amplificar e sintetizar DNA
✓ Recombinar fragmentos de DNA, etc.
DNA RECOMBINANTE
Ferramenta permite:✓ Isolar um gene em particular, parte de um gene ou uma
região do genoma;
✓Produzir proteína de interesse em larga escala;
✓Aumentar a eficiência da produção de enzimas e drogas
para comercialização;
✓Modificar organismos existentes para que expressem uma
característica de interesse que não seja codificada pelo
genoma
Alguns objetivos que a tecnologia do DNA 
recombinante tornou possível 
• Plantas tolerantes à Doenças e a Pragas
• Feijão resistente ao vírus do mosaico dourado e Mamão papaya
resistente ao vírus da mancha anelar
• Milho, algodão, batata, cana-de-açúcar (Bt) = resistentes ao
ataque de insetos
• Plantas tolerantes à Herbicidas
• Soja e Milho (RR) = tolerante ao glifosato
• Soja = tolerante ao 2,4-D
• Plantas tolerantes ao estresse ambiental (Seca, frio, calor,
salinidade e acidez)
• Cana-de açúcar tolerante à seca
• Plantas com melhorias nutricionais (vitaminas e aa)
• Arroz dourado (Golden rice), rico em betacaroteno, precursor da 
vitamina A - evitar a cegueira noturna e desnutrição 
AGRICULTURA
PROPRIEDADES DO DNA
• DESNATURAÇÃO → rompimento das pontes de hidrogênio
entre as cadeias complementares do DNA
• RENATURAÇÃO → reanelamento das pontes de hidrogênio
entre as cadeias complementares do DNA
=> Fenômenos físicos fundamentais para os processos
de replicação e transcrição
Esses processos podem ser realizados in vitro
BIBLIOGRAFIA