Ácidos Nucleicos

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ÁCIDOS NUCLÉICOS
(NUCLEOTÍDEOS)
Disponível em www.geocities.com/qui.biologica
ÁCIDOS NUCLÉICOS (NUCLEOTÍDEOS)
Proteínas – regulação do metabolismo
catálise das reações de síntese e degradação
Ácidos nucléicos – responsáveis pela síntese de proteínas
Ácido ribonucléico (RNA)
Ácido desoxirribonucléico (DNA)
Unidades formadoras dos ácidos nucléicos:
Ö Monossacarídeos (D-ribose e 2-desoxi-D-ribose)
Ö Ácido fosfórico (H3PO4)
Ö Bases nitrogenadas (timina, adenina, citosina, guanina e uracila)
D-RIBOSE
CH
C
CH2OH
C
C
OH
H OH
H OH
OH
D-ribose β-D-ribofuranose
O OH
OHOH
HOCH2
2-DESOXI-D-RIBOSE
2-desoxi-D-ribose β-2-desoxi-D-ribofuranose
OHCH
C
CH2OH
C
C
OH
H H
H OH
HOCH2 O OH
OH
BASES NITROGENADAS
Derivadas da pirimidina
N
N
O
H
O
H
TIMINA CITOSINA
H
H
H
N
O
N
N N
N
O
H
O
H
URACILA
N
N
BASES NITROGENADAS
Derivadas da purina
GUANINA
H
N
N
N
N
N
H
H
H
O
ADENINA
H
N
N
H
H N
N
N
N
N
N
N
H
NUCLEOSÍDEOS
H
N
N
HH N
N
N
O
OH
CH2OH
OH
OH
+
O
OH
CH2OH
OH
N
N
HH N
N
N
β-D-ribofuranose adenina 
+ H2O
Compostos formados a partir da reação entre a hidroxila heterosídica
do monossacarídeo e um hidrogênio da base nitrogenada
adenosina
NUCLEOSÍDEO DERIVADO DA β-D-RIBOFURANOSE
O
OH
CH2OH
OH
N
N
HH N
N
N
Adenosina Guanosina Citidina Uridina
Ø Ø Ø Ø
Adenina Guanina Citosina Uracila
O
OH
CH2OH
OH
N
N
N
NH
O
H2N
O
OH
CH2OH
OH
NH2
O
N
N
O
OH
CH2OH
OH
N
N
O
H
O
NUCLEOSÍDEO DERIVADO DA 
β-2-DESOXI-D-RIBOFURANOSE
N
N
O
H
O
H
O
OH
CH2OH
OH
+
β-2-desoxi-D-ribofuranose timina
O
OH
CH2OH
N
N
O
H
O
+ H2O
hidroxila heterosídica
1’4’
2’
5’
3’
2’-desoxitimidina
2’
NUCLEOSÍDEO DERIVADO DA 
β-2-DESOXI-D-RIBOFURANOSE
N
N
O
H
O
O
OH
CH2OH
2’-desoxiadenosina 2’-desoxiguanosina 2’-desoxicitidina 2’-desoxitimidina
Ø Ø Ø Ø
Adenina Guanina Citosina Timina
O
OH
CH2OH
OH
N
N
HH N
N
N
O
OH
CH2OH
OH
N
N
N
NH
O
H2N
O
OH
CH2OH
OH
NH2
O
N
N
NUCLEOSÍDEOS
De forma geral:
O
OH
CH2OH
OH
BASE
O
OH
CH2OH BASE
Nucleosídeo Nucleosídeo
da da
β-D-ribofuranose β-2-desoxi-D-ribofuranose
NUCLEOTÍDEO DA β-D-RIBOFURANOSE
Formado a partir da reação entre o nuclesídeo e o ácido fosfórico
As ligações fosfoésteres ocorrem nos carbonos 3’ e 5’
O
OH
CH2OH
OH
BASE
Nucleotídeo da
β-D-ribofuranose
P
OH
HO
OH
O O
OH
BASE
O
P
OH
O
CH2
O
PHO O
OH
HO
+ + 2 H2O2
5’
3’
Nucleosídeo da
β-D-ribofuranose
O
OH
CH2OH
OH
OH
P OHO
OH
OH
HO OP
OH
O
OH
CH2OH
OH
OH
P OHO
OH
HO OP
O
O
O OH
CH2
O
O
O
O OH
CH2
O
P OHO
O
O
P OHO
B
B
B
B
MOLÉCULA DE RNA
Ð
ÁCIDO RIBONUCLÉICO
Ð
FITA SIMPLES
Seqüência de bases da molécula de RNA:
BASES: Adenina, Uracila, Citosina e Guanina
Exemplo: AUCAGAUGC...
Existem 3 tipos de RNA: 
Tipo Quantidade relativa Número de nucleotídeos
rRNA RNA ribossômico 80% 1.700 - 3.700
tRNA RNA transportador 15% 120
mRNA RNA mensageiro 5% 75
Os 3 tipos participam da síntese de proteínas
NUCLEOTÍDEOS DA β-2-DESOXI-D-RIBOFURANOSE
Formado a partir da reação entre o nuclesídeo e o ácido fosfórico
As ligações fosfoésteres ocorrem nos carbonos 3’ e 5’
O
OH
CH2OH
OH
BASE
Nucleosídeo da
β-2-desoxi-D-ribofuranose
P
OH
HO
OH
O O
OH
BASE
O
P
OH
O
CH2
O
PHO O
OH
HO
2 +
+ 2 H2O
Nucleotídeo da
β-2-desoxi-D-ribofuranose
3’
5’
2’
O
OH
CH2OH
OH
P OHO
OH
OH
HO OP
OH
O
OH
CH2OH
OH
P OHO
OH
HO OP
O
O
O
CH2
O
O
O
O
CH2
O
P OHO
O
O
P OHO
B
B
B
B
MOLÉCULA DE DNA
Ð
ÁCIDO DESOXIRRIBONUCLÉICO
Ð
FITA SIMPLES
Ð
ESTRUTURA PRIMÁRIA
5’
3’
5’
3’
MOLÉCULA DE DNA
Ø
ESTRUTURA SECUNDÁRIA
Ø
DUAS FITAS DISTINTAS
Ø
PAREAMENTO DAS BASES NITROGENADAS 
Ø
LIGAÇÕES DE HIDROGÊNIO
N
N
O
H
O
H
TIMINA ADENINA
H
N
N
H
H N
N
N
PAREAMENTOS ENTRE BASES NITROGENADAS
H
N
N
N
N
N
H
H
H
O
CITOSINA
H
H
H
N
O
N
N
GUANINA
PAREAMENTOS NÃO SÃO EFETIVOS
N
N
O
H
O
H
TIMINA GUANINA
H
N
N
N
N
N
H
H
H
O
CITOSINA
H
H
H
N
O
N
N
ADENINA
H
N
N
H
H N
N
N
ESTRUTURA SECUNDÁRIA DA 
MOLÉCULA DE DNA
Ø
DUPLA HÉLICE
SULCO
SECUNDÁRIO
SULCO
PRINCIPAL
Seqüência de bases da molécula de DNA:
BASES: Adenina, Timina, Citosina e Guanina
DNA
Organismo Pares de bases comprimento (µm)
Vírus (SV40) 5100 1,7
Bactéria (E.coli) 4.000.000 1.360
Mosca (drosophila) 165.000.000 56.000
Homem 2.900.000.000 990.000
(990 mm = 0,99 m)
PROJETO GENOMA HUMANO
Sequenciamento do genoma humano (2000)
3 bilhões de pares de bases
Celera Genomics (empresa privada)
Governo dos EUA (líder de consórcio de instituições)
SEQUENCIAMENTO DO DNA
Enzimas de restrição: Reconhem e cortam o DNA em pontos específicos, 
geralmente em sequências de 4 a 8 pares de bases, denominadas 
palíndromos. São enzimas de origem microbiana
ENZIMAS DE RESTRIÇÃO
ENZIMAS DE RESTRIÇÃO
Microrganismo Enzima Sequência-alvo
Escherichia coli EcoRI
Bacillus amyloliquefaciens BamHI
Haemophilus aegyptius HaeIII
SEQUENCIAMENTO DO DNA
ELETROFORESE DOS FRAGMENTOS DE DNA
Ácidos nucléicos Î cargas negativas (grupos fosfatos)
Eletroforese em gel: 
Os ácidos nucléicos (carga negativa) migram para o pólo positivo
Fatores que afetam a velocidade (v) de migração:
- intensidade da diferença de potencial aplicada ↑ ddp ↑ v
- carga total da molécula ↑ carga ↑ v
Nos ácidos nucléicos a relação carga/massa é constante
- tamanho da macromolécula ↑ tamanho ↓ v
SEQUENCIAMENTO DO DNA
↑ tamanho ↓ v
ANÁLISE DE PATERNIDADE
ANÁLISE DE PATERNIDADE
Inclusão de paternidade Exclusão de paternidade
Preservar a informação genética
+
BIOSSÍNTESE DO DNA
(REPLICAÇÃO)
BIOSSÍNTESE DO DNA
(REPLICAÇÃO)
DNA polimerase: Catalisa a síntese de DNA
DNA n unidades + nucleotídeo DNA n+1 unidades
DNA polimerase
Adição de um nucleotídeo ao terminal 3’ da cadeia de DNA
DNA POLIMERASE
Filamento molde de DNAFilamento em construção
3’
desoxirribonucleotídeotrifosfato
REPLICAÇÃO DO DNA
Síntese semiconservativa: Nova molécula = filamento novo + filamento original
DNA girase
È
Desfaz a dupla hélice
Novos
filamentos
BIOSSÍNTESE DO RNA
(TRANSCRIÇÃO)
RNA polimerase: Catalisa a síntese de RNA
RNA n unidades + nucleotídeo RNA n+1unidades
RNA polimerase
Adição de um nucleotídeo ao terminal 3’ da cadeia de RNA
RNA POLIMERASE
Filamento molde de DNAFilamento de RNA em construção
ribonucleotídeotrifosfato
3’
TRANSCRIÇÃO DO RNA
T ..... A
C ..... G
A ..... T
A ..... T
G ..... C
MOLDE DE DNA RNA SINTETIZADO
U
C
A
A
G
A seqüência de bases do RNA é definida a partir da seqüência de bases do DNA
TRANSCRIÇÃO DO RNA
SÍNTESE DE PROTEÍNAS
DNA RNA PROTEÍNA
Para o homem:
3 bilhões de pares de bases Æ síntese de 1 milhão de proteínas
Fluxo da informação genética:
Cada trio de nucleotídeos (códon) indica um aminoácido na cadeia proteíca
Exemplos:
CUG = LEUCINA
AAC = SERINA
GCG = ALANINA
CRESCIMENTO DA CADEIA PROTEÍCA
Cadeia polipeptídica em crescimento
(responsável pela informação genética: núcleo → citoplasma)
Ribossomo (rRNA)
(síntese de proteína)
mRNA
CRESCIMENTO DA CADEIA PROTEÍCA
tRNA (RNA transportador) – transporte do aminoácido até a cadeia em crescimento
SÍNTESE DE PROTEÍNAS
4x4x4 = 64 possibilidades
1 → início da cadeia AUG e Met
3 → término da cadeia (Term)
UAA, UAG e UGA
61 → 20 aminoácidos 
Síntese do peptídio: Ser-His-Ala-Cys-Pro
Trio de bases:
Ser = UCU His = CAU Ala = GCU Cys = UGU Pro = CCU
mRNA: AUG - UCU - CAU - GCU - UGU - CCU - UAA
início - Ser - His - Ala - Cys - Pro - término
DNA: TAC - AGA - GTA - CGA - ACA - GGA - ATT
ATG - TCT - CAT - GCT - TGT - CCT - TAA
N C
5’ 3’
Cada proteína é sintetizada em um trecho da molécula de DNA
TRECHO DE DNA
PROTEÍNA X 
PROTEÍNA Y
PROTEÍNA Z
Cada proteína é sintetizada em um trecho da molécula de DNA
TRECHO DE DNA
PROTEÍNA X 
PROTEÍNA Y
PROTEÍNA Z
Parte do DNA com a informação da
Síntese da proteína Y
TECNOLOGIA DO DNA RECOMBINANTE
Enzimas de restrição: cortam fragmentos de DNA
Enzimas de ligação (DNA ligases): unem fragmentos de DNA
Plasmídeo (vetor): tipo de DNA circular presentes em bactérias 
Bactéria incorpora o trecho de DNA e passa a sintetizá-lo
Plasmídeo
original
Enzima 
de
restrição
Enzima 
de
ligação
trecho que se deseja
incorporar
Plasmídeo
com novo gene
TECNOLOGIA DO DNA RECOMBINANTE
TECNOLOGIA DO DNA RECOMBINANTE
ALIMENTOS TRANSGÊNICOS
ALIMENTOS TRANSGÊNICOS = ALIMENTO GENETICAMENTE MODIFICADO
Alguns tipos de alimentos transgênicos:
Alface resistente a insetos
Soja resistente a herbicida, com maior teor proteíco e maior produtividade
Tomate resistente a insetos e fungos e casca mais resistente
Trutas que crescem mais rapidamente
Benfícios: Maior produtividade
Maior teor de nutrientes
Menor uso de agrotóxicos
Quais os impactos destes novos organismos nos ecossistemas?
ALIMENTOS TRANSGÊNICOS
Em 2005, os percentuais mundiais das plantações: 
Soja Ö 55% 
Algodão Ö 21% 
Canola Ö 16%
Milho Ö 11%
Maiores produtores de transgênicos:
País plantações milhões de hectares percentual do total
EUA soja, milho, 47,6 59
algodão e canola
Argentina soja, milho e algodão 16,2 20
Canadá canola, milho e soja 5,4 6
Brasil soja 5,0 6
China algodão 3,7 5 
ALIMENTOS TRANSGÊNICOS
CRESCIMENTO DA POPULACRESCIMENTO DA POPULAÇÇÃO ÃO 
MUNDIALMUNDIAL
Bilhões de habitantes
QUESTÕES QUE ENVOLVEM A ENGENHARIA GENÉTICA