ácidos nucleicos 20101

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Ácidos nucléicos (AN)
Tipos
DNA
RNA
Composição dos AN
Bases nitrogenadas
Pentoses
Fosfato
São moléculas complexas produzidas por seres vivos e vírus
Funções
 Armazenamento, expressão e transmissão da informação genética.
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Nucleosídeos
Nucleosídeo = Pentose + Base nitrogenada
Ligação N-glicosídica entre a OH do C1 da pentose e o N1 (pirimidina) ou N9 (purina).
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Nucleotídeos
Nucleotídeo = fosfato + nucleosídeo
Ligação fosfoéster com a OH do C5 da pentose
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Funções: componentes de coenzimas (NAD, FAD), forma de energia (ATP, UTP, ...), ativadores e inibidores de várias vias metabólicas, segundo mensageiro de hormônios (cAMP), componentes dos ácidos nucléicos
As células também contem nucleotídeos com o grupo fosfato em outras posições além do C5. Ex: (cAMP) e (cGMP).
Embora os nucleotídeos de purina e pirimidina sejam as bases nitrogenadas mais comuns, tanto o DNA como o RNA possuem outras bases. No DNA as mais comuns são as formas metiladas. Bases modificadas são vistas também no RNA, especialmente no tRNA.
Nucleotídeos
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Ácidos Nucléicos
Polímeros de nucleotídeos
Por convenção as bases de uma sequência são sempre descritas da extremidade 5’3’.
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Nomenclatura das bases, nucleosídeos e nucleotídeos
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DNA
Contém toda a informação genética de um organismo. Esta informação está arranjada em unidades hoje conhecidas como genes
Localização
Está presente no núcleo das células eucariontes, na mitocôndria e nos cloroplastos, e no citosol das células procariontes
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Composição
Polímero de desoxirribonucleotídeos
Cada espécie tem uma composição característica que não é afetada pela idade, fatores ambientais, dieta, etc.
A quantidade de DNA de um organismo não corresponde exatamente a sua complexidade
 Ex. nematóide (Caenorhabditis elegans - 20.603 genes, seres humanos – 24.194 genes)
DNA
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Componentes
Pentose – desoxirribose
Bases nitrogenadas – (A,G,C,T)
Fosfato
Estrutura tridimensional
Elucidada por Watson e Crick
Duas fitas enroladas ao longo de um mesmo eixo
Fitas pareadas de modo anti-paralelo e complementar
Dupla hélice mantida por pontes de hidrogênio (AT; GC) e interações hidrofóbicas
A relação espacial entre as fitas cria um sulco principal e um secundário
Possíveis conformações: A-DNA, B-DNA, Z-DNA
DNA
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Fitas pareadas de modo anti-paralelo e complementar
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Conformações do DNA
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O DNA eucariótico está associado com as histonas que servem para ordenar o DNA em estruturas chamadas nucleossomos que são posteriormente arranjadas em estruturas mais complexas que servem para ordenar o DNA nos cromossomos.
DNA procariótico – um cromossomo único, plasmídeos (possuem de 2 a 30 genes).
Seres humanos têm 24 tipos diferentes de cromossomos, numerados do 1 ao 22 mais os cromossomos X e Y. Mulheres carregam duas cópias do cromossomo X enquanto homens têm um X e um Y. 
Cromossomos
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O plasmídeo se replica independentemente
DNA procariótico
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O tamanho do DNA pode ser expresso em comprimento (cm), No. de pares de bases (bp) ou massa (daltons). 
O genoma humano contém cerca de 3 bilhões de pares de pares de bases; o de uma levedura, cerca de 15 milhões; e o da bactéria Escherichia coli, cerca de 4,5 milhões. 
O tamanho médio de um gene é cerca de 3.000 pares de nucleotídeos, mas a variação é muito grande; o maior gene humano é o da distrofina, com 2,4 milhões de pares de nucleotídeos. 
Tamanho do DNA
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Talvez um dos aspectos mais importantes da dupla hélice é o fato de que a informação é reduntante. Se uma base é danificada ou perdida, a fita complementar contem informação para o seu reparo.
Xeroderma pigmentoso - sensibilidade extrema a luz ultravileta como resultado da deficiência na enzima que permite o reparo excisional do DNA danificado pela radiação
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RNA
Composição
Polímero de ribonucleotídeos
Componentes
Pentose – ribose
Bases nitrogenadas – (A,G,C,U)
Fosfato
Estrutura tridimensional
Unifilamentar, mas pode apresentar regiões de dupla hélice onde existe possibilidade de pareamento AU, GC
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Além do mRNA, rRNA e tRNA, uma subfamília chamada small RNAs foi descoberta, com cada tipo possuindo uma função particular. 
Família dos RNAs
siRNA = RNA curto interferente , miRNA = micro RNA,
stRNA = RNA temporal pequeno, snoRNA = RNA nucleolar pequeno e snRNA = RNA nuclear pequeno.
RNA codificante - RNA mensageiro (mRNA), que será traduzido em um polipeptídeo
RNAs não codificantes (ncRNA)- qualquer molécula de RNA que não é traduzida em proteína. Tem funções estruturais e regulatórias (direcionameto de mRNA para destruição, regulação da editoração alternativa, inibição da tradução, modificação do DNA e desligamento de genes maternos ou paternos, entre outros processos. Inclui o tRNA, rRNA e RNAs menores ( (miRNA, siRNA,...)
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RNA codificante
Os mRNAs representam cerca de 4% do RNA celular total. O mRNA carrega informações do DNA para o ribossomo, local onde ocorre a síntese protéica. É o verdadeiro molde da síntese protéica. Os mRNAs têm vários tamanhos e são constituídos por diferentes tipos de bases nitrogenadas, em função da proteína a ser codificada 
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RNAs não codificantes (ncRNA) 
rRNA - É um dos componentes estruturais do ribossoma. É o rRNA que coordena a interação entre mRNA, tRNA e proteínas, durante o processo de síntese proteica. correspondem a 85 % do RNA total da célula. Em eucariontes existem 4 tipos: 18S, 28S, 5.6S (um único transcrito que clivado produz os 3 tipos) e o 5S rRNA (transcrito de outro gene)
tRNA - Cada tRNA liga um aminoácido específico e transporta-o até ao ribossoma. correspondem a 10% do RNA total da célula
micro RNAs (miRNAs) – com 20-22 nucleotídeos, regulam negativamente a expressão gênica, ligando-se aos mRNAs e impedindo a sua tradução. 
Small interfering RNAs (siRNAs) – com aproximadamente 22 ntds, o siRNA marca o mRNA alvo para degradação por endonucleases, pois ao se ligar aquele, o faz por meio de um pareamento de bases perfeito. 
small nucleolar RNAs (snoRNAs) – clivam o préRNA ribossomal em suas subunidades funcionais 18S, 5.8S e 28S.
RNA nuclear pequeno - small nuclear RNAs (snRNAs) – são constituintes do spliceossoma (maquinaria envolvida no splicing processo através do qual são removidos os íntrons dos RNA mensangeiros). Alguns snRNAs apresentam atividade enzimática durante o splicing.
XIST RNA – inativa um dos dois cromossomos X em vertebrados do sexo feminino.
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Estabilidade física dos ácidos nucléicos
Em certas condições a dupla hélice do DNA pode ser separada. A transição de DNA de fita dupla (dsDNA) para fita simples (ssDNA) é chamada de desnaturação.
A estabilidade física do dsDNA depende de fatores como: composição das bases concentração de sal, pH.
Agentes como formamida, uréia, ácidos, álcalis e calor tendem a desnaturar o DNA.
A desnaturação pode ser acompanhada pela diminuição da viscosidade, aumento da absorção a 260 nm
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Curvas de dissociação do DNA
A absorbância de uma solução de DNA a 260 nm aumenta quando a dupla hélice é desfeita
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Estabilidade química dos ácidos nucléicos
O DNA não é susceptível a hidrólise alcalina, enquanto o RNA é facilmente hidrolisado, produzindo uma mistura equimolar de 2’e 3’-nucleosídeo monofosfato.
O DNA por não possuir 2-OH é estável nas mesmas condições
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DNA apurínico
No pH 4.0 as purinas do DNA são protonadas se tornando bons grupos de saída. Quando isso acontece o açucar sem a purina é facilmente isomerizado na forma de cadeia aberta e nessa forma é facilmente hidrolisado.
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Desaminação oxidativa
As bases nitrogenadas apesar de localizadas no interior da hélice podem sofrer dois tipos de reação: 
desaminação oxidativa, 
 tautomerização
Diversas bases sofrem perda espontânea do seu grupo amino (desaminação) 
A desaminação da C em U corresponde em média a 100 eventos espontâneos/dia para células de mamíferos. 
O produto de desaminação da citosina (uracila) é removido pelo sistema de reparo do DNA.
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Tautomerização
A aromaticidade das
bases e a natureza nucleofílica dos subtituintes (-OH, -NH2) permite a tautomerização ceto-enólica das bases.
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 Mutação
Pontual 
Extensa – deleções, duplicações, inserções, rearranjos
Espontânea
Induzida
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Mutações
São produzidas por erros no pareamento de bases, modificação covalente de bases, e deleção e inserção de bases
Substituição de um par de bases por outro.
(tautômeros podem formar pares de bases não do tipo padrão. Por ex A*C)
Modificação químicas de bases - os nitratos formam ác nitroso (HNO2) que pode desaminar a Citosina em Uracila e Adenina em hipoxantina.
 desaminação replicação G...C
 G...C G... U 
 A...U
Inserção ou deleção de um ou mais pares de bases – produzido por moléculas aromáticas achatadas tais como as acridinas. Estes compostos se intercalam no DNA.
A
C
G
T
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A radiação UV com um comprimento de onda de 260 nm é absorvida fortemente pelas bases do DNA, e pode promover uma fusão fotoquímica de bases pirimídicas adjacentes, formando ou dímeros de timina ou um fotoproduto “6–4” mutagênico.
O dímero de timina impede a replicação do duplex pela DNA polimerase
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Na anemia falciforme, a substituição do aminoácido ácido glutâmico pelo aminoácido valina, em uma das cadeias de hemoglobina, conduza a uma alteração na forma da proteína toda. Essa alteração muda o formato do glóbulo vermelho, que passa a ser incapaz de transportar oxigênio. Outra conseqüência, grave, é que hemácias com formato de foice grudam umas nas outras nos capilares sangüíneos, o que pode provocar obstruções no trajeto para os tecidos. 
Anemia falciforme