Acidos nucleicos

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Profa. Dra Lidiane Albuquerque
Departamento de Bioquímica – UFPE
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ÁCIDOS NUCLÉICOS
Os ácidos nucléicos são polinucleotídeos onde os resíduos nucleotídicos estão ligados em uma seqüência específica por ligações fosfodiésteres.
Os ácidos ribonucléicos (RNAs) possuem um espectro mais amplo de funções, sendo encontrados em várias classes.
O ácido desoxirribonucléico (DNA) constitui a base química da hereditariedade e está organizado em genes que contêm a informação para a síntese de um produto biológico funcional, RNA ou proteína.
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NUCLEOTÍDEOS
Os nucleotídeos possuem três componentes característicos:
 Uma base nitrogenada
 Uma pentose (carboidrato)
 Um fosfato
A molécula sem o fosfato é chamada de nucleosídeo
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NUCLEOTÍDEOS- BASES NITROGENADAS
São moléculas planares, aromáticas e heterocíclicas.
As bases nitrogenadas são derivadas de dois compostos parentais, a pirimidina e a purina.
Anel pirimídico
Anel pirimídico + anel imidazólico
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O DNA e RNA são constituídos por duas bases púricas principais, a adenina (A) e guanina (G).
As principais bases pirimídicas são citosina (C), timina (T) e uracila (U), sendo que timina está presente no DNA e a uracila no RNA.
NUCLEOTÍDEOS- BASES NITROGENADAS
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NUCLEOTÍDEOS- PENTOSES
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NUCLEOTÍDEO
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NUCLEOTÍDEOS
Desoxirribonucleotídeos
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NUCLEOTÍDEOS
Ribonucleotídeos
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Os nucleotídeos são unidos uns aos outros para formar DNA e RNA
Os nucleotídeos são ligados por meio de “pontes” de grupo fosfato, onde o grupo 5’-fosfato de uma unidade nucleotídica está unido ao grupo 3’-hidroxila (pentose) do nucleotídeo seguinte, criando uma ligação fosfodiéster.
ESQUELETO COVALENTE DOS ÁCIDOS NUCLÉICOS
A base nitrogenada funciona como um grupo lateral
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Características do esqueleto covalente dos ácidos nucléicos
Os esqueletos dos ácidos nucléicos são altamente hidrofílicos e os grupos hidroxilas dos resíduos de pentose formam pontes de hidrogênio com á água.
Em pH fisiológico, os grupos fosfatos estão ionizados e carregados negativamente, de forma que os ácidos nucléicos são poliânions.
Essas cargas negativas estão neutralizadas por interações iônicas com proteínas, íons metálicos e poliaminas.
Interações hidrofóbicas permitem o empilhamento das bases, de forma que elas se posicionam com os planos de seus anéis paralelos.
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Características do esqueleto covalente dos ácidos nucléicos
O esqueleto covalente está sujeito a uma hidrólise lenta e não enzimática da ligação fosfodiéster.
A ausência do grupo 2’-hidroxila no DNA o torna mais resistente a esse processo que o RNA.
A estrutura de uma fita de ácido nucléico e sempre escrita na direção 5’→3’:
Exemplo ao lado: ATG
A seqüência de nucleotídeos unidos covalentemente é a estrutura primária de um ácido nucléico.
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Duas fitas de ácidos nucléicos podem se associar através de pontes de H
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Níveis de organização dos DNAs 
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Ácido desoxirribonucléico (DNA)
A estrutura do DNA consiste em uma dupla hélice (duas cadeias helicoidais de ácido desoxirribonucléico em volta do mesmo eixo) mantidas em posição por:
pontes de hidrogênio entre as bases púricas e pirimídicas das respectivas fitas.
interações de van der Waals e hidrofóbicas entre as bases adjacentes empilhadas.
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DNA
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Pareamento de bases na estrutura do DNA
O pareamento das duas fitas é muito específico:
 Timina pareia com adenina 
 Guanina pareia com citosina.
Dessa forma:
As duas fitas não são idênticas, mas complementares.
Em todos os DNAs, o número de resíduos de desoxiadenosina é igual ao de desoxitimidina, bem como o número de resíduos de desoxiguanosina é igual ao de desoxicitidina.
O número de purinas é igual ao de pirimidinas.
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DNA
 As fitas são antiparalelas: uma molécula de DNA estende-se na direção 5’→3’ e a outra na direção 3’→5’.
 Espacialmente, o pareamento das duas fitas cria um sulco principal (cavidade maior) e um sulco secundário (cavidade menor).
 Nos sulcos, proteínas podem interagir com os átomos expostos dos nucleotídeos, reconhecendo seqüências específicas sem romper a hélice.
 Essas proteínas atuam regulando a expressão dos genes.
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Formas do DNA
A forma B é a estrutura mais estável sob condições fisiológicas.
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Separação das fitas do DNA
A separação das fitas antes da replicação do DNA é essencial para a sua função.
- No modelo de replicação de Watson e Crick, as fitas preexistentes ou parentais se separam e cada uma é um molde para a biossíntese de um fita filha complementar
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Desnaturação e renaturação do DNA
 O DNA nativo sofre desenovelamento e separação reversível das fitas quando aquecido e em extremos de pH.
 DNAs ricos em pares G-C possuem pontos de fusão maiores que DNAs ricos em pares A-T.
 A renaturação do DNA é rápida e ocorre em uma etapa desde que um segmento de dupla hélice de doze ou mais resíduos ainda una as fitas.
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Ácidos ribonucléicos (RNAs)
Os RNAs também são polímeros de nucleotídeos púricos e pirimídicos ligados por ligações 3’,5’-fosfodiéster. Entretanto, diferentemente do DNA, no RNA:
A molécula de açúcar é a ribose, em vez da desoxirribose.
Em vez de timina, o RNA contém uracila.
O RNA existe na forma de uma fita simples, mas pode se associar dobrando sobre si própria.
Como a molécula de RNA é complementar a um das fitas de seu gene, seu teor de guanina não é necessariamente igual ao de citosina, nem o de uracila igual ao de adenina.
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Ácidos ribonucléicos (RNAs)
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Ácidos ribonucléicos (RNAs)
Existem variadas espécies de RNA e quase todas estão envolvidas em algum aspecto da síntese protéica:
RNAs mensageiros
RNAs transportadores (ou de transferência)
RNAs ribossômicos
RNAs de interferência
microRNAs
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Ácidos ribonucléicos (RNAs)
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RNA mensageiro (RNAm)
Os RNAs mensageiros transportam a informação genética do DNA para os ribossomos, fornecendo moldes que especificam as seqüências de aminoácidos nas cadeias polipeptídicas.
 O RNA mensageiro possui as trincas de bases nitrogenadas que definem os aminoácidos. 
- Ao passo que a cadeia única de RNAm vai sendo formada, ela se desgarra do seu molde, que é a cadeia modeladora de DNA, permitindo que esta última, já livre naquele ponto, possa voltar a unir-se à sua cadeia complementar, restaurando a integridade da molécula.
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Ácidos ribonucléicos (RNAs)
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RNA mensageiro (RNAm)
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RNA mensageiro eucariótico
 Cobertura: 7-metilguanosinatrifosfato (extremidade 5’)
 A molécula de RNAm geralmente contém 6 metiladenilatos internos.
 Cauda poliA: de 20 a 250 unidades com resíduos adenilato (extremidade 3’)
Modificações pós-transcrição
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RNA transportador (RNAt)
 Os RNAt lêem a informação codificada no RNAm e transferem o aminoácido apropriado a uma proteína (cadeia polipeptídica) em crescimento.
 As moléculas de RNAt têm dimensão de 74 a 95 nucleotídeos e são geradas pelo processamento nuclear de uma molécula precursora.
 Todas as moléculas de RNAt possuem 4 braços.
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RNA transportador (RNAt)
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RNA transportador (RNAt)
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RNA transportador (RNAt)
Braço aminoácido
Braço anticódon
Contém 7 nucleotídeos não pareados e o anticódon
Transporta um aminoácido específico esterificado pelo seu grupo carboxila ao resíduo A na extremidade 3’
Braço D
Braço TΨC
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RNA ribossômico (RNAr)
 São moléculas necessárias à montagem dos ribossomos e que desempenham papel fundamental na ligação do RNAm ao ribossomo.
 Os ribossomos são formados por duas subunidades, contendo cada uma dúzias de proteínas ribossômicas e pelo menos um grande RNAr.
 Em mamíferos, a subunidade maior (60S) contém um RNAr 5S, um RNAr 5,8S e um RNAr 28S.
 A subunidade 40S contém um único RNAr 18S.
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RNA ribossômico (RNAr)
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Forma A: baixa temperatura e pouca umidade.
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O DNA é mais eficiente em armazenar a informação genética, por isso tem que ser mais estável que o RNA, o DNA é mais resistente à hidrólise alcalina. 
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