Aula 08 cidos Nucleicosok 20160523155635

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Aula 08
Ácidos nucleicos
	
Ácidos Nucleicos
São assim chamados por seu caráter ácido, e por terem sido originalmente descobertos no núcleo das células;
A partir da década de 1940, os ácidos nucleicos passaram a ser intensivamente estudados, pois se descobriu que eles formam os genes responsáveis pela herança biológica;
DNA e RNA;
Composição Química
Os ácidos nucleicos são formados por nucleotídeos, cada nucleotídeo é constituídos por três tipos de componentes:
Pentoses;
Ácido fosfórico;
Bases nitrogenadas (T,G,C,A,U)
Esses componentes organizam-se em trios moleculares denominados nucleotídeos, que se encadeiam às centenas ou aos milhares para formar uma molécula de ácido nucleico.
Pentosesdos Ácidos Nucleicos
RNA
DNA
No RNA a pentose presente é a Ribose
No DNA a Pentose presente é a Desoxirribose
Pentoses
Diferem uma da outra pela presença ou ausência do grupo hidroxila no C 2' da pentose.
Pentoses
A adição de uma pentose a uma base nitrogenada produz um nucleosídeo.
Se o açúcar em questão é a RIBOSE, temos um ribonucleosídeo, característico do RNA;
Se o açúcar é a desoxirribose - temos um desoxirribonucleosídeo, característico do DNA;
ATP
Adenosina trifosfato;
Formada apenas por um nucleotídeo;
As células usam energia na forma de ATP;
Adenosina, ribose e três fosfatos;
Na quebra das moléculas de fósforo é que é liberada energia para funcionamento do corpo;
Tipos: Existem 5 tipos de bases nitrogenadas.
São bases do DNA
Adenina
Timina
Guanina
Citosina
São bases do RNA
Adenina
Uracila
Guanina
Citosina
Timina (T) está presente somente no DNA e Uracila somente no RNA;
Bases nitrogenadas
Classificação: As Bases Nitrogenadas podem ser classificadas quanto ao número de anéis.
Bases Pirimídicas
Contém apenas 1 anel na estrutura molecular
Bases Púricas
Contém 2 anéis na estrutura molecular
Bases nitrogenadas
Nucleotídeo
Pentose
Ácido Fosfórico
Base nitrogenada
Desoxirribose
Ribose
Púricas
Pirimídicas
A
G
T
U
C
Adenina
Guanina
Timina
Uracila
Citosina
Papel de nucleotídeos no metabolismo celular:
Constituinte dos ácidos nucleicos - RNA e DNA;
 Fonte de energia no metabolismo -> ATP; 
 Componente estrutural de enzimas e co-fatores -> NAD, FAD, etc
DNA → DNA (replicação)
DNA → RNA (transcrição)
RNA → proteína (tradução)
RNA → DNA (transcrição reversa)
Fluxo da informação gênica
10
DNA (Ácido Desoxirribonucleico)
Características:
Estrutura: 2 Fitas unidas pelas 
bases nitrogenadas em forma de α hélice
2. Nucleotídeo contendo:
Desoxirribose
Bases Nitrogenadas: 
Timina, Adenina, Guanina e Citosina
Fosfato
3. Quantidade
Maior no núcleo/nucleoide (cromatina ou cromossomo)
Menor no citoplasma (mitocôndrias e cloroplastos)
DNA
DNA
 Durante a evolução da célula formou-se uma molécula, que hoje sabemos ser o ácido desoxirribonucleico (DNA ou ADN): molécula longa, formada pela junção de um grande número de nucleotídeos, e que contém a informação genética codificada. O DNA constitui uma espécie de código que determina o que uma célula tem. Além disso, o DNA é capaz de produzir uma cópia dele mesmo.
 Os cromossomos contêm os genes que por sua vez são formados por DNA (ácido desoxirribonucleico). Estes genes permitem a transmissão das informações genéticas de geração a geração. 
 O material responsável pelo comando e coordenação de toda a atividade celular e pelas divisões celulares e transmissões das características hereditárias está representado nas células pelos cromossomos.
 Nas células procarióticas, o cromossomo é uma única molécula de um ácido nucleico (DNA).
OBSERVE A COMPLEMENTAÇÃO DE BASES DO DNA
ADENINA
TIMINA
Se liga a Timina por duas pontes de hidrogênio.
A = T
GUANINA
CITOSINA
Se liga a citosina por três pontes de hidrogênio.
G C
A T A C A T G G G
T
T
T
G
C
C
C
A
A
Importância dos Ácidos Nucleicos
Principais responsáveis pela vida e pelo tipo de atividade de cada célula. 
Ex: Como a célula realiza suas funções? 
R.através de reações químicas. 
Quem catalisa essas reações? 
R. As enzimas. 
Quimicamente o que são enzimas? 
R. Proteínas. 
Quem comanda a síntese das proteínas?
R. Os A.N. Logo, sem A.N as células não receberiam de suas antecessoras as informações genéticas para orientarem a síntese das enzimas certas capazes de catalisarem as reações responsáveis pelo tipo de atividades a ser desenvolvida por cada tipo de célula.
Cromossomos
Cromossomos
Contêm os genes que por sua vez são formados por DNA. 
É o material responsável pelo comando e coordenação de toda a atividade celular e pelas divisões celulares e transmissões das características hereditárias.
ADENINA
GUANINA
URACILA
CITOSINA
R – Ribose
P – Ácido Fosfórico
P
R
RNA
Características:
Local de Produção: Núcleo da Célula (Transcrição)
Estrutura: 1 Fita (fita simples)
Nucleotídeo contendo:
Ribose
Bases Nitrogenadas: 
Uracila, Adenina, Guanina e Citosina
Fosfato
Tipos de RNA:
RNAm (Mensageiro) - Núcleo
RNAt (Transportador) - Citoplasma
RNAr (Ribossômico) – Ribossomos
RNA mensageiro
Leva o código genético do DNA para o citoplasma onde ocorrerá a Tradução.
RNA Transportador
Transporta Aminoácidos até o local da síntese de proteínas na Traduação.
RNA Ribossômico
Participa da constituição dos Ribossomos. São armazenados no núcleo (nucléolo).
RNA
Os tipos de RNA e suas funções
RNA Transportador (RNAt)
Carreador de aminoácidos
Forma de um trevo
RNA Mensageiro (RNAm)
Transcreve o código genético e o leva para o citoplasma.
RNA Ribossômico (RNAr)
Parte constituinte dos Ribossomos
RNA
RNA
RNAm  O RNA mensageiro é formado no núcleo e contém a “mensagem” - o código transcrito a partir do DNA - para a síntese das proteínas. Cada conjunto de três nucleotídeos no RNAm é chamado de CÓDON.
RNAt  O RNA transportador está presente no citoplasma e é responsável pelo transporte dos aminoácidos até os ribossomos para a síntese proteica. No RNAt existe uma seqüência de nucleotídeos correspondente ao códon chamada de ANTI-CÓDON.
RNAr  O RNA ribossômico ou ribossomal faz parte da estrutura dos ribossomos e participa do processo de tradução dos códons para construção das proteínas.
Principais diferenças entre RNA e DNA
Estruturada Molécula
Bases Púricas
Bases
Pirimídicas
Pentose
Função na célula
RNA
Fita Simples
Adenina
Guanina
Uracila
Citosina
Ribose
Síntesede Proteínas (RNAmeRNAt) e formação de ribossomos(RNAr)
DNA
Fita Dupla
Adenina
Guanina
Timina
Citosina
Desoxirribose
Armazenamentoe transmissãode informação genética
A Estrutura do DNA
Elucidada em 1953 por Watson e Crick
Modelo Helicoidal – Dupla Hélice
Duplicação (Replicação) do DNA
 Replicação do DNA é o processo de auto-duplicação do material genético mantendo assim o padrão de herança ao longo das gerações;
 Teoria semi-conservativa
Por ação de uma enzima chamada DNA-polimerase a molécula se abre e novos nucleotídeos são acrescidos, sempre seguindo a ordem A-T e G-C.
Ao final se tem duas “moléculas-filhas” que conservam a metade da “molécula-mãe”. A duplicação é, portanto, semiconservativa
Duplicação (Replicação) do DNA
Propriedades da Duplicação
O DNA é a única molécula capaz de sofrer auto-duplicação.
A duplicação do DNA ocorre sempre quando uma célula vai se dividir.
Ocorre durante a fase S da intérfase.
Duplicação (Replicação) do DNA
Uma molécula de DNA difere de outra pela sequência de seus nucleotídeos.
 
A quantidade de A é sempre igual a T (A=T), o mesmo acontecendo com a quantidade de C=G (C=G).
Se A+T+C+G= 100% dos nucleotídeos de uma molécula de DNA. 
Ex: A=20%
Se A=T, então T=20% e A+T=40%.
Se A+T+C+G=100%:
40+C+G=100 C+G=100-40
C+G=60% Se C=G, então C=30% e G30%. 
DNA NA MINHA COMIDA?
Cada célula contém cerca de 3 metros de DNA. 
Refeição = 55.000.000 células ou 
Cerca de 150.000 km de DNA.
Síntese Proteica – Transcrição (DNA – RNA)
A enzima RNA-polimerase abre a dupla hélice do DNA e inicia a produção de uma molécula de RNAm, no sentido 5’  3’.
Os nucleotídeos são ligados respeitando a ordem A-U,G-C.
Ao final da transcrição a RNA-polimerase se desliga do DNA, a molécula de RNAm está formada e segue para o citoplasma onde será traduzida.
Observe a complementação de uma fita de DNA para RNA
A T A C A T
U
U
U
G
C
A
A
Sempre com a Adenina se ligando a Uracila e a Guanina se ligando a Citosina.
DNA
RNA
RNAm
Tradução
Ribossomo
RNA mensageiro
NÚCLEO
CITOPLASMA
“LÊ” O PRIMEIRO CÓDON
Ex.: CCU (Pro/P) Prolina
Sequência de 3 bases nitrogenadas
1
2
RNA transportador com anticódon correspondente
3
Transporta o aminoácido e se liga ao CÓDON
4
Tradução
O ribossomo se desloca, no sentido 5’3’ e lê o próximo códon.
Os aminoácidos são unidos por ligações peptídicas.
Ao final da tradução o polipeptídeo se desliga e se constituí na proteína.
Participantes da Tradução: RNA mensageiro, RNA transportador, Ribossomos e Aminoácidos.
Ribossomo
RNA mensageiro
Tradução
	
Cada 3 Bases (triplet) do gene do DNA recebe o nome de Código.
Código 
Os códigos do Gene do DNA são transcrito em CÓDONS de RNA mensageiro.
Dessa maneira cada CÓDON do RNAm possui 3 bases nitrogenadas que complementa seu respectivo CÓDIGO.
Na Tradução cada CÓDON (3 bases do RNAm) codifica um Aminoácido.
1 CÓDON = 1 AMINOÁCIDO.
Existem Códons de Início (AUG) e Códons de Parada (UAA), (UAG) e (UGA)
A Tabela do Código Genético nos informa qual aminoácido será incorporado na proteína dependendo do códon presente no RNAm
A Tradução ocorre nas organelas celulares chamadas Ribossomos. Estes possuem 2 subunidades, as quais se unem quando o Ribossomos se liga ao RNAm.
31
Tradução
Resumo
	
32
Código Genético: Resumo
Toda a atividade celular depende da presença de proteínas
A função das proteínas depende da sua conformação tridimensional que, por sua vez, é determinada por uma sequência de aminoácidos
Quem contém a informação para especificar a sequência de aminoácidos das diferentes proteínas é o DNA
No entanto, os genes (DNA) não codificam diretamente as proteínas, fazendo isto por meio de uma molécula mensageira (mRNA)
A unidade básica (códon) do código para um aminoácido consiste em uma sequência de três pares de bases nucleotídicas (códon de trincas)
O código genético também inclui sequências para o início (códon iniciador) e para o término (códon finalizador) da região codificadora
O código genético é universal: os mesmos códons são utilizados por diferentes organismos 
Como existem 4 bases de RNA (A,U,G,C), existem ao todo 64 códons.
Porém, como vimos, um códon (AUG) é o de inicio e três são se parada (UAA), (UAG) e (UGA).
	
Existem apenas 20 aminoácidos diferentes para 60 códons.
Então, há mais de um códon para certos aminoácidos.
Dizemos que o Código Genético é Degenerado ou Redundante.
Porém, o Código Genétigo não é Ambíguo: um único códon não especifica mais do que um aminoácido.
Podemos dizer também que o Código Genético é universal, pois os códons têm o mesmo significado em quase todos os organismo do planeta.
Código Genético
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Código Genético
Visto que o código genético tem redundância, é possível que diferentes sequências nucleotídicas codifiquem a mesma sequência de aminoácidos;
Essas diferenças limitam-se a uma ou, quando muito, a duas posições da trinca de uma dado códon;
Leu
Pro
Arg
Lis
Ile
UUA
CCU
AUU
AAA
CGG
CUG
CCG
AUA
AAG
CGA
Exemplo
DNA
A – T
C - G
RNA
A – U
T – A
C – G 
DNA fita molde: AAT TCG GGA ACC
DNA fita sense: TTA AGC CCT TGG
RNA m (códons): UUA AGC CCU UGG
RNA t (anticódons): AAU UCG GGA ACC
aminoácidos ASP SER GLI TRE
Oração do DNA 
Creio no DNA todo poderoso
criador de todos os seres vivos,
creio no RNA,
seu único filho,
que foi concebido por ordem a graça do DNA polimerase.
Nasceu como transcrito primário
padeceu sobre o poder das nucleases, metilases e poliadenilases.
Foi processa, modificado e transportado.
Desceu do citoplasma e em poucos segundos foi traduzido à proteína.
Subiu pelo retículo endoplasmático e o complexo de Golgi 
E está ancorado à direita de uma proteína G
Na membrana plasmática
De onde há de vir a controlar a transdução de sinais
Em células normais e apoptóticas
Creio na Biologia Molecular
Na terapia gênica e na biotecnologia
No seqüenciamento do genoma humano
Na correção de mutações
Na clonagem da Dolly
Na vida eterna.
Amém
Amplificação de regiões do genoma mitocondrial via PCR
Para a amplificação de regiões específicas do DNAmt foram utilizados cinco pares de primers.
Tabela 1. Primers para amplificar o genoma mitocondrial
Nome
Seqüência (5’ 3’)
Referência
Genes principais
Temp. (ºC)
MtD2
MtD9
GCTAAATAAGCTAACAGGTTCAT
CCCGGTAAAATTAAAATATAAACTTC
(Simonet al.,1994)
(Simonet al.,1994)
ND2, COI
42
MtD7
COI-IIR
GGATCACCTGATATAGCATTCCC
GATCAATATCATTGATGACC
(Simonet al.,1994)
(Hall e Smith, 1991)
COI
44
5612R
tPheF
GAAATTAATATAACATGACCACC
GCGTAATATTGAAAATATTAATGA
(Francisco.,2002)
(Francisco.,2002)
COIII, ND3
42
MtD24
MtD28
GGAGCTTCAACATGAGCTTT
ATTACACCTCCTAATTTATTAGGAAT
(Simonet al.,1994)
(Simonet al.,1994)
ND4, ND6, CytB
42
MtD26
MtD30
TATGTACTACCATGAGGACAAATATC
ATTCAGGATCGTAAAGGTCC
(Ariaset al.,in prep.)
(Ariaset al.,in prep.)
CytB, ND1
42
mtD2
 
COI
-
IIR
 
tPheF
 
5612R
 
mtD24
 
mtD28
 
mtd26
 
mtD30
 
mtD7
 
MtD9
 
Figura 1: Mapa do genoma mitocondrial (16.343pb).As setas indicam as regiões amplificadas , as posições dos primers, indicando o sentido de elongação de cada um deles.
A digestão do produto de PCR com Enzimas de Restrição
Para verificar a existência dos sítios de restrição, os fragmentos de DNAmt amplificados via PCR, foram digeridos durante um período de no mínimo seis horas com as seguintes enzimas de restrição: Dra I, Hinf I e EcoR I.
Enzimas
Sítio de restrição
5’-3’
EcoR I
G▼GAATTC
Hinf I
G▼NTC
Dra I
TTT▼AAA
Tabela 2. Enzimas de restrição utilizadas na digestão do DNAmt
Resultados e Discussão
As cinco regiões amplificadas via PCR, resultam em fragmentos de DNA mitocondrial de tamanhos específicos para cada par de primers (tabela 3)
Tabela 3: Regiões amplificadas do DNAmt, seus respectivos primers, os genes principais e o tamanho aproximado:
Par deprimers
Principais Genes
Tamanhoaproximado(pares de bases)
MtD2 + MtD9
ND2 e COI
2200
MtD7 + COI II R
COI
1700
5612 R + tPhe F
COIII e ND3
1300
MtD24 + MtD28
ND4, ND6 e CytB
2560
MtD26 + MtD30
CytB e ND1
1700
23,1
9,4
6,6
2,3
2,0
1,35
1,08
0,87
0,6
0,3
M C R2 R3 R6 LA U SP PN1 PN2
Figura 3: Análise do fragmento de PCR da região COI-COII digerida com a enzima de restrição Hinf I. PCR: 1700
1,35
1,08
0,87
0,6
0,3
2,3
 M C R1 R5 RLA USP
2,0
Figura 4: Análise do fragmento de PCR da região COI-COII digerida com a enzima de restrição Dra I. PCR: 1700
 M C R1 R2
2,3
2,0
1,35
1,08
0,87
0,6
0,3
Figura 5: Análise do fragmento de PCR da região CytB e ND1 digerida com a enzima de restrição EcoR I. PCR: 1700.(900pb e 800pb)
 M C R4 C PN1 PN2 PN3
23,1
2,3
1,35
1,08
0,87
0,6
6,6
9,4
2,0
Figura 6: Análise do fragmento de PCR da região CytB e ND1 digerida com a enzima de restrição EcoR I.PCR: 1700.
 M C USP LA PN1
23,1
2,3
2,0
1,35
1,08
0,87
0,6
0,3
9,4
6,6
Figura 7: Análise do fragmento de PCR da região COIII e ND3 digerida com a enzima de restrição Hinf I. PCR: 1300 (M1: 950pb e 350pb M2: 1100pb e 200pb)