4_estrut_funcao_nucleotideos_e_AN

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Estrutura e Função de 
Nucleotídeos e Ácidos 
Nucléicos
1-Estrutura dos nucleotídeos
Moléculas que participam de uma grande variedade de 
processos bioquímicos nas células.
BASE
AÇÚCAR
FOSFATO
NUCLEOTÍDEO
Derivados das estruturas 
heterocíclicas 
Purina Pirimidina
BASE 
ESTRUTURAS 
PLANARES
As bases nitrogenadas púricas
As bases nitrogenadas pirimídicas
AÇÚCAR PENTOSE
BASE 
DESOXIRIBONUCLEOSÍDEO
BASE 
RIBONUCLEOSÍDEO
NUCLEOSÍDEO
União entre base nitrogenada e açúcar:
através de ligação N--glicosídica
BASE
AÇÚCAR
 ponto ligação: no açúcar - C1 
nas pirimidinas - N1 e nas purinas - N9.
BASE NUCLEOSÍDEO NUCLEOTÍDEO
Adenilato
Citidilato
desoxiadenosina desoxiadenilato
desoxicitidina desoxicitidilato
Ligação tipo éster (baixo potencial
de transferência de grupo – 14 kJ/mol)
Ligações anidrido (alto potencial de
transferência de grupo – 30 kJ/mol)
A hidrólise das ligações fosfato
produz energia química para
direcionar reações celulares.
O grupo fosfato pode estar ligado em posições
diversas do carbono C5’ da pentose
2 - Funções dos nucleotídeos
 Transportadores de energia: ATP e GTP.
Moléculas de sinalização cellular (mensageiros
químicos): cAMP, cGMP.
Componentes de coenzimas/cofatores enzimáticos: NAD,
FAD e CoA.
 Precursores dos ácidos nucléicos.
Nucleotídeos livres
Transportadores de energia
Nucleotídeo mais conhecido: 
trifosfato de adenosina – ATP
Carreador ou transmissor de energia
 Difunde-se pela célula, fornecendo energia para as
tarefas celulares, como reações biossintéticas, transporte
iônico e movimento celular
 A energia é disponibilizada pela transferência de 1 (ou
2) dos grupos fosfato a outra molécula
Derivados da guanosina –GTP
Derivados da citosina – CTP
Derivados da uracil – UTP 
Cumprem funções fisiológicas
específicas em diferentes
tecidos (GTP; CTP; UTP).
Mensageiros químicos
São produzidos no interior das células em resposta a sinais
extracelulares (hormônios e sinais químicos) – conduzem a
mudanças adaptativas no interior da célula. Tem papel
regulatório.
Derivados de nucleotídeos
Flavina-adenina-dinucleotídeo – FAD/FMN
 Nicotinamida-adenina-dinucleotídeo – NAD
 Nicotinamida-adenina-dinucleotídeo-fosfato – NADP
 Coenzima A
Cofatores/coenzimas
Moléculas envolvidas em processos de recuperação e
transferência de energia, de grupos ou de elétrons.
Incluem a adenosina como parte da estrutura.
FAD/FMN
Contém uma adenosina ligada à riboflavina (vit. B2) por meio
de dois grupos fosfato.
Participam de reações de transferência de elétrons (oxidação-
redução).
NAD/NADP
Participam de reações
de oxidação-redução.
A adenosina está ligada por
meio de dois grupos fosfato a
uma ribose e a Nicotinamida
(derivada da vitamina
niacina).
NADP - Um terceiro grupo 
fosfato está ligado à ribose da 
adenosina na posição 2’.
PO3
2-
Coenzima A (CoA)
Tem função central no 
metabolismo –
transferência de grupos 
acil.
É derivada do ácido 
pantotênico – vitamina B3.
3 - Estrutura dos ácidos nucléicos
ADN (DNA) (Ácido desoxirribonucléico)
ARN (RNA) (Ácido ribonucléico).
Coordenar a síntese protéica
Manter e transmitir informação genética
FUNÇÕES
Polímeros formados por monômeros de nucleotídeos
Cada monômero de ácido nucléico é um nucleotídeo formado por:
2-desoxirribose DNA
Ribose RNA
AÇÚCAR
DNA RNA
Adenina
Guanina
Citosina
Timina Uracila
BASES NITROGENADAS
Oligo e Polinucleotídeos
- A formação do polímero de
DNA ou RNA se dá pela união
entre as posições 3’ e 5’ de
unidades de ribose/desoxirribose
vizinhas e o grupo fosfato.
Ligações fosfodiésteres
As bases da estrutura do
polinucleotídeo são sempre
escritas na seqüência da
extremidade 5’ para 3’.
5’ TAG 3’
Ligação 
fosfodiéster
3’ – 5’ 
Espinha dorsal
Grupos laterais
Chargaff e colegas 
(final da década de 40)
As 4 bases nucleotídicas do DNA ocorrem
em proporções variáveis nos diferentes
organismos e que as quantidades de certas
bases estão aproximadamente relacionadas.
DNA
Isolamento e caracterização em 1868 (Friedrich Miescher);
Até 1940 não existiam evidências de que fosse o material 
genético;
Elucidação da estrutura????
Regras de Chargaff
[ ] adenina igual a [ ] de timina (A=T) 
[ ] guanina igual a [ ] de citosina (G=C)
Juntamente com estudos de difração de raios X 
(Franklin e Wilkins – início da década de 50) 
foram a base para o estabelecimento da estrutura
tridimensional do DNA.
A soma dos resíduos de purina
é igual a soma dos resíduos de 
pirimidina
DNA - A dupla hélice
A estrutura do DNA foi determinada por
James Watson e Francis Crick em 1953 –
marco do surgimento da biologia
molecular moderna
Modelo tridimensional:
Duas cadeias de DNA helicoidal enroladas 
em torno do mesmo eixo formando uma 
dupla fita
Características do modelo de DNA de 
Watson e Crick
1. Duas cadeias
circundam um eixo
comum formando a
dupla hélice
2. As duas fitas de
DNA são
antiparalelas
(polaridades opostas) –
arranjo mais estável.
5’
5’
3’
3’
Características principais do modelo de DNA 
de Watson e Crick
3. Pares de bases: 
centro da hélice e 
perpendiulares ao eixo 
longitudinal;
Cadeias de açúcar e fosfato:
periferia (minimizando a
repulsão entre os
grupos fosfato
com carga negativa).
A superfície forma dois
sulcos de largura
desigual – a fenda
maior e a fenda
menor.
Fenda 
maior
Fenda 
menor
Características principais do modelo de DNA 
de Watson e Crick
4. Cada base está ligada a uma
base da fita oposta por meio de
pontes de hidrogênio,
formando um par de bases
planar - pareamento de fitas
complementares – associação
específica das duas cadeias da
fita dupla.
A guanina realiza três ligações de hidrogênio com citosina, e a
timina realiza duas ligações de hidrogênio com adenina.
 Complementaridade
das bases
C – G
A – T
A – U (RNA)
Além das pontes de hidrogênio entre as bases complementares
na dupla fita a molécula de DNA também é estabilizada através
das interações hidrofóbicas de empilhamento de bases.
Minimizam o contato das bases 
com a água
Estabilidade da dupla hélice
DNA pode assumir diversas conformações
menos hidratado e
mais compacto;
hélice com giro
para direita (11 pb
por volta)
mais hidratado e
menos compacto;
hélice com giro para
direita (mais
comum)(10 pb por
volta)
Forma menos
contorcida; hélice
com giro para a
esquerda
DESNATURAÇÃO E RENATURAÇÃO DO DNA
Processo no qual a dupla
hélice é desfeita.DNA dupla hélice
anelamentodesnaturação
DNA 
parcialmente 
desnaturado
Separação das fitas Associação das fitas por 
pareamento das bases
Fitas de DNA separadas
Ocorre o rompimento das
pontes de hidrogênio entre
os pares de bases e de
bases empilhadas
permitindo a separação das
fitas.
Pode ser induzido in vitro 
através de alterações de 
pH ou de temperatura.
DESNATURAÇÃO E RENATURAÇÃO DO DNA
SUPERENROLAMENTO DO DNA
O DNA pode dobrar-se sobre si mesmo – torções e enrolamentos.
DNA eucariótico
Associação com proteínas 
(carga positiva) – histonas 
(H1, H2A, H2B, H3 E H4)
cromatina
Nucleossomo – DNA 
enrolado em torno de um 
núcleo de histonas
O tamanho do DNA varia entre as espécies. Em função
disso, o DNA se organiza dentro da célula (enrolamento e
compactação) de forma a ocupar o menor volume possível.
Organismos procariotos:
DNA organizado em um
único cromossomo de
fita dupla circular
associado à proteínas
Organismos eucariotos:
DNA associadoà proteínas se
organiza na forma de cromatina
e esta se organiza em
cromossomos.
RNA
Polímero de ribonucleotídeos de fita única e linear. 
As moléculas de RNA são muito menores que a de 
DNA.
 Carrega, interpreta e executa a informação do DNA.
 Responsável pelo controle sobre a síntese de
proteínas.
Em relação ao DNA existem diferenças básicas:
DNA RNA
Pentose 2-desoxirribose Ribose
Base nitrogenada Timina Uracila
Cadeia Dupla hélice Simples
Sequência de bases com 
polaridade correta 
(Pareamento intramolecular)
Estrutura em forma de grampo de 
cabelo
Fita simples
Características de fita 
dupla
O conteúdo das bases 
complementares não é 
necessariamente igual!!!!
A sequência da molécula de RNA é
determinada pela sequência das bases do
DNA.
A sequência de nucleotídeos no RNA é
complementar à fita molde do DNA.
Tipos de RNA
3 classes principais com características estruturais e
funcionais próprias :
RNA mensageiro (RNAm)
Cada trinca (três nucleotídeos) no RNAm é denominada
códon e corresponde a um aminoácido na proteína que irá se
formar.
Atua transportando a 
informação genética do 
núcleo da célula ao 
citosol, onde determina 
a sequência de 
aminoácidos da 
proteína.
Síntese de RNAm -
transcrição
RNA mensageiro (RNAm)
7-metilguanosina
Início da tradução se
dá pelo terminal 5’
arrematado.
Diversas bases metiladas
na estrutura.
Extremidade 3’ –
cauda poli A (20 a 
250 resíduos de 
adenosina)
RNA mensageiro (RNAm)
Extremidade 5’ – 7-metilguanosina
Extremidade 3’ – cauda poli A
Reconhecimento do RNAm pela
maquinaria de tradução.
Estabilização da molécula.
Proteção contra a ação de
exonucleases.
Estabilização da molécula.
Proteção contra a ação de
exonucleases.
É a menor molécula dos 3 tipos de RNA.
Está ligado de forma específica a cada um dos 20
aminoácidos encontrados nas proteínas (pode haver mais
de um RNAt para cada aminoácido).
Transporta aminoácidos para que 
ocorra a síntese de proteínas e atua no 
posicionamento dos aminoácidos na 
sequência prevista pelo código 
genético.
RNA transportador/transferência
(RNAt)
Estrutura primária (sequência dos 
nucleotídeos) permite alto grau de 
dobramento e complementaridade
intracadeia (pontes de hidrogênio)
estrutura secundária semelhante à 
uma folha de trevo
RNA transportador/transferência
(RNAt)
Hastes/braços – regiões de pareamento (pontes de hidrogênio)
Alças – regiões sem pontes de hidrogênio
RNA transportador/transferência
(RNAt)
Aceptora (sequência não 
pareada) – sequência final CCA 
– ligação entre o RNAt e o AA.
Demais alças (D; TΨC; 
extra) – haste pareada e 
voltas não pareadas.
Alça anticódon – local de 
reconhecimento da trinca de 
nucleotídeos do RNAm (códon). 
Cada RNAt carrega um 
aminoácido específico, de acordo 
com o anticódon que possui.
RNA ribossômico (RNAr)
Ribossomo - Estrutura protéica citoplasmática que atua
como maquinaria para a síntese protéica.
No ribossomo as moléculas de RNAm e RNAt interagem
para traduzir a informação transcrita do DNA em uma
molécula de proteína específica.
Subunidade 40S
Subunidade 60S
RNA ribossômico (rRNA)
É encontrado, em associação
com várias proteínas diferentes
na estrutura dos ribossomos.
RNA ribossômico (rRNA)
Todas as moléculas de rRNA são processadas a partir
de uma única molécula precursora 45S no núcleo da
célula exceto o rRNA 5S.
As moléculas de rRNA são empacotadas no núcleo
com as proteínas ribossomais específicas.