CAPÍTULO 8. Ácidos nucléicos

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ÁCIDOS NUCLÉICOS 
ÁC. DESOXIRRIBONUCLÉICO 
(DNA) 
ÁC. RIBONUCLÉICO 
(RNA) 
Mensageiro  mRNA 
Transportador  tRNA 
Ribossomal  rRNA 
Constituição 
- Tanto DNA quanto RNA são constituídos de nucleotídeos; 
- Nucleotídeos, por sua vez, são formados de 01 base nitrogenada 
 + 01 monossacarídeo de 5C + 01 a 03 grupos fosfatados. 
Ligação N-glicosídica 
Pentose 
- Nucleotídeo monofosfatado 
- Nucleotídeo difosfatado 
- Nucleotídeo trifosfatado 
BASES NITROGENADAS 
- No DNA: A, T, G e C 
- No RNA: A, U, G e C 
Monossacarídeo de 5C 
NO RNA 
NO DNA 
EXEMPLOS DE NUCLEOTÍDEOS (MONOFOSFATADOS) 
ESTRUTURA DOS ÁCIDOS NUCLÉICOS 
ESTRUTURA PRIMÁRIA  SEQUÊNCIA DOS NUCLEOTÍDEOS UNIDOS POR 
LIGAÇÕES FOSFODIÉSTER 
- Informa a sequência dos nucleotídeos 
- Tamanho 
- Massa molecular 
- Outras 
SEQUENCIADOR DE 
ÁCIDOS NUCLÉICOS 
LIGAÇÕES FOSFODIÉSTER 
 Liga os nucleotídeos dentro de 
uma mesma fita ou cadeia. Existem 
tanto no DNA quanto no RNA e 
ocorrem entre o grupo 5’ fosfato de 
um nucleotídeo e o grupo 3’OH do 
nucleotídeo seguinte, com liberação 
de 2 Pi (fosfatos inorgânicos). 
 
ATENÇÃO: Se os nucleotídeos liberam 
2 Pi na formação da ligação fosfodiéster, 
Então, os nucleotídeos participantes 
deverão ser trifosfatados. 
ESTRUTURA SECUNDÁRIA DO DNA 
A / / T 
G / / / C 
3’ 
5’ 
5’ 
3’ 
OBS: GEN OU GENE  ENCONTRADOS NO DNA, SÃO DUPLAS FITAS !!!!! 
P E I E I E 
P E 
EUCARIOTOS 
- Região Promotora (P) ou promotor do gene  atua no reconhecimento 
 do gene para o processo de transcrição 
- Presença de ÉXONS  região codificante do gene 
- Presença de ÍNTRONS  região não codificante do gene 
PROCARIOTOS 
- Região Promotora (P) ou promotor do gene  atua no reconhecimento 
 do gene para o processo de transcrição 
- Presença de ÉXONS e ausência de ÍNTRONS 
CÉLULA ANIMAL CÉLULA VEGETAL 
QUANTAS MOLÉCULAS DE DNA 
 EXISTEM EM UMA CÉLULA ???? 
EM EUCARIOTOS: 
OBS: DNA DE EUCARIOTOS (DNA Cromossomal e de organelas) 
DNA CROMOSSOMAL 
- Presente no núcleo; SUA CADEIA É ABERTA !!!!! 
- Cada indivíduo possui várias moléculas de DNA, que se organizam em 
 cromossomos; 
- Cada cromossomo é constituído da associação DNA-Proteínas; 
- O conjunto de todos os cromossomos forma o genoma do indivíduo. 
DNA DE ORGANELAS 
- Presentes em cloroplastos e mitocôndrias. CADEIA CIRCULAR FECHADA 
- São a-hélices como descritas anteriormente, porém, circulares e fechadas; 
- Organizado em uma única molécula de DNA; 
- Tamanho reduzido em relação ao DNA cromossomal; 
- Poucos íntrons em relação ao DNA cromossomal; 
- Replicam-se quando da divisão celular; 
- Codificam RNAs que atuam na síntese de proteínas que serão usadas pela 
 própria organela 
EM PROCARIOTOS (DNA Cromossomal e Plasmidial) 
- Também é uma a-hélice; 
 tanto no DNA coromossomal 
 quanto no DNA plasmidial; 
- É circular e fechado, e 
 por isso não apresentam 
 terminais 5’P e 3’OH; 
- São menores que o DNA eucarioto 
 e apresentam menor número de 
 genes 
- Estão soltos no citosol 
- São encontrados de forma espiralada 
 
 
OBS: O genoma bacteriano é acomodado 
em uma única molécula de DNA. Algumas 
bactérias apresentam plasmídio outras não. 
Existem pesquisadores que não admitem o termo DNA Bacteriano Cromossomal 
Organismo No. de cromossomos Tamanho do 
genoma 
DNA/cromossomo 
Milho 10 15.000.000 kb 150.000 kb 
Humano 23 3.000.000 kb 130.000 kb 
Drosophila 4 165.000 kb 41.250 kb 
S. cerevisiae 16 20.000 kb 1.250 kb 
E. coli 1 4.000 kb 4.000 kb 
mRNA 
ESTRUTURA SECUNDÁRIA DO RNA 
- rRNA formam os Ribossomos 
- Ribossomos são estruturas pequenas, mas complexas, com cerca de 20 a 30 nm 
 de diâmetro, consistindo de duas subunidades de tamanhos desiguais, referentes 
 às subunidades maior e menor as quais estão adaptadas intimamente. 
- Uma subunidade é composta por um complexo formado por moléculas de RNA 
 e proteínas; cada molécula contém pelo menos uma subunidade de RNA 
 ribossômico (rRNA) e uma grande quantidade de proteínas ribossomais. 
 As subunidades juntas contém mais de 82 proteínas específicas reunidas em 
 uma seqüência precisa. 
rRNA e RIBOSSOMOS 
COMPARAÇÃO ENTRE ESTRUTURA SECUNDÁRIA DO DNA E RNA 
5’ 3’ 
5’ 3’ 
3’ 
5’ 
DESNATURAÇÃO DE ÁCIDOS NUCLÉICOS 
CONCEITO E CONSIDERAÇÕES 
- Desnaturar um ácido nucléico significa quebrar sua estrutura secundária 
- Portanto, para desnaturar um ácido nucléico é preciso romper as pontes 
 de hidrogênio entre bases nitrogenadas 
- A desnaturação pode ser parcial ou total e é um processo reversível 
- In vivo  ação de enzimas durante REPLICAÇÃO e TRANSCRIÇÃO 
- In vitro (Laboratório)  Emprego de temperatura ou variação de pH 
 
ACOMPANHAMENTO DA DESNATURAÇÃO IN VITRO 
 
- É possível porque as bases nitrogenadas são capazes de absorver energia 
 luminosa a 260 nm. 
- Assim, quanto mais desnaturado o ácido nucléico, maior será sua ABS260 
 
- EFEITO HIPERCRÔMICO (= ABS MÁXIMA)  é atingido quando a ABS260 é 
máxima e indica desnaturação completa da cadeia do ácido nucléico; 
 
- tm  parâmetro determinado experimentalmente e indica quanto do 
agente desnaturante deve-se empregar para obter metade da desnaturação 
da cadeia 
 
Ação da temperatura 
- In vitro, é possível desnaturar um ácido nucléico aumentando-se a temperatura; 
- Quanto maior a temperatura maior será a ABS260; 
- Princípio: o aumento da temperatura promove um aumento na energia cinética dos 
 átomos, favorecendo sua maior agitação no espaço e um maior distanciamento, 
 consequentemente, as pontes de hidrogênio entre bases nitrogenadas são rompidas. 
- Se a temperatura volta ao normal, a fita volta a formar estrutura secundária 
Ação do pH 
- In vitro, é possível desnaturar um ácido nucléico variando o pH com o uso de ácidos 
 e bases; 
- Quanto maior a variação do pH, maior será a ABS260 indicando desnaturação; 
- Princípio: 
 # Para o uso de ácidos: com o enriquecimento do meio em H+, ou seja, com a 
 aplicação de ácido ao meio, provoca-se a protonação das 
 bases nitrogenadas, diminuindo a ocorrência de pontes de 
 hidrogênio; 
 # Para o uso de bases: com o enriquecimento do meio em OH- retira-se H+ do meio, 
 ou seja, com a aplicação de base ao meio, provoca-se a 
 desprotonação das bases nitrogenadas, diminuindo a 
 ocorrência de pontes de hidrogênio; 
 
OBS: Quando utilizamos ácidos para a desnaturação in vitro de ácidos nucléicos, é 
possível que, de acordo com a concentração de ácido usada, ocorra também o 
rompimento das ligações N-glicosídicas (aquelas que ligam bases nitrogenadas a 
pentose) e com isso a desnaturação passa a ser irreversível. Portanto, para variações 
de pH prefere-se usar bases aos ácidos. 
Ciclo da divisão celular ou Ciclo celular 
Diagrama do ciclo celular 
 04 fases: G1, S, G2 e M; 
 As fases G1, S e G2 compõem a INTERFASE; 
 A fase M é a fase MITÓTICA = Mitose + Citocinese. 
 Em G1: o DNA nuclear é preparado para replicação. 
 As origens de replicação no DNA são reconhecidas e 
 o complexo de pré-replicação é montado ao longo de 
 todo o DNA; 
 Em S: o DNA é totalmente replicado (copiado); 
 Em G2: a célula se prepara para divisão propriamente 
 dita, ou seja, fase mitótica;Ciclo da divisão celular ou Ciclo celular 
 Em M: alinhamento, separação e distribuição dos ordenada dos cromossomos nas células 
filhas; 
 Papel importante dos microtúbulos. 
METABOLISMO DE 
ÁCIDOS NUCLÉICOS 
REPLICAÇÃO TRANSCRIÇÃO 
PROTEÍNAS 
DNA 
 
 
DNA 
DNA 
 
 
RNA 
(m, r, t) 
REPLICAÇÃO 
1. É semiconservativa 
2. É semidescontínua 
3. É bidirecional 
4. A síntese da nova fita ocorre no sentido 5’3’ 
5. A nova fita é complementar ao molde 
6. A nova fita é antiparalela ao molde 
- 1 origem de replicação (245 pb) 
- Contém 3 seqüências de 13 pb 
- Contém 4 seqüências de 9 pb 
- Reconhecidas por proteínas 
 específicas (proteínas DnaA e proteína HU) 
= DESNATURAÇÃO DAS FITAS (regiões 13 pb) 
- Ligação da proteína DnaB + DnaC 
- DnaB  Helicase (abre o duplex de DNA) 
- Ligação de proteínas SSB (Impede reanelamento das fitas) 
- Ação da DNA girase (ou Topoisomerase) 
= FORQUILHA DE REPLICAÇÃO 
1ª ETAPA: Iniciação ou origem da replicação 
PROCARIOTOS 
EUCARIOTOS 
- Várias origens: seqüências ARS ou ori (~300 pb) 
- Mesmas proteínas que nos procariotos 
Proteínas SSB 
DNA girase ou Topoisomerase 
MOLDE 1 
MOLDE 2 
Região ori 
OBS: FORQUILHA DE REPLICAÇÃO 
2ª ETAPA: Alongamento ou elongação ou polimerização 
Obs: LEMBRE-SE QUE A REPLICAÇÃO É SEMIDESCONTÍNUA, 
TEM SENTIDO 5’3’ 
Fita lagging  sintetizada em Fragmentos de Okazaki 
Fita leading 
Eventos da síntese da fita Leading 
- Síntese do “primer” (pequeno fragmento de RNA de ~60 nucleotídeos)  RNA primase 
- Polimerização (inserção dos nucleotídeos complementares)  DNA polimerase III 
- Substituição dos resíduos de uracila dentro do primer  DNA polimerase I 
 OBS: A DNA polimerase III se liga uma única vez ao molde e sintetiza essa fita de forma 
 contínua, no sentido em que o DNA é desenrolado pela ação das helicases e 
 topoisomerase 
Eventos da síntese da fita Leading  Fragmentos de Okazaki 
- Ação do “Prioxissomo”  proteínas DnaA, DnaB e DnaC + RNA primase 
- Síntese constante de “primer” (idem ao anterior)  RNA primase 
- Polimerização (inserção dos nucleotídeos complementares)  DNA polimerase III 
- Substituição dos resíduos de uracila dentro do primer  DNA polimerase I 
- Ligação de Fragmentos de Okazaki subsequentes por ligação fosfodiéster  DNA ligase 
2ª ETAPA: Alongamento ou elongação (Continuação) 
Obs: LEMBRE-SE TAMBÉM QUE A REPLICAÇÃO É BIDIRECIONAL 
3ª ETAPA: Terminação ou finalização 
- Dá-se pelo encontro das forquilhas de replicação 
 na região oposta ao ori 
- Essa região é chamada região ter 
- Consiste de duas seqüências idênticas, porém, 
 invertidas para bloquear as duas forquilhas 
- Necessário a ação de proteínas TBP 
- As proteínas TBP bloqueiam a ação das helicases 
- Desmantelamento do prioxissomo e desligamento 
 da DNA polimerase III e I 
PROCARIOTOS 
EUCARIOTOS 
- Várias origens  várias terminações 
- Processo similar bioquimicamente ao de 
 procariotos 
OBS: REPLICAÇÃO IN VITRO  REAÇÃO EM CADEIA DA POLIMERASE (PCR) 
- Uso/Objetivo: gerar múltiplas cópias de um gene in vitro (amplificação gênica) 
 permitir a identificação ou isolamento de genes, etc. 
- Princípio: Imita a replicação in vivo do DNA 
- Equipamento: Termociclador (aplica ciclos de temperatura ao DNA) 
Ciclos contínuos de 3 temperaturas 
de acordo com o tm do gene, 
permitindo: 
(1) Tornar o gene acessível ao processo, 
já que ele é fita dupla de DNA 
(Desnaturação do gene ou DNA) 
(2) Ligar ao gene ou DNA os primers e a 
maquinaria enzimática necessária a 
polimerização (Anelamento) 
(3) Ativar a maquinaria enzimática e 
realizar a polimerização 
(Polimerização) 
- Componentes químicos ou coquetel de PCR 
- Solução tampão  pH adequado à DNA polimerase 
- Mistura de dNTP (desoxiribonucleotídeos) 
- Enzima DNA polimerase termoestável (taq DNA polimerase) 
- Uma cadeia de DNA ou cDNA contendo a seqüência a ser multiplicada (AMOSTRA) 
- Conjunto de primers (pelo menos um par, já que o DNA é fita dupla) 
- Esquema de um ciclo de PCR (englobando as três temperaturas) 
-Esquema de vários ciclos de PCR (o número de ciclos é programado pelo 
pesquisador) 
Amostra 
(1 molécula do gene ou DNA) 
Amostra ao final do 1º Ciclo de PCR 
(1 molécula do gene ou DNA) 
Amostra ao final do 
2º Ciclo de PCR 
(2 moléculas do gene ou DNA) 
OBS: O número de ciclos 
determina o número de cópias ao 
final do PCR. 
O número de cópias do DNA ou 
gene aumenta em progressão 
geométrica 
TRANSCRIÇÃO 
5’P AGTTGTAGGTTTAAATTGCCGCCGCATATACGCGCCCAAA 3’OH 
3’OH TCAACATCCAAATTTAACGGCGGCGTATATGCGCGGGTTT 5’P 
Promotor do gene  ISTO NÃO É TRANSCRITO 
Gene propriamente dito  ISTO É TRANSCRITO 
+1 - 5 - 10 + 5 + 10 
ESTRUTURA DE UM GENE 
P E I E I E 
P E 
Região upstream Região downstream 
OBS: TUDO o que está upstream ao gene tem função de regulação da 
expressão gênica, ou seja, são as seqüências que indicam se o gene é muito ou 
pouco transcrito e NÃO são transcritas. 
A primeira base transcrita é a base no ponto +1 (Chamado ponto +1 da transcrição) 
CONCEITO: Processo em que um gene (do DNA) origina um RNA (m, t ou r) 
NA TRANSCRIÇÃO  A fita que será sintetizada é sempre 5’  3’ 
  O Processo é UNIDIRECIONAL, já que RNA é fita simples 
  A fita 5’  3’ recebe o nome de fita codificadora 
  A fita 3’  5’ é aquela em que as enzimas da transcrição 
 atuam, “lendo” as bases e transcrevendo o gene, por 
 isso recebe o nome de fita molde 
AGTTGTAGGTTTAAATTGCCGCCGCATATACGCGCCCAAA 
TCAACATCCAAATTTAACGGCGGCGTATATGCGCGGGTTT 
5’ 3’ 
5’ 3’ 
Fita molde 
Fita codificadora 
ETAPAS DA TRANSCRIÇÃO 
1ª ETAPA: ORIGEM OU INICIAÇÃO 
 DA TRANSCRIÇÃO 
- A transcrição inicia pelo 
reconhecimento do promotor do gene 
pelos fatores de transcrição. 
- Fatores de transcrição são proteínas 
especializadas em encontrar promotor e 
formar nessa região um agregado 
protéico que promoverá a desnaturação 
das fitas e a ligação da RNA polimerase 
para o início da transcrição. 
- Uma vez ligados à fita molde, os 
fatores de transcrição permitem a ação 
das helicases e topoisomerases, 
desnaturando a fita do DNA nessa 
região expondo a fita molde. 
2ª ETAPA: Alongamento ou elongação ou polimerização 
OBS: Outra ilustração mostrando a ação da RNA polimerase na fase de 
Polimerização !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 
Enzima Localização Produto 
RNA pol I nucléolo rRNA 
RNA pol II nucleoplasma mRNA 
RNA pol III nucleoplasma tRNA, snRNA 
RNA mitocondrial mitocôndrias RNA mitocondrial 
RNA cloroplastídico cloroplastos RNA cloroplastídico 
Tipos de RNA polimerase, sua localização e seus produtos 
3ª ETAPA: Terminação 
- A transcrição termina, na maioria dos genes, em uma seqüência chamada 
 seqüência terminadora (tanto para eucariotos quanto para procariotos) as quais são 
 sempre palíndromes (Ex. RADAR, OSSO, SALAS, etc.) 
- Procariotos: seqüência rica em ...GC... e depois em ...AT... 
- Eucariotos: seqüência rica em ...AATAA... Que se repetem inúmeras vezes 
- Reconhecida essas seqüências a RNA pol se solta do DNA molde e a transcrição 
 termina, seguindo-se imediatamente da adição da cauda poliA (nos Eucariotos) 
# Processamento do RNA 
- Processo de correção e 
proteção do RNA permitindo 
a correta síntese de proteínas 
- Existem 3 tipos: Adição do 
cap, adição da cauda poliA e 
splicing.# Em que organismo ocorre ? 
- É muito raro nos 
PROCARIOTOS, pois à 
medida que o RNA é 
sintetizado a proteína é logo 
traduzida, não havendo 
tempo para ação de RNAses. 
- Nos EUCARIOTOS, como 
RNA precisa “viajar” até o 
citosol para a síntese de 
proteínas e nesse percurso o 
mesmo pode ser degradado 
pela ação de RNAses, o RNA 
precisa ser processado (ou 
protegido!). 
Em eucariotos: 
1) Adição do cap: é a adição de um 7’ metilguanosina ao terminal 5’P do RNA 
 protegendo-o do ataque de RNAses 
2) Adição da cauda poliA: é a adição de vários adenilatos ao terminal 3’OH do 
 RNA, protegendo-o do ataque de RNAses 
 É realizada pela Polimerase PoliA 
5’P 3’OH CAP 
- AAAAAAAAAAAAAAAAAA 5’P 3’OH CAP 
- AAAAAAAAAAAAAAAAAA 
DIREÇÃO DA POLIMERASE POLIA 
3) Splicing  Processo de eliminação de íntrons e fusão de éxons 
  Realizado pelo SPLICEOSSOMO que é um complexo formado entre snRNA 
 (“small nuclear RNA”) e proteínas 
  O spliceossomo reconhece um terminal 2’OH no ponto de quebra dentro do íntron, 
reagindo-o ao terminal 5’P na extremidade do íntron. Por esterificação essas duas extremidades 
são ligadas. Por fim, o terminal 3’OH do éxon livre “ataca” o terminal 5’P do íntron, liberando-o 
(íntron de Lariat) e provocando a ligação dos dois éxons também por esterificação. 
(Íntron Lariat) (RNA maduro) 
OBS: Splicing alternativo  um mesmo gene pode sofrer diferente remoção 
de íntrons e gerar um outro mRNA, logo, outra proteína 
TRADUÇÃO OU SÍNTESE DE PROTEÍNAS 
- PROCARIOTOS  CITOSOL E INICIA ANTES MESMO QUE A TRANSCRIÇÃO TERMINE 
- EUCARIOTOS  OCORRE NO CITOSOL POR AÇÃO DOS RIBOSSOMOS 
 
 
- ELEMENTOS PARTICIPANTES  tRNA (transportam ou carregam os aminoácidos) 
 Existem 20 diferentes tRNA, 1 para cada aminoácido 
 Carregam os Anticódons (3 bases no tRNA) 
  mRNA é quem leva a seqüência a ser lida pelos ribossomos 
 É portanto constituído de vários Códons (conjunto de 3 bases) 
  Ribossomos (com suas subunidades maior e menor) 
 Eles é que fazem a síntese de proteína propriamente dita, testando 
 anticódon x códon e ligando os vários aminoácidos por ligações 
 peptídicas 
TRADUÇÃO OU SÍNTESE DE PROTEÍNAS 
- PROCARIOTOS  CITOSOL E INICIA ANTES MESMO QUE A TRANSCRIÇÃO TERMINE 
- EUCARIOTOS  OCORRE NO CITOSOL POR AÇÃO DOS RIBOSSOMOS E TAMBÉM NO INTERIOR 
 DAS ORGANELAS 
 
- ELEMENTOS  tRNA (transportam ou carregam os aminoácidos) 
 PARTICIPANTES Existem 20 diferentes tRNA, 1 para cada um dos 20 aminoácidos 
 Carregam os Anticódons (3 bases no tRNA) 
  Aminoácidos, que são ligados ao tRNA 
  Aminoacil tRNA sintetase que é a enzima que liga o aminoácido ao tRNA 
 Existem 20 tipos dessa enzima, específicas para cada par AA x tRNA 
 OBS: Aminoácido ligado ao tRNA  tRNA ativado (Gasto de 1 ATP) 
  mRNA é quem leva a seqüência a ser lida pelos ribossomos 
 É portanto constituído de vários Códons (conjunto de 3 bases) 
  Ribossomos (com suas subunidades maior e menor) 
 Eles é que fazem a síntese de proteína propriamente dita, testando 
 anticódon x códon e ligando os vários aminoácidos por ligações peptídicas 
Ativação do tRNA  Ação da Aminoacil tRNA sintetase (Há gasto de ATP) 
AA 
5’P 
3’OH 
5’P 
ATP AMP + PPi 
Mg2+ 
Aminoacil tRNA sintetase 
AA 
tRNA tRNA ativado ou 
Aminoacil tRNA 
1ª ETAPA DA TRADUÇÃO: 
INICIAÇÃO 
2ª ETAPA: 
Alongamento 
ou Elongação 
3ª ETAPA: 
Terminação 
OBS: 
Código genético