7 acidos nucleicos

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DNA
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Ácidos Nucléicos: São moléculas formadas a partir da união de nucleotídeos a partir da ligação fosfodiester
São responsáveis em coordenar todas as atividades celulares incluindo o metabolismo celular e a reprodução
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O DNA e o RNA são ácidos nucléicos formados por nucleotídeos que consiste em um açúcar (pentose), por um grupamento fosfato e uma base nitrogenada (púrica e pirimídica).
 
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ÁCIDO DESOXINUCLÉICO
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b) RNA (Ácido Ribonucleotídeo): Formado por uma fita única. A apresenta como bases púricas a adenina e guanina, e bases pirimidicas uracila e citosina. Responsável pela expressão do código genético com a síntese protéica. 
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Nucleotídeos: São moléculas formadas por um açúcar (pentose), por um grupamento fosfato e uma base nitrogenada. São as unidades formadoras dos Ácidos nucléicos
Nucleosídeo = Base nitrogenada + Pentose 
Base nitrogenada + Pentose + Fosfato
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NUCLEOTÍDEOS
NUCLEOSÍDEOS
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Classificação dos nucleotídeos
Quanto a pentose
a) Ribonucleotídeo: a pentose é a ribose
b) Desoxirribonucleotídeo: a pentose é a desoxirribose
Quanto a base nitrogenada:
a) Bases de purina: adenina e guanina
b) Base de pirimidina: citosina, timina e uracila
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-furanose
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DNA
RNA
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Ácidos Nucléicos
Numeração: 
Pentose = Carbonos – 1’ a 5’
Base nitrogenada – pirimidinas = 1 a 6 				purinas = 1 a 9
Ligação pentose – pirimidina – C 1’ N-1 	 pentose – purina – C 1’- N-9 			
Fosfato 5’: mono-, di-, tri- = fósforo a b g
a = ligação éster (baixa energia)
 b g = ligação fosfoanidro (alta energia)
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PURINAS
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PIRIMIDINAS
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Papel de nucleotídeos no metabolismo celular:
fonte de energia no metabolismo -> ATP
molécula-sinal em respostas celulares - > cAMP
componente estrutural de enzimas e co-fatores -> NAD, FAD, etc
constituinte dos ácidos nucleicos - RNA e DNA
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DNA: Armazenamento da informacão genética
RNA: várias funções
RNA ribossomal (rRNA) - componentes estruturais de ribossomos
RNA mensageiro (mRNA) - intermediário
RNA transferência (tRNA) - moléculas adaptadoras que traduzem informação do mRNA em amino ácidos
snRNA, microRNA, etc 
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DNA
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RNA
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Replicação: O DNA serve de molde para a formação de outra molécula de DNA. Processo semi-conservativo que ocorre na fase S da interfase antes da célula se dividir
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 Transcrição: O DNA serve de molde para a formação do RNA, originando três tipos:
RNAm (RNA mensageiro): leva a informação genética copiada do DNA
RNAt (RNA transportador): leva os aminoácidos para a síntese protéica
RNAr (RNA ribossômico): forma os ribossomos
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 Tradução ou síntese protéica: com a participação dos RNAs, ocorre a síntese da proteína a partir do RNA
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Principais diferenças entre DNA e RNA
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Nucleotídeos
Base Nucleosídeo Nucleotídeo 
Adenina	Adenosina		Adenilato		RNA	
			Deoxiadenosina	Deoxiadenilato	DNA	
Guanina	Guanosina		Guanilato		RNA	
			Deoxiguanosina	Deoxiguanilato	DNA	
Citosina	Citidina		Citidilato		RNA	
			Deoxicitidina		Deoxicitidilato	DNA	
Timina		Timidina		Timidilato		DNA
Uracil		Uridina		Uridilato		RNA	
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Bases modificadas
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Bases modificadas
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Ligação 
Fosfodiester
Polaridade
5’ -> 3’
pH 7 = fosfatos
c/ carga negativa
neutralizados por
interações iônicas
com ptn, ions, 
poliaminas
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Estrutura do DNA
2 cadeias independentes 
Dupla hélice, sentido direito
Hélices anti-paralelas
Complementariedade das bases
Eixo externo hidrofílico - deoxiribose + fosfato
Bases hidrofóbicas (planas) no interior
Bases ligadas pontes de H + empilhadas (stacking)
Major groove e Minor groove (ondulação)
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Estrutura do DNA
Bases hidrofóbicas, relativamente insolúveis em água pH neutro
> solublidade em pH + ácido ou + básico
interações hidrofóbicas por “empilhamento” (base stacking) - duas bases planas sobrepostas
stacking função de força van der Waals e interação dipolo-dipolo entre bases
minimiza contato com água
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Estrutura do DNA
Estabilidade da estrutura secundária:
Pontes de H – pareamento Watson e Crick função de forma tautômero – distância correta entre C-1’ -> A -T e G - C
Interações hidrofóbicas
Empilhamento (base stacking) = interação de nuvens de elétrons p 
Hidrofobicidade (cavitation energy) = quebra de pontes de H da água – força bases internamente
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Estrutura do DNA
Pareamento de bases crítico:
Biológico – replicação, transcrição, controle expressão gênica
Análise – Hibridização, PCR, microarranjo, seqüenciamento
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Propriedades de Nucleotídeos
moléculas altamente conjugadas afetando estrutura, distribuição de elétrons e absorção de luz UV
moléculas planas (pirimidina) ou quase (purina)
absorbância máxima - cerca 260 nm
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Espectro de absorbância de nucleotídeos
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Química de Ácidos Nucleicos
Estabilidade do DNA - depósito genético!
Propriedades
Desnaturação = separação da dupla fita
quebra das pontes de H
causado por calor ou pH (e proteínas in vivo)
Renaturação ou anelamento
decréscimo da temperatura ou pH
Alteração na Absorbância (UV) Abs 260 nm
hipocromicidade: renaturação
hipercromicidade: desnaturação
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Desnaturação e renaturação do DNA
Desnaturação
Calor – melting 
pH extremos – DNA em pH 12
Ácido - hidrolisa DNA e RNA
Base – hidrolisa RNA
Processo de desnaturação altera Absorbância
Perda de stacking – aumenta Abs 260 nm
DNA fita simples – hidroxiapatita e S1 nuclease
Alteração Hipercrômica – aprox. 30% maior
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Cinética de Renaturação
1. Solução de DNA aquecida lentamente
2. Medir Abs260nm
3. Gráfico Abs x Temperatura
4. DNA desnatura em faixa estreita de ToC de forma cooperativa = Tm
Tm = temp. 50% DNA desnaturado
Tm = função de [sais]
Conceito usado em sondas e
primers (estringência)
DNA
RNA
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Cinética de Renaturação
Renaturação não apenas reverso de desnaturação!
		ocorre naturalmente 5 – 10oC abaixo Tm
Renaturação = função de [DNA] – freqüência de bases complementares se encontrarem
Depende de complexidade do genoma
Genoma – não retorna a Abs260nm original
Genoma fragmentado – renatura completamente
Renaturação = função tamanho e complexidade do genoma
Afetado concentração de sais e temperatura
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Taxa de Renaturação
 Função do tamanho do genoma
 Genoma menor renatura mais rapidamente
Curvas CoT
C/Co = 1/(1 + kCoT)
C = [ssDNA]
Co = [DNA]
K = constante da taxa de reassociação
T = tempo
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Cinética de Renaturação
Temperatura de desnaturação = Tm
Função: composição G+C
Permite estimar tamanho de genoma (CoT)1/2
Complexidade do Genoma
soma dos comprimentos das seqüências únicas mais as unidades de comprimento de cada família de seqüências repetitivas
Seqüências únicas – componente cinético único
> componente cinéticos genoma complexo 
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Fold-back
Highly Repetitive
Medium Repetitive
Single/Low copy
Curva Cot Cebola
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Cinética de Renaturação
Complexidade de Seqüência: grupo mínimo (em pb) que define o genoma;
Valor Cot: definido como o produto da concentração de nucleotídeos em moles por Litro (Co) e seu tempo de renaturação (t);
Componente Cinético: grupo de seqüências genômicas que exibem propriedades de renaturação similares, e consequentemente aparecem como região sigmoidal distinta na curva Cot.
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Artigos publicados sobre cinética de reassociação
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Número de clones necessários
para 99%
certeza que todas as
seqüências estão presentes
Z = tamanho médio inserto (pb)
G = tamanho 1 C do genoma (pb) 
Número de clones necessários
para 99% certeza que todas as
seqüências estão presentes
considerando as frações de componentes cinéticos (a, b, c e f) 
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RNA
1961 - Jacob & Monod -> RNA intermediário
RNAs ocorrem no núcleo e citoplasma
mRNA
monocistrônico - eucariotos
policistrônico - procariotos
rRNA
tRNA
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rRNA em Ribossomo
tRNA
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Hidrólise espontânea de RNA em condições alcalinas
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Estrutura de RNA
mRNA -> fita simples
tendem a assumir conformação helicoidal direita dominada pelo emplihamento das bases (pur-pur)
auto-complementariedade - estrutura mais complexas
pareamento: A-U, G-C e G-U!
estrutura 3ária função de seqüência (~ a ptn)
interações com grupo OH de C-2’
formas A e Z, mas não ocorre forma B!
rRNA
tRNA
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Química de Ácidos Nucleicos
Transformações não -enzimáticas
desaminação - perda de grupo amina
alterações espontâneas, baixíssima taxa
perda de amina por C -> U - reconhecido em DNA taxa 10-7 24 h-1
DNA - possui T ao invés de U!
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Química de Ácidos Nucleicos
Transformações não -enzimáticas
hidrólise da ligação N-b-glicosidil entre base e pentose ou Depurinação
ocorre mais para purinas
acelerado em meio ácido
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Química de Ácidos Nucleicos
Transformações não -enzimáticas
radiação UV
condensação de 2 etilenos em ciclobutano
DNA - 2 pirimidinas (T) adjacentes -> dímeros
agentes ambientais
deaminanntes
alquilantes
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