Ácidos Nucleicos - DNA e RNA

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Ácidos Nucléicos 
 
 Todas as células dos seres vivos possuem DNA e RNA, com exceção dos vírus que não 
são organismos celulares e possuem DNA ou RNA em sua composição, nunca os dois 
ao mesmo tempo. 
 O DNA difere do RNA em vários aspectos que vão desde a composição molecular, 
forma estrutural, função e mecanismo de síntese. 
 DNA e RNA: principais moléculas informativas das células. 
 DNA: única função de material genético. 
 RNAs: podem catalisar várias reações químicas (ribozimas) 
 RNA - Diferentes tipos: 
RNAm: carrega informação do DNA aos ribossomos servindo como molde para a 
síntese proteica. 
RNAt e RNAr: envolvidos na síntese proteica. 
 
DNA RNA Proteínas 
 Transcrição Tradução 
 
 Genes: sequencia específica de nucleotídeos, que codifica informações 
necessárias para a síntese de proteínas 
 Quimicamente, os ácidos nucléicos são polímeros de nucleotídeos unidos por ligações 
do tipo fosfo-di-éster, formando uma molécula polimérica. 
 Nucleotídeos são as unidades básicas dos ácidos nucléicos e são formados, sempre, 
por uma molécula de pentose que se liga a uma molécula de base nitrogenada e uma 
molécula de fosfato em pontos específicos e de maneira covalente, adquirindo forma 
estrutural helicoidal própria e característica do tipo de molécula. 
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 A união das bases nitrogenadas à pentose, somente, forma um nucleosídeo, ou seja, 
um nucleotídeo desprovido de fosfato. 
 A pentose (monossacarídeo de 5 carbonos) pode ser a ribose (no RNA) ou a 
desoxirribose (no DNA) ambas em sua forma cíclica pentagonal de furanose 
 
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 As bases nitrogenadas presentes nos ácidos nucléicos são de dois tipos: as bases 
púricas, purínicas ou simplesmente, purinas e as bases pirimídicas, pirimidinicas ou 
pirimidinas 
 
 
 A ligação entre os nucleotídeos ocorre, portanto, através de ligações covalentes 
extremamente fortes tendo um grupamento fosfato como ligante, as ligações fosfo-di-
éster. 
 Essas ligações garantem um "esqueleto" covalente rígido para a molécula de ácido 
nucléico, que é clivado sob ação de enzimas hidrolíticas denominadas de nucleases 
(DNase e RNase). 
 A ligação entre as moléculas de nucleotídeos que permite a polimerização e a 
estrutura final do DNA e do RNA ocorre entre a hidroxila do C3' de um nucleotídeo 
com o fosfato e a hidroxila do C5' do outro nucleotídeo, de forma que sempre o C5' do 
primeiro nucleotídeo terá um fosfato livre, enquanto que o último nucleotídeo 
adicionado terá sempre -OH livre no C3'. 
 
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 Esta uniformidade na configuração da cadeia polimérica de nucleotídeos, tanto de 
DNA quanto de RNA, confere uma direção à molécula onde é convencionado que o 
primeiro nucleotídeo de uma determinada sequência é o que tem a extremidade 5' 
livre, enquanto que o último terá a extremidade 3' livre. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Estrutura molecular do DNA 
 
 
 As duas cadeias são antiparalelas (opostas entre si) e estão unidas por ligações de 
hidrogênio. 
 As ligações de hidrogênio são bem mais fracas do que a ligação covalente do esqueleto 
pentosefosfato, fazendo delas o alvo do processo de divisão celular, pois a molécula 
de DNA pode ser quebrada em dois moldes (uma paralela a outra) e depois ser 
reconstruída em duas novas moléculas idênticas. 
 A construção de uma cadeia polimérica de DNA requer que as duas cadeias alinhem-se 
de forma que as bases nitrogenadas adenina só podem ligar-se à timina, através de 
duas ligações de hidrogênio, enquanto que citosina liga-se somente com guanina 
através de três ligações de hidrogênio. 
Ligação de Hidrogênio 
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 
 
 
Estrutura primária do DNA 
 A união dos nucleosídeos através de grupos fosfato monta o esqueleto da molécula de 
DNA, que conecta o grupo 5’-hidroxila de uma unidade ao grupo 3’-hidroxila da 
unidade seguinte. 
 
 
 
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Estrutura secundária do DNA 
A forma estrutural final da molécula de DNA é representada por uma dupla hélice em espiral 
comparada a uma escada em espiral, onde o corrimão da escada representa a pentose unida 
pela ligação fosfo-di-éster, enquanto que os degraus correspondem às bases nitrogenadas 
unidas por ligações de hidrogênio. 
 
 As sequências de DNA onde há muitas ligações entre guanina e citosina (GC) são mais 
resistentes, devido ao maior número de ligações de hidrogênio formadas. 
 Ligações hidrofóbicas e forças de Van der Waals também estabilizam a estrutura do 
DNA. 
Fatores que estabilizam a dupla hélice: 
• interações hidrofóbicas 
• forças de van der Walls 
• ligações de hidrogênio 
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• interações iônicas 
Ao elucidarem a estrutura secundária do DNA em 1953, Watson e Crick propuseram o 
arranjo de hélice dupla para a molécula de DNA, onde se destacam a cavidade maior e a 
cavidade menor, indicadas abaixo. 
 
 
O DNA pode adotar várias estruturas secundárias diferentes. Essas estruturas vão depender da 
sequência de bases e das condições em que elas são colocadas: 
 DNA B: predominante nas células, giro da hélice para a direita 
 DNA Z: as bases purínicas e piridímicas se encontram alternadas, giro da hélice para a 
esquerda 
 
Estrutura terciária do DNA 
 Superenrolamento: a molécula de DNA apresenta um comprimento 
consideravelmente maior que o seu diâmetro, não sendo totalmente rígida, podendo 
dobra-se sobre si mesma. 
 
Desnaturação e renaturação do DNA 
 As duas fitas da dupla hélice podem ser reversivelmente separadas quando as ligações 
de hidrogênio são rompidas 
 Separação das fitas é denominada “FUSÃO” da molécula de DNA 
 Quanto maior porcentagem de pares GC, mais difícil é a desnaturação. 
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Agentes de desnaturação do DNA 
 Temperatura (calor) 
 Soluções alcalinas 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Dupla Hélice 
DNA 
 
Separação da dupla-
hélice DNA 
 
Dupla Hélice 
DNA 
 
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RNA- ácido ribonucleico 
 A forma estrutural do RNA é de uma fita simples em espiral que se arranja, na maioria 
das vezes, formando pregas entre si, em virtude de ligações de hidrogênio ocorridas 
entre as bases nitrogenadas dos nucleotídeos da própria cadeia. 
 
 
 Estas pregas dão a conformação de um grampo de cabelo (hairpins) às regiões onde 
ocorrem. 
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Existem três tipos básicos de RNA: mensageiro (RNAm), transportador (RNAt) e ribossômico 
(RNAr). 
 RNAt e RNAr: existem as pregas 
 RNAm: não possui tais grampos, devido a necessidade estar linear para ser “lido” pelos 
ribossomos durante a síntese proteica 
 
RNA mensageiro 
RNA mensageiro (RNAm): atua transferindo a informação contida no DNA para a 
síntese de proteínas nos ribossomos. 
Transcrição de uma das cadeias da hélice de DNA 
 
RNA transportador 
Realiza o transporte dos aminoácidos para a síntese protéica mediada pelo RNAm. 
Existem 20 tipos de RNAt (um para cada aminoácido), possuindo quatro domínios 
comuns: 
 o ponto de ligação com o aminoácido na extremidade 3’ 
 a alça D, com a presença do nucleotídeo diidrouridina (formado por hidroxilação 
 da uracila) 
 a alça T com a presença de timina formada por metilação da uracila (chamada de 
ribotimidina) 
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 a alça do anticódon, que possui a sequência que se ligará ao RNAm no ribossomo 
durante a síntese protéica. 
 
 Ainda se observa no RNAt a presença de outras bases modificadas como a 
pseudouridina(Ψ) e, algumas vezes, um mesmo tipo de RNAt pode apresentar ou C ou 
G em áreas em que não há formação de pregas, representado na estrutura 
simplesmente como uma pirimidina (Y). 
Reconhece determinados locais na molécula de 
 RNAm (códon) → →→ → RNAt (anti-códon) → →→ → sequencias complementares 
 
 
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RNA ribossômico 
O RNAr (ribossômico) faz parte da composição molecular dos ribossomos, local da 
síntese protéica, onde se acopla o RNAm e, posteriormente, os aminoácidos. 
Possui uma estrutura extremamente pregueada onde se revelam domínios são 
responsáveis pela estrutura tridimensional final dos ribossomos 
 
 
 Todos os RNAs estão envolvidos ativamente na síntese protéica. 
 O RNAm será usado para transferir a informação genética do DNA às proteínas, mas os 
demais RNAs sintetizados têm, por si, funções finais na célula, tanto estruturais como 
catalíticas. 
 Transcrição é o processo pelo qual uma molécula de RNA é sintetizada a partir de um 
molde de DNA. 
 Através da transcrição, são sintetizados todos os tipos de RNAs da célula, ou seja, o 
RNA mensageiro (mRNA), o RNA ribossômico (rRNA), o RNA transportador (tRNA) e 
outros RNAs menores. 
 
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Estudo dirigido 
1) Explique quimicamente o que são os ácidos nucléicos, quais as diferenças entre DNA e 
RNA 
2) Explique a estrutura molecular do DNA 
3) O que são os genes? 
4) O que são as estruturas primárias e secundárias do DNA? 
5) Quais fatores estabilizam a dupla hélice do DNA? 
6) Explique o que é a desnaturação do DNA e quais fatores podem ocasionar esta 
desnaturação? 
7) Qual a forma estrutural do RNA, como se formam as pregas? 
8) Quais os tipos de RNA e quais apresentam pregas? 
9) Explique o que é o códon do RNA mensageiro 
10) Qual a função do RNA mensageiro? 
11) Qual a função do RNA transportador? 
12) O que é a replicação do DNA? 
13) O que é o processo de transcrição? 
14) O que é o processo de tradução?