03_BQI 100 Nucleotídeos e ácidos nucléicos_Lanna

Prévia do material em texto

UNIVERSIDADE FEDERAL DE VIÇOSA 
DEPARTAMENTO DE BIOQUÍMCA E BIOLOGIA MOLECULAR 
BQI 100 
Nucleotídeos e Ácidos 
Nucléicos 
Lanna Clicia Carrijo 
Introdução 
FUNÇÕES DOS NUCLEOTÍDEOS 
 
√ Transportadores de energia química – ATP, GTP e CTP 
 
√ Molécula sinal em respostas celulares – cAMP, ppGpp 
 
√ Componentes estruturais de cofatores enzimáticos – 
NAD+, FAD, coenzima A 
 
 √ Constituintes dos ácidos nucléicos (DNA e RNA) 
Introdução 
FUNÇÕES DOS ÁCIDOS NUCLÉICOS 
DNA: Armazenamento da informacão genética 
-Estabilidade 
 
RNA: várias funções 
-RNA ribossômico (rRNA) - componentes estruturais de 
ribossomos 
-RNA mensageiro (mRNA) - intermediário 
-RNA transferência (tRNA) - moléculas adaptadoras que 
traduzem informação do mRNA em aminoácidos 
-snRNA, microRNA, etc 
Nucleotídeo:Estrutura Geral 
√ Base em ligação covalente (N-1 das pirimidinas e N-9 
nas purinas) ao C1’ da pentose 
 
- ligação N--glicosídica: OH da pentose e H da base 
Fosfato 
Base nitrogenada: 
Purina (A e G) ou 
 Pirimidina(C, T e U) 
Pentose 
Nucleosídeo 
√ Nucleotídeo menos o fosfato= Nucleosídeo 
 
√ Nucleosídeo: Base nitrogenada+ pentose 
Base nitrogenada: 
Purina (A e G) ou 
 Pirimidina(C, T e U) 
Pentose 
Bases nitrogenadas 
B 
A 
S 
E 
S 
 
N 
I 
T 
R 
O 
G 
E 
N 
A 
D 
A 
S 
Pentose 
Conformações da ribose: 
RNA (-OH): D-ribose 
DNA (-H): 2’-desoxi-D-ribose 
N 
U 
C 
L 
E 
O 
T 
Í 
D 
E 
O 
S 
N 
U 
C 
L 
E 
O 
T 
Í 
D 
E 
O 
S 
Numeração 
√ Pentose = Carbonos – 1’ a 5’ 
 
√ Base nitrogenada : 
purinas = 1 a 9 
pirimidinas = 1 a 6 
 
√ Ligação pentose – pirimidina – C 1’ - N-1 
 pentose – purina – C 1’- N-9 
 
√ Fosfato 5’: mono-, di-, tri-  fósforo    
 = ligação éster (baixa energia) 
  = ligação fosfoanidro (alta energia) 
Nomenclatura 
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 
N 
U 
C 
L 
E 
O 
T 
Í 
D 
E 
O 
S 
Bases minoritárias N 
U 
C 
L 
E 
O 
T 
Í 
D 
E 
O 
S 
√ moléculas altamente conjugadas afetando estrutura, 
distribuição de elétrons e absorção de luz UV 
Propriedades dos nucleotídeos 
N 
U 
C 
L 
E 
O 
T 
Í 
D 
E 
O 
S 
√ absorbância máxima - cerca 260 nm 
 
 
 
 
 
 
 
√ moléculas planas (pirimidina) ou quase (purina) 
√ hidrofóbicas e relativamente insolúveis em água (pH~7) 
 
N 
U 
C 
L 
E 
O 
T 
Í 
D 
E 
O 
S 
Transformações não enzimáticas em 
Nucleotídeos e ácidos nucléicos 
√ Alterações espontâneas 
√ Perda de seus grupos amino 
exocíclicos 
√ Mutações 
√ Citosina Uracila – 1 em cada 
107 resíduos em 24h! 
√ Adenina e guanina – 1 centésimo 
desta velocidade 
 
√ DNA – contém timina e não 
uracila 
 Sistemas de reparo corrigem 
desaminações de citosina 
 
√ Alterações espontâneas 
√ Perda de uma purina 
√ Mutações 
√ Hidrólise da ligação N--
glicosídica entre a base e a 
pentose 
√ Purinas – 1 em cada 105 
perdidas em 24h! 
 
√ Ligação Fosfodiester 
√ Polaridade 5’  3’ 
√ pH 7 = fosfatos c/ carga 
negativa 
√ neutralizados por 
interações iônicas 
com proteínas, íons 
Ácidos Nucléicos 
Á 
C 
I 
D 
O 
S 
 
N 
U 
C 
L 
É 
I 
O 
S 
Erwin Chargaff e colaboradores (fim da década de 1940) 
 Análises de DNA de vários organismos 
Conclusões: 
√ Composição de bases geralmente varia de uma espécie 
para outra 
√ Diferentes tecidos da mesma espécie: mesma 
composição de bases 
√ Mesma espécie – composição de bases não se altera 
com idade, estado nutricional ou alteração ambiental 
√ Todos DNAs A=T e C=G (A+G = T+C) (“regras de 
Chargaff”) 
As moléculas de DNA apresentam composição de bases 
distintas Á 
C 
I 
D 
O 
S 
 
N 
U 
C 
L 
É 
I 
O 
S 
Características do DNA 
segundo Watson e Crick Á 
C 
I 
D 
O 
S 
 
N 
U 
C 
L 
É 
I 
O 
S 
√ 2 cadeias independentes, 
dispostas em torno de um 
eixo comum  Dupla hélice 
√ Hélices anti-paralelas 
√ Conformação desoxiribose : 
C-2’ endo 
√ Esqueleto pentose-fosfato 
 (desoxiribose + fosfato): 
 exterior hidrofílico 
√ Bases hidrofóbicas (planas) no interior 
√ Complementariedade das bases: 
 Bases ligadas por ligações de H+ e empilhadas (stacking) 
√ Major groove e Minor groove (ondulação) 
Á 
C 
I 
D 
O 
S 
 
N 
U 
C 
L 
É 
I 
O 
S 
Pontes de hidrogênio 
Explicação para “regras de Chargaff” 
A=T e C=G (A+G = T+C) 
Á 
C 
I 
D 
O 
S 
 
N 
U 
C 
L 
É 
I 
O 
S 
√ Bases hidrofóbicas, relativamente insolúveis em água, pH 
neutro 
 > solublidade em pH + ácido ou + básico 
√ Interações hidrofóbicas por “empilhamento” (base stacking) - 
bases planas sobrepostas 
 Minimiza contato com água 
√ Forças que estabilizam a dupla hélice: 
- Interações de empilhamento de bases 
- Ligações de hidrogênio entre bases complementares 
 
√ Informação genética reside na sequência de bases nitrogenadas 
 
Replicação do DNA sugerida por Watson e Crick 
√ Semi conservativa 
Cadeias polinucleotídicas 
antiparalelas da dupla hélice 
do DNA não são identicas, 
são complementares entre si. 
Á 
C 
I 
D 
O 
S 
 
N 
U 
C 
L 
É 
I 
O 
S 
Diferentes formas do DNA 
Á 
C 
I 
D 
O 
S 
 
N 
U 
C 
L 
É 
I 
O 
S 
Variações estruturais do DNA 
Á 
C 
I 
D 
O 
S 
 
N 
U 
C 
L 
É 
I 
O 
S 
√ 1961 - Jacob & Monod  RNA intermediário 
– RNAs ocorrem no núcleo e citoplasma 
 
√ mRNA 
– monocistrônico - eucariotos 
– policistrônico – procariotos 
 
√ rRNA 
√ tRNA 
 
Diferentes tipos de RNA 
Á 
C 
I 
D 
O 
S 
 
N 
U 
C 
L 
É 
I 
O 
S 
√ Em fita simples, tendem a assumir 
conformação helicoidal direita 
dominada pelo emplihamento das 
bases (pur-pur) 
√ Não possuem uma estrutura 
secundária definida 
√ Auto-complementariedade - 
estrutura mais complexas 
- Pareamento: A-U, G-C e G-U! 
- Estrutura em fita dupla 
predominante: dupla hélice tipoA 
 
 
Estrutura do RNA 
Á 
C 
I 
D 
O 
S 
 
N 
U 
C 
L 
É 
I 
O 
S 
RNA 
Á 
C 
I 
D 
O 
S 
 
N 
U 
C 
L 
É 
I 
O 
S 
rRNA nos Ribossomo 
rRNA 
Sbunidade maior 
Sbunidade menor 
Á 
C 
I 
D 
O 
S 
 
N 
U 
C 
L 
É 
I 
O 
S 
mRNA fita simples mRNA 
rRNA 16S do plastídeo do 
tabaco 
rRNA 23S e 4,5S do plastídeo do tabaco 
Domínio central 
Domínio maior 
3’ 
Domínio menor 
3’ 
Domínio 5’ 
Domínio II 
Domínio 
III Domínio 
IV 
Domínio 
V 
Domínio 
VI 
Domínio 
I 
Centro 
 GTPase 
Alça 
peptidil 
transferas
e 
RNA ribossômico 
Á 
C 
I 
D 
O 
S 
 
N 
UC 
L 
É 
I 
O 
S 
tRNA 
Aminoácidos 
se ligam aqui 
Terminal 5’ 
Alça 
D 
Alça 
T 
Alça 
T 
Alça 
D 
Terminal 3’ 
Terminal 3’ 
Terminal 5’ 
Anticódon 
Alça 
Anticódon 
Anticódon 
RNA Transportador Á 
C 
I 
D 
O 
S 
 
N 
U 
C 
L 
É 
I 
O 
S 
√ tRNA da 
fenilalanina de 
levedura 
√ Ribozima viral 
√ Ribozima (íntron) 
de protozoário 
 
Guanina 
Citosina 
Adenina 
Adenina 
Uracila 
Adenina 
7-metilguanina 
N2-Dimetilguanina 
RNA 
Estruturas não usuais: 
No DNA é comum a presença de sequências palindrômicas Á 
C 
I 
D 
O 
S 
 
N 
U 
C 
L 
É 
I 
O 
S 
Algumas estruturas são comuns no DNA e no RNA 
Á 
C 
I 
D 
O 
S 
 
N 
U 
C 
L 
É 
I 
O 
S 
Á 
C 
I 
D 
O 
S 
 
N 
U 
C 
L 
É 
I 
O 
S 
Estabilidade do DNA 
 
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 
Á 
C 
I 
D 
O 
S 
 
N 
U 
C 
L 
É 
I 
O 
S 
Estabilidade do DNA 
Á 
C 
I 
D 
O 
S 
 
N 
U 
C 
L 
É 
I 
O 
S 
Desnaturação térmica do DNA 
 
√ pH 
√ Força iônica 
√ Tamanho da molécula 
√ Composição das bases 
Á 
C 
I 
D 
O 
S 
 
N 
U 
C 
L 
É 
I 
O 
S 
Estabilidade do DNA 
DNA parcialmente desnaturado: Á 
C 
I 
D 
O 
S 
 
N 
U 
C 
L 
É 
I 
O 
S 
Estabilidade do DNA 
Hibridização do DNA 
√ Fitas complementares 
√ Sequências semelhantes 
 de DNA em espécies diferentes 
 
 
 
 
 
 
√  a semelhança de sequência  no de híbridos 
 
Á 
C 
I 
D 
O 
S 
 
N 
U 
C 
L 
É 
I 
O 
S 
Outras funções do Nucleotídeos