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Estrutura e Função de Ácidos Nucléicos UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO INSTITUTO DE QUÍMICA DEPARTAMENTO DE BIOQUÍMICA QBQ0313 Flavia Carla Meotti Os Ácidos Nucléicos DNA – ácido desoxirribonucléico: armazenador da informação genética na maioria dos seres vivos Função: armazenamento e transmissão da informação genética RNA – ácido ribonucléico: armazenador da informação genética em alguns vírus, importante na transmissão da informação Os Ácidos Nucléicos O Dogma Central da Biologia Molecular Os Ácidos Nucléicos Os ácidos nucléicos são unidades de NUCLEOTÍDEOS • Base nitrogenada • Grupo fosfato • Pentose – desoxirribose (DNA) e ribose (RNA) Fosfato Base púrica ou pirimídica Pentose Os Ácidos Nucléicos • Bases nitrogenadas dos ácidos nucléicos Purinas adenina guanina citosina timina (DNA) uracila (RNA) Pirimidinas Os Ácidos Nucléicos • Nucleotídeos (DNA) Desoxiadenosina 5’ monofosfato A, dA, dAMP Desoxiguanosina 5’ monofosfato G, dG, dGMP Desoxitimidina 5’ monofosfato T, dT, dTMP Desoxicitinina 5’ monofosfato C, dC, dCMP Os Ácidos Nucléicos • Nucleotídeos (RNA) Adenosina 5’ monofosfato A, AMP Guanosina 5’ monofosfato G, GMP Citinina 5’ monofosfato C, CMP Uridina 5’ monofosfato U, UMP Os Ácidos Nucléicos • Os nucleotídeos são unidos por ligações fosfodiéster entre a 5’P de um resíduo com a 3’OH do resíduo seguinte para formarem os ácidos nucléicos Propriedades Químicas dos Ácidos Nucléicos Formas tautoméricas das bases nitrogenadas As bases nitrogenadas são pouco solúveis em água em pH 7,0 Interações entre os anéis cíclicos levam a um empilhamento das bases em uma conformação planar O empilhamento das bases é mantido por interações eletrônicas (forças de van der Waals, dipolo-dipolo) reduz o contato com a água e o espaço entre as bases estabilização da estrutura tridimensional dos ácidos nucléicos Propriedades Químicas dos Ácidos Nucléicos Pontes de hidrogênio entre bases complementares e o pareamento de bases na estrutura do DNA Propriedades Químicas dos Ácidos Nucléicos 1953 – JAMES WATSON e FRANCIS CRICK Pontes de hidrogênio entre bases complementares Propriedades Químicas dos Ácidos Nucléicos adenina guanina timina citosina Fitas antiparalelas O DNA é flexível Estrutura do DNA A dupla hélice do DNA Estrutura do DNA Fenda ou sulco maior Fenda ou sulco menor Formas estruturais da dupla hélice Estrutura do DNA O DNA aparece com variações estruturais Forma B (DNA-B) -Forma mais estável (padrão) -Predominante no DNA cromossômico -10,5 bases por volta Forma A (DNA-A) Estrutura do DNA -Variante da forma B pela redução da umidade relativa em 75% -11 pares de bases por volta -Predominante em híbridos DNA-RNA ou RNA-RNA (dupla fita) Formas estruturais da dupla hélice Forma Z (DNA-Z) Estrutura do DNA -Rotação para a esquerda -12 pares de base por volta -Devido à sequencias repetidas C e G (G pode assumir conformação syn) -Suspeita-se que é importante para a regulação da expressão gênica e recombinação Formas estruturais da dupla hélice O DNA pode adquirir formas menos usuais Quais? - Arranjos cruciformes - Fita tripla - Dobramento Importantes no processo de reconhecimento do DNA por certas proteínas e enzimas Por que acontece? Devido a presença de sequências específicas no DNA O DNA pode adquirir formas menos usuais Sequências específicas que levam a variações estruturais no DNA Sequência Palíndrome Repetição em Espelho O DNA pode adquirir formas menos usuais Sequências palíndromes podem formar estruturas: hairpins cruciformes O DNA pode adquirir formas menos usuais Triplete de DNA - Ligações de hidrogênio adicionais O DNA pode adquirir formas menos usuais Desnaturação e Renaturação Propriedades químicas da fita de DNA A Separação das fitas de DNA ocorre pela destruição das ligações de hidrogênio se: • O pH de uma solução de DNA for alterado • A solução for aquecida (temperatura de fusão) • Desnaturação: perda da estrutura helicoidal do DNA • Renaturação: refazer a dupla hélice com as fitas complementares de DNA Propriedades químicas da fita de DNA O DNA pode hibridizar Propriedades químicas da fita de DNA Esta propriedade pode ser empregada na detecção de sequências específicas do DNA importantes na expressão de determinadas proteínas Testes em Biologia Molecular, o DNA pode hibridizar com sondas marcadas As bases nitrogenadas do DNA podem sofrer metilação - Reconhecimento do próprio DNA em comparação com DNA exógeno não metilado - Mecanismo de defesa: importante no reparo do DNA em caso de erro na replicação Alterações na estrutura dos nucleotídeos do DNA As bases podem sofrer desaminação → mutação Alterações na estrutura dos nucleotídeos do DNA HNO2 Conservantes em alimentos As bases podem sofrer alteração por radiação Alterações na estrutura dos nucleotídeos do DNA dobra Estrutura do DNA : Supertorção DNA de plasmídeos Estrutura do DNA – Supertorção Aumento da torção da esquerda para direita Estrutura do DNA – O DNA circular Células procarióticas: O DNA se apresenta em forma circular, na qual a dupla hélice se fecha por seus extremos. Apresentam um único cromossomo associado a histonas NUCLEÓIDE. Também presente como DNA extracromossomal (DNA de plasmídeos) Células eucarióticas: DNA presente na mitocôndria O DNA é superenrolado (super-hélice) O DNA empacotado com proteínas formando a cromatina Associado a proteínas de caráter básico (Histonas) empacotam e organizam o DNA em NUCLEOSSOMOS CROMOSSOMOS O DNA em células de eucariontes Histonas H1, H2A, H2B, H3 e H4 empacotam o DNA formando o nucleossomo e a fibra de 30 nm O DNA em células de eucariontes O DNA em células de eucariontes Histonas H1, H2A, H2B, H3 e H4 empacotam o DNA formando o nucleossomo e a fibra de 30 nm O DNA em células de eucariontes ESTRUTURA DO RNA - Polímero de ribonucleosídeos 5’monofosfatos - Ligações 3’,5’-fosfodiéster linear de fita simples, RNA de fita dupla pode estar presente em genomas virais - Podem apresentar uma estrutura secundária e terciária que envolve o pareamento de bases intramoleculares, empilhamento de bases e pontes de hidrogênio entre diferentes parte da molécula ESTRUTURA DO RNA Pareamento de bases intramoleculares ESTRUTURA DO RNA Ex.: RNA transportador Empilhamento de bases no tRNA Haste aceptora ESTRUTURA DO RNA TIPO DE RNA RNA mensageiro mRNA RNA ribossômico rRNA RNA transportador tRNA ESTRUTURA DO RNA mRNA - Contém a informação codificada no DNA, a qual será traduzida em proteína - O mRNA pode ser monocistrônico ou policistrônico eucariontes procariontes ESTRUTURA DO RNA rRNA - O ribossoma é o aparelho da síntese protéica (65% RNA e 35% proteína) - O rRNA corresponde a 80 % do RNA celular ESTRUTURA DO RNA rRNA - Contém uma subunidade catalítica responsável pela formação da ligação peptídica ESTRUTURADO RNA tRNA - “Ativa” os aminoácidos (haste aceptora) para que a formação da ligação peptídica seja energeticamente favorável - Reconhece códons no mRNA alça do anticódon ESTRUTURA DO RNA Resumo da aula Funções dos ácidos nucléicos DNA e RNA Estrutura e propriedades químicas dos nucleotídeos União dos nucleotídeos e formação das fitas O pareamento de bases complementares e o modelo da dupla hélice por Watson e Crick (1953) Estrutura tridimensional e propriedades químicas da estrutura do DNA e RNA Tipos de DNA e RNA Organização do DNA em cromatina em procariontes e eucariontes
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