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06/05/2014 1 NUCLEOTÍDEOS E ÁCIDOS NUCLÉICOS Profa. Joanne Moraes de Melo Souza UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DA AMAZONIA - UFRA INSTITUTO SOCIOAMBIENTAL E DE RECURSOS HÍDRICOS - ISARH 2013 1 INTRODUÇÃO CONCEITOS BÁSICOS NUCLEOTÍDEOS ÁCIDOS NUCLÉICOS DESNATURAÇÃO DOS ÁCIDOS NUCLÉICOS HIBRIDIZAÇÃO MUTAÇÃO 2 NUCLEOTÍDEOS E ÁCIDOS NUCLÉICOS 06/05/2014 2 Várias funções: moeda energética, cofatores, intermediários metabólicos etc. Ácidos nucleicos (DNA e RNA) - responsáveis moleculares pela informação genética; INTRODUÇÃO 3 4 NUCLEOSÍDEOS Base nitrogenada: (A,T,U, C) Pentose 06/05/2014 3 Base nitrogenada (A, G, C, U) Pentose (ribose ou deseoxirribose) Grupo Fosfato 5 NUCLEOTÍDEOS 6 NUCLEOTÍDEOS A, G, C, Timina Desoxirribose A, G, C, Uracila Ribose 06/05/2014 4 7 BASES NITROGENADAS Compostos heterocíclicos derivados de dois compostos relacionados: PURINAS PIRIMIDINAS DNA RNA 8 Bases nitrogenadas estão ligadas covalentemente (ligação N-β-glicosídica) ao C1 da pentose; BASES NITROGENADAS 06/05/2014 5 Purinas e as pirimidinas: compostos aromáticos (anel benzênico); Purinas e pirimidinas livres: levemente básicos, hidrofóbicas e relativamente insolúveis no pH neutro da célula; pH ácido ou alcalino: tornam-se carregadas e sua solubilidade em água aumenta; Todas as bases nucleotídicas absorvem luz UV; Ácidos nucleicos: forte absorção próximos 260nm; 9 BASES NITROGENADAS Forma β-furanose 2’-DESÓXI-5-RIBOSE (DNA) RIBOSE (RNA) Define a identidade do ácido nucléico; 10 PENTOSE 06/05/2014 6 11 OUTRAS FUNÇÕES DOS NUCLEOTÍDEOS Carregam energia química nas células: nucleosídeos mono, di e trifosfato. ATP, UTP, GTP, CTP; Adenosina é componente de cofatores enzimáticos: NAD (nicotinamida-adenina- dinucleotídeo), FAD (flavina-adenina-dinucleotídeo); Nucleotídeo podem ser moléculas reguladoras: AMP cíclico; OLIGONUCLEÍDEOS ( até 50) POLINUCLEOTÍDEOS (DNA e RNA) 12 ÁCIDOS NUCLÉICOS 06/05/2014 7 13 A estrutura primária de cada proteína = sequência nucleotídica dos ácidos nucléicos da célula; POLÍMEROS DE NUCLEOTÍDEOS: DNA e RNA LIGAÇÕES FOSFODIÉSTER GRUPO 5’-HIDROXIL DA PENTOSE E O GRUPO 3’-HIDROXIL DA PRÓXIMA PENTOSE; 14 ÁCIDOS NUCLÉICOS 06/05/2014 8 15 ÁCIDOS NUCLÉICOS Espinha dorsal : fosfatos e resíduos de pentose alternados (hidrofílica); Grupos laterais: bases nitrogenadas ligados a espinha dorsal em intervalos regulares; Direção 5→3: DNA e RNA possuem uma extremidade 5’(direita) e extremidade 3’ (esquerda) diferentes e livres; 16 ÁCIDOS NUCLÉICOS 06/05/2014 9 17 ÁCIDOS NUCLÉICOS DNA função principal armazenar e transmitir a informação biológica (função vital); 18 ÁCIDOS NUCLÉICOS 06/05/2014 10 Somente alguns segmentos da molécula de DNA contêm informação para a síntese de um produto biologicamente funcional (proteína ou RNA)- GENE. 19 ÁCIDOS NUCLÉICOS RNA ribossômico (RNAr): síntese proteica; RNA mensageiro(RNAm): informação genética de um ou poucos genes para a síntese proteica; RNA transportador (RNAt): traduzem a informação do RNAm em uma sequência específica de aa; 20 Várias funções, e muitas classes podem ser encontradas nas células: ÁCIDOS NUCLÉICOS 06/05/2014 11 21 ESTRUTURA DOS ÁCIDOS NUCLÉICOS 22 HISTÓRICO 1868 - O DNA foi inicialmente isolado e caracterizado por Friederich Miescher; Até 1940 - Avery-MacLeod-McCarty demonstraram que o DNA de uma bactéria virulenta (Streptoccocus pneumoniae) injetado em uma não virulenta transformava esta em virulenta - carregava informação genética; 06/05/2014 12 EXPERIMENTO DE AVERY-MACLEOD-MCCARTY: 23 DNA possuem características hereditárias do doador; EXPERIMENTO DE AVERY-MACLEOD-MCCARTY: 24 06/05/2014 13 1940 – Erwin Chargaff et al: quatro bases nitrogenadas do DNA eram encontradas em proporções diferentes e que as quantidades de certas bases eram relacionadas (A=T) e (C=G); 1950 – Rosalind Franklin e Maurice Wilkins: difração de raio- X deduziram que as moléculas de DNA são helicoidais; 1953 – Watson e Crick descobriram a estrutura do DNA. Evento importante na ciência: novas disciplinas e influenciou o rumo de outras; 25 HISTÓRICO Ganhadores do Prêmio Nobel de Medicina de 1962. 26 HISTÓRICO 06/05/2014 14 27 MODELO DE WATSON-CRICK Dupla-hélice antiparalelas com orientação para direita Esqueletos hidrofílicos para fora Bases hidrofóbicas perpendiculares ao eixo e unidas por pontes H Cavidade menor e maior Distância entre as bases de 3,4Å com 10 pb/ volta As duas cadeias são complementares; Pares de bases complementares formados por ligações de hidrogênio dentro da hélice entre: A T G C 28 DNA Pode ser replicada: (1)separação das cadeias (2) síntese de uma cadeia complementar a cada uma delas (molde) 06/05/2014 15 29 FORMAS DIFERENTES DO DNA DNA-B (estável), DNA-A (hélice mais larga) e DNA-Z (alongada, rotação esquerda); Certas sequências de DNA adotam estruturas incomuns em cromossomos: palíndromo (invertida), grampos, estruturas cruciformes ou DNA tríplex e DNA tetraplex; 30 SEQUÊNCIAS INCOMUNS 06/05/2014 16 O RNA pode ser complexo estruturalmente; Cadeias simples de RNA podem se dobrar em grampos, regiões de cadeia dupla ou alças complexas; 31 SEQUÊNCIAS INCOMUNS O papel do DNA: estabilidade intrínseca; 32 DESNATURAÇÃO DO DNA Desnaturação DNA: rompimento das pontes H, desenrolamento espontâneo e separação de cadeias únicas; Alterações irreversíveis na estrutura do DNA: carcinogênese etc. 06/05/2014 17 33 DESNATURAÇÃO DO DNA Altas temperaturas pH extremos Diminui drasticamente viscosidade; Manutenção da ligações covalente do DNA 34 Renaturação: processo rápido que ocorre quando parte de resíduos ainda estão unidos; Retorno da temperatura e pH adequados DNAs ricos em C=G têm ponto de fusão maior do que DNAs ricos em pares A=T; DESNATURAÇÃO DO DNA 06/05/2014 18 35 DESNATURAÇÃO DO DNA 36 HIBRIDIZAÇÃO DNAs de cadeia simples desnaturados de duas espécies podem formar duplex híbrido; O grau de pareamento ou hibridização depende da extensão de sequências semelhantes; A hibridização é a base de técnicas importantes usadas no estudo e no isolamento de genes específicos e de RNAs; 06/05/2014 19 37 38 HIBRIDIZAÇÃO 06/05/2014 20 39 MUTAÇÕES NO DNA Polímero relativamente estável; Alterações na estrutura do DNA que produzem mudanças permanentes na informação genética codificada pelo DNA FATORES: radiação UV, ácido nitroso e precursores (agente desaminantes), dimetilsulfato, espécies reativas de oxigênio (peróxido de H, radicais hidroxila, superóxidos); CONSIDERAÇÕES FINAIS: 40 06/05/2014 21 BIBLIOGRAFIA RECOMENDADA 41 Nelson D.L., Cox M.M. Princípios de Bioquímica de Lehninger. 5ed. Porto Alegre: Artmed. 2011. Capítulo 8; Voet D., Voet J.G., Pratt C.W. Fundamentosde Bioquímica: a vida em nível molecular. 2ed. Porto Alegre: Artmed. 2008. Capítulo 3. OBRIGADA!!! ! 42
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