2. Ácidos Nucleicos

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17/08/2015 
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Ácidos Nucléicos e o seu papel como material 
genético. 
Estruturas tridimensionais e composição de DNA 
e RNA 
Prof(a) Dra Janainna G Pacheco 
Faculdade de Talentos Humaos - FACTHUS 
Disciplina de Genética 
É uma estrutura central, portadora das informações hereditárias 
presente em todas as células. Nas células eucariontes o núcleo 
realmente chama-se núcleo ou núcleo eucarionte, enquanto que nas 
procariontes, nucleóide ou núcleo procarionte. 
 
O núcleo se diferencia do nucleóide pela presença da carioteca e 
pela complexidade. 
Núcleo Celular 
• Contém o material genético ou hereditário da célula, que são as 
moléculas de DNA e RNA da célula; 
•Coordena a vida da célula, ou seja, as funções metabólicas, como 
digestão, respiração, sensibilidade, etc; 
•Coordena todo o mecanismo de divisão (reprodução) da célula. 
Funções Nucleares 
Nucleotídeo 
 
Unidade básica formadora dos ácidos nucléicos 
 
 
 
 
Monômero: 
• Açúcar (pentose) 
• Grupo Fosfato 
• Base Nitrogenada 
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Início da década de 1940 – Chargaff descobre a proporção 1x1 
entre adenina e timina, e guanina e citosina, fundamental para 
o desvendamento da estrutura do DNA 
• Os ácidos nucléicos são moléculas muito mais simples que as 
proteínas . 
• Os ácidos nucléicos são formados de apenas 4 tipos de 
monômeros 
•Atualmente, a química dos ácidos nucléicos é fácil e muito bem 
padronizada 
• DNA = A, T, C e G 
• RNA = A, U, C e G 
 
• Derivados de nucleotídeos fora do núcleo: ATP, NAD e FAD 
 
• A união da base nitrogenada com o açúcar forma um composto 
chamado nucleosídeo; Ex:. Nucleosídeo adenosina (ATP) 
 
• Nucleotídeos unidos entre si formando os polinucleotídeos; 
• União sempre feita entre o fosfato de uma unidade e a pentose 
da unidade vizinha 
DNA: a informação genética 
 
• Prêmio Nobel em 1962 para Francis Crick, James Watson e 
Maurice Wilkins: determinaram a estrutura molecular do 
DNA e o seu significado na hereditariedade – o modelo da dupla 
hélice. 
• C se liga através de 3 ligações de hidrogênio à G; 
• A seqüência de bases de um filamento determina a seqüência de 
bases do outro. 
• Ex: AATCGATGT 
 TTAGCTACA 
• Os dois filamentos que compõem a molécula não são iguais, mas 
sim complementares. 
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•As fitas da molécula de DNA (dupla hélice) podem ser separadas. 
Esse processo é denominado desnaturação. 
•A renaturação ocorre quando se volta às condições físico químicas 
iniciais. 
Desnaturação e Renaturaçãodo DNA (1961 -Marmure Doty 
descobriu a Renaturação do DNA) 
• As duas fitas da dupla hélice podem ser reversivelmente 
separadas quando as PONTES DE HIDROGÊNIO são rompidas: 
 
Aumento de temperatura ou Extremos de pH(usamos pH alcalino 
para separar as fitas) 
As ligações fosfodiésteres ligam covalentemente os nucleotídeos e 
conferem uma polaridade química às fitas de DNA = extremidades 
3’ e 5’ 
CADEIAS ANTIPARALELAS 
O DNA no núcleo 
 
•Um cromossomo : uma molécula de DNA 
•Genoma: o conjunto de cromossomos de uma dada espécie 
•Genoma Humano: 46 cromossomos 
•22 pares de CROMOSSOMOS AUTOSSÔMICOS 
•2 CROMOSSOMAS SEXUAIS 
 
•Total: 6 x 109 pares de nucleotídeos 
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Composição química dos Cromossomos Eucarióticos 
 
Cromatina = DNA e Proteínas associadas (Histonas e não-Histonas). 
As histonas têm um papel estrutural importante (H1, H2a, H2b, H3 e 
H4) no empacotamento do DNA nos cromossomos. 
A DUPLICAÇÃO DO DNA 
 
•Enzimas que: 
• afastam os fios (helicase e primase) 
• união dos novos nucleotídeos (DNA polimerase) 
• correção de erros na duplicação 
• Desenrolam a dupla hélice (rompimento das ligações de H): 
nucleotídeos dissolvidos no nucleoplasma se encaixam = formação de 
outro fio complementar. 
A enzima DNA-polimerase sintetiza a nova fita de DNA na direção 
5’ 3’ 
Forquilha de replicação é assimétrica Replicação é bidirecional 
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À medida que as fitas de DNA se desenrolam, o DNA 
a frente da forquilha é forçado a se enroscar, podendo 
bloquear a replicação. 
Topoisomerases – catalisam a 
quebra e a religação das fitas 
de DNA. 
Fidelidade da Replicação 
 
Se a polimerase não pudesse corrigir erros haveria a inserção de 1 
base errada a cada 104 nucleotídeos incorporados. 
A acurácia da replicação do DNA é crítica para a reprodução 
celular. 
Sistema de reparo reduz a taxa de erro para1 base errada a cada1010. 
Erros podem levar à mutação = evolução!? 
RNA: o controle da síntese de proteínas 
 
• Proteínas = morfologia e funcionamento do indivíduo 
• DNA = controla a fabricação de proteínas e as atividades da célula 
• A informação do DNA é interpretada e executada pelo RNA 
Os três tipos de RNA: 
• RNA-m = Leva o código do DNA para o citoplasma, onde 
determinará a sequência de aa da proteína; 
• RNA-t = Transporta aminoácidos; 
• RNA-r = Participa da estrutura dos ribossomos; 
• Trabalho dos três RNA é executado em duas grandes etapas: a 
transcrição e a tradução 
• DNA = RNA-m = Transcrição 
• RNA-m + RNA-t = Proteína = Tradução 
Transcrição do código genético: a síntese do RNA-m 
 
• Apenas um dos filamentos do DNA é usado para a síntese do 
RNA-m; 
• RNA polimerase = específica para ligar apenas riboses 
(diferente da DNA polimerase); 
• Síntese de RNA-m - Abertura da fita de DNA - encaixe dos 
nucleotídeos de RNA - AUGCCUGAU 
 TACGGACTA 
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Tradução do código genético: do RNA à proteína 
 
• Uma seqüência de bases no RNA passa para uma sequência de 
aa; 
• O código genético contido no DNA é materializado na forma de 
uma proteína; 
• Cada grupo de três bases consecutivas do RNA-m corresponde 
a um aa (códons); 
• UAG, UAA e UGA = fim; 
• AUG = metionina (começo). 
RNA-t 
 
• RNA-t = se liga aos aa dissolvidos no citoplasma e transportar 
essas unidades até o RNA-m. 
• RNA-t é um filamento de 70 nucleotídeos dobrado no espaço, com 
bases emparelhadas e livres; 
• Possui numa das extremidades as bases CCA. O anticódon varia de 
um transportador para outro, encaixando-se nos códons do 
RNA-m; 
• Para cada um dos vinte tipos de aa existe um transportador 
diferente, tornando o transportador específico (diferenças no 
anticódon); 
• Tradução realizada nos ribossomos; 
• RNA-t, com os respectivos aa, vão se encaixando nos códons 
correspondentes do RNA-m. 
•Anticódon CGA, RNA-t transporta alanina (códon GCU); 
• Códons do RNA-m determina a seqüência de aa = proteína = 
característica do organismo; 
• RNA-m desliza pelos polissomas = aa vão se unindo = liberação 
dos RNA-t; 
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RNA-r: o catalisador do processo de tradução 
 
• Tradução envolve: ativação dos aa = pontos de começo e fim = 
remover aa metionina; 
• O RNA da subunidade menor catalisa a união RNA-m e RNA-t; 
• A subunidade maior confere as ligações peptídicas entre os a.a; 
• Tais subunidades se juntam no início e se separam no final; 
• A união de a.a em bactérias leva 1/20 s (400 aminoácidos em 
média 20s); 
• As proteínas são formadas por mais de uma cadeia polipeptídica 
(pontes bissulfeto, atrações elétricas e etc), sendo o gene 
responsável apenas pela fabricação de um polipeptídeo. As proteínas 
são formadas por um trabalho conjunto. 
Divisão celular 
 
Mitose 
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Divisão celular 
• Desenvolvimento embrionário e posterior desenvolvimento dos 
organismos multicelulares; 
 
• Organismo adulto – reposição das células mortas 
– Homeostase dos tecidos 
– Regeneração dos tecidoslesados 
 
Ciclo celular e potencial proliferativo 
• Células em divisão contínua (lábeis) 
– Proliferam durante toda vida do indivíduo 
• Epitélios 
 
• Células Quiescentes (estáveis) 
– Baixo nível de replicação 
• Células renais 
 
• Células que não se dividem (permanentes) 
– Não se dividem na vida pós-natal (terminalmente diferenciadas) 
• Neurônios e células musculares cardíacas 
Ciclo celular 
Figura 17.3 – Alberts et al., 2004 - Biologia Molecular da Célula, 4ªed 
Fase G1 
Interfase 
Fase G2 
Fase S 
(replicação do DNA) 
Fase M 
Mitose 
(divisão 
nuclear) 
Citocinese 
(divisão 
 celular) 
• Fases do ciclo celular 
– Intérfase 
• intensa atividade biossintética 
– Aumento da tamanho e do conteúdo celular 
– duplicação do DNA 
• Fase mais longa (90% a 95% do tempo total gasto por uma célula 
durante o seu ciclo) 
• G1, S e G2 
– Fase M (mitose) 
• Segregação dos cromossomos e divisão nuclear e celular. 
• Origem de duas células-filhas 
 
Ciclo celular 
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• Fase G1 
– Reinício da síntese de RNA e proteínas e crescimento celular 
• Aumento do tamanho celular e da quantidade de organelas 
– Restabelecimento dos nucléolos 
– Influenciada por sinais extracelulares 
– Início da duplicação dos centríolos 
– Fase do ciclo mais variável em duração 
• Epitélio intestinal de rato – 9 horas 
• Células osteoprogenitoras – 25 horas 
• Fibroblatos em cultivo – 6 horas 
 
Estado G0 – inativação especializado 
• Interrupção do ciclo celular 
• Ponto de início, ponto de restrição ou ponto de não-retorno 
 
Após a passagem desde ponto, as células estão comprometidas a entrar na fase S e 
prosseguir até o final do ciclo de divisão 
 
Ciclo celular - Intérfase 
• Fase S 
– Replicação do DNA 
– Duplicação do centríolo 
– Síntese de RNA e proteínas 
– Crescimento celular 
 
• Fase G2 
– Crescimento celular 
– Início da condensação da cromatina 
– Síntese de RNA e proteínas 
– Acúmulo de ATP 
– Término da replicação dos centríolos 
– Síntese e acúmulo de tubulina 
Ciclo celular - intérfase 
Ciclo celular - mitose 
• Mitose 
– Divisão nuclear e citocinese 
– Mais curta das fases 
– Baixa atividade sintética 
• Condensação da cromatina bloqueia a transcrição do DNA 
FASES DA MITOSE 
• A divisão celular é o período em que a célula reparte 
igualmente o seu conteúdo, já duplicado na intérfase, em 
duas células denominadas células-filhas; 
 
• Para facilitar o seu estudo, a mitose é subdividida em 
quatro etapas: PRÓFASE, METÁFASE, ANÁFASE E 
TELÓFASE. 
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• PRÓFASE 
 
• Condensação gradual das fibras de cromatina ; 
 
• Este processo torna os cromossomos visivelmente individualizados e nitidamente 
compostos por seus dois elementos longitudinais idênticos – AS CROMÁTIDES; 
 
• As duas cromátides são unidas por um complexo de proteínas denominadas coesinas; 
 
• A condensação cromossômica é fundamental para evitar emaranhamento ou 
rompimento do material genético durante sua distribuição as células-filhas; 
 
• Centrossomos (1 par de centríolos) agem na formação do fuso como centros 
nucleadores da polimerização da tubulina em microtúbulos; 
 
• Com a ruptura do envoltório nuclear , os microtúbulos do fuso têm acesso aos 
cromossomos que apresentam cinetocoros maduros na altura dos centrômeros (PRÓ-
METÁFASE); 
 
 
PRÓFASE 
• METÁFASE 
 
• Os cromossomos atingem o estado de condensação máxima; 
• O início desta fase é definido pela complementação do alinhamento 
dos cromossomos na região equatorial da célula formandoo a 
PLACA METAFÁSICA; 
• ANÁFASE 
 
• Ocorre a ruptura do equilíbrio 
metafásico com a separação e 
migração das cromátides que agora 
passam a ser chamados de 
cromossomos-filhos; 
 
• Ocorre o encurtamento dos 
cromossomos por perda de dímeros 
de tubulina nas extremidades 
polares; 
 
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• A telófase tem início quando os cromossomos-filhos alcançam os 
respectivos pólos, o que se caracteriza pelo total desaparecimento 
dos microtúbulos cinetocóricos 
• Reconstituição dos núcleos e a divisão citoplasmática, levando a 
formação das células-filhas 
• Descondensação da cromatina e a retomada da capacidade de 
transcrição; 
• Reorganização dos nucléolos e reconstituição do envoltório nuclear; 
• Esses eventos ocorrem pela inativação do complexo ciclina-CdK, 
que é responsável por iniciar a mitose fosforilando proteínas 
celulares; 
 
TELÓFASE 
Intérfase Prófase Prometáfase Metáfase Anáfase 
Telófase Citocinese 
Ciclo celular - mitose 
Citocinese – divisão do citoplasma que ocorre devido a interações entre 
os filamentos de actina e miosina; 
MEIOSE 
• É o processo de divisão celular que ocorre nas 
células germinativas, localizadas nas gônadas de 
organismos animais e vegetais que se 
reproduzem sexualmente e que dão origem às 
células sexuais ou gametas; 
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A meiose produz células com a metade do número de cromossomos 
da célula-mãe; 
 
Na intérfase ocorre a duplicação do material genético; 
 
Se o DNA foi duplicado, para reduzir o número de cromossomos a 
metade nas células-filhas é 
preciso que haja duas divisões celulares. 
 
A meiose produz quatro células filhas, todas haplóides. 
 
A sequência de eventos que levam a primeira divisão da meiose é 
chamada de meiose I ou reducional. A segunda sequência é dita meiose 
II ou equacional. 
FASES DA MEIOSE 
• Em um primeiro momento as células germinativas 
passam pelas intérfase onde ocorre a duplicação dos 
cromossomos; 
 
• Após a duplicação dos cromossomos tem início a 
primeira fase na meiose I; 
 
 
PRÓFASE 
PRÓFASE I 
• É um período exageradamente demorado, em comparação 
com a prófase da mitose. 
 
Exemplo: Formação dos gametas na espécie humana (ovogênese 
– mulher e espermatogênese – homem); 
 
Sexo feminino: A meiose tem inicio nas células da linhagem germinativa dos 
ovários (ovogônias) durante a fase embrionária; 
 
No quinto mês da vida intra-uterina todos os ovócitos estão na prófase I; 
 
Estes células pré-gaméticas permanecem na prófase I até por vários anos até 
a maturidade sexual (puberdade); 
PRÓFASE I 
Por ser uma fase muito longa e com muitos detalhes a prófase I 
está dividida em 5 subfases: 
 
• Leptóteno – a cromatina começa a se condensar gradualmente 
em cromossomos; Iniciam o processo de aproximação e 
pareamento entre homólogos – SINAPSE; 
 
 
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PRÓFASE I 
• Zigóteno – A sinapse ocorre ordenadamente, 
aproximando os homólogos, que se alinham 
lateralmente, mas não se fundem; 
 
 
 
 Paquíteno – Cromossomos 
permanecem emparelhados. 
O conjunto cromossômico é 
denominado de bivalente ou 
tétrade; 
PRÓFASE I 
Paquíteno - Nesta fase ocorre a troca de segmentos de DNA 
entre cromossomos homólogos; 
 
PERMUTA, CROSSING OVER OU RECOMBINAÇÃO 
GENÉTICA 
PRÓFASE I 
Diplóteno 
 Início da separação dos 
cromossômos homólogos; 
Formação dos quiasmas; 
Fase longa onde ocorre 
aumento do volume 
celular; 
PRÓFASE I 
Diacinese 
Os cromossomos homólogos se afastam um pouco; 
Ocorre a terminalização dos quiasmas; 
Nesta fase o envoltório nuclear é desfeito; 
Sem o envoltório nuclear os cromossomos se ligam 
no fuso acromático que foi montando durante a 
prófase I; 
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METÁFASE I 
• O fuso como na mitose dispões os cromossomo na 
região equatorial da célula; 
• Diferança – os homólogos ficam lado a lado; 
ANÁFASE I 
Os cromossomos são puxados para os pólos da células;Diferente da mitose – não ocorre a quebra do centrômero e portanto não 
ocorre a separação das cromátides e sim a separação dos cromossomos 
homólogos (disjunção ou segregação); 
TELÓFASE I 
Os cromossomos homólogos já separado se descondensam 
parcialmente; 
O envoltório nuclear se refaz dos dois lados e ocorre citocinese 
a divisão do citoplasma; 
 
BALANÇO DA MEIOSE I 
• Ao final da meiose I formam-se duas células com 
metade do número de cromossomos; 
• Cada cromossomo das células-filhas são duplos, pois 
não houve separação das cromátides na anáfase; 
• As células formadas são haplóides pois elas não 
possuem pares de cromossomos homólogos; 
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Entre a meiose I e meiose II ocorre 
um pequeno intervalo denominado 
de intercinese; 
 
Neste intervalo não ocorre a 
duplicação do DNA; 
MEIOSE II OU EQUACIONAL 
Nesta fase acontecerá eventos com as células-filhas formadas na 
meiose I que culminarão para a formação de quatro células-filhas; 
 
As células-filhas terão o mesmo número de cromossomos das 
células que lhe deram origem, por isso equacional; 
 
Ao invés dos cromossomos serem duplicados eles serão simples; 
PRÓFASE II 
• Os cromossomos voltam a se condensar; 
• Os centríolos migras para os pólos opostos e formas 
as fibras do fuso; 
• Membrana nuclear se desfaz; 
METÁFASE II 
Os cromossomos ligados as fuso são transportados para 
região equatorial da célula; 
O fuso consegue se ligar dos dois lados do cromossomo; 
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ANÁFASE II 
Devido a tração do fuso em sentidos diferentes 
ocorre a quebra do centrômero e a separação das 
cromátides irmãs como na mitose; 
TELÓFASE II 
• O envoltório nuclear se refaz e a citoplasma se divide 
formando 4 células-filhas; 
BALANÇO DA MEIOSE II 
• Formam-se 4 células haplóides; 
• Seus cromossomos são simples devido a 
separação das cromátides na anáfase II; 
MEIOSE 
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MITOSE X MEIOSE 
Gametas 
Gametogenese 
 
É o processo pelo qual os gametas são produzidos nos organismos 
dotados de reprodução sexuada. 
 
GAMETOGÊNESE 
ESPERMATOGÊNESE OVOGÊNESE 
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Fases da 
Gametogênese 
1. A espermatogênese é um processo contínuo, enquanto a ovogênese 
está relacionada ao ciclo reprodutivo da mulher; 
2. Na espermatogênese, cada espermatogônia produz 4 
espermatozóides. Na ovogênese, cada ovogônia dá origem a apenas 
um ovócito e células inviáveis denominadas corpúsculos polares; 
3. A produção de gametas masculinos é um processo que se continua 
até a velhice, enquanto que a produção de gametas femininos cessa 
com a menopausa; 
4.O espermatozóide é uma célula pequena e móvel, enquanto que o 
ovócito é uma célula grande e sem mobilidade; 
5.Quanto à constituição cromossômica, existem dois tipo de 
espermatozóides: 23,X ou 23,Y. A mulher só produz um tipo de 
gameta quanto à constituição cromossômica: 23,X. 
Diferenças