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aula 01 nucleotideos e acidos nucleicos[1]

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Nucleotídeos e 
Ácidos Nucléicos 
Helton Colares 
Nucleotídios e Ácidos Nucléicos 
1. Introdução 
 
2. A estrutura do Ácido Nucléico 
 
3. A química do Ácido Nucléico 
 
4. Outras Funções dos Nucleotídios 
Dogma Central da Biologia 
Ácidos Nucléicos 
• DNA: Armazenamento da informacão genética 
– Estabilidade 
 
 
• RNA: várias funções 
– RNA ribossomal (rRNA) - componentes estruturais 
de ribossomos 
– RNA mensageiro (mRNA) - intermediário 
– RNA transferência (tRNA) - moléculas adaptadoras 
que traduzem informação do mRNA em amino 
ácidos 
Histórico 
• Friederich Miescher (1869), Tügingen 
– sul da Alemanha 
• Exame de células do “pus” humano 
• Presença de um Glóbulo Central: 
Núcleo celular 
• Isolamentos dos Núcleos celulares 
• Substância química desconhecida rica 
em fósforo: Nucleína 
• Caráter ácido: Ácido Nucléico 
 
O DNA armazena a informação genética 
1944: Oswald Avery, Colin MacLeod e Maclyn 1952: Experimento de Hershey-Chase 
Cepa não 
virulenta 
Cepa 
virulenta 
Cepa 
virulenta 
morta pelo 
calor 
Cepa virulenta 
morta pelo 
calor + Cepa 
não virulenta 
Vive Morre Vive Morre 
O que são Ácidos Nucléicos? 
• São polímeros de nucleotídeos; 
 
• Responsáveis pela armazenamento, 
transmissão e tradução da informação 
genética; 
 
• Tipos: 
• DNA = Ácido Desoxirribonucléico 
• RNA = Ácido Ribonucléico 
2. A estrutura do Ácido 
Nucléico 
Nucleotídeos e Ácidos Nucléicos 
Nucleotídios 
• Nucleotídios: unidades dos ácidos 
nucléicos; 
• Funções: 
– Informação genética: DNA 
– Síntese de Proteínas: RNA 
– Cofatores Enzimáticos: NAD, FAD 
– Comunicação Celular: AMPc 
– Armazenamento de Energia: ATP 
 
Nucleotídios são as unidades básicas 
dos Ácidos Nucléicos. 
• Nucleotídio: 
– Açúcar; 
– Base nitrogenada; 
– Fosfato. 
Nucleotídio: Açúcar 
• Dois tipos de pentoses são encontrados nos ácidos nucléicos: 
 
– Ribose e desoxirribose 
• Diferem pela presença ou ausência do grupo hidroxila no C 2' da 
pentose. É baseado nesta característica que os ácidos nucléicos 
recebem o nome RNA (ribose) ou DNA (desoxirribose) 
 
Nucleotídio: Base nitrogenada 
Propriedades das Bases Nitrogenadas 
• As Bases Nitrogenadas são 
moléculas hidrofóbicas 
 
• A ressonância entre os átomos 
afeta a distribuição de 
elétrons. 
 
• Moléculas planas (pirimidina) ou 
quase (purina) 
 
• Absorbância no UV - cerca 260 
nm 
Nucleosídeo 
Adenosina 
(Ligação N-glicosídica) 
Nucleotídeo 
Adenilato 
Adenosina Monofosfato 
Adenina 
Base Nitrogenada 
Nucleotídio x Nucleosídio 
DNA: Desoxirribonucleotídeos 
RNAs: Ribonucleotídeos 
Diferenças entre DNA e RNA 
 
– Adenina 
– Guanina 
– Citosina 
– Timina 
 
 
– Adenina 
– Guanina 
– Citosina 
– Uracila 
Purinas 
Pirimidinas 
Bases Nitrogenadas 
DNA RNA 
Desoxirribose Ribose 
Fita dupla Fita simples 
Açúcar 
Ligação Fosfodiéster 
As Ligações fosfosdiésteres 
 unem os nucleotídeos 
 para formar os ácidos nucleicos 
• Um grupamento fosfato liga o 
carbono 5’ da pentose de um 
nocleotídeo ao carbo 3’ da pentose do 
nucleotídeo seguinte 
•Esqueleto hidrofílico; 
•O esqueleto covalente do DNA e 
 do RNA está sujeito à hidrólise 
lenta e não enzimática da ligação 
Fosfodiéster. 
Hidrólise do RNA em condições alcalinas 
Devido a ausência da OH em C2, o DNA é mais estável. 
Estrutura do DNA 
A Estrutura molécula de DNA 
 1 – A composição de bases do DNA geralmente varia 
de uma espécie para outra 
 
 2 – Espécimes de DNA isoladas de diferentes tecidos 
da mesma espécie possuem a mesma composição de 
bases 
 
 3 – A composição de bases do DNA em uma dada 
espécie não se altera com a idade, estado nutricional ou 
modificação ambiental 
 
 4 – A=T e G=C ; A+G=T+C 
• Erwin Chargaff : década de 40 
Determinação da Estrutura 3D da 
molécula de DNA 
Rosalin Franklin e Maurice 
Wilkins (1950): 
•Difração de raios-X; 
• DNA é uma hélice com duas 
periodicidades; 
•Não conseguiram estabelecer um 
modelo que explicasse as observações 
de Chargaff. 
 
James Watson e Francis Crick (1953) 
•Postularam um modelo tridimensional para a 
estrutura do DNA; 
•Dupla hélice de DNA; 
•Prêmio Nobel de Fisiologia/Medicina (1962). 
Determinação da Estrutura 3D da 
molécula de DNA 
• 2 cadeias independentes 
• Dupla hélice, sentido direito 
• Hélices anti-paralelas; 
• Complementariedade das bases 
• Eixo externo hidrofílico - 
deoxiribose + fosfato; 
• Bases hidrofóbicas (planas) 
empilhadas no interior da hélice; 
• Bases ligadas pontes de H+ 
Modelo da Dupla hélice de DNA 
Pareamento específico das 
bases no DNA 
C G 
Pontes de H 
T A 
•Interações hidrofóbicas 
(empilhamento das bases) 
• Forças de Van der Walls 
• Pontes de hidrogênio 
(pareamento) 
 
• Interações iônicas 
 
Entre as bases 
nitrogenadas 
Entre os grupos 
fosfato do DNA e 
proteínas histonas. 
Fatores que estabilizam a dupla 
hélice do DNA 
Estrutura do DNA 
Pareamento de bases é crítico: 
 
1. Biológico – replicação, 
transcrição, reparo, controle 
expressão gênica 
 
2. Análise – Hibridização, PCR, 
microarranjo, seqüenciamento 
• DNA B 
– É a forma mais abundante 
na célula 
– É a forma clássica do DNA 
– A dupla hélice gira para a 
direita 
 
• DNA A 
– Forma mais “compacta” 
– Encontrado nos híbridos 
DNA:RNA 
 
• DNA Z 
– Seqüências GC repetidas 
– A dupla hélice gira para a 
esquerda 
Tipos de DNA 
Certas sequências do DNA adotam estruturas 
não usuais 
Estrutura do RNA 
Estrutura dos RNAs 
 mRNA – 1 a 5 % do RNA total 
 rRNA – 75 % do RNA total 
 tRNA – 10 a 15 % do total 
São ácidos nucleicos de fitas simples em espiral que 
se arranja de forma variável. 
RNAs mensageiros (mRNA) codificam 
cadeias polipeptídicas 
• Encontrados no núcleo e no citoplasma 
• Transporta a informação do DNA até os ribossomos 
• RNAm monocistrônico 
• RNAm policistrônico 
Os RNAs transportadores (tRNA) 
transportam os aminoácidos para a síntese 
protéica mediada pelo mRNA 
Os RNAs ribossômicos (rRNA) tem função estrutural, 
sendo um dos componentes moleculares que entra na 
composição molecular dos ribossomos, local da síntese 
protéica. 
3. A química dos Ácidos 
Nucléicos 
Propriedades dos Ácidos 
Nucléicos 
Desnaturação 
Renaturação 
Hibridização 
Transformações não –enzimáticas 
 
 
A dupla hélice do DNA e o RNA 
 podem ser desnaturados 
• Extremos de pH 
• Temperatura 
• Tm = temp. de fusão 
• Renaturação 
• Anelamento das bases 
Renaturação x hibridização 
Ácidos nucléicos de diferentes espécies 
podem formar híbridos 
Química de Ácidos Nucleicos 
Transformações não -enzimáticas 
 
• desaminação - perda de grupo 
amina 
– alterações espontâneas, baixíssima 
taxa 
– perda de amina por C -> U - 
reconhecido em DNA taxa 10-7 24 h-1 
– DNA - possui T ao invés de U! 
Transformações não -enzimáticas 
 
• radiação UV 
– DNA - condensação de 2 pirimidinas 
(T) adjacentes -> dímeros 
 
Química de Ácidos Nucleicos 
Nucleotídeos como Transportadores de 
Energia Química 
ATP 
Outras funções dos 
nucleotídeos 
Nucleotídeos como Cofatores Enzimáticos 
Flavina Adenina 
dinucleotídeo FAD 
Nicotinamida 
Adenina 
dinucleotídeo NAD 
Outras funções dos 
nucleotídeos 
Nucleotídeos como Moléculas de 
Sinalização Celular 
Adenosina monofosfato cíclico 
(AMP cíclico) 
Outrasfunções dos 
nucleotídeos

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