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Ácidos Nucléicos : Paulo Preté 
 
ÁCIDOS NUCLÉICOS 
 
 
 Conceitos Gerais: 
 
 São as moléculas com a função de armazenamento e expressão da informação 
genética. 
 Existem basicamente 2 tipos de ácidos nucléicos: 
 
1. O ácido Desoxirribonucléico - DNA 
2. O ácido Ribonucléico - RNA 
 
 Os ácidos nucléicos são macromoléculas formadas pela ligação tipo fosfodiéster 
entre 5 tipos de nucleotídeos diferentes, suas unidades fundamentais. 
 
Os Nucleotídeos: 
 
 São as unidades fundamentais dos ácidos nucléicos 
 Ligam-se uns aos outros através de ligações fosfodiéster, formando cadeias longas, 
com centenas e até milhões de resíduos de comprimento. 
 Além de participarem da estrutura dos ácidos nucléicos, os nucleotídeos atuam 
também como coenzimas importantes no metabolismo celular, e como forma de 
energia química (ATP, GTP, UTP, por exemplo). 
 Atuam ainda como ativadores e inibidores importantes em várias vias do 
metabolismo intermediário da célula. 
 
Estrutura dos Nucleotídeos: 
 
 Os nucleotídeos são moléculas formadas por (Fig. 1): 
 
 Uma pentose 
 Uma base nitrogenada 
 Um ou mais radicais fosfato 
 
 1. As Bases Nitrogenadas: 
 
 Pertencem a 2 famílias e compostos, e são 5 no total (Fig. 1): 
 
 1. Bases Púricas, ou Purinas: Adenina e Guanina 
 2. Bases Pirimídicas, ou Pirimidinas: Citosina, Timina e Uracila 
 
 Tanto o DNA como o RNA possuem as mesmas bases púricas, e a citosina como 
base pirimídica 
 A timina existe apenas no DNA; no RNA ela é substituída pela uracila, que possui 
um grupo metila a menos que a timina. 
 Em alguns tipos de DNA virais e no RNA de transferência podem aparecer bases 
incomuns. 
 
 
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 2. As Pentoses: 
 
 A adição de uma pentose a uma base nitrogenada produz um nucleosídeo. 
 Os nucleosídeos de A, C, G, T e U são denominados, respectivamente, Adenosina, 
Citosina, Guanosina, Timidina e Uridina. 
 Se o açúcar em questão é a RIBOSE, temos um ribonucleosídeo, característico do 
RNA. 
 Se o açúcar é a desoxirribose - 1 hidroxila a menos em C2 - temos um 
desoxirribonucleosídeo, característico do DNA. 
 A ligação com a base nitrogenada ocorre sempre através da hidroxila do carbono 
anomérico da pentose. 
 
 
 
H 
N 
H N 
O 
O 
C H 3 
N 
N N 
N 
N H 2 
H H 
N 
H N 
O 
O 
H 
N 
N O 
N H 2 
H N 
N 
N 
O 
H N 
H 2 N 
A d en in a 
 A 
T im in a 
 T 
U r a ci l 
 U 
G u an in a 
 G 
C itosin a 
 C 
O P H O 
O H 
O 
C H 2 
H 
O H 
O 
N H 2 
N 
N N 
N 
H 
O H 
H 
H 
A d eno sina m o no fo sfa to 
 (A M P ) 
A d en in a 
 R ibose 
F osfa to 
H 
H H 
O 
B a s e 
P 
O O 
O 
O 
O C H 2 
H 
H H 
O 
B a s e 
P 
O O 
O 
O 
C H 2 
H 
H H 
O 
B a s e 
P 
O O 
O 
O 
C H 2 
H H 
H H 
H H 
{ 
{ 
{ 
 
Figura 1. Bases nitrogenadas (topo); estrutura de um nucleotídeo (meio) e esquema de fita simples de DNA (em 
baixo). 
 3. O Fosfato: 
 
 A adição de um ou mais radicais fosfato à pentose, através de ligação tipo éster com 
a hidroxila do carbono 5 da mesma, dá origem aos Nucleotídeos. 
 Os grupos fosfato são responsáveis pelas cargas negativas dos nucleotídeos e dos 
ácidos nucléicos. 
 A adição do segundo ou terceiro grupo fosfato ocorre em seqüência, dando origem 
aos nucleotídeos di e trifosfatados. 
 
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O DNA: 
 
 Está presente no núcleo das células eucarióticas, nas mitocôndrias e nos 
cloroplastos, e no citosol das células procarióticas. 
 Nas células germinativas e no ovo fertilizado, dirige todo o desenvolvimento do 
organismo, a partir da informação contida em sua estrutura. 
 É duplicado cada vez que a célula somática se divide. 
 
Estrutura do DNA 
 
 DNA é um polidesoxirribonucleotídeo formado por milhares de nucleotídeos 
ligados entre si através de ligações 3’, 5’-fosfodiéster. 
 Sua molécula é formada por uma fita dupla antiparalela, enrolada sobre si mesma 
formando uma dupla hélice. 
 
 A Ligação Fosfodiéster: 
 Ocorre entre o fosfato do carbono 5 da pentose de um nucleotídeo e a hidroxila do 
carbono 3 da pentose do nucleotídeo seguinte (Fig. 1). 
 A cadeia resultante é bastante polar, e possui: 
 
 Uma extremidade 5’ è Fosfato de carbono 5 da pentose livre 
 Uma extremidade 3’ è Hidroxila de carbono 3 da pentose livre 
 
 Por convenção, as bases de uma seqüência são sempre descritas da extremidade 5’ 
para a extremidade 3’ 
 As ligações fosfodiéster podem ser quebradas enzimaticamente por enzimas 
chamadas NUCLEASES, que se dividem em: 
 
 Endonucleases: Quebram ligações no meio da molécula; 
 Exonucleases: Quebram ligações nas extremidades da molécula 
 
 A Dupla Hélice: 
 Na dupla hélice do DNA, descrita pela primeira vez por Watson e Crick, as cadeias 
da molécula se dobram em torno de um eixo comum e de modo antiparalelo - a 
extremidade 5’ de uma cadeia é pareado com a extremidade 3’ da outra cadeia. 
 No tipo mais comum de hélice - "B" - o esqueleto hidrofílico de fosfatos e pentoses 
fica na parte externa, enquanto que as bases hidrofóbicas, fixadas a este esqueleto, 
ficam no lado de dentro da estrutura. 
 A estrutura lembra uma "escada em caracol" 
 Há um PAREAMENTO DE BASES entre as fitas da molécula do DNA. Assim, 
temos sempre pareadas: 
 
 Adenina com Timina è A-T 
 Citosina com Guanina è C-G 
 
 As bases se mantém pareadas por pontes de hidrogênio, 2 entre "A" e "T" e 3 entre 
"C" e "G". 
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 As fitas do DNA podem ser separadas sob certas condições experimentais, sem 
rompimento das ligações fosfodiéster, e a dupla hélice pode ser desnaturada em um 
processo controlado e dependente de temperatura. 
 Existem 3 formas estruturais de DNA: 
 
 A forma "B", descrita por Watson e Crick em 1953 e já citada acima, é a 
forma mais comum; a hélice é voltada para a direita e com 10 resíduos por 
volta, com planos de bases perpendiculares ao eixo helical. 
 A forma "A" , obtida pela desidratação moderada da forma "B", também é 
voltada para a direita, mas possui 11 resíduos por volta e as bases estão em 
um ângulo de 20 graus em relação ao eixo helical. 
 A forma "Z", onde a hélice é voltada para a esquerda e contém cerca de 12 
resíduos por volta. 
 
 A transição entre as formas de DNA pode desempenhar um papel importante na 
regulação da expressão genética. 
 
O RNA 
 Atua como uma espécie de "cópia de trabalho", criada a partir do molde de DNA e 
utilizada na expressão da informação genética. 
 A síntese de uma molécula de RNA a partir de um molde de DNA chama-se 
"TRANSCRIÇÃO". 
 Nesta transcrição, modificações podem ocorrer sobre a molécula de RNA transcrita, 
convertendo-a de uma cópia fiel em uma cópia funcional do DNA. 
Estrutura do RNA 
 Em relação ao DNA, 4 diferenças são importantes: 
 
 RNA possui uracila no lugar da timina na seqüência de bases. 
 A pentose do RNA é a ribose. 
 RNA é formado por uma fita única,com eventual pareamento de bases 
intracadeia. 
 A molécula do RNA é muito menor que a do DNA . 
 
 Existem 3 tipos de RNA, cada um com características estruturais e funcionais 
próprias: 
 RNA Ribossômico: 
 Ou RNAr é encontrado em associação com várias proteínas diferentes na estrutura 
dos ribossomos, as organelas responsáveis pela síntese protéica. 
 Corresponde a até 80% do total de RNA da célula. 
 
 RNA de Transferência: 
 Ou RNA Transportador, ou ainda RNAt; 
 É a menor molécula dos 3 tipos de RNA; está ligado de forma específica a cada um 
dos 20 aminoácidos encontrados nas proteínas. 
 Corresponde a 15% do RNA total da célula. 
 Faz extenso pareamento de bases intracadeia, e atua no posicionamento dos 
aminoácidos na seqüência prevista pelo código genético, no momento da síntese 
protéica. 
 
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 RNA Mensageiro: 
 Corresponde a apenas 5% do total de RNA da célula. 
 Atua transportando a informação genética do núcleo da célula eucariótica ao citosol, 
onde ocorrerá a biossíntese protéica. 
 É utilizado como molde nesta biossíntese. 
 
Organização do Material Genético Eucariótico 
 
 DNA total de uma célula mede em média 1 metro de comprimento!! 
 Para que volume tão grande de material genético caiba dentro do núcleo da célula, o 
DNA interage com um grande número de proteínas. 
 Estas proteínas exercem funções importantes na organização e mobilização deste 
material genético. 
 
 1. As Histonas: 
 
 As histonas são pequenas proteínas básicas, ricas em lisina e arginina, e carregadas 
positivamente em pH fisiológico, às quais se associa a molécula do DNA 
 Suas cargas positivas, em associação com o cátion Mg++, facilitam esta ligação com 
o esqueleto negativo do DNA e estabilizam o conjunto. 
 Existem 5 classes de histonas: H1, H2, H2B, H3 e H4. 
 
 2. Os Nucleossomos: 
 
 São considerados as unidades estruturais dos cromossomos. 
 São formados por 8 moléculas de histonas: 2 H2, 2 H2B, 2 H3 e 2 H4, formando um 
octâmero regular sobre o qual se enrola a fita dupla do DNA, a quase 2 voltas por 
nucleossomo. 
 Os nucleossomos são ligados entre si por segmentos de DNA "ligante" de 
aproximadamente 50 nucleotídeos de comprimento, formando os polinucleossomos, 
ou nucleofilamentos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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ESTUDO DIRIGIDO – DNA, RNA E FLUXO DA INFORMAÇÃO 
GENÉTICA 
 
Questões: 
1. Qual a unidade básica do DNA? 
2. Defina nucleotídio e cite os nucleotídios componentes do DNA. 
3. Diferencie DNA e RNA, quanto: DNA RNA 
a) ao açúcar 
b) as bases nitrogenadas 
c) hélices (arranjo bidimensional) 
d) localização intracelular 
4. Escreva a seqüência complementar (na notação padrão 5’ - 3’) às fitas de DNA 
abaixo: 
a) GATCAA b) TCGAAC c) ACGCGT d) TACCAT 
5. Desenhe a estrutura de um fragmento de DNA (dupla fita) contendo as bases CAT na 
fita 5’3’, (posicione os hexanéis das bases nitrogenadas no eixo central da fita, tal que 
seja fácil traçar as pontes de hidrogênio entre bases das duas fitas) 
a) Que ligações estabilizam as fitas individuais do DNA? 
b) Trace as ligações que estabilizam a dupla-fita e aponte a diferença entre 
pareamentos do tipo C-G (ou G-C) e A-T ou T-A. 
c) Destaque as ligações fosfodiéster e correlacione-as com as designações de 
orientação (3’5’ e 5‘3’) das fitas do DNA. 
d) Por que o DNA é um ácido? 
e) Você diria que o esqueleto da fita do DNA é hidrofílico? Justifique. 
6. Quando a célula entra em fase de divisão, o DNA se replica de uma forma 
conservativa. Explique. 
7. Que são introns e exons? Qual a porcentagem de exons no genoma humano? 
8. Liste os diferentes tipos de RNA, sua localização e função. 
9. Como se chama o processo pelo qual um gen (DNA) se expressa, formando um 
RNA ? 
10. Por que após a tradução as moléculas de mRNA devem ser degradadas 
(metabolizadas)? 
11. O que é um codon? 
 
Obs.: O código genético (Tabela 1) é universal, i.e., é o mesmo para todos os 
organismos vivos! 
 
12. O que é mutação? Qual a conseqüência da simples mutação gluval na cadeia  da 
Hb humana? 
13. A enzima desidrogenase alcoólica é facilmente indutível pelo aumento do consumo 
de etanol (aumentando a tolerância ao álcool de bebedores). Descreva 
resumidamente os passos que acontecem desde que o estímulo chega ao núcleo da 
célula até a produção de novas unidades de des. alcoólica. 
14. No material anexo (teste de paternidade) veja como técnicas de biologia molecular, 
com uso de enzimas de restrição podem auxiliar em testes de 
paternidade/criminalística (“fingerprint” genético). 
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Obs. Muitas vezes, quando o material biológico para análise é muito pouco (criminalística), ou 
para amplificar um pedaço de DNA conhecido, utiliza-se a técnica de PCR (“polimerase chain 
reaction”), que produz milhares de cópias do material genético para posterior eletroforese da 
“impressão digital” ou inserção em um vetor para produção da proteína com alto rendimento, 
pela técnica do DNA recombinante. Na técnica do DNA recombinante (engenharia genética) o 
gen de uma proteína desejada é clivado com enzimas de restrição e inserido num vetor 
(geralmente um DNA circular de bactéria ou virus) que é então inserido na célula hospedeira, 
ex.: E. coli, que expressará a proteína desejada em altas concentrações. Duas preparações de 
insulina (Humulin, produzidas pela empresa Lilly) - de ação rápida e lenta - disponíveis no 
mercado são sintetizadas por esta técnica. Atualmente explora-se bastante o melhoramento 
genético de espécies..... 
TABELA 1 – Código Genético 
 U C A G 
 UUU-Phe UCU-Ser UAU-Tyr UGU-Cys U 
U UUC-Phe UCC-Ser UAC-Tyr UGC-Cys C 
 UUA-Leu UCA-Ser UAA-Fim UGA-Fim A 
 UUG-Leu UCG-Ser UAG-Fim UGG-Trp G 
 
 CUU-Leu CCU-Pro CAU-His CGU-Arg U 
C CUC-Leu CCC-Pro CAC-His CGC-Arg C 
 CUA-Leu CCA-Pro CAA-Gln CGA-Arg A 
 CUG-Leu CCG-Pro CAG-Gln CGG-Arg G 
 
 AUU-Ile ACU-Thr AAU-Asn AGU-Ser U 
A AUC-Ile ACC-Thr AAC-Asn AGC-Ser C 
 AUA-Ile ACA-Thr AAA-Lys AGA-Arg A 
 AUG-Met ACG-Thr AAG-Lys AGG-Arg G 
 
 GUU-Val GCU-Ala GAU-Asp GGU-Gly U 
G GUC-Val GCC-Ala GAC-Asp GGC-Gly C 
 GUA-Val GCA-Ala GAA-Glu GGA-Gly A 
 GUG-Val GCG-Ala GAG-Glu GGG-Gly G 
 
 
TESTE DE PATERNIDADE 
 
 Nesta atividade você aplicará princípios de identificação de pessoas pelo DNA na 
solução de duas questões judiciais hipotéticas. Em uma delas você identificará um criminoso e 
em outra você descobrirá quem é o pai de uma criança. 
 Na folha anexa estão representados os segmentos de DNA de cinco pessoas (P1-P5). 
Cada uma delas tem dois segmentos correspondentes a um par de cromossomos homólogos (Ca 
e Cb). As seqüências de bases dos homólogos podem ser ligeiramente desiguais em função da 
diferença entre os genes alelos. 
 O primeiro passo para a análise do DNA é cortá-lo com uma enzima de restrição 
hipotética que, neste exemplo, reconhece a seqüência de dois pares de bases C-G adjacentes 
(dois C em uma cadeia e dois G na outra). Localize, nos segmentos de DNA de cada pessoa, 
todas as seqüências de corte. Marque-as a lápis com um traço horizontal, de modo a separar um 
para C-G do par C-G adjacente. 
 O passo seguinte é organizar os fragmentos obtidos por ordem de tamanho. Para isso, 
conte o número de pares de bases de cada fragmento e complete o preenchimento da tabela 
abaixo. Cada coluna simula o padrão eletroforético de uma pessoa, onde os fragmentosde DNA 
se distribuem em faixas, por ordem de tamanho. A título de exemplo a coluna correspondente ao 
padrão da pessoa P-5 já está preenchida. 
 
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No. de Pares de base 
por fragmento 
P-1 P-2 P-3 P-4 P-5 
22 
21 
20 
19 
18 
17 
16 
15 
14 
13 
12 
11 
10 
9 
8 
7 
6 
5 
4 
3 
2 
1 
 
 
 
 
A seguir responda: 
 
1. Quem é o criminoso? 
Restos de pele encontrados sob as unhas de uma pessoa assassinada foram 
submetidos ao teste de DNA, revelando o padrão eletroforético P-5. P-1, P-2 e P-3 
suspeitas do crime, também foram submetidas ao teste de DNA. Qual delas é a provável 
culpada? 
 
2. Quem é o pai da criança? 
Dois homens, P-1 e P-2 disputam a paternidade de uma criança P-4, filha da 
mulher P-3. Com base no teste de DNA dos quatros implicados quem é o provável pai 
da criança? 
 
 
 
 
 
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P-1 P-2 P-3 P-4 P-5 
Ca Cb Ca Cb Ca Cb Ca Cb Ca Cb 
C-G C-G C-G C-G C-G C-G C-G C-G C-G C-G 
C-G C-G C-G C-G C-G C-G C-G C-G C-G C-G 
A-T A-T A-T A-T A-T A-T A-T A-T A-T A-T 
T-A T-A T-A T-A T-A T-A T-A T-A T-A T-A 
T-A T-A T-A T-A T-A T-A T-A T-A T-A T-A 
A-T A-T A-T A-T A-T A-T A-T A-T A-T A-T 
A-T A-T A-T A-T A-T A-T A-T A-T A-T A-T 
A-T A-T A-T A-T A-T A-T A-T A-T A-T A-T 
T-A T-A T-A T-A T-A T-A T-A T-A T-A T-A 
C-G C-G C-G C-G C-G C-G C-G C-G C-G C-G 
G-C G-C G-C G-C G-C G-C G-C G-C G-C G-C 
C-G C-G C-G C-G C-G C-G C-G C-G C-G C-G 
T-A T-A T-A T-A T-A T-A T-A T-A T-A T-A 
A-T A-T A-T A-T A-T A-T A-T A-T A-T A-T 
G-C G-C G-C G-C G-C G-C G-C G-C G-C G-C 
C-G C-G C-G T-A T-A T-A C-G T-A T-A C-G 
C-G C-G C-G C-G C-G C-G C-G C-G C-G C-G 
A-T A-T A-T A-T A-T A-T A-T A-T A-T A-T 
T-A T-A T-A T-A T-A T-A T-A T-A T-A T-A 
C-G C-G C-G C-G C-G C-G C-G C-G C-G C-G 
C-G C-G C-G C-G C-G C-G C-G C-G C-G C-G 
T-A T-A T-A T-A T-A T-A T-A T-A T-A T-A 
A-T A-T A-T A-T A-T A-T A-T A-T A-T A-T 
G-C G-C G-C G-C G-C G-C G-C G-C G-C G-C 
A-T A-T A-T A-T A-T A-T A-T A-T A-T A-T 
G-C A-T A-T G-C A-T G-C A-T A-T A-T A-T 
T-A T-A T-A T-A T-A T-A T-A T-A T-A T-A 
A-T A-T A-T A-T A-T A-T A-T A-T A-T A-T 
A-T A-T A-T A-T G-C A-T A-T A-T A-T A-T 
G-C G-C G-C G-C G-C G-C G-C G-C G-C G-C 
C-G T-A T-A T-A T-A T-A C-G T-A T-A T-A 
C-G C-G C-G C-G C-G C-G C-G C-G C-G C-G 
T-A T-A C-G C-G T-A C-G T-A C-G C-G C-G 
A-T A-T A-T A-T A-T A-T A-T A-T A-T A-T 
T-A T-A T-A T-A T-A T-A T-A T-A T-A T-A 
G-C G-C G-C G-C G-C G-C G-C G-C G-C G-C 
G-C G-C G-C A-T G-C G-C G-C G-C A-T G-C 
A-T A-T A-T A-T A-T A-T A-T A-T A-T A-T 
G-C G-C G-C G-C G-C G-C G-C G-C G-C G-C 
A-T A-T A-T A-T A-T A-T A-T A-T A-T A-T 
T-A T-A T-A T-A T-A T-A T-A T-A T-A T-A 
C-G C-G C-G C-G C-G C-G C-G C-G C-G C-G 
G-C G-C G-C G-C G-C G-C G-C G-C G-C G-C 
A-T A-T A-T A-T A-T A-T A-T A-T A-T A-T 
A-T A-T A-T A-T A-T A-T A-T A-T A-T A-T 
T-A T-A T-A T-A T-A T-A T-A T-A T-A T-A 
G-C G-C G-C G-C G-C G-C G-C G-C G-C G-C 
A-T A-T A-T A-T A-T A-T A-T A-T A-T A-T 
C-G T-A T-A C-G T-A C-G C-G C-G C-G T-A 
C-G C-G C-G C-G C-G C-G C-G C-G C-G C-G 
A-T A-T A-T A-T A-T A-T A-T A-T A-T A-T 
T-A T-A T-A T-A T-A T-A T-A T-A T-A T-A 
G-C G-C G-C G-C G-C G-C G-C G-C G-C G-C 
C-G C-G C-G C-G C-G C-G C-G C-G C-G C-G 
A-T A-T A-T A-T A-T A-T A-T A-T A-T A-T 
T-A T-A T-A T-A T-A T-A T-A T-A T-A T-A 
C-G C-G C-G C-G C-G C-G C-G C-G C-G C-G 
C-G C-G C-G T-A C-G T-A C-G T-A T-A C-G 
T-A T-A T-A T-A T-A T-A T-A T-A T-A T-A 
A-T A-T A-T A-T A-T A-T A-T A-T A-T A-T 
C-G C-G C-G C-G C-G C-G C-G C-G C-G C-G 
T-A T-A T-A T-A T-A T-A T-A T-A T-A T-A 
A-T G-C G-C A-T G-C G-C A-T G-C G-C G-C 
C-G C-G C-G C-G C-G C-G C-G C-G C-G C-G 
A-T A-T A-T A-T A-T A-T A-T A-T A-T A-T 
T-A T-A T-A T-A T-A T-A T-A T-A T-A T-A 
G-C G-C G-C G-C G-C G-C G-C G-C G-C G-C 
G-C G-C G-C G-C G-C G-C G-C G-C G-C G-C