A ESTRUTURA DOS ÁCIDOS NUCLÉICOS (AULA 1)

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A célula e seus constituintes
A estrutura dos Ácidos Nucléicos
Biologia Molecular
Biotecnologia
A CÉLULA E SEUS CONSTITUINTES
Biologia MolecularBiologia Molecular
Semelhanças estruturais entre células de 
diferentes organismos:
• Arquitetura das membranas
• Processos metabólicos
Robert Hooke - 1665
A célula e seus constituintes
• Seres vivos são constituídos de moléculas.
• Todos são constituídos pelos mesmos tipos de 
moléculas.
• Em nível molecular todos os organismos funcionam
da mesma forma.
Conceitos básicos
Procarióticas Eucarióticas
Envoltório Nuclear Ausente Presente
Cromossomos Único Múltiplos
Organelas
Poucas ou 
nenhuma
Núcleo, 
mitocôndria, ...
Organização 
celular
Principalmente 
unicelular
Principalmente 
multicelular
Citoplasma Sem citoesqueleto
Citoesqueleto
constituído de 
filamentos 
protéicos
Células Procarióticas e Eucarióticas
Célula Eucariótica
Célula Procariótica
• Pequenas Moléculas
• Polímeros
• Moléculas grandes compostas de muitas 
cópias de uma pequena molécula, unidas 
por ligações covalentes
• 3 tipos básicos de polímeros: ácidos 
nucléicos, proteínas e carboidratos.
Constituição molecular de uma célula
• Água
• Ions
–Cl, Na, K, Fe, Ca, Mg, ...
• Lipídeos
–Ácidos graxos, Fosfolipídeos, Colesterol
• 4 tipos básicos
– nucleotídeos, aminoácidos, açúcares e ácidos 
graxos
Pequenas moléculas
Lipídios
• Carboidratos
– Fonte de energia, função estrutural (parede celular)
• Proteínas
– Inúmeras funções biológicas (todo o trabalho 
celular com 20 aminoácidos diferentes)
• Ácidos Nucléicos
– Armazenas as informações genéticas
Polímeros Biológicos
Constituição Celular
Açúcares
Proteínas
Aminoácidos
Proteínas
Estrutura Primária
E
s
tr
u
tu
ra
 p
ri
m
á
ri
a
Estrutura Primária das Proteínas
Sequência de aminoácidos ligados formando uma cadeia peptídica
Estrutura 
secundária
Estabilizada por 
pontes de hidrogênio
Estrutura Secundária das Proteínas
Estrutura 
terciária
• Só apresentada por algumas proteínas
• São compostas por mais de um polipeptídeo 
(subnunidades protéicas).
Hemoglobina
Estrutura Quaternária das Proteínas
Estrutura das Proteínas
Estrutura Primária
Estrutura Secundária
Estrutura Terciária
Estrutura Quartenária
Estrutura das Proteínas
Biotecnologia
A ESTRUTURA DOS ÁCIDOS 
NUCLÉICOS
Biologia MolecularBiologia Molecular
• DNA – Ácido Desoxirribonucléico
• RNA – Ácido Ribonucléico
• mRNA
• tRNA
• rRNA
• hnRNA
• snRNA
Estrutura dos Ácidos Nucléicos
 1869 - Friedrich Miescher
Substância ácida no núcleo = ácido nucléico
 1944 - Avery, MacLeod e McCarty
Sugeriram a função do DNA
 1953 - Hershey
Comprovou a função do DNA
Em 1928, Frederick Griffith realizou vários experimentos que forneceram 
evidências que a informação genética está contida em uma molécula específica
História
A Estrutura dos Ácidos Nucléicos
Polímeros lineares de monômeros de nucleotídeos
A estrutura dos Ácidos NucleicosA Estrutura dos Nucleotídeos
PENTOSES
Legenda
Bases 
nitrogenadas
Grupo fosfato
Açúcar
G; A
C;T
açúcar
grupo fosfato
base nitrogenada
O nucleotídeo é 
composto por:
A estrutura dos Ácidos Nucleicos
Nucleosídeo
A estrutura dos Ácidos NucleicosA Estrutura dos Nucleotídeos
Características importantes: estrutura química e tamanho
BASES NITTROGENADAS
Citosina Timina
Adenina Guanina
Desoxirribose
Estrutura química das bases 
nitrogenadas do DNA
Estrutura química 
do açúcar
A estrutura dos Ácidos NucleicosA estrutura dos Ácidos NucleicosA estrutura dos Ácidos NucleicosA Estrutura dos Ácidos Nucléicos
Li
ga
çõ
es
A estrutura dos Ácidos Nucleicos
Li
ga
çã
o
fo
sf
o
d
ié
st
er
A estrutura dos Ácidos NucleicosA estrutura dos Ácidos NucleicosA estrutura dos Ácidos NucleicosA Estrutura dos Ácidos Nucléicos
T
A
G
C
5’
3’
Os nucleotídeos são 
covalentemente ligados em uma 
cadeia polinucleotídica
Polaridade das fitas de DNA
Grupo fosfato
Grupo OH na pentose
5’TAGC3’
A estrutura dos Ácidos NucleicosA estrutura dos Ácidos NucleicosA estrutura dos Ácidos NucleicosA estrutura dos Ácidos NucleicosPolaridade das fitas de DNA
1953 - Watson e Crick
Elucidaram a estrutura do DNA
Ácidos nucléicos
Anéis aromáticos- hidrofóbicos
Fi
ta
s 
an
ti
p
ar
al
el
as
Pareamento Uniformidade de tamanho
Ligação 
fosfodiéster
Representação (5’ 3’)
GRUPO CETO C=O
GRUPO AMINO C-NH2
Ponte de Hidrogênio adicional 
Nitrogênios dos anéis aromáticos
Complementaridade
Estrutura do DNA
Desnaturação
Renaturação
Hibridização
Efeito da composição de bases
Metilação do DNA
Propriedades do DNA
poli d(CG)
Desnaturação
X
Renaturação
Desnaturação e Renaturação
Renaturação x hibridização
• 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; curta”
– Encontrado nos híbridos DNA:RNA 
(transcrição)
• DNA Z
– Forma mais “estreita”
– Sequências GC repetidas
– A dupla hélice gira para a esquerda
Tipos de DNA
O B-DNA é o predominante em condições fisiológicas
A Dupla Hélice 
• Extremidades ligadas covalentemente
• Bactérias, mitocôndrias e cloroplastos, alguns vírus e bacteriófagos
• Supertorcida, superenrolada, superhelicoidal
– Superenrolamento negativo
– Superenrolamento positivo
• Relaxada
Totalmente 
relaxado
Totalmente 
supertorcido
topoisomerase
Formas de DNA
Efeitos do Superenrolamento
• Eletroforese em gel de agarose
• Microscopia eletrônica
• Velocidade de sedimentação
• Tipo I
– Topo I
• Relaxamento de superenrolamento positivo e negativo
– Topo III
• Relaxamento de superenrolamento negativo
• Tipo II
– Topo II ou DNA-girase
• Adiciona superenrolamento negativo
TOPOISOMERASES
E. coli
Topoisomerases
Tipo 1 Tipo 2
Apenas uma das fitas é rompida e 
religada no processo
As duas fitas são rompida e religadas no 
processo
– Adenina 
– Guanina
– Citosina
– Timina
– Adenina
– Guanina
– Citosina
– Uracila
Purinas
Pirimidinas
•Bases Nitrogenadas
DNA RNA
•Açúcar
Desoxirribose Ribose
•Fita dupla •Fita simples
Diferença entre DNA e RNADIFERENÇAS ENTRE DNA E RNA
Estrutura do RNA
 mRNA: transfere a informação genética aos 
ribossomos (1 a 5 % do RNA total)
 rRNA: 75 % do RNA total
 tRNA: 10 a 15 % do total
 hnRNA: RNA heterogêneo nuclear 
(precursores dos mRNAs)
 snRNA: RNA pequeno nuclear 
(tem função na síntese dos mRNAs)
 RNAs pequenos: estão no núcleo 
(funções estruturais ou catalíticas)
tRNA
rRNA
Proteínas organizam, replicam e transcrevem (regulação)
Em relação à especificidade, as proteínas podem ser:
- não específicas: se ligam na molécula de maneira inespecífica
- específicas: se ligam a sequências definidas
A ligação ao DNA pode dar-se:
- competição: 2 ou + proteínas competem pelo mesmo sítio de ligação
- cooperação: 2 ou + proteínas se ligam quando presentes 
conjuntamente
- autocooperação: proteínas iguais se ligam a regiões adjacentes e a 
ligação da 1ª facilita a ligação das próximas moléculas
Diferença entre DNA e RNAINTERAÇÕES ENTRE ÁCIDOS NUCLÉICOS E PROTEÍNAS
DNA DNA
RNA
PROTEÍNA
REPLICAÇÃO
TRANSCRIÇÃO
TRADUÇÃO
TRASNCRIÇÃO REVERSA