Estrutura dos ácidos nucleicos

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Estrutura dos ácidos nucleicos 
 
O DNA é uma macromolécula filamentar muito longa, feita de um grande 
número de unidades dedesoxirribonucleotídeos. 
Os nucleotídeos são compostos por: um açúcar (pentose), a desoxirribose 
(DNA) ou a ribose (RNA), uma base nitrogenada (base nitrogenada heterocíclica) ligada 
ao carbono 1’ da pentose e um ou até 3 grupos fosfatos (PO4
-
), ligados ao carbono 5’ 
da pentose 
As bases nitrogenadas podem ser: 
Purinas – adenina (A) e guanina (G) 
Pirimidinas – citosina (C) e timina (T) ou uracila (U) 
As bases ligam-se ao carbono 1’ da pentose através de uma ligação 
glicosídica b. A molécula composta pela base nitrogenada ligada ao açúcar, sem grupos 
fosfato, é denominada nucleosídeo. 
Os desoxirribonucleotídeos são denominados de acordo com a base 
nitrogenada componente. Na molécula de DNA, os desoxirribonucleotídeos formam 
cadeias ligadas entre si por pontes fosfodiésteres estabelecidas entre o grupo fosfato e 
o grupo OH (hidroxila) do carbono 3’ do nucleotídeo adjacente. 
 
 
 
Todos os nucleotídeos na cadeia polipeptídica (DNA) têm a mesma orientação relativa. 
Estando o carbono 5’ da pentose voltado para cima, todos os demais nucleotídeos da 
cadeia estarão na mesma posição. Isso confere às cadeias 
polinucleotídicas direcionalidade. Na extremidade 5’ da cadeia, um grupo fosfato está 
presente e, na extremidade 3’, um grupo OH. As cadeias polipeptídicas são, por 
convenção, representadas na orientação 5’ ® 3’ e apenas as letras indicativas das bases 
nitrogenadas são representadas. 
Ex: 
5’ AACGTTGCTATCGT 3’ 
 
Dupla-Hélice do DNA: 
 Em 1953, James Watson e Francis Crick propuseram um modelo de estrutura 
tridimensional do DNA, baseado, principalmente, nos estudos de difração de raio X de 
Rosalind Franklin e Maurice Wilkins e em estudos químicos da molécula. 
 Este modelo demonstrou que o DNA é uma dupla-hélice e que duas fitas de DNA se 
enrolam em torno do eixo da hélice. As ligações fosfodiesteres nas duas fitas estão em 
direções opostas – uma na direção 5’ ® 3’ e a outra 3’ ® 5’ – sendo antiparalelas. Os 
anéis aromáticos das bases nitrogenadas são hidrofóbicos e ficam orientados para o 
interior da estrutura e as desoxirribose ficam externas exposta ao meio aquoso. 
As bases estão pareadas entre as duas fitas da moléculas, mantendo sua 
estrutura. Este pareamento de bases é fundamental para a manutenção das dupla-
hélice. 
A presença de grupos cetônicos (-C O) e grupo amino (C-NH2) permite a 
formação de pontes de hidrogênio entre as bases. Desta forma: 
T e U podem parear com A – formando 2 pontes de hidrogênio. 
C pode parear com G - formando 3 pontes de hidrogênio. 
As ligações glicosídicas no DNA, entre as desoxirriboses e as bases 
nitrogenadas, não estão diretamente opostas na dupla-hélice, gerando duas cavidades 
desiguais em seu contorno. As duas cavidades são denominadas de cavidade (ou sulco) 
maior e cavidade (ou sulco) menor. 
Várias forças agem em conjunto para estabilizar a estrutura da dupla-hélice 
do DNA. Além das ligações covalentes, que unem os átomos nas moléculas, outras 
forças mais fracas atuam no DNA, entre elas forças de Van der Walls (entre os anéis 
aromáticos de bases adjacentes). 
 O pareamento de bases tem grande significado fisiológico e, devido a ela, as 
duas fitas de DNA são ditas complementares. Essa propriedade garante a replicação 
precisa de cadeias longas de DNA e a transmissão das informações genéticas às 
proteínas, vias transcrição. 
 
Estrutura do RNA 
Existem semelhanças entre a estrutura do RNA e do DNA. Ambos são 
polímeros lineares de subunidades ligadas entre si por ligações fosfodiésteres 5’ ® 3’. 
Entretanto, na molécula de RNA, o açúcar presente é a ribose, e a timina (T) é 
substituída pela uracila (U). As outras 3 bases adenina, citosina e guanina estão 
presentes. O RNA está normalmente na forma de fita simples, embora pareamento 
entre C e G e entre A e U possam ocorrer entre regiões da própria cadeia, formando 
estruturas secundárias que são importantes na função dos RNAs e no reconhecimento 
proteínas-RNA. 
Alguns RNA podem formar fita dupla. Alguns vírus podem ter RNA de fita 
dupla no genoma. 
Os híbridos RNA-DNA são formados em diferentes processos na célula, como 
por exemplo na transcrição. 
 
Desnaturação e Renaturação do DNA 
 
Os termos desnaturação e renaturação são sinônimos de fusão e reanelamento, 
respectivamente. 
 
Esses fenômenos físicos que ocorrem com o DNA dupla-hélice são fundamentais para 
os processos de replicação, transcrição e recombinação. 
 
A desnaturação ocorre quando as pontes de hidrogênio entre as cadeias 
complementares do DNA são rompidas e as fitas se separam. 
 
A desnaturação da estrutura secundária do DNA pode ser obtida: 
· aumento de temperatura 
· titulação com substâncias ácidas ou álcalis 
· por agentes desnaturantes como a formamida e o dimetil sulfóxido (DMSO). 
 
Os ácidos protonizam os anéis nitrogenados de A, G e C e os álcalis desprotonizam os 
anéis nitrogenados de G e T. Esses tratamentos geram grupos carregados no interior 
da dupla-hélice, o que leva ao rompimento das pontes de hidrogênio entre as bases 
complementares. Como as ligações glicosídicas nas purinas que são sensíveis ao pH 
baixo, a desnaturação por ácido tem pouca aplicação prática. 
 
A desnaturação do DNA pode ser acompanhada pela medida em espectrofotômetro 
daabsorbância (260 nm) da luz ultravioleta (UV). As bases nitrogenadas são 
responsáveis pela maior parte dessa absorção. 
 
Fitas completamente separadas – A260nm = 37% maior que o DNA na sua forma 
nativa. 
A temperatura na qual 50% do DNA se encontra desnaturado é chamado de Tm. 
 
Para romper um par GC é necessário:uma temperatura mais elevada , pH mais alto ou 
maiores concentrações de agentes desnaturantes do que para separar um par AT. 
 
Assim: 
 
O Tm de um par DNA depende da proporção de AT em relação a GC. 
 
Tm (°C) = 69,3 + 0,41 (GC%) 
 
Mesmo quando as fitas do DNA está completamente separadas, o processo pode ser 
revertido. A renaturação do DNA tb pode ser acompanhada por espectrofotometria. 
 
Dna desnaturado por calor for lentamente resfriado as fitas complementares se 
reassociam e a absorção a 260 nm diminui. Esse anelamento ocorre normalmente 25°C 
abaixo da Tm.