6.NucleotídeosPropriedades

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NUCLEOTÍDEOS 
Raúl René Valle, PhD 
Estrutura, Funções e Propriedades 
 Têm vários papeis no metabolismo celular: 
 Moeda energética nas transações metabólicas; 
 Ligação química essencial na resposta das células a hor-
mônios e outros estímulos extracelulares; 
 Componentes estruturais de cofatores enzimáticos e inter-
mediários metabólicos; 
 Constituintes de ácidos nucléicos: DNA e RNA. 
 A sequência de AAs em cada proteína e a sequência de nucleo-
tídeos de todos os RNA é especificada por uma sequência de 
nucleotídeos no DNA; 
 Gene: um segmento da molécula de DNA que contém a infor-
mação requerida para a síntese de um produto biológico funci-
onal seja proteína ou RNA. 
 O armazenamento e transmissão de informação biológica são 
as únicas funções conhecidas do DNA. 
 O RNA tem funções mais amplas e várias classes: 
 RNAs ribossomais (rRNA) são componentes estruturais dos 
ribossomos (complexos onde a síntese proteica é realizada) 
 RNAs mensageiros (mRNA) são intermediários carregando 
informação genética de uma ou vários genes ao ribossomo, 
onde a proteína correspondente será sintetizada 
 RNAs de transferência (tRNA) são moléculas adaptadoras 
que traduzem fielmente a informação dos mRNA em se-
quências especificas de AAs 
 Os nucleotídeos têm três componentes característicos: 
 Uma base nitrogenada; 
 Uma pentosa; 
 Um fosfato. A molécula sem o P é chamada Nucleosídeo. 
 As bases nitrogenadas são derivadas de: 
 Pirimidinas: Citosina, Timina (DNA) e Uracil (RNA); 
 Purinas: Adenina e Guanina. 
 2 
 
 
 
 A base do nucleotídeo é ligada covalentemente no N-1 das pi-
rimidinas e no N-9 das purinas em uma ligação glicosílica N- 
ao C-1’ da pentosa. O fosfato é esterificado ao C-5’. 
 Tanto DNA e RNA contêm as purinas Adenina (A) e Guanina (G) 
 Tanto DNA e RNA contêm Citosina (C), porém outra pirimidina 
encontrada só em DNA é Timina (T) e só em RNA é Uracil (U). 
 Raramente T ocorre em RNA e U em DNA. 
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 Os ácidos nucléicos têm duas classes de pentosas: 
 Em DNA uma 2’-desoxi-D-ribose; 
 Em RNA uma D-ribose. 
 Em nucleotídeos, ambas as riboses estão na forma -furanose. 
 O anel das pentosas não é planar e ocorre em várias confor-
mações; 
 4 
Nucleotídeos e nomenclatura de ácidos nucléicos 
Base Nucleosídeo Nucleotídeo Acido 
nucléico 
Purinas 
Adenina Adenosina Adenilato RNA 
 Desoxiadenosina Desoxiadenilato DNA 
Guanina Guanosina Guanilato RNA 
 Desoxiguanosina Desoxiguanilato DNA 
Pirimidinas 
Citosina Citidina Citidilato RNA 
 Desoxicitidina Desoxicitidilato DNA 
Timina Timidina ou 
Desoxitimidina 
Timidilato ou 
Desoxitimidilato 
DNA 
Uracil Uridina Uridilato RNA 
 Em solução, as formas de cadeia aberta (aldeído) e de anel (-
furanose) de ribose livre estão em equilíbrio. O RNA contém 
somente a forma anelada de -ribofuranose. 
 Desoxirribose se comporta de forma similar em solução, porém 
no DNA somente existe como -2’-desoxi-D-ribofuranose. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Aldeído –furanose 
 5 
 As ribofuranoses podem existir em 4 conformações diferentes. 
Em todos os casos 4 dos 5 C estão no mesmo plano 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Nucleotídeo Desoxiadeni-
lato (desoxi-
adenosina 5’-
monofosfato) 
Desoxiguani-
lato (desoxi-
guanosina 5’-
monofosfato) 
Desoxitimidi-
lato (desoxi-
timidina 5’-
monofosfato) 
Desoxicitidi-
lato (desoxi-
citidina 5’-
monofosfato) 
Símbolos A, dA, dAMP G, dG, dGMP T, dT, dTMP C, dC, dCMP 
Nucleosídeo Desoxiadenosina Desoxiguanosina Desoxitimidina Desoxicitidina 
 
 
Nucleosídeo Guanosina 
Nucleotídeo Adenilato 
(adenosina 
5’- monofos-
fato) 
Guanilato 
(guanosina 
5’- monofos-
fato) 
Uridilato 
(uridina 5’-
monofosfa-
to) 
Citidilato 
(citidina 5’-
monofosfa-
to) 
Símbolos G, GMP T, TMP C, CMP 
Adenosina Citidina Uridina 
 
 
A, AMP 
 6 
 Os ácidos nucléicos também podem ter nucleotídeos com ba-
ses diferentes as bases maiores: 
 Em DNA as mais comuns são formas metiladas, hidroximeti-
ladas ou glicosiladas das bases maiores; 
 Em RNA, principalmente tRNA, bases de muitos tipos são 
encontradas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 As células também têm nucleotídeos com grupos fosfato em 
posições diferentes que o carbono 5’: 
 Ribonucleosídeos 2’,3’-monofosfatos cíclicos são interme-
diários e ribonucleosídeos 3’-monofosfatos são produtos fi-
nais da hidrólise de RNA por certas ribonucleases. 
 Adenosina 2’-monofosfato, 3’-monofosfato e 2’,3’-monofosfato 
cíclico são formados pela hidrólise alcalina e enzimática do 
RNA. 
 
 
4 
 
 
 
5-Metilcitidina N
6
-Metiladenosina 
Inosina Pseudouridina 
N
2
-Metilguanosina 5-Hidroximetilcitidina 7-Metilguanosina 4-Tiouridina 
Adenosina 
2’-monofosfato 
Adenosina 
5’-monofosfato 
Adenosina 
3’-monofosfato 
Adenosina 
2’,3’-monofosfato 
cíclico 
Adenina 
Adenina Adenina Adenina 
 7 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Ligação 
Fosfodiester 
5’ 
 
 
 
3’ 
5’ 
 
 
 
3’ 
DNA 
Terminal 5’ 
RNA 
Terminal 5’ 
Terminal 3’ Terminal 3’ 
 Os nucleotídeos de DNA e 
RNA estão ligados cova-
lentemente por pontes de 
fosfato nas quais o grupo 
hidroxila na posição 5’ de 
um nucleotídeo se une ao 
grupo hidroxila na posi-
ção 3’ de outro através de 
uma ligação fosfodiester; 
 Portanto: pentosa – fosfa-
to – pentosa – fosfato – 
 Os terminais 5’ e 3’ não 
têm nucleotídeos; 
 Podem ter fosfatos em um 
ou ambos os terminais. 
 8 
 O RNA é hidrolisado sob condições alcalinas devido ao envol-
vimento do –OH na posição 2’. No DNA não. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 A sequência de nucleotídeos em ácidos nucleicos pode ser re-
presentada pelo seguinte esquema: 
 
 
 
 
 
 
 Por convenção a estrutura de uma fita simples é escrita do 
terminal 5’ (esquerda) para o 3’ (direita): (5’  3’) 
 Representações simples são usadas para as pentadeoxiribonu-
cleotídeos: pA–C–G–T–AOH, pApCpGpTpAp ou pACGTA 
 Ácidos nucléicos com até 50 nucleotídeos = oligonucleotídeo 
Derivado 
cíclico 2’, 3’ 
monofosfatado 
Mistura de 
derivados 2’ e 3’ 
monofosfatados 
RNA menor RNA 
Terminal 3’ Terminal 5’ C-3 
C-5 
C-3 C-3 C-3 
C-5 C-5 C-5 
C-1 C-1 C-1 C-1 
 9 
 Purinas e pirimidinas livres são compostos básicos fracos. Por 
isto são chamadas de bases. 
 Purinas e pirimidinas são moléculas conjugadas, portanto com 
consequências importantes para a estrutura, distribuição de 
elétrons e absorção de luz. 
 Ressonância da uma característica parcial de ligações du-
plas à estrutura => caráter planar das pirimidinas e ligeira-
mente dobrado (quase planar) das purinas; 
 Absorvem luz UV em  perto de 260 nm; 
 Podem existir em duas ou mais formas tautomérica. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 São hidrofóbicas e relativamente insolúveis em água ao pH 
celular (7). Condições alcalinas ou acídicas aumentam a 
sua solubilidade; 
 O caráter hidrofóbico permite o seu empilhamento. O empi-
lhamento envolve também interações dipolo-dipolo e for-
ças de van der Waals; 
 O empilhamento ajuda a minimizar o contato das bases 
com água estabilizando a estrutura tridimensional dos áci-
dos nucléicos; 
 Os grupos funcionaismais importantes nas bases são: 
anéis de nitrogênio, grupos carboxila e grupos amino exo-
cíclicos; 
 As pontes de hidrogênio envolvendo grupos amino e os 
grupos carboxila são a segunda mais importante forma de 
inteiração entre as bases de moléculas de ácidos nucléi-
cos. 
Lactam Lactim Lactim duplo 
Uracil 
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 As pontes de hidrogênio entre bases permitem a associa-
ção complementar entre dois (ocasionalmente três ou qua-
tro) fitas de ácidos nucléicos. 
 Os padrões mais importantes de associação são os postu-
lados por Watson & Crick (1953): 
 A com T (ou U); 
 G com C. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Os ácidos nucleicos, como as proteínas, também têm estrutura 
primária, secundária e terciária. 
 A estrutura primária dos ácidos nucleicos é sua estrutura 
covalente e a sequência de nucleotídeos; 
 A estrutura secundária dos ácidos nucléicos é qualquer es-
trutura estável e regular apresentada por alguns ou todos 
os nucleotídeos; 
 A estrutura terciária dos ácidos nucléicos se refere ao do-
bramento complexo de cromossomos dentro da cromatina 
de eucariontes ou nucleóides de bactéria. 
Guanina 
Adenina 
Citosina 
Timina 
5’ 3’ 
5’ 
3’ 
≡ pontes de hidrogênio 
 11 
 O DNA armazena informação. Avery-MacLeod-McCarty Exper. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
transformação 
Injeção 
Rato morre 
Bactérias vivas encap-
suladas e virulentas 
Rato vive Bactérias vivas não en-
capsuladas e avirulentas 
Bactérias 
vivas en-
capsuladas 
e virulen-
tas 
Bactérias 
virulentas 
mortas 
com calor 
Rato vive 
Bactérias 
vivas não 
encapsula-
das e aviru-
lentas 
Mistura de bacté-
rias virulentas 
mortas com calor 
e bactérias vivas e 
avirulentas 
Rato morre 
Bactérias virulentas mortas com calor 
Bactérias vivas avirulentas 
DNA isolado de bactérias virulentas 
mortas com calor 
Bactérias 
vivas en-
capsuladas 
e avirulen-
tas 
Bactérias encapsu-
ladas e virulentas Rato morre 
 
 
Experimento de Oswald T. 
Avery, Colin MacLeod e Ma-
clyn McCarty. Eles encontra-
ram que o DNA extraído de 
Streptococcus pneumoniae, 
transformou geneticamente 
uma cepa não virulenta deste 
organismo em uma forma vi-
rulenta (1944). 
Calor 
Transformação 
 12 
 Um segundo experimento utilizando 32P e 35S, realizado por Al-
fred D. Hershey e Martha Chase (1952), mostrou que quando o 
bacteriófago (vírus bacterial) T2 infecta a Escherichia coli é o 
DNA (contendo 
32
P) da partícula viral e não o enxofre do reves-
timento protéico que entra na célula hospedeira e proporciona 
a informação genética para a replicação do vírus. 
 Regras de (Erwin) Chargaff (finais da década de 1940): infor-
mações importantes sobre a estrutura do DNA: 
 A composição de bases do DNA geralmente varia de espé-
cie para espécie; 
 Amostras de DNA coletadas de tecidos diferentes do mes-
mo organismo têm a mesma composição de bases; 
 A composição das bases do DNA de uma dada espécie não 
muda com idade, estado nutricional ou ambiente; 
 Em todos os DNAs celulares, independente de espécie, o 
número de resíduos de Adenosina é igual ao de resíduos 
de Timidina (A = T) e, o número de resíduos de Guanosina 
é igual ao número de resíduos de Citosina (G = C). Isto é, a 
soma dos resíduos de purinas e igual à soma dos resíduos 
de pirimidinas => A + G= T + C. 
 Watson & Crick (1953) postularam o modelo de hélice dupla pa-
ra a estrutura tridimensional do DNA baseados em: 
 Rosalin Franklin e Maurice Wilkins deduziram, utilizando di-
fração de raios x, que as moléculas de DNA são helicoidais 
com duas periodicidades ao longo do eixo maior, uma de 
3,4 
o
A e outra com 34 
o
A; 
 Regras de Chargaff: A = T, G = C e A + G = T + C. 
 O modelo consiste em: 
 União de duas cadeias helicoidais de DNA girando à direita 
ao redor do mesmo eixo formando uma hélice dupla; 
 O esqueleto hidrofílico de desoxirriboses e fosfatos alter-
nados está fora da dupla hélice em contato com água; 
 O anel de furanose de cada ribose está na conformação 
endo 2’; 
 13 
 As bases (purinas e pirimidinas) de ambas as fitas estão 
empilhadas dentro da dupla hélice com seus anéis hidrofó-
bicos muito juntos e perpendiculares ao eixo maior; 
 O pareamento desigual das duas fitas cria uma fenda maior 
e uma fenda menor na superfície da dupla hélice. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Cada nucleotídeo de uma fita esta pareado com outro nu-
cleotídeo da outra fita no mesmo plano; 
 GΞC e A=T. Esta é a razão porque a separação de DNA é 
mais difícil quando a razão GΞC:A=T é alta; 
 Fitas antiparalelas, uma corre (5’  3’) e a outra (3’  5’) de 
forma a complementar-se. Isto é, quando Adenina ocorre 
numa fita na outra esta a Timidina, de forma similar quando 
Citosina corre em uma na outra esta Guanosina. 
Fenda 
maior 
Fenda 
menor 
 14 
 O duplex é mantido junto por duas 
forças: pontes de hidrogênio entre 
bases complementares e as intera-
ções do empilhamento de bases. 
 A parte essencial deste modelo é a com-
plementaridade das duas fitas; 
 O modelo sugere um mecanismo de trans-
missão da informação genética: 
 Pela separação das duas fitas; 
 Sintetizando uma fita complementar pa-
ra cada uma delas. 
 Portanto, cada fita original serve como mol-
de que guia a síntese de uma fita comple-
mentar. 
 No DNA existem variações estruturais que 
dependem da sequência de nucleotídeos. 
Estas variações podem afetar a função e o 
metabolismo do segmento de DNA vizinho; 
 Palíndromo (se lê a mesma coisa de direita à 
esquerda ou vice-versa) é um tipo comum 
de sequências de DNA. O termo é aplicado a 
regiões de DNA com repetições inversas de 
bases que tem simetria nas duas fitas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Repetições em espelho 
Palíndromo 
 15 
 As regiões com palíndromos são formadoras de dobras conhe-
cidas como hairpins ou de estruturas cruciformes. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Repetições em espelho não têm 
sequências complementares den 
tro da mesma fita nem podem 
formar hairpins ou estruturas 
cruciformes. 
 Na expressão gênica, o RNA atua como um intermediário utili-
zando a informação codificada no DNA para especificar a se-
qüência de AAs de uma proteína funcional. 
 Em procariontes uma única molécula de RNA pode codificar 
para uma ou várias cadeias de polipeptídeos. Se carrega o có-
digo para um único polipeptídeo, o mRNA é monocistrônico. Se 
codificar para vários polipeptídeos é policistrônico 
 Em eucariontes, a maioria do mRNA é monocistrônico. 
 
 
 
 
 
 
 O comprimento mínimo de um mRNA que codifica uma cadeia 
de 100 AAs é 300 nucleotídeos devido a que cada AA é codifi-
cado por um tripleto de nucleotídeos. 
Monocistrônico 
Policistrônico 
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