1° aula nucleotideos e acidos nucleicos

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Prof°. MSc. João Marcelo Castro 
Genética e Biologia Molecular
j.marcelo@ufpi.edu.br
UNIVERSIDADE FEDERAL DO PIAUÍ
DEPARTAMENTO DE BIOLOGIA
DISCIPLINA: GENÉTICA
Nucleotídeos e Ácidos Nucléicos
1. Introdução
Nucleotídeos → Papel apoiador crucial no metabolismo 
celular:
a) Compostos ricos em energia que dirigem o 
metabolismo celular:
NTP’s (Ex. ATP) → Transferência de energia;
b) Sinais Químicos:
AMPc → Papel de sinalização, resposta a 
hormônios;
 c) Componentes estruturais de cofatores 
enzimáticos:
NAD+ e FAD;
d) Constituintes dos ácidos nucléicos.
Nucleotídeos e Ácidos Nucléicos
Nucleotídeos: monômeros
Ácidos nucléicos: polímeros → Informação Genética;
Ácido Desoxirribonucléico (DNA);
Ácido Ribonucléico (RNA).
 
2. Nucleotídeos (Monômeros)
Composição:
1. Base Nitrogenada;
Compostos parentes da Purina e Pirimidina
2. Uma Pentose;
Forma cíclica, carbonos numerados com a notação ‘
3. Um grupo fosfato.
A base é unida covalentemente (N-1 das pirimidinas e 
no N-9 das purinas) numa ligação N-glicosídica no 
carbono 1’ da pentose e o fosfato é esterificado ao 
carbono 5’.
Nos desoxirribonucleotídeos a OH do C2 é substituída por um H
Com o grupo fosfato, o composto formado é um 
Nucleotídeo; Sem o grupo fosfato, é um nucleosídeo.
DNA:
Bases Purínicas: Adenina (A) e Guanina (G);
Bases Pirimidínicas: Citosina (C) e Timina (T).
RNA:
Bases Purínicas: Adenina (A) e Guanina (G);
Bases Pirimidínicas: Citosina (C) e Uracila (U).
Apenas raramente T aparece no RNA e U no DNA.
Bases purinícas e pirimídicas 
minoritárias mostradas como 
nucleosídeos
2.1. Ligações Fosfodiéster
Ligação entre os nucleotídeos sucessivos do DNA e do 
RNA são covalentemente ligados por pontes de grupos 
fosfatos;
Especificamente:
O grupo hidroxila 5’ de um nucleotídeo é 
covalentemente ligado ao grupo hidroxila 3’ do 
próximo nucleotídeo, por uma ligação fosfodiéster.
Especificamente:
O grupo hidroxila 5’ de um 
nucleotídeo é 
covalentemente ligado ao 
grupo hidroxila 3’ do 
próximo nucleotídeo, por 
uma ligação fosfodiéster.
Polimerização
• Ligações fosfodiéster (-O-P-O-) entre carbono 5’ (ligado 
ao fosfato) e a hidroxila do carbono 3’
• Crescimento 5’ 3’
As cadeias covalentes de DNA e RNA consistem de 
resíduos alternados de fosfato e pentose;
Cadeias Hidrofílicas → Grupos hidroxilas das pentoses 
podem fazer pontes de H com a água;
Grupos fosfato → totalmente ionizados e carregados 
negativamente em pH 7,0 → 
Orientação das ligações fosfodiéster: 5’→3’
Extremidade 5’;
Extremidade 3’. 
CARACTERÍSTICAS DNA RNA
Bases Timina Uracila
Açúcar Desoxirribose Ribose
Fita Dupla Simples
Tipos - mRNA, rRNA, 
tRNA,snRNA e 
miRNA
DNA x RNA
DNA → Armazenamento da Informação Biológica;
RNAs → Variedade de Funções
rRNAs → Componentes estruturais dos ribossomos;
mRNAs → ácidos nucléicos que carregam a 
informação de um ou muitos genes para os 
ribossomos, onde as proteínas correspondentes 
serão sintetizadas;
tRNAs → Moléculas adaptadoras que traduzem a 
informação dos mRNAs em uma seqüência 
específica de aminoácidos;
snRNA → Função estrutural: formam os 
spliceossomos;
miRNA → Bloqueiam a expressão de mRNA
DNA mRNA Proteína
s
tRNA Acoplador Transportador
rRNA Estrutural Ribossomos
TIPOS DE RNA
miRNA
snRNA Spliceossomo
 expressão de 
mRNA
Informacional
estrutural
Inibição
Classes de RNA
Interações entre as Bases Nitrogenadas:
 Combinação de interações de van der Waals e 
dipolo-dipolo;
 Extremamente importantes na estabilização da 
estrutura 3D dos ácidos nucléicos;
 Pontes de Hidrogênio envolvendo os grupos 
carbonilas e aminos das bases nitrogenadas:
Permite a associação complementar de duas cadeias de 
ácidos nucléicos
A=T e C ≡ G
Fatores que estabilizam a dupla hélice:
• interações hidrofóbicas
• forças de van der Walls
• pontes de hidrogênio
• interações iônicas
 
Entre as bases 
nitrogenadas
Entre os grupos 
fosfato do DNA e os 
cátions (Mg2+) 
presentes na solução 
fisiológica
A Dupla Hélice 
3. Estrutura dos Ácidos Nucléicos
Watson & Crick, 1953;
DNA
RNA PROTEÍNAS
Funções dos genes (material genético)
• Genotípica
– Replicação (estocar e transmitir informação 
entre genitores e prole)
• Fenotípica
– Expressão gênica (controlar o desenvolvimento, 
crescimento e diferenciação, do organismo)
• Evolutiva
– Mutação (sofrer mudanças para que O 
organismo se adapte ao ambiente)
Evidências indiretas pró DNA
• Maioria do DNA está nos cromossomos enquanto o 
RNA está no citoplasma;
• Correlação entre quantidade de DNA e o número de 
conjuntos cromossômicos por célula (diplóide e 
haplóide);
• DNA é mais estável que o RNA e as proteínas. 
Estabilidade é necessária para transmissão da 
características genéticas à prole;
Experimentos que forneceram indícios que o DNA era 
o armazenador do código genético:
1. Friedrich Miescher (1868) - isolou uma substância 
contendo fósforo de leucócitos que chamou de 
“Nucleína”. Mais tarde encontrou uma substância 
similar em células do esperma do salmão, no 
entanto, ele suspeitava que este ácido estava 
relacionado com a hereditariedade;
2. Experimento de Avery, MacLeod e McCarty (1944) – 
primeira evidência do DNA como molécula 
armazenadora de informação; 
Composição de Bases do DNA:
Trabalho de Erwin Chargaff e colaboradores no final 
da década de 40 onde observaram diferentes 
concentrações de nucleotídeos em DNAs de 
diferentes organismos. 
Com base nos dados de diferentes espécies, Chargaff 
e seus colaboradores chegaram a conclusões que 
foram chamadas de “Leis de Chargaff”
Leis de Chargaff:
1. A composição de bases do DNA geralmente varia de 
uma espécie a outra;
2. Espécimes de DNA isolados de diferentes tecidos de 
uma mesma espécie possuem a mesma composição 
de bases;
3. A composição de bases do DNA em uma dada 
espécie não muda com a idade do organismo, estado 
nutricional ou mudança ambiental;
4. Em todos os DNAs, independente da espécie, o 
número de resíduos de A é igual ao número de 
resíduos de T; e o número de resíduos de G é igual 
ao número de C; Isto é: A+G=T+C
Composição do DNA
• Maurice Wilkins e Rosalind Franklin
– Cristalografia de raio-X (padrão de difração de raio-X em 
cristais com DNA purificado)
 DNA é bifilamentar helicoidal
 Estruturas repetidas 
 espaçadas em 0,34 nm
A dupla hélice 
apresenta dois tipos de 
sulcos aos quais se 
ligam as proteínas da 
cromatina
 
 A DUPLA HÉLICE DE WATSON & CRICK:
 Sulco Maior e Sulco Menor;
 As duas cadeias são antiparalelas e 
complementares;
 Forças que estabilizam a dupla-hélice de DNA:
Interações de empilhamento de bases 
(estabilidade);
Pontes de Hidrogênio entre bases complementares 
(Complementaridade).
Dupla hélice dextrógira de cadeias 
polinucleotídicas
Polaridade
• Fitas são antiparalelasantiparalelas
Cada par de base: 0.34 nm
1 volta (360o): 3,4 nm = 10 
pares bases
2 nm (20A) de largura
Propriedades Químicas e Físicas do DNA
Estrutura secundária
• DNA A
• DNA BDNA B
• DNA (C, D, E)
• DNA Z
O B-DNA é o predominante em condições fisiológicas
A Dupla Hélice A Dupla Hélice 
PERGUNTAS
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