Ácidos Nucleicos (1)

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Ácidos Nucleicos
Profa. Vanda Santana
Ácidos nucléicos: 
Digestão e absorção dos ácidos nucléicos.
Visão geral da síntese de bases nitrogenadas.
Degradação dos ácidos nucléicos: estudo das reações e enzima marca passo 
Dogma Central da Biologia Molecular
Replicação: estudo do mecanismo e enzimas relacionadas. 
Transcrição: visão geral do processo
Tradução: estudo do mecanismo, enzima relacionada e estudo do local de ação de alguns antibióticos nesta via em procariotos e eucariotos.
Biossíntese e degradação de proteínas: código genético e regulação dos processos. 
Ciclo da ureia e síntese de creatinina
Tópicos abordados
Tipos: ácido desoxirribonucleico (DNA) e ácido ribonucleico (RNA)
Importância: São os repositórios moleculares da informação genética.
Ácidos Nucleicos
REVISÃO
São macromoléculas formadas por polímeros de nucleotídeos
ácido desoxirribonucleico (DNA) e ácido ribonucleico (RNA), os repositórios moleculares da informação genética. 
A estrutura de cada proteína – e, em última análise, de cada biomolécula e componente celular – é o produto da informação programada na sequência nucleotídica dos ácidos nucleicos da célula. A capacidade de armazenar e transmitir a informação genética de uma geração a outra é uma condição fundamental para a vida.
Os ácidos nucleicos têm dois tipos de pentoses. As recorrentes unidades desoxirribonucleotídicas do DNA contêm 29-desóxi-D-ribose e as unidades ribonucleotídicas do RNA contêm D-ribose. Nos nucleotídeos, ambos os tipos de pentoses estão na sua forma b-furanose (anel fechado com cinco átomos). Como mostra a Figura 8-3, o anel de pentose não é planar, mas ocorre em uma série de conformações geralmente descritas como “pregueadas”.
CONVENCAOCHAVE: Embora o DNA e do RNA pareçam ter duas diferenças – pentoses diferentes e a presença de uracila no RNA e timina no DNA – é a pentose que define a identidade do ácido nucleico. Se o ácido nucleico contém 29-desoxi-D-ribose, é DNA por definição, embora possa apresentar alguma uracila. Da mesma forma, se o ácido nucleico
contém D-ribose é RNA, independentemente da sua composição de base
A Figura 8-4 mostra as estruturas e os nomes dos quatro principais desoxirribonucleotídeos (desoxirribonucleosídeo 59-monofosfato), as unidades estruturais dos DNAs, e os quatro principais ribonucleotídeos (ribonucleosídeo 59-monofosfato), as unidades estruturais dos RNAs.
Um ácido nucleico pequeno é denominado oligonucleotídeo.
A definição de “pequeno” é um tanto arbitrária, mas polímeros contendo 50 nucleotídeos ou menos em geral são chamados de oligonucleotídeos. 
Um ácido nucleico maior é chamado de polinucleotídeo.
RESUMO: Os ácidos nucleicos são polímeros de nucleotídeos, unidos por ligações fosfodiéster entre o grupo 5’-hidroxila de uma pentose e o grupo 3’-hidroxila
da próxima pentose.
c Existem dois tipos de ácidos nucleicos: RNA e DNA. Os nucleotídeos no RNA contêm ribose e as bases pirimídicas comuns são a uracila e a citosina. No DNA, os nucleotídeos contêm 29-desoxirribose e as bases pirimídicas comuns são a timina e a citosina. As purinas primárias são adenina e guanina tanto no RNA quanto no DNA.
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Nucleotídeos
São os blocos de construção dos ácidos nucleicos (DNA e RNA)
REVISÃO
Mononucleotídeos: uma única unidade de ácido nucleico.
Oligonucleotídeo: Ácido nucleico pequeno (~50 nucleotídeos)
Polinucleotídeo: Ácido nucleico com mais de 50 nucleotídeos.
Os nucleotídeos Apresentam uma variedade de funções no metabolismo celular
Eles são a moeda energética nas transações metabólicas; são as ligações químicas essenciais nas respostas da célula a hormônios e a outros estímulos extracelulares; e também são os componentes estruturais de uma estrutura ordenada de cofatores enzimáticos e intermediários metabólicos. E, por último, mas não menos importante, eles são os constituintes dos ácidos nucleicos: ácido desoxirribonucleico (DNA) e ácido ribonucleico (RNA), os repositórios moleculares da informação genética. A
A estrutura de cada proteína – e, em última análise, de cada biomolécula e componente celular – é o produto da informação programada na sequência nucleotídica dos ácidos nucleicos da célula. A capacidade de armazenar e transmitir a informação genética de uma geração a outra é uma condição fundamental para a vida.
RESUMO: Um nucleotídeo é constituído por uma base nitrogenada (purina ou pirimidina), um açúcar pentose e um ou mais grupos fosfato.
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Nucleotídeos
Apresentam 3 componentes característicos:
uma base nitrogenada (contendo nitrogênio)
(2) uma pentose
(3) um ou mais fosfatos
Base Nitrogenada 
Pentose
Fosfato
Ribonucleotídeo
Obs.: A molécula sem o grupo fosfato é denominada nucleosídeo. 
REVISÃO
Pirimidina
Purina
ESTRUTURA
Nucleotídeos e ácidos nucleicos têm pentoses e bases características
Os nucleotídeos apresentam três componentes característicos:
(1) uma base nitrogenada (contendo nitrogênio),
(2) uma pentose e (3) um ou mais fosfatos (Figura 8-1).
A molécula sem o grupo fosfato é denominada nucleosídeo. 
As bases nitrogenadas são derivadas de dois compostos relacionados, a pirimidina e a purina. 
As bases e as pentoses dos nucleotídeos comuns são compostos heterocíclicos.
FIGURA 81 Estrutura de nucleotídeos. 
(a) A estrutura geral mostrando a convenção numérica do anel de pentose. 
Esse é um ribonucleotídeo. Nos desoxirribonucleotídeos, o grupo ¬OH no carbono 29 (vermelho) é substituído por H. 
(b) Os compostos ancestrais das bases pirimídicas e púricas dos nucleotídeos e dos ácidos nucleicos, mostrando a convenção numérica.
CONVENCAOCHAVE: Os átomos de carbono e de nitrogênio nas estruturas relacionadas são numerados convencionalmente para facilitar a denominação e a identificação dos muitos compostos derivados. A convenção para o anel da pentose segue as regras descritas no Capítulo 7, mas, nas pentoses dos nucleotídeos e nucleosídeos, os números dos carbonos recebem a designação de um apóstrofo (9) para diferenciá-los dos átomos numerados nas bases nitrogenadas.
A base de um nucleotídeo é ligada covalentemente (no N-1 das pirimidinas e no N-9 das purinas) por uma ligação N-b-glicosídica ao carbono 19 da pentose, e o fosfato é esterificado
no carbono 59. A ligação N-b-glicosídica é formada pela remoção dos elementos de água (um grupo hidroxila da pentose e o hidrogênio da base), como na formação da ligação O-glicosídica (ver Figura 7-30).
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Nucleotídeos
(1) Bases Nitrogenadas
REVISÃO
ESTRUTURA
Principais bases púricas e pirimídicas dos ácidos nucleicos.
Alguns dos nomes comuns dessas bases refletem as circunstâncias das suas descobertas. 
A guanina, por exemplo, foi primeiramente isolada de guano (esterco de pássaro) e a timina foi isolada originariamente de tecido do timo.
Tanto o DNA quanto o RNA contêm duas bases púricas principais, adenina (A) e guanina (G), e duas pirimídicas.
No DNA e no RNA, uma das pirimidinas é a citosina (C), mas a segunda pirimidina não é a mesma nos dois: é a timina (T) no DNA e a uracila (U) no RNA. 
Apenas raramente a timina é encontrada no RNA ou a uracila no DNA.
As estruturas das cinco principais bases estão mostradas na Figura 8-2, e a nomenclatura de seus nucleotídeos e nucleosídeos correspondentes está resumida na Tabela 8-1.
As propriedades das bases nucleotídicas afetam a estrutura tridimensional dos ácidos nucleicos
Purinas e pirimidinas livres são compostos fracamente básicos e, por isso, são chamados de bases. As purinas e as pirimidinas comuns no DNA e no RNA são moléculas
aromáticas (Figura 8-2), uma propriedade com consequências importantes para a estrutura, a distribuição dos elétrons e a absorção de luz dos ácidos nucleicos. 
As bases púricas e pirimídicas são hidrofóbicas e relativamente insolúveis em água perto do pH neutro da célula. Em pH ácido ou alcalino, as bases tornam-se carregadas e
sua solubilidade em água aumenta.
Os grupos funcionais das purinas e das pirimidinas são anéis nitrogenados, grupos carbonila
e grupos amino exocíclicos.
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Nucleotídeos
(2) Pentoses
REVISÃO
ESTRUTURA
O grupo 5’-fosfato de uma unidade nucleotídica é ligado ao grupo 3’-hidroxila do próximo nucleotídeo
Nucleotídeos
REVISÃO
ESTRUTURA
Ligação fosfodiéster: “Pontes” de grupos fosfato que ligam covalentemente os nucleotídeos consecutivos dos ácidos nucléicos.
CONVENÇÃO-CHAVE: 
A sequência de uma fita simples de ácido nucleico é sempre escrita com a sua extremidade 5’ à esquerda e com a extremidade 3’ à direita – isto é, na direção 5’ 3’.
Ligações fosfodiéster ligam nucleotídeos consecutivos nos ácidos nucleicos
Os nucleotídeos consecutivos de ambos DNA e RNA são ligados covalentemente por “pontes” de grupos fosfato, nas quais o grupo 5’-fosfato de uma unidade nucleotídica
é ligado ao grupo 3’-hidroxila do próximo nucleotídeo, criando uma ligação fosfodiéster.
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Nucleotídeos
(1) Bases Nitrogenadas
REVISÃO
As ligações de hidrogênio envolvendo os grupos amino e carbonila são a forma mais importante de interação entre duas (e ocasionalmente três ou quatro) cadeias complementares de ácidos nucleicos. 
Os padrões mais comuns de ligações de hidrogênio são aqueles definidos por James D. Watson e Francis Crick em 1953, nos quais A liga-se especificamente a T (ou U) e G liga-se a C (Figura 8-11). 
Esses dois tipos de pares de bases predominam no DNA de fita dupla e no RNA e os tautômeros mostrados na Figura 8-2 são responsáveis por esses padrões. 
É esse pareamento específico de bases que permite a duplicação da informação genética, como será discutido posteriormente neste capítulo.
Complementaridade
das cadeias na dupla-hélice de
DNA. As cadeias antiparalelas complementares
do DNA seguem as regras
propostas por Watson e Crick. As cadeias
antiparalelas pareadas por bases são diferentes
na sua composição de bases: a
cadeia da esquerda tem a composição
A3T2G1C3; a da direita, A2T3G3C1. Elas também
se diferenciam na sequência quando
cada cadeia é lida na direção 59 S 39. Observe
as equivalências de bases: A 5 T e
39 G 5 C no duplex
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Nucleotídeos
REVISÃO
ESTRUTURA
Extremidade 5’ 
Não apresenta um nucleotídeo na posição 5´
Extremidade 3´ 
Não apresenta um nucleotídeo na posição 3’
Ligações fosfodiéster no esqueleto covalente do DNA e do RNA. As ligações fosfodiéster (uma das quais está sombreada no DNA) ligam unidades nucleotídicas sucessivas. O esqueleto de pentose e grupamentos fosfato alternados nos dois tipos de ácidos nucleicos é altamente polar. As extremidades 5’ e 3’ da macromolécula podem estar livres ou podem estar ligados a um grupo fosforil.
CONVENCAOCHAVE: Todas as ligações fosfodiéster no DNA e no RNA têm a mesma orientação ao longo da cadeia (Figura 8-7), conferindo a cada fita do ácido nucleico uma polaridade específica e extremidades 59 e 39 diferentes. 
Por definição, a extremidade 5’ não apresenta um nucleotídeo na posição 5´, e a extremidade 3´ não apresenta um nucleotídeo na posição 3’ .
 Outros grupos (mais frequentemente
um ou mais fosfatos) podem estar presentes em uma ou em ambas as extremidades. A orientação 5’ para 3’ de uma fita de ácido nucleico refere-se a uma extremidade da fita, não a orientação da ligação fosfodiéster individual ligando seus nucleotídeos constituintes.
CONVENCAOCHAVE: A sequência de uma fita simples de ácido nucleico é sempre escrita com a sua extremidade 5’ à esquerda e com a extremidade 3’ à direita – isto é, na direção 5’ >3’.
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Nucleotídeos
REVISÃO
ESTRUTURA
Representação esquemática dos ácidos nucleicos
Grupos fosfato
Linha vertical: desoxirribose
Linha diagonal (as quais passam pelo ): conexão entre os nucleotídeos (ligação fosfodiéster) 
C-1’ 
C-5’ 
C-3’ 
C-5’ 
Representação simplificada: pA-C-G-T-AOH, pApCpGpTpA e pACGTA.
Ligações fosfodiéster ligam nucleotídeos consecutivos nos ácidos nucleicos
Os nucleotídeos consecutivos de ambos DNA e RNA são ligados covalentemente por “pontes” de grupos fosfato, nas quais o grupo 5’-fosfato de uma unidade nucleotídica
é ligado ao grupo 3’-hidroxila do próximo nucleotídeo, criando uma ligação fosfodiéster.
As sequências nucleotídicas dos ácidos nucleicos podem ser representadas esquematicamente, como ilustrado a seguir, por um segmento de DNA com cinco unidades nucleotídicas.
Os grupos fosfato são simbolizados pelo (P), e cada desoxirribose é simbolizada por uma linha vertical, a partir do C-1’ na parte superior para o C-5’ na parte inferior
(mas lembre-se de que, nos ácidos nucleicos, o açúcar está sempre na sua forma de anel fechado de b-furanose). 
As linhas de conexão entre os nucleotídeos (as quais passam pelo (P) ) estão desenhadas diagonalmente a partir do centro (C-3’) da desoxirribose de um nucleotídeo para a parte inferior (C-5’) do próximo nucleotídeo.
Algumas representações mais simples desse pentadesoxirribonucleotídeo
são pA-C-G-T-AOH, pApCpGpTpA e pACGTA.
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 Moeda energética nas transações metabólicas (p.ex. ATP)
 Ligações químicas essenciais nas respostas da célula a hormônios e a outros estímulos extracelulares
 Componentes estruturais de uma estrutura ordenada de cofatores enzimáticos e intermediários metabólicos. 
Constituintes dos ácidos nucleicos: ácido desoxirribonucleico (DNA) e ácido ribonucleico (RNA)
Nucleotídeos
REVISÃO
Sequência nucleotídica dos ácidos nucleicos: 
armazena e transmite a informação genética de uma geração a outra 
Viabiliza a estrutura de cada proteína, biomolécula e componente celular
FUNÇÕES
Os nucleotídeos Apresentam uma variedade de funções no metabolismo celular
Eles são a moeda energética nas transações metabólicas; são as ligações químicas essenciais nas respostas da célula a hormônios e a outros estímulos extracelulares; e também são os componentes estruturais de uma estrutura ordenada de cofatores enzimáticos e intermediários metabólicos. E, por último, mas não menos importante, eles são os constituintes dos ácidos nucleicos: ácido desoxirribonucleico (DNA) e ácido ribonucleico (RNA), os repositórios moleculares da informação genética. A
A estrutura de cada proteína – e, em última análise, de cada biomolécula e componente celular – é o produto da informação programada na sequência nucleotídica dos ácidos nucleicos da célula. A capacidade de armazenar e transmitir a informação genética de uma geração a outra é uma condição fundamental para a vida.
RESUMO: Um nucleotídeo é constituído por uma base nitrogenada (purina ou pirimidina), um açúcar pentose e um ou mais grupos fosfato.
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Nomenclatura de nucleotídeo e de ácido nucleico
REVISÃO
Nota: “Nucleosídeo” e “nucleotídeo” são termos genéricos que incluem ambas as formas ribo ou desoxirribo. Também, ribonucleosídeos ou ribonucleotídeos são aqui designados simplesmente como nucleosídeos e nucleotídeos (p. ex., riboadenosina como adenosina), e desoxirribonucleosídeos e desoxirribonucleotídeos como desoxinucleosídeos e desoxinucleotídeos (p. ex., desoxirriboadenosina como desoxiadenosina). Ambas as formas de denominação são aceitas, mas os nomes mais curtos são mais comumente usados. A timina é uma exceção; “ribotimidina” é usado para descrever sua ocorrência incomum no RNA.
Ácido Desoxirribonucleico (DNA)
REVISÃO
Função
Armazenamento e a transferência da informação biológica 
Cromossomo metafásico
Nucleossoma
DNA dupla hélice
Ácido Desoxirribonucleico (DNA)
REVISÃO
Grau de compactação do DNA
Ácido Ribonucleico (RNA)
Ampla variedade de classes e funções:
São componentes dos ribossomos, os complexos que executam a síntese proteica. 
São intermediários, carregando a informação genética de um ou poucos genes para o ribossomo, onde as proteínas correspondentes podem ser sintetizadas. 
São moléculas adaptadoras que traduzem fielmente a informação no mRNA em uma sequência específica de aminoácidos.
REVISÃO
RNA ribossomais 
(rRNAs)
RNAs mensageiros 
(mRNAs)
RNAs transportadores
 (tRNAs)
O RNA tem uma ampla variedade de funções e muitas classes são encontradas nas células.
Os RNA ribossomais (rRNAs) são componentes dos ribossomos, os complexos que executam a síntese proteica. 
Os RNAs mensageiros (mRNAs) são intermediários, carregando a informação genética de um ou poucos genes para o ribossomo, onde as proteínas correspondentes podem ser sintetizadas. 
Os RNAs transportadores (tRNAs) são moléculas adaptadoras que traduzem fielmente a informação no mRNA em uma sequência específica de aminoácidos.
Além dessas classes maiores, existe uma grande variedade de tipos de RNA com funções especiais, descritos detalhadamente na Parte III.
RNA mensageiro” (mRNA): porção do RNA celular total que carrega a informação genética do DNA para os ribossomos, onde os mensageiros fornecem os moldes que
especificam as sequências de aminoácidos nas cadeias polipeptídicas.
mRNA Monocistrônico: uma única molécula de mRNA carrega o código para codificar somente um polipeptídeo. Eucariotos (maioria)
mRNA Policistrônico: uma única molécula de mRNA carrega o código para codificar uma ou várias cadeias polipeptídicas diferentes.
“cistron” = gene.
O comprimento mínimo de um mRNA é determinado pelo comprimento da cadeia polipeptídica para a qual ele codifica. Por exemplo, uma cadeia polipeptídica de 100 resíduos de aminoácidos requer uma sequência codificante de RNA de pelo menos 300 nucleotídeos, porque cada aminoácido é codificado por um grupo de três nucleotídeos
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Um nucleotídeo é constituído por uma base nitrogenada (purina ou pirimidina), um açúcar pentose e um ou mais grupos fosfato. 
Os ácidos nucleicos são polímeros de nucleotídeos, unidos por ligações fosfodiéster entre o grupo 5’-hidroxila de uma pentose e o grupo 3’-hidroxila da próxima pentose.
Existem dois tipos de ácidos nucleicos: RNA e DNA. 
Os nucleotídeos no RNA contêm ribose e as bases pirimídicas comuns são a uracila e a citosina. 
No DNA, os nucleotídeos contêm 2’-desoxirribose e as bases pirimídicas comuns são a timina e a citosina. 
As purinas primárias são adenina e guanina tanto no RNA quanto no DNA.
RESUMO
REVISÃO
Digestão e Absorção de ácidos nucléicos
O baixo pH da boca e do estômago desnaturam as moléculas de DNA e RNA;
No intestino delgado, as enzimas pancreáticas Nucleases, Fosfodiesterases e Nucleosidases convertem os ácidos nucleicos desnaturados, sucessivamente, em Oligonucleotídeos, Mononucleotídeos e Nucleosídeos.
Ainda no intestino delgado, os núcleosídeos são novamente metabolizados por Nucleosidases para remoção da pentose (desoxirribose ou ribose) e liberação das bases nitrogenadas (purinas e pirimidinas).
A absorção das pentoses e bases nitrogenadas ocorrem nas células da mucosa intestinal, que podem seguir para circulação. 
As purinas pode seguir para circulação ou ser convertida em ácido úrico para ser eliminado na urina.
Digestão dos ácidos nucleicos da dieta.
Obs.: boa parte do metabolismo dos mononucleotéideos conorre dentro das células a mucosa intestinal
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O sistema de anéis das purinas é construído passo a passo, iniciando com 5-fosforribosilamina. 
Os aminoácidos glutamina, glicina e aspartato fornecem todos os átomos de nitrogênio das purinas. 
Os passos de fechamento dos dois anéis formam o núcleo das purinas.
Metabolismo das Purinas
Fumarato
Fumarato
Síntese de novo 
dos nucleotídeos
Inicia com seus precursores metabólicos: 
aminoácidos, ribose-5-fosfato, CO2 e NH3.
Síntese de salvação 
dos nucleotídeos
Reciclam as bases livres e os nucleosídeos liberados a partir da degradação de ácidos nucleicos
Dois tipos de vias levam aos nucleotídeos: 
Biossíntese e degradação de nucleotídeos 
Fumarato
Os dois nucleotídeos púricos precursores dos ácidos nucleicos são:
5’ -monofosfato de adenosina (AMP; adenilato) – contém a base púrica ADENINA
5’-monofosfato de guanosina (GMP; guanilato) – contém a base púrica GUANINA
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Metabolismo das Purinas
Mapa de conceitos-chave para o metabolismo dos nucleotídeos.
ADA: Adenosina-desaminase
XO: xantina-oxidase
T: Timidilato-sintase
RNR: ribonucleotídeo-redutase
CPS II: Carbamoil-fosfato-sintase II
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Gota tofácea
urato mossódico dentro dos leucócitos polimorfonucleares
Metabolismo das Purinas
Síntese das purinas
Metabolismo das Pirimidinas
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Replicação do DNA
Transcrição do DNA
Tradução
Dogama Central da Biologia Molecular
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Replicação de DNA
Regras básicas
Ocorre antes da célula se dividir para gerar células filhas
A replicação é catalisada pela DNA polimerase
A replicação do DNA e semiconservativa e bidirecional
A replicação começa em uma origem e em geral segue bidireccionalmente
forquilhas de replicação
A síntese de DNA segue em uma direção 5’3’e é semidescontinua
uma fita é sintetizada continuamente e a outra descontinuamente (fragmentos de Okazaki.)
A fita contínua, ou fita líder, é aquela em que a síntese 5’3’ segue na mesma direção do movimento da forquilha de replicação. 
A fita descontínua, ou fita retardada, é aquela em que a síntese 59S39 prossegue na direção oposta da direção do movimento da forquilha (Enzima primase)
A replicacao do DNA e semiconservativa Cada fita de DNA funciona como molde para a síntese de uma nova fita, produzindo duas novas moléculas de DNA, cada qual com uma fita nova e uma fita antiga. Isso é a replicação semiconservativa.
A sintese de DNA segue em uma direcao 59S39e e semidescontinua
Uma nova fita de DNA é sempre sintetizada na direção
59S39, com a 39OH livre como o ponto no qual o DNA é
alongado (as extremidades 59 e 39 de uma fita de DNA são
definidas na Figura 8-7). Como as duas fitas de DNA são
antiparalelas, a fita que serve de molde é lida
Se a síntese sempre segue na direção 59S 39, como podem
ambas as fitas serem sintetizadas simultaneamente? Se
ambas as fitas fossem sintetizadas continuamente enquanto
a forquilha de replicação se movia, uma fita deveria passar
por uma síntese de 39S59. Esse problema foi resolvido por
Reiji Okazaki e colaboradores na década de 1960. Okazaki
descobriu que uma das novas fitas de DNA é sintetizada em
pedaços pequenos, atualmente denominados de fragmentos de Okazaki. Esse trabalho levou à conclusão final de
que uma fita é sintetizada continuamente e a outra descontinuamente
(Figura 25-4). 
A fita contínua, ou fita líder, é aquela em que a síntese 59S39 segue na mesma direção do
movimento da forquilha de replicação. A fita descontínua, ou
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Replicação de DNA
A replicação do DNA é semiconservativa
Replicação de DNA
Replicação é bidirecional = Origem de Replicação ou Forquilha de Replicação
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Replicação de DNA
Replicação de DNA
Polimerização do nucleotídeo pela DNA polimerase
A síntese de DNA é catalisada pela enzima DNA-polimerase
todas as DNA-polimerases só podem adicionar nucleotídeos a uma fita preexistente
Primer (iniciador). Um iniciador é um segmento de fita (complementar ao molde) com um grupo 3’-hidroxila livre, ao qual um nucleotídeo pode ser adicionado; a extremidade 3’livre do iniciador é chamada de terminal do iniciador
DNA polimerase coleta nucleotídeos que estão soltos e une uns aos outros, sempre obedecendoo pareamento
A energia para a síntese de DNA vem com 3 fosfato, ii fosfatos 
A DNA polimerase quebra os fosfatos, que usado para unir um nucleotídeo ao outro
Um mecanismo intrínseco a praticamente todas as
DNA-polimerases é uma atividade de exonuclease separada
39S59 que realiza uma dupla verificação em cada nucleotídeo
após sua adição. Essa atividade de nuclease permite
a remoção pela enzima de um nucleotídeo adicionado
recentemente e é altamente específica para pares de bases
não correspondentes (Figura 25-7).
Alongamento da cadeia de DNA. (a) O mecanismo
catalítico para a adição de um novo nucleotídeo pela DNA-polimerase
envolve dois íons Mg21, coordenados aos grupos fosfato do nucleotídeo
trifosfato que chega, ao grupo 39 hidroxila que atuará como nucleófilo e três
resíduos Asp, dois dos quais são altamente conservados em todas as DNA-
-polimerases. O íon Mg21
representado na parte de cima facilita o ataque do
grupo 39 hidroxila do iniciador ao fosfato a do nucleotídeo trifosfato; o outro
íon Mg21 facilita o deslocamento do pirofosfato. Ambos os íons estabilizam a
estrutura do estado de transição pentacovalente. As RNA-polimerases usam
um mecanismo semelhante (ver Figura 26-1a). (b) A atividade da DNA-polimerase
I também precisa de uma fita simples não pareada para atuar como
molde e uma fita iniciadora para fornecer o grupo hidroxila livre na extremidade
39, à qual a nova unidade de nucleotídeo é adicionada. Cada nucleotídeo
que chega é selecionado em parte pelo pareamento de bases ao nucleotídeo
apropriado na fita-molde. O produto da reação tem uma nova
hidroxila 39 livre, permitindo a adição de outro nucleotídeo. O par de bases
recentemente formado migra para deixar o sítio ativo disponível para o próximo
par a ser formado. (c) O núcleo da maioria das polimerases tem um
formato semelhante ao de uma mão humana que envolve o sítio ativo. A estrutura
mostrada é a DNA-polimerase I de Thermus aquaticus, ligada ao DNA
(PDB ID 4KTQ). (d) Uma interpretação do desenho da estrutura da DNA-polimerase
mostra as partes de inserção e pós-inserção no sítio ativo. O sítio de
inserção é onde ocorre a adição de nucleotídeos, e o sítio de pós-inserção é
o local para onde o par de bases recentemente formado migra depois que
Aparece
Em segundo lugar, as polimerases precisam de um primer
(iniciador). Um iniciador é um segmento de fita (complementar
ao molde) com um grupo 39-hidroxila livre, ao
qual um nucleotídeo pode ser adicionado; a extremidade 39
livre do iniciador é chamada de terminal do iniciador. Em
outras palavras, parte dessa nova fita já deve estar no lugar:
todas as DNA-polimerases só podem adicionar nucleotídeos a uma fita preexistente. Muitos iniciadores são oligonucleotídeos
de RNA em vez de DNA, e enzimas especializadas
sintetizam iniciadores quando e onde são necessários.
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Replicação de DNA
O acesso às fitas de DNA que atuam como moldes requer
a separação das duas fitas parentais. Isso geralmente
é conseguido pelas helicases, enzimas que se deslocam
ao longo do DNA e separam suas fitas, utilizando energia
química a partir do ATP. A separação das fitas cria um
estresse topológico na estrutura helicoidal do DNA (ver
Figura 24-11), que é aliviado pela ação de topoisomerases.
As fitas separadas são estabilizadas por proteínas
de ligação de DNA. Como observado anteriormente, antes
das DNA-polimerases poderem começar a sintetizar
DNA, iniciadores devem estar presentes no molde – geralmente,
pequenos segmentos de RNA sintetizados por enzimas conhecidas como primases. Em última análise,
os iniciadores de RNA são removidos e substituídos por
DNA; em E. coli, essa é uma das muitas funções da DNA-
-polimerase I. Após a remoção de um iniciador de RNA
e do intervalo ser preenchido por DNA, permanece um
corte (nick) no esqueleto de DNA na forma de uma ligação
fosfodiéster rompida. Esses cortes são selados por
DNA-ligases. Todos esses processos necessitam de coordenação
e regulação, uma ação combinada mais bem
caracterizada no sistema de E. coli.
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A replicação do DNA ocorre com fidelidade muito alta e em um tempo determinado no ciclo celular. A replicação é semiconservativa, cada fita atuando como molde para
uma nova fita filha. Ela é realizada em três fases identificáveis: iniciação, alongamento e terminação.
O processo se inicia em uma única origem em bactérias e normalmente segue bidirecionalmente.
O DNA é sintetizado na direção 5’>3’ pelas DNA-polimerases.
Na forquilha de replicação, a fita líder é sintetizada continuamente na mesma direção do movimento da forquilha de replicação; a fita retardada é sintetizada
descontinuamente como fragmentos de Okazaki, os quais são subsequentemente ligados.
A fidelidade da replicação do DNA é mantida por (1) seleção de bases pela polimerase, (2) atividade de revisão da exonuclease 3’>5’, que faz parte da maioria das DNA-polimerases, e (3) sistema de reparo específicos para malpareamentos (mismatches) deixados para trás após a replicação.
Muitas células têm várias DNA-polimerases. 
A DNA-polimerase I é responsável por funções especiais durante a replicação, recombinação e reparo.
As fases de iniciação, alongamento e terminação separadas da replicação do DNA envolvem uma série de enzimas e fatores proteicos, muitos pertencentes à família AAA1 ATPase.
Resumo - Replicação de DNA
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Catalisada pela enzima RNA polimerase a partir de trechos que sejam genes (PROMOTOR)
A sequencia de bases do RNA é determinada pela sequencia de bases do DNA]
A síntese de RNA começa nos promotores
Transcrição do DNA
PROMOTOR, apresenta um conjunto de bases que são reconhecidas pela RNA polimerase
Que se pareia e inicia a coletar nucleotídeos de RNA SOLTOS e une uns aos outros
A sequencia de bases do RNA é determinada pela sequencia de bases do DNA
A iniciação da síntese de RNA em pontos aleatórios da
molécula de DNA seria um processo de desperdício extraordinário.
Em vez disso, uma RNA-polimerase se liga a
sequências específicas no DNA chamadas de promotores,
que dirigem a transcrição de segmentos adjacentes de DNA
(genes). As sequências em que as RNA-polimerases se ligam
podem ser muito variáveis, e muitas pesquisas tiveram
EXON = CODIFICA PROTEÍNAS 
INTROS: NÃO CODIFICA
SPLICING: REMOÇÃO DE INTRONS
FIGURA 261 Transcrição pela RNA-polimerase em E.
coli. Para a síntese de uma fita de RNA complementar a uma das duas fitas
de DNA em uma dupla-hélice, o DNA é transitoriamente desenrolado. (a)
Mecanismo catalítico da síntese de RNA pela RNA-polimerase. Observe que
este é essencialmente o mesmo mecanismo usado pelas DNA-polimerases
(ver Figura 25-5a). A reação envolve dois íons Mg21, coordenados para os
grupos fosfato dos nucleosídeos trifosfatos (NTP) que chegam e para três
resíduos Asp, que são altamente conservados nas RNA-polimerases de todas
as espécies. Um íon Mg21
facilita o ataque pelo grupo hidroxila 39 no fosfato
a do NTP; o outro íon Mg21 facilita o deslocamento do pirofosfato e ambos
íons metálicos estabilizam o estado de transição pentacovalente.
(b) Cerca de 17 pb de DNA são desenrolados a cada momento. A RNA-
-polimerase e a bolha de transcrição se movem da esquerda para a direita
ao longo do DNA, como mostrado, facilitando a síntese de RNA. O DNA é
desenrolado à frente e enrolado novamente anteriormente à medida que
o RNA é transcrito. À medida que o DNA é enrolado novamente, o híbrido
RNA-DNA é deslocado e a fita de RNA é expulsa.
(c) O movimento de uma RNA-polimerase ao longo do DNA tende a
criar superespirais positivas (DNA superespiralizado) à frente da bolha de
transcrição e superespirais negativas (DNA superdesespiralizado) antes dela.
A RNA-polimerase está em contato estreito com o DNA à frente da bolha de
transcrição, bem como com as fitas separadas de DNA e RNA no interior e
imediatamente antes da bolha. Um canal nas proteínas canaliza novos NTP
para o sítio ativo da polimerase. O footprint da polimerase envolve cerca de
35 pb de DNA durante o alongamento.
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As duas fitas de DNA complementar têm papéis diferentes na transcrição. 
Fita-molde: fita que serve como um molde para a síntese de RNA.
fita não molde ou fita codificadora: A fita de DNA complementar ao molde, é idêntica na sequência de bases ao RNA transcrito a partir do gene, com o U no RNA no lugar do T no DNA.
Transcrição do DNA
Fitas de DNA molde e não molde (codificadora).
As duas fitam complementares de DNA são definidas por sua função na transcrição. O transcrito de RNA é sintetizado na fita molde e é idêntico em sequência (com U no lugar de T) à fita não molde, ou fita codificadora.
A fita que serve como um
molde para a síntese de RNA é chamada de fita-molde.
A fita de DNA complementar ao molde, a fita não molde,
ou fita codificadora, é idêntica na sequência de bases
ao RNA transcrito a partir do gene, com o U no RNA no
lugar do T no DNA (Figura 26-2). A fita codificadora de
um gene em particular pode estar situada em qualquer das
fitas de um determinado cromossomo (como mostrado em
Figura 26-3 para um vírus). Por convenção, as sequências
regulatórias que controlam a transcrição (descritas posteriormente
neste capítulo) são designadas pelas sequências
na fita codificadora. ■
A fita codificadora de um gene em particular pode estar situada em qualquer das fitas de um determinado cromossomo (como mostrado em
Figura 26-3 para um vírus). Por convenção, as sequências regulatórias que controlam a transcrição (descritas posteriormente neste capítulo) são designadas pelas sequências na fita codificadora. ■
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Gene
Segmento de uma molécula de DNA que contém a informação necessária para a síntese de um produto biologicamente funcional (proteína ou RNA)
Transcrição do DNA
RESUMO 26.1 Síntese de RNA dependente de DNA
c A transcrição é catalisada por RNA-polimerases dependentes
de DNA, que usam ribonucleosídeo 59-trifosfatos
para sintetizar RNA complementar à fita-molde do DNA
duplex. A transcrição ocorre em várias fases: ligação da
RNA-polimerase a um sítio de DNA chamado promotor,
iniciação da síntese do transcrito, alongamento e terminação.
c A RNA-polimerase bacteriana precisa de uma subunidade
especial para reconhecer o promotor. Como primeiro
passo envolvido na transcrição, a ligação da RNA-polimerase
ao promotor e a iniciação da transcrição são intimamente
regulados. A transcrição para em sequências
chamadas terminadores.
c As células eucarióticas têm três tipos de RNA-polimerases.
A ligação da RNA-polimerase II aos seus promotores
precisa de um conjunto de proteínas chamadas de
fatores de transcrição. Os fatores de alongamento participam
na fase de alongamento da transcrição. A maior
subunidade de Pol II tem um longo domínio carboxil-
-terminal, que é fosforilado durante as fases de iniciação
e alongamento.
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O RNA catalisa o splicing de íntrons
Trechos não codificantes que interrompem a
região codificadora do transcrito são chamados íntrons e
os segmentos codificadores são chamados de éxons (ver
discussão de íntrons e éxons no DNA no Capítulo 24). Em
um processo chamado splicing de RNA, os íntrons são
removidos do transcrito primário e os éxons são ligados
para formar uma sequência contínua que especifica um polipeptídeo
funcional.
Formação do transcrito primário e seu processamento
durante a maturação do mRNA em uma célula eucarionte. O quepe
59 (vermelho) é adicionado antes que a síntese do transcrito primário esteja
completa. Uma sequência terminal não codificadora (íntron) é mostrada em
cor de laranja após o último éxon. O splicing pode ocorrer tanto antes quanto
depois das etapas de clivagem e poliadenilação. Todos os processos aqui
mostrados ocorrem no núcleo.
TRANSCRIÇÃO É NO NUCLEO
TRADUÇÃO É NO CITOPLASMA
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Transcrição do DNA
Durante a transcrição, um
sistema de enzimas converte a informação genética de um
segmento de fita dupla de DNA em um filamento de RNA
com uma sequência de bases complementar a uma das fitas
de DNA. Três tipos principais de RNA são produzidos.
Os RNAs mensageiros (mRNA) codificam a sequência
de aminoácidos de um ou mais polipeptídeos especificados
por um gene ou conjunto de genes. Os RNAs transportadores
(tRNA) leem a informação codificada no mRNA e
transferem o aminoácido adequado para uma cadeia polipeptídica
em crescimento durante a síntese de proteínas.
Os RNAs ribossomais (rRNA) são constituintes dos ribossomos,
as máquinas celulares intrincadas que sintetizam
proteínas. Muitos RNAs adicionais especializados têm funções
regulatórias ou catalíticas ou são precursores das três
classes principais de RNA. Esses RNAs de função especial
não são mais considerados como espécies secundárias no
catálogo de RNAs celulares. Nos vertebrados, os RNAs que
não se encaixam em uma das categorias clássicas (mRNA,
tRNA, rRNA) parecem exceder enormemente aqueles que
o fazem.
Durante
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Tradução do DNA
Para cada 
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O códon AUG: INICIA A TRADUÇÃO
ANTICODON- Uac : metionina
RNA TRANSPORTADOR: o 
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Código Genético
61 dos 64 códons possíveis codificam os 20 aminoácidos padrão
Códons de terminação ou de parada ou sem sentido; não codificam AA.
UAG / UGA / UAA
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A sintese proteica ocorre nos ribossomos, que consistem em proteinas e rRNA. As bacterias tem ribossomos 70S, com uma subunidade maior (50S) e uma menor (30S).
 Os ribossomos eucarioticos sao significativamente maiores (80S) e contem mais proteinas. 
 Os RNAs transportadores contem entre 73 e 93 resíduos nucleotidicos, alguns dos quais tem bases modificadas.
Cada tRNA tem o braco aminoacila com a sequencia terminal CCA(39) – a qual um aminoacido e esterificado –, o braco do anticodon, o braco TcC e o braco D; alguns
tRNAs tem um quinto braco. O anticodon e responsável pela especificidade da interacao entre o aminoacil-tRNA e o codon complementar do mRNA.
c O crescimento da cadeia dos polipeptideos nos ribossomos inicia com o aminoacido aminoterminal e ocorre por adicoes sucessivas de novos residuos a extremidade carboxil.
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Pareamento entre códon e anticódon
FIGURA 278 Pareamento entre códon e anticódon. (a) O alinhamento
entre os dois RNAs é antiparalelo. O tRNA está mostrado na configuração
tradicional de folha-de-trevo. (b) Três pareamentos diferentes com o códon
são possíveis quando o anticódon do tRNA contém inosinato.
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A sintese proteica acontece em cinco estagios.
1. Os aminoacidos sao ativados no citosol por aminoacil-tRNA-sintetases especificas. Essas enzimas catalisam
a formacao de aminoacil-tRNA, com a clivagem
simultanea de ATP, gerando AMP e PPi. A fidelidade da
sintese proteica depende da precisao dessa reacao, e
algumas dessas enzimas realizam etapas de edicao em
sitios ativos separados.
2. Em bacterias, o aminoacil-tRNA iniciador de todas
as proteinas e o N-formilmetionil-tRNAfMet. A iniciacao
da sintese proteica envolve a formacao de um complexo
entre a subunidade 30S do ribossomo, o mRNA, GTP,
fMet-tRNAfMet, tres fatores de iniciacao e a subunidade
50S; o GTP e hidrolisado a GDP e Pi.
3. Nos estagios de alongamento, GTP e fatores de
alongamento sao necessarios para a ligacao do novo
aminoacil-tRNA que chega ao sitio A do ribossomo. Na
primeira reacao de transferencia peptidica, o residuo
fMet e transferido para o grupo amino do novo aminoacil-
tRNA. O movimento do ribossomo ao longo do mRNA
transloca entao o dipeptidil-tRNA do sitio A para o sitio
P, um processo que requer hidrolise de GTP. O tRNA
desacilado se dissocia do sitio E do ribossomo.
4. Apos muitos ciclos de alongamento, a sintese do
polipeptideo e finalizada com o auxilio dos fatores de
liberacao. Pelo menos quatro equivalentes fosfatados
de alta energia (do ATP ou do GTP) sao necessarios
para a formacao de cada ligacao peptidica, investimento
energetico necessario para garantir a fidelidade da
traducao.
5. Os polipeptideos dobram-se nas suas formas ativas
tridimensionais. Muitas proteinas sao ainda processadas
por reacoes de modificacao pos-traducional.
c Muitos antibioticos e toxinas bem estudados inibem alguns
aspectos da sintese proteica.
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HARVEY, Richard A.; FERRIER, Denise R. Bioquímica ilustrada. Artmed Editora, 2015.
LEHNINGER, A. L. Princípios de bioquímica. 5. ed. São Paulo, Artmed, 2014.
STRYER, L. Bioquímica. 6.ed. Rio de Janeiro : Guanabara-Koogan, 2014.
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Referências Bibliográficas
CADA 4H+ FORMAM 1 ATP
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