ÁCIDOS NUCLEICOS

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Ácidos nucleicos
Prof. Dr. Anderson Garcia
Disciplina: Genética
Curso: Odontologia e Enfermagem Uni/FIO
ROTEIRO DA AULA 
O material genético (visão geral) 
Ácidos nucleicos
Estrutura tridimensional da molécula de DNA e RNA
Propriedades químicas da molécula de DNA
Alterações no código genético
O material genético
O material genético (DNA) é responsável por proteger, armazenar e transmitir a informação genética.
São encontrados no:
núcleo celular (células eucarióticas)
Mitocôndrias 
cloroplastos (células vegetais)
nucleóide (células procarióticas. 
.
A informação genética contida na molécula de DNA é organizada em uma sequencia de específica formada pela combinação de quatro nucleotídeos (ATCG)
...AATTCGGCTCTCCTTTGAGACTACGTGCAATT..
INFORMAÇÃO
MANTER A INFORMAÇÃO ORGANIZADA REQUER MUITA ENERGIA
Assim como: 
FLUXO DA INFORMAÇÃO E DOGMA CENTRAL DA BIOLOGIA MOLECULAR 
DNA
RNA
PROTEÍNA
Replicação
Transcrição reversa
Transcrição
Replicação
Tradução
Os passos para o descobrimento do material genético
Em 8 de março de 1865, o monge Agostiniano Gregor Mendel apresentou um trabalho à Sociedade de História Natural de Brünn, no qual enunciava as suas leis de hereditariedade, deduzidas das experiências com as ervilhas.
em 1869 o bioquímico alemão Johann Friedrich Miescher, analisando os núcleos de glóbulos brancos encontrados em material com pus, descobriu a presença de um composto de natureza ácida que era desconhecido até o momento. 
Esse composto era rico em fósforo e em nitrogênio, era desprovido de enxofre e resistente à ação da pepsina (enzima proteolítica). A este material, Friedrich deu o nome de nucleína.
Em 1880, um outro pesquisador alemão, Albrecht Kossel, demonstrou que a nucleína continha bases nitrogenadas em sua estrutura, explicando o fato da nucleína ser rica em nitrogênio. 
Em 1889, Richard Altmann, que era aluno de Miescher, obteve a nucleína com alto grau de pureza, comprovando sua natureza ácida e dando-lhe, então, o nome de ácido nucléico.
Onde está contida a informação genética? Nas proteínas ou ácidos nucleicos?
Em 1928, o médico sanitarista Fred Griffith (1877 1941), injetou em camundongos uma mistura de bactérias virulentas (patogênicas) mortas e bactérias não virulentas (não patogênicas) vivas, e observou que os camundongos desenvolviam pneumonia.
Em 1940, Oswald T. Avery, Colin MacLeod e Maclyn McCarty descobriram que ao injetar o DNA de uma bactéria virulenta (patogênica) em uma bactéria não virulenta (não patogênica), esta tornaria-se virulenta. 
Eles concluíram que o
DNA da linhagem virulenta carregava a informação genética
para virulência.
Em 1952, experimentos de Alfred D. Hershey e Martha Chase, que estudaram a infecção de células bacterianas por um vírus (bacteriófago), com DNA ou proteína marcados radioativamente, acabaram qualquer dúvida remanescente de que o DNA, e não a proteína, portava a informação genética.
2. Ácidos nucleicos
Os ácidos nucleicos são as moléculas informativas da célula. São compostos por polímeros de nucleotídeos.
Existem dois tipos de ácidos nucleicos:
DNA (ácido desoxirribonucleico)
Molécula dupla fita, formada por polímeros de desóxirribonucleotídeos (dA,dT,dC e dG)
Função: Armazenar, proteger e transmitir a informação genética.
RNA (ácido ribonucleico)
Molécula de fita única. É formada por polímeros de ribonucleotídeos (A,U,C e G)
Função: Levar a mensagem do DNA para os ribossomos para síntese de proteínas (mRNA), Transportar aminoácidos durante a síntese proteica (tRNA), exercer função de reconhecimento e catalítica (rRNA), dentre outras funções.
Formação ou polimerização das moléculas de ácidos nucleicos
DNA ou RNA polimerase
3. Estrutura da molécula de DNA 
A estrutura em dupla dupla hélice da molécula de DNA foi resolvida em 1953 por:
Para elucidar a estrutura tridimensional, Watson e Crick, reuniram dados de trabalhos publicados como: 
Erwin Chargaff e seus colegas no final dos anos de 1940 descobriram que as quatro bases nucleotídicas do DNA eram encontradas em proporções diferentes nos DNAs de organismos diferentes e que as quantidades de certas bases estavam relacionadas. Estas descobertas os levaram a concluir que: 
1.A composição de bases do DNA, em geral, varia de uma espécie para a outra.
2. Amostras de DNA isoladas de diferentes tecidos da mesma espécie têm a mesma composição de bases.
3. A composição de bases de DNA em uma dada espécie não muda com a idade do organismo, seu estado nutricional ou a mudança de ambiente.
4. Em todos os DNAs celulares, independentemente da espécie, o número de resíduos da adenosina é igual ao número de resíduos da timidina (isto é, A = T) e o número de resíduos de guanosina é igual ao número de resíduos de citidina (G = C). Dessas correlações, conclui-se que a soma dos resíduos de purina é igual à soma dos resíduos de pirimidina; isto é, A + G = T + C.
Rosalind Franklin e Maurice Wilkins usaram o método eficaz da difração por raios X para analisar fibras de DNA. Eles demonstraram, no início dos anos de 1950, que o DNA produz um padrão de difração por raios X característico
A partir desse padrão, deduziu-se que as moléculas de DNA são helicoidais com duas periodicidades ao longo de seu eixo mais longo, a primária de 3,4 Å e a secundária de 34 Å.
PROBLEMA: construir um modelo compatível com os dados da difração e de acordo com as regras de Chargaff
Foi então que Watson e Crick, reunindo todas estas ideias determinaram a estrutura tridimensional da molécula de DNA, onde: 
Duas cadeias de DNA helicoidais estão enroladas em torno do mesmo eixo para formar uma dupla-hélice de orientação à direita
Os esqueletos hidrofílicos de grupos fosfato e desoxirribose alternados estão no lado de fora da dupla-hélice, orientados para a água circundante.
O anel furanosídico de cada desoxirribose está na conformação C-29 endo.
As bases pirimídicas e púricas das duas fitas estão empilhadas dentro da dupla-hélice, com suas estruturas hidrofóbicas em forma de anel e quase planares muito perto uma da outra e perpendiculares ao eixo longitudinal.
O pareamento perfeito das duas fitas cria um sulco maior e um sulco menor na superfície do duplex
As duas cadeias polinucleotídicas antiparalelas da dupla hélice de DNA não são idênticas nem na sua sequência de bases e nem na sua composição.
Elas são complementares entre si.
 
A dupla-hélice de DNA, ou duplex, é mantida por duas forças, como descrito anteriormente: ligações de hidrogênio entre os pares de bases complementares e interações de empilhamento de bases.
A complementaridade entre as cadeias de DNA é atribuída à ligação de hidrogênio entre os pares de bases.
As interações de empilhamento de bases, as quais são muito inespecíficas no que diz respeito à identidade das bases empilhadas, determinam a maior contribuição para a estabilidade da dupla-hélice.
O modelo sugere imediatamente um mecanismo para a transmissão da informação genética.
Diferentes formas tridimensionais da molécula de DNA
Variação estrutural no DNA reflete três aspectos:
As diferentes conformações possíveis da desoxirribose
A rotação em torno das ligações contíguas que constituem o esqueleto de fosfodesoxirribose
A rotação livre em torno da ligação C-1’-N-glicosídica
A forma B é a forma mais estável determinada por Watson e Crick e é mais comumente encontrada. 
A forma A é favorecida em muitas soluções que são relativamente livres de água.
A forma Z contém rotação helicoidal à esquerda
A ocorrência do A-DNA em células é duvidosa, mas existem evidências para algumas pequenas extensões (trechos) do Z-DNA em bactérias e em eucariotos.
Estruturas incomuns encontradas na molécula de DNA
Um tipo de sequência de DNA bem comum é um palíndromo.
Um palíndromo é uma palavra ou frase escrita de forma idêntica se for lida da esquerda para a direita ou vice-versa; dois exemplos são OMISSÍSSIMO e LUZ AZUL.
O termo é aplicado a regiões de DNA com repetições invertidas de sequências de bases tendo simetria dupla nas duas cadeiasde DNA. Tais sequências são autocomplementares dentro de cada cadeia e, consequentemente, têm potencial para formar estruturas cruciformes (em formato de cruz) ou em grampo
Forma estruturas em forma de grampo e cruciformes
Não forma estruturas em forma de grampo e cruciformes
Função das sequencias palindrômicas e estruturas em forma de cruz e grampo: sítios de reconhecimento para ligação de proteínas e enzimas ligadoras ao DNA.
Triplex e tetraplex de DNA
sítios de reconhecimento para ligação de proteínas e enzimas ligadoras ao DNA.
RNA´s
São polímeros de nucleotídeos onde diferentemente do DNA se apresentam em fita única e apresentam funções distintas, além da presença do nucleotídeo Uracila ao invés da Timina em sua cadeia. Os RNA’s são responsáveis por levar a informação genética do núcleo para o citosol e demais compartimentos celulares.
DNA
RNA
PROTEÍNA
Transcrição reversa
Transcrição
Tradução
Principais funções dos RNA´s
Levar a informação do gene para ser traduzido em proteínas pelos ribossomos (RNA mensageiro ou mRNA)
Transportar aminoácidos durante a síntese proteica ( RNA transportador ou tRNA)
Compor parte dos ribossomos (RNA ribossômico ou rRNA)
Catalisar reações biológicas atuando como enzimas ( ribozimas)
4. Estruturas das moléculas de RNA
Fita simples (estrutura primária)
Fita simples em estrutura secundária em forma de grampo
Tipos mais comuns de RNA´s e suas funções
5. Propriedades químicas da molécula de DNA
Alterações na molécula de DNA
Alguns nucleotídeos ou pares de bases podem passar por alterações ou transformações que podem ser feitas pela própria célula para inativar ou proteger regiões gênicas ou estas alterações podem ser erros cometidos pela mesma ou por agentes externos.
Metilação
Adição de um grupo metil (CH3) a uma base nitrogenada para ajudar no reconhecimento do próprio DNA frenta a DNA’s exógenos, inativação de regiões gênicas e hetercromatinização. 
5. Alterações no código genético
Desaminação 
Várias bases nucleotídicas sofrem perda espontânea de seus grupamentos amino exocíclicos (desaminação)
O produto da desaminação da citosina (uracila) é rapidamente reconhecido como estranho no DNA, sendo removido pelo sistema de reparo
Mutação
Alterações na estrutura do DNA que produzem mudanças permanentes na informação genética codificadas pelo DNA são chamadas de mutações, e muitas evidências sugerem uma ligação estreita entre o acúmulo de mutações em um organismo individual e os processos de envelhecimento e carcinogênese.
Uma mutação altera o conteúdo da informação no DNA e leva a expressão um produto não funcional (proteínas)
São consideradas mutações:
Troca de pares de bases
Inserção de nucleotídeos
Deleção de um par de base ou sequencia nucleotídica.
Podem ser causadas por :
Agentes químicos 
Agentes físicos
conservantes em alimentos processados
aceleradores de desaminação de bases
podem alterar certas bases do DNA.
Agentes físicos
Ex: Radiação UV