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Nucleo'deos Kalynka Livramento GQI132 ESTRUTURA DOS ÁCIDOS NUCLÉICOS NUCLEOTÍDEOS Os nucleo'deos possuem diversas funções no organismo. -‐ ConsNtuição dos ácidos nucléicos DNA e RNA -‐ A sequência de nucleo'deos = aminoácido = proteínas ou outros produtos funcionais. -‐ Por sua vez, um segmento de DNA contém informações p/ a síntese de RNA, proteína e outros produtos biológicos funcionais -‐ “GENE” ESTRUTURA DOS ÁCIDOS NUCLÉICOS NUCLEOTÍDEOS Tanto o DNA como o RNA são formados pelo união de grande número de moléculas menores, os nucleo'deos. DNA (ácido desoxirribonucléico) -‐ função armazenar e transmiNr informação genéNca RNA -‐ armazenador da informação genéNca em alguns vírus, importante na transmissão da informação -‐ vários Npos (mRNA, tRNA e rRNA) ESTRUTURA DOS ÁCIDOS NUCLÉICOS NUCLEOTÍDEOS Compostos por três tipos de substâncias químicas: - Base nitrogenada - Uma pentose; - Um fosfato A união da base nitrogenada com o açúcar é chamada nucleosídeo. Nucleosídeo ESTRUTURA DOS ÁCIDOS NUCLÉICOS NUCLEOTÍDEOS ESTRUTURA DOS ÁCIDOS NUCLÉICOS NUCLEOTÍDEOS PENTOSES v Cinco tipos: Adenina, Guanina, Citosina, Timina e Uracila. v Adenina e Guanina: Duplo anel de átomos de carbono (anéis aromáticos); chamadas de purinas ou bases púricas. v Citosina, Timina e Uracila: Um anel de carbono; chamadas pirimidinas ou bases pirimídicas. BASES NITROGENADAS ESTRUTURA DOS ÁCIDOS NUCLÉICOS NUCLEOTÍDEOS PURINAS PIRIMIDINAS adenina citosina guanina timina è DNA uracila è RNA BASES NITROGENADAS ESTRUTURA DOS ÁCIDOS NUCLÉICOS NUCLEOTÍDEOS -‐ Ligação N-‐ glicosídica – covalente; -‐ Hidroxila ligada ao carbono 1 da pentose. LIGAÇÃO ENTRE A PENTOSE E A BASE NITROGENADA ESTRUTURA DOS ÁCIDOS NUCLÉICOS NUCLEOTÍDEOS LIGAÇÃO ENTRE NUCLEOTÍDEOS Através de seus grupamentos fosfatos Ligação Fosfodiéster (hidroglica) Nucleosídeo v A ligação feita por pontes de hidrogênio: ü Timina (T) liga-se à Adenina (A) - duas pontes de hidrogênio; ü Citosina (C) liga-se à Guanina (G) - três pontes de hidrogênio. LIGAÇÃO ENTRE BASES NITROGENADAS ESTRUTURA DOS ÁCIDOS NUCLÉICOS NUCLEOTÍDEOS ESTRUTURA DOS ÁCIDOS NUCLÉICOS NUCLEOTÍDEOS v DNA é principal componente cromossomo ESTRUTURA DOS ÁCIDOS NUCLÉICOS DNA GENE -‐ é toda sequencia de DNA que codifica uma estrutura primária de algum produto gênico final, podendo ser uma polipep'deo (funcional ou sinalizador), um RNA estrutural ou catalíNco. Exóns e Introns. REGIÕES REGULADORAS -‐ iniciação e finalização de “leituras”. v DNA é composto por: - Bases nitrogenadas: guanina, citocina, tiamina e adenina. - Grupo fosfato: ácido fosfórico - Açúcar - pentose desoxirribose ESTRUTURA DOS ÁCIDOS NUCLÉICOS DNA - Primeiros estudos: 1940 v A composição das bases de DNA difere de uma espécie para outra e não se altera. v Diferentes tecidos do organismo contém o mesmo DNA em todas as suas células (= composição). v A composição de A e T são iguais e de C e T também; a soma de resíduos de purina é igual ao dos pirimidinas. ESTRUTURA DOS ÁCIDOS NUCLÉICOS DNA - Início da década de 50 -Rosalind Franklin e Maurice Wilkins - métodos de difração de raio-x - fibras de DNA. - - Os pontos que formam uma cruz denotam uma estrutura helicoidal. - - Hélice com duas periodicidades ao longo do eixo: 3,4Åe 34Å ESTRUTURA DOS ÁCIDOS NUCLÉICOS DNA DESAFIO: Desvendar a estrutura tridimensional! - 1953 - Watson e Crick v Duas cadeias helicoidais de DNA que se enrolam em torno de um eixo para formar a dupla hélice v O pareamento das duas fitas cria um suco principal e um suco secundário - pontes de hodrogênio v Desoxirriboses e grupos fosfatos ficam externas (expostas ao meio aquoso) e bases ficam internas (anéis são hidrofóbicos); ESTRUTURA DOS ÁCIDOS NUCLÉICOS DNA - 1953 - Watson e Crick - Ligações fosfodiéster ocorrem na mesma direção? ESTRUTURA DOS ÁCIDOS NUCLÉICOS DNA DN A Po lim er as ae - 1953 - Watson e Crick - Fitas em direções opostas: 5’-3’ e 3’-5’ = FITAS ANTIPARALELAS v As bases ficam pareadas entre as duas fitas, mantendo a estrutura da molécula COMPLEMENTARES ESTRUTURA DOS ÁCIDOS NUCLÉICOS DNA v DNA: Fitas COMPLEMENTARES - Compreensão da REPLICAÇÃO - Síntese complementar - Avanço na compreensão da herança familiar - DNA pode ser sintetizado à Oligonucleotídeos: sequências curtas e pré-determinadas de DNA sintético - PCR - ESTRUTURA DOS ÁCIDOS NUCLÉICOS DNA ESTRUTURA DOS ÁCIDOS NUCLÉICOS DNA ESTRUTURA DOS ÁCIDOS NUCLÉICOS DNA ESTRUTURA DOS ÁCIDOS NUCLÉICOS DNA Fisiológicos (in vivo) Tipo B, A e Z Ø Diferem quanto à conformação e podem facilitar ou dificultar a interação da molécula com proteínas. ESTRUTURA DOS ÁCIDOS NUCLÉICOS DNA v Forma clássica descrita por Watson e Crick e mais abundante; v Dupla-‐hélice gira para a direita; v Conclui uma volta a cada 10pb (pares de base). Obs: Em solução, geralmente o DNA assume a conformação B. Quando há pouca água disponível para interagir com a dupla hélice, o DNA assume a conformação A. DNA TIPO B DNA TIPO A v Dupla-‐hélice gira para a direita; v Mais comum em soluções desprovidas de água v É incerto se esse Npo ocorre nas células. v Conclui uma volta a cada 11pb (pares de base); v Apresenta estrutura mais curta e larga; v Forma presente nas regiões híbridas de DNA:RNA e em RNA dupla fita. DNA TIPO Z v Dupla-‐hélice gira para a esquerda; v Ocorre quando o açúcar e a base nitrogenada ficam do mesmo lado da ligação glicosídica; v Cadeia aparece na forma de zigue-‐zague; v Apresenta estrutura mais longa e fina; v Conclui uma volta a cada 12pb (pares de base) v Pequenos DNA-‐Z já foram relatados em cél. de eucariotos e procariotos v Regulação da expressão de alguns genes ou na recombinação genéNca. ESTRUTURA DOS ÁCIDOS NUCLÉICOS DNA Tipos de DNA v Aumentam ou diminuem o grau de enovelamento do DNA v São importantes nos eventos de replicaçãoe empacotamento do DNA v Enzimas alvos de drogas anNmicrobianas e anNcancerígenas. TOPOISOMERASES I e II ESTRUTURA DOS ÁCIDOS NUCLÉICOS DNA v Ligações covalentes – unem os átomos; v Forças hidrofóbicas – forçam as bases a se esconderem dentro da dupla hélice; v Forças de van der Walls – entre os anéis aromáNcos de bases adjacentes (ao lado); v Pontes de hidrogênio – entre as bases adjacentes. FORÇAS QUE ESTABILIZAM A DUPLA- HÉLICE ESTRUTURA DOS ÁCIDOS NUCLÉICOS DNA v São processos importan'ssimos para a replicação, recombinação e transcrição do material genéNco; v Desnaturação: pontes de hidrogênio entre as fitas complementares são rompidas; v Renaturação: inverso da desnaturação. DESNATURAÇÃO E RENATURAÇÃO Química dos ácidos nucléicos ESTRUTURA DOS ÁCIDOS NUCLÉICOS DNA DESNATURAÇÃO E RENATURAÇÃO Química dos ácidos nucléicos ESTRUTURA DOS ÁCIDOS NUCLÉICOS DNA v Pode ocorrer por aumento de temperatura, tratamento com ácidos ou bases, agentes desnaturantes e [sal] v Pareamento entre as bases não apresenta a mesma estabilidade – separação de GC exige temperaturas mais altas, ou ↑ [agentes desnaturantes], devido à diferenças do número de pontes de hidrogênio. ESTRUTURA DOS ÁCIDOS NUCLÉICOS DNA ↑ DESNATURAÇÃO E RENATURAÇÃO Química dos ácidos nucléicos v Tm: Temperatura na qual 50% do DNA encontra-‐se desnaturado; v A Tm depende da proporção de bases AT em relação à GC; ↑ [ ] GC ↑ Temperatura ↑ Tm ESTRUTURA DOS ÁCIDOS NUCLÉICOS DNA DESNATURAÇÃO E RENATURAÇÃO Química dos ácidos nucléicos v Ocorre através do resfriamento; v O anelamento ocorre a uma temperatura de 25ºC abaixo da Tm; v À medida que algumas bases se associam, a velocidade de renaturação aumenta; v Caso ocorra um resfriamento abrupto, as fitas de DNA podem colapsar e não renaturar. RENATURAÇÃO ESTRUTURA DOS ÁCIDOS NUCLÉICOS DNA A velocidade de renaturação do genoma depende do seu tamanho e da sua complexidade RENATURAÇÃO ESTRUTURA DOS ÁCIDOS NUCLÉICOS DNA ESTRUTURA DOS ÁCIDOS NUCLÉICOS DNA Outras propriedades químicas… -‐ Formação de híbridos: mto importante para detectar sequencias semelhantes de DNA em duas espécies ≠. -‐ Dúplex-‐híbrido: reflete a herança evoluNva comum -‐ qto mais próximos, mais similares são os trechos de DNA responsáveis pela codificação de prt e RNA. ESTRUTURA DOS ÁCIDOS NUCLÉICOS DNA Outras propriedades químicas… -‐ São passíveis de transformações não enzimáNcas -‐ MUTAÇÃO -‐ Reações lentas que alteram a estrutura do DNA -‐ modificam a base nitrogenada. -‐ Envelhecimento das células e carcinogênese -‐ UV -‐ 10% -‐ Agentes químicos -‐ ácido nitroso e o bisulfito -‐ agentes preservaNvos: impedem o crescimento de bactérias tóxicas -‐ Espécies reaNvas de oxigênio (H2O2, OH, HO2-‐, O2-‐) SISTEMA REPARO REPLICAÇÃO DO DNA -‐ Capacidade do DNA de originar cópias exatas de si mesmo -‐ Divisão celular: 10 trilhões de células -‐ Frequência de erro 10-‐9 a 10-‐10 (MITOSE/MEIOSE) -‐ Sistema Reparo -‐ Procariotos -‐ 60.000 nucleo'deos/min -‐ Eucariotos -‐ 5000 nucleo'deos/min ESTRUTURA DOS ÁCIDOS NUCLÉICOS DNA ESTRUTURA DOS ÁCIDOS NUCLÉICOS DNA REPLICAÇÃO DO DNA IMPORTÂNCIA: Permite que após a divisão celular, as células filhas recebam a mesma quanNdade de moléculas de DNA da célula-‐mãe. ENZIMAS ENVOLVIDAS NA REPLICAÇÃO 1-‐ DNA GIRASE OU TOPOISOMERASE II -‐ “relaxar” molécula de DNA e facilitar a ação da helicase 2-‐ HELICASE -‐ Separa as duas fitas de DNA (Forquilha de replicação) 3-‐ DNA POLIMERASE II -‐ Repara o DNA e assim permite o início da síntese 4-‐ RNA PRIMASE -‐ Síntese de primer RNA -‐ sinalização ESTRUTURA DOS ÁCIDOS NUCLÉICOS DNA ENZIMAS ENVOLVIDAS NA REPLICAÇÃO 4-‐ DNA POLIMERASE III -‐ Acrescentar os nucleo'deos 5’-‐3’ 5-‐ DNA POLIMERASE I -‐ Revisão editorial: remove bases mal emparelhadas e o PRIMERS 6-‐ DNA ligase -‐ liga os FRAGMENTOS de OKASAKI 7-‐ Rnase-‐H 8-‐ RNA I 9 -‐ SSB ESTRUTURA DOS ÁCIDOS NUCLÉICOS DNA ESTRUTURA DOS ÁCIDOS NUCLÉICOS Replicação do DNA ESTRUTURA DOS ÁCIDOS NUCLÉICOS Replicação do DNA ESTRUTURA DOS ÁCIDOS NUCLÉICOS Replicação do DNA ESTRUTURA DOS ÁCIDOS NUCLÉICOS Replicação do DNA ESTRUTURA DOS ÁCIDOS NUCLÉICOS Replicação do DNA ESTRUTURA DOS ÁCIDOS NUCLÉICOS Replicação do DNA ESTRUTURA DOS ÁCIDOS NUCLÉICOS Replicação do DNA ESTRUTURA DOS ÁCIDOS NUCLÉICOS Replicação do DNA ESTRUTURA DOS ÁCIDOS NUCLÉICOS Replicação do DNA ESTRUTURA DOS ÁCIDOS NUCLÉICOS Replicação do DNA REPLICAÇÃO SEMICONSERVATIVA ESTRUTURA DOS ÁCIDOS NUCLÉICOS DNA DNA pode ser sequenciado e manipulado - quais as vantagens? PCR -‐ amplificação -‐ Transgenia ESTRUTURA DOS ÁCIDOS NUCLÉICOS DNA PCR ESTRUTURA DOS ÁCIDOS NUCLÉICOS DNA PCR ESTRUTURA DOS ÁCIDOS NUCLÉICOS DNA PCR ESTRUTURA DOS ÁCIDOS NUCLÉICOS DNA PCR ESTRUTURA DOS ÁCIDOS NUCLÉICOS DNA PCR ESTRUTURA DOS ÁCIDOS NUCLÉICOS DNA ESTRUTURA DOS ÁCIDOS NUCLÉICOS DNA ESTRUTURA DOS ÁCIDOS NUCLÉICOS DNA ESTRUTURA DOS ÁCIDOS NUCLÉICOS DNA ESTRUTURA DOS ÁCIDOS NUCLÉICOS DNA ¢ Qual a ligação mais difícil de ser quebrada? Adenina – Timina ou Guanina – Citosina? ¢ Se uma sequência de uma fita de polinucleotídeos fosse AATCCATGT, qual seriao filamento complementar? Para pensar: ESTRUTURA DOS ÁCIDOS NUCLÉICOS DNA ESTRUTURA DOS ÁCIDOS NUCLÉICOS RNA O RNA é polímero linear de nucleo'deos unidos por ligações fosfodiéster 5’→3’. É a segunda forma principal dos ácidos nucleo'deos. 1 -‐ Possuem mtas informações originadas do DNA -‐ Atuam como intermediário usando informações do DNA para especificar a sequência de aminoácidos. 2 -‐ São responsáveis pelo transporte das informações genéNcas por toda a célula. -‐ É encontrado tanto no núcleo quanto no citoplasma das células -‐ O aumento na demanda por proteínas também aumenta a concentração de RNA na célula. ESTRUTURA DOS ÁCIDOS NUCLÉICOS RNA RNA é mto semelhante ao DNA -‐ possue 03 diferenças: 1 -‐ Bases nitrogenadas: adenina, guanina, citosina e URACILA (subsNtuição da Nmina). ESTRUTURA DOS ÁCIDOS NUCLÉICOS RNA 2 -‐ Fita simples v Normalmente fita simples, embora possa apresentar pareamento intracadeia (estrutura similar ao DNA Npo A); v Alguns vírus apresentam RNA fita dupla como genoma; v Híbridos DNA:RNA (estrutura Npo A) são formados na transcrição. ESTRUTURA DOS ÁCIDOS NUCLÉICOS RNA 3 -‐ Açúcar: RIBOSE (DNA -‐ Desoxirribose) mRNA (mensageiro): transfere a informação do DNA ao ribossomo para a síntese de proteínas; ESTRUTURA DOS ÁCIDOS NUCLÉICOS RNA mRNA ESTRUTURA DOS ÁCIDOS NUCLÉICOS RNA ESTRUTURA DOS ÁCIDOS NUCLÉICOS RNA ESTRUTURA DOS ÁCIDOS NUCLÉICOS RNA ESTRUTURA DOS ÁCIDOS NUCLÉICOS RNA Eucariotos ainda contêm: v hnRNA (heterogêneos nucleares): precursores de mRNA; v snRNA (pequenos nucleares): ligados a proteínas formando as ribonucleoproteínas (snRNP) que tem função de produzir mRNA funcionais; v Ribozimas: pequenos RNAs presentes no núcleo e citoplasma com funções estruturais e catalíticas. TRANSCRIÇÃO DO RNA • DNA, ATP, Fatores de transcrição e RNA polimerase. • A molécula de DNA abre-‐se por ação da enzima RNA POLIMERASE • Em seguida começa o pareamento de novos nucleo'deos • Depois de pareado, o RNA pronto irá soltar-‐se e vai para o citoplasma • A molécula de DNA se recompõe e volta ao normal ESTRUTURA DOS ÁCIDOS NUCLÉICOS RNA ESTRUTURA DOS ÁCIDOS NUCLÉICOS Transcrição do RNA ESTRUTURA DOS ÁCIDOS NUCLÉICOS Transcrição do RNA ESTRUTURA DOS ÁCIDOS NUCLÉICOS Transcrição do RNA ESTRUTURA DOS ÁCIDOS NUCLÉICOS Transcrição do RNA ESTRUTURA DOS ÁCIDOS NUCLÉICOS Transcrição do RNA ESTRUTURA DOS ÁCIDOS NUCLÉICOS Transcrição do RNA ESTRUTURA DOS ÁCIDOS NUCLÉICOS Transcrição do RNA RESUMO da aula -‐ Estruturas dos nucleo'deos -‐ Ácidos nucleo'deos: DNA e RNA (estrutura e função) -‐ Desnaturação X Renaturação DNA -‐ Replicação do DNA -‐ Manipulação do DNA pelo homem. -‐ PCR -‐ Transcrição Estude para a prova: Vídeos: h�p://www.ufrgs.br/lbma/animacoes.htm Site: youtube OBRIGADA.
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