Estrutura e Organização do DNA e RNA

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Resumão: aula 01 de 
biologia molecular 
Estrutura e organização: 
RNA – base nitriogenada, ribose e grupamento 
fosfato. (hidroxila no carbono 2’ e no 3’). 
DNA – base nitrogenada, desoxirribose e grupamento 
fosfato. (hidroxila no carbono 3’). 
PAREAMENTO 
AT – duas pontes de hidrogênio 
CG – três pontes de hidrogênio 
- CARGAS DO DNA 
Grupo fosfato + açúcar = carga negativa; 
Bases nitrogendas = são apolares, daí, como estão 
em um ambiente “aquoso”, se voltam para a parte 
interna, passando por um processo de “exclusão 
hidrofóbica”. 
Tipos de bases nitrogenadas: 
Púricas – possuem dois anéis de carbono fusionados 
(Adeninha e Guanina); 
Pirimídicas – possuem apenas um anel de carbono 
(Timina/Uracila e Citosina) 
Tipos de ligações 
Fosfodiéster – Ocorre entre nucleotídeos. O 
grupamento fosfato (fica no C5’) reage com a hidroxila 
(fica no C3’). 
Ligação covalente – Une o açúcar à base nitrogenada. 
Pontes de H – ocorremm entre as bases nitrogenadas. 
- Possui estrutura helicoidal. 
Existem três tipos de DNA: 
DNA B – é parcialmente enovelado, sintetiza RNAm e 
é o mais comum nos humanos. Possui estrutura 
helicoidal com giro para a direita; 
DNA A – é mais condensado e só sintetiza RNAm 
quando o corpo realmente precisa. Possui estrutura 
helicoidal com giro para a direita: 
DNA Z – é o menos abundante e não sintetiza 
moléculas de RNAm. Possui giro para a esquerda. 
Não sintetiza RNAm por ser repleto de regiões com 
ligações CG (possuem três ligações entre si). 
- ÁREAS DO DNA 
ÁREA MAIS ALARGADA: zona em que as enzimas de 
correção atuam, de forma que a maioria das mutações 
nas sequências de bases nitrogenadas são 
consertadas. 
ARÉA MAIS RECLUSA: é um espaço de difícil 
acesso. 
DNA COMO MOLÉCULA DE INFORMAÇÃO: 
- Possui duas hélices codificantes; 
- Bases nitrogenadas voltadas para dentro; 
- Ligações fracas entre as cadeias (pontes de H), o 
que facilita a abertura para “pegar informações”; 
- Possuem uma região alargada, a qual permite a 
atuação das enzimas de reparo, o que garante a 
integridade da informação. 
Níveis de empacotamento 
- DNA livre; 
- Nucleossomo = DNA livre + Octâmero de proteínas 
histonas; 
- Cromatina = Nucleossomo + histona 1. (A maioroia 
do nosso DNA se encontra nesse estágio) 
*As histonas são ricas em lisina e arginina, 
aminoácidos com carga positiva, o que permite a 
interação IÔNICA com o DNA. 
* Nos gametas, as histonas são substituídas por 
PROTAMINAS, moléculas que garantem um nível de 
empacomento absurdo, o qual é necessário para que 
a passagem das informações se dê de forma correta e 
a hidrodinâmica do espermatozoide seja garantida. 
* As histonas prendem o DNA, mas, quando é 
necessário, elas dão uma “afrouxada” para que a 
síntese proteica possa ocorrer. 
*A cromatina pode possuir duas conformações: 
solenoide e ziguezag. 
TIPOS DE CROMATINA 
- Eucromatina: capaz de sintetizar moléculas de 
RNAm, porque possui certa “abertura” para 
codificação do gene. 
- Heterocromatina: é tão condensada que não permite 
a síntese de RNAm. É uma região inativada 
geneticamente. As regiões de heterocromatina 
sofrerão variações para cada tipo celular. 
*Mulheres: heterocromatina especial = Corpúsculo de 
Barr, que é proveniente da inativação de um dos 
cromossomos sexuais X. 
- Cromossomo: é, de fato, o maior nível de 
condesação a que uma fita de DNA pode chegar, 
sendo necessário apenas para os processos de 
divisão celular (mitose e meiose); 
FORMAÇÃO DA FIBRA DE CROMATINA 
- Depende da proteína de ARCABOUÇO, a qual 
servirá como um eixo no qual os filamentos de 
nucleossomo irão se enovelar ainda mais. Isso só 
ocorre quando a célula vai realizar divisões celulares. 
MITOSE/MEIOSE = Prófase, metáfase, anáfase e 
telófase. Na maioria das vezes, depois da telófase a 
célula passa pelo processo de citocinese, quando há a 
fragmentação da membrana plasmática em duas 
membranas. 
- Núcleo possui formação diversa: RNA, DNA e 
proteínas. 
CLASSIFICAÇÕES DO DNA 
- CÓPIA ÚNICA 
- MODERADAMENTE REPETITIVOS 
- ALTAMENTE REPETIVOS (geralmente, não são 
traduzidos, mas formam os micro e os minissatélites) 
MICROSSATÉLITES: repetições de pares de bases. 
MINISSATÉLITES: sequências de repetiçoes maiores. 
CROMOSSOMO 
- Grau máximo de condensação: matáfase. 
* Na anáfase, ocorre a sepação das cromátides irmãs 
e das regiões centroméricas. 
CENTRÔMERO: é a parte que une as cromátides. 
TELÔMEROS: extremidade. 
RON (Região Organizadora do Nucléolo): região rica 
em genes que codificam RNA ribossômico. 
TIPOS: metacêntrico,submetacêntrico, subtelocêntrico 
e acrocêntrico. 
*inserir imagem 
CROMOSSOMOS HOMÉLOGOS = Cromossos 
semelhantes, ou seja, não são IGUAIS. Cada 
cromossomo é proveniente de um dos progenitores. 
Se houver a recepção de dois cromossos vindos de 
um mesmo progenitor, temos um distúrbio 
cromossômico. 
Cariótipo – conjunto de cromossomos; 
Cariograma – cromossomos homologos pareados; 
Idiograma – desenho esquemático dos cromossomos. 
*46 cromossomos, sendo 22 pares autossômicos e um 
par sexual (XX ou XY). 
DOGMA CENTRAL DA BIOLOGIA 
- Replicação e tradução do DNA; 
- A replicação do DNA começa na fase S da intérfase 
(processo que antecede a divisão celular); 
- A replicação do DNA é semiconservativa, ou seja, a 
fita de DNA filha contém um filamento “materno” e um 
filamento “novo”/ recém sintetizado; 
- A replicação começa sempre no sentido 5’-3’ (na 
extremidade 5’, temos o grupamento fosfato; na 
extremidade 3’, temos o grupamento hidroxila); 
- O grupamento fosfato (5’) reage com o grupamento 
OH (3’). Dessa forma, para existir replicação, é 
neccessária a existência de uma OH livre, para que 
novos nucleotídeos sejam adicionados. 
PROCESSO DE REPLICAÇÃO: 
DNA-helicase: abre as fitas do DNA em regiões ricas 
em AT, porque só possuem duas pontes de H entre si; 
Topoisomerase/Girase: dá “cortes” nas fitas de DNA 
para impedir que as extremidades se enrrolem; 
Primase: adiciona moléculas de primer (são RNAs), os 
quais servirão como “sinalizadores” e como “bases” 
para o início da replicação, já que deixarão uma OH 
disponível, o que é fundamental. PRIMER = 
INICIADOR; 
DNA-polimerase: possui formato de luva de box e é, 
de fato, a grande responsável pela produção da fita 
complementar de DNA, já adiciona nucleoídeos na 
nova fita a partir das moléculas de primer. Existem 
três tipos: alfa, delta e epsilon. A polimerase alfa inicia 
o processo de adição de nucleotídeos e, 
posteriormente, é substituída por uma delta ou por 
uma epsilon (elas possuem uma velocidade de adição 
de nucleotídeos superior), as quais possuem a mesma 
função. 
*A DNA-polimerase delta possui um DOMÍNIO 
REVISOR, que é um macanismo de verificações, o 
qual visa redução de mutações e de erros no processo 
de replicação. Se algum erro for identificado, a DNA-
polimerase delta possui um domínio desnucleosídico, 
o qual destrói as ligações fosfodiéster já feitas e 
corrige os erros. Esse evento envolve gasto de 
energia, mas garante a integridade do DNA. Não é 
100% seguro. Vale lembrar que a fase G2 da intérfase 
também possui um domínio revisor. 
*A DNA-polimerase não consegue concluir todas as 
ligações fosfodiéster, pois os fragmentos de PRIMER 
são moléculas de RNA. 
FRAGMENTOS DE OKASAKI = DNA + RNA PRIMER 
- RNAse H: é responsável pela remoção das 
moléculas de RNA primer, deixando disponóveis os 
espaços para a DNA-polimerase fazer algumas 
ligações fosfodiéster. 
DNA-ligase: promove a ligação entre os nucleotídeos 
em que a DNA-pol não conseguiu atuar. As 
extremidades permanecem sem ligações. 
TELOMERASE: realiza um processo de transcriptase 
reversa, ou seja, transforma o próprio RNA em uma 
molécula de DNA, o qual protegerá a regiãpo 
codificante do DNA humano. Porém, com o passar 
das divisões, a ação da topoisomerase começa a 
falhar, o que causaa morte das células por 
senescência, já que partes importantes dos genes são 
danificadas. A telomerase sela as pontas do DNA. 
- Para evitar a formação de grampos no DNA, entra 
em ação as SSPs (proteínas de ligação do DNA 
unifilamentar), que impedem a formação dos grampos. 
 
Transcrição do RNA 
- Existem 5 tipos de moléculas de RNA: 
MENSAGEIRO: Carrega a informção genética (é o 
RNA da transcrição). 
TRANSPORTADOR: Transporta aminoácidos. 
RIBOSSÔMICO: Faz parte da estrutura dos 
ribossomos, que são produtos da junção de proteínas 
e moléculas de RNA. 
MICRO: Atuam no processo de regualção gênica pós-
transcricional. 
SN: participa do processo de splicing do RNAm. 
- Características dos tipos de RNA: 
MENSAGEIRO: é unifilamentar, carrega as 
informações em códons (trincas de bases) e é muito 
instával, podendo ser alterado facilmente, pois tem as 
bases expostas. 
TRADUTOR: é unifilamentar, possui estrutura em 3D 
(formato de trevo) (o que o torna mais estável). Só 
possui três bases espostas, as quais correspondem 
ao “anti-códon”, região que se conecta ao códon do 
RNAm. 
RIBOSSÔMICO: é uma riboenzima, corresponde a 
parte funcional dos ribossomos, enquanto as proteínas 
correspondem a parte estrutural. 
MICRO: Regulação gênica. 
PROCARIOTOS: densidade gênica elevadíssima, 
síntese de um único RNAm, alta compactação de 
informações. 
EUCARIOTOS SIMPLES: possuem poucas regiões 
intrônicas, tem alta densidade gênica 
(informação/espaço) 
EUCARIOTOS COMPLEXOS: possuem baixa 
densidade gênica e muitas regiões exônicas, o que 
favorece a aruação das proteínas regulatórias e o 
processo de regulação gênica e de diversidade, já que 
a informação se encontra diluída. 
- PROCESSO DE TRANSCRIÇÃO 
ENZIMA: RNA-polimerase. Existem 3 tipos: rna-pol 1, 
rna-pol 2 e rna-pol 3. 
1 e 3 – síntese de RNAs específicos. 
2- síntese de diversos tipos de DNA. Possui 
subnidade móvel que possibilita o reconhecimento e 
acoplamento ao sítio promotor. 
Sítio promotor: é formado por uma seq. de bases nitro. 
e funciona como um sinalizador do local em que está 
o gene a ser transcrito. 
*Existem duas regiões que precisam estar próximas 
uma da outra, são as regiões GACA box e TATA box, 
as quais marcam a região de início do gene. 
PROMOTORES FORTES: possuem a região GACA e 
TATA bem preservadas, são de fácil reconhecimento 
pela rna-pol 2. 
PROMOTORES FRACOS: possuem a região GACA e 
TATA desgastada e, muitas vezes, com alterações, o 
que dificulta o reconhecimento. 
*Genes constitutivos, que são essenciais para a 
manutenção da vida, possuem região promotora forte, 
para que possam ser melhor transcritos e traduzidos. 
*Quanto mais longe estiver um do outro, mais fraco 
será o sítio promotor. 
*Falhas no sítio promotor podem aumentar ou diminuir 
a expressividade de um determinado gene. Ex.: 
Câncer e a super divisão celular. 
*Não existem diferenças entre as rna-pol que 
trancrevem genes com sítios promotores fortes ou 
fracos. 
COMPLEXO DE PROTEÍNAS: indicam e conduzem a 
rna-pol até o gene que deve ser transcrito, atuam 
silenciando ou apontando o gene. É esse mecanismo 
que garante a diferenciação celular. 
INÍCIO DA TRANSCRIÇÃO = SÍTIO PROMOTOR + 
RNA-POL + COMPLEXO DE PROTEÍNAS 
- Depois disso, a transcrição tem início. Não há 
domínio revisor na RNA-pol, pois ela tem muita pressa 
para responder aos estímulos externos. Um mesmo 
RNA é traduzido várias vezes, de forma que uma 
mutação em apenas uma molécula de RNA não causa 
danos à célula. 
- Segue o mesmo padrão do DNA: 5’ – 3’, sendo 
necessária a OH livre do C3’. 
- O gatilho pro início da transcrição é o encontro entre 
a RNA-pol e o complexo de proteínas ativadoras. 
- A própria RNA-pol abre e fecha o DNA sem nenhum 
problema. 
MODIFICAÇÕES NO RNA 
- O início da transcrição tem a ação da CAP de 
guanina metilada, uma espécie de caparete que tá na 
região 5’ do RNA. 
- Depois que é liberado da RNA-pol, o RNA é atacado 
pela PAP (Poli-A-Polimerase), que adicionará na 
extremidade 3’ uma seq. de adeninas (CAUDA POLI 
A) 
- ENDONUCLEASES: são enzimas que cortam 
regiões específicas do RNA, as quais ele próprio 
sinaliza. 
- RNA SNARP: ainda no núcleo, o pré-RNAm passará 
pelo splicing, quando as regiões intrônicas serão 
removidas. Os necleotídeos removidos são 
reutilizados e vão pra RON. Depois da ação do RNA 
SNARP, o RNAm está maduro e pronto pra ser feliz. 
Os SNARPS são muito precisos. 
- CAP e Cauda Poli A auxiliam a saída do RNAm do 
núcleo. 
*DNA tá no sentido 3’-5’ e a fita de RNA sintetizada tá 
no 5’-3’. 
TRADUÇÃO DO RNA 
- SEQ. DE INÍCIO: AUG (aa correspondente: 
metionina, que pode ser removida depois. Assim, nem 
toda proteína terá o AUG como molécula inicial); 
- SEQ. DE TÉRMINO: UAA, UGA, UAG (não possuem 
aa correspondente, só indicam o fim da síntese 
proteica) 
*Existem regiões que não sintetizam genes (3’URT e 
5’URT), mas são importantes pra regulação gênica. 
Regiões que sintetizam se chamam ORF. 
- A molécula de RNA possui 4 bases nitrogendas, 
cada códon possui três bases nitrogenas. Assim, 
teríamos 64 RNAt disponíveis, mas as seq. de término 
não sintetizam RNAt, ou seja, só temos 61 RNAt. 
- O cód. gen humano é degenerado, pois só existem 
20 aa para 61 RNAt, ou seja, um aa pode ser 
transportado por mais de um RNAt. Exceto: triptofano 
e metionina, que só possuem um transportador. 
- O cód. gen é universal; 
- Não tem pontuação, ou seja, não tem intervalo entre 
as trincas. 
- Sem sobreposição, lidos de três em três. 
INÍCIO DA TRADUÇÃO 
1 – Fatores da tradução (proteínas) se ligam a região 
GAP (guanina metilada), porque ela sinaliza o local da 
tradução. 
2 – Recrutamento da subunidade menor do 
ribossomo. 
3 – Associação do RNAt com a metionina inicial à 
subnuidade menor do rib. 
4 – O Complexo de Iniciação da tradução vai migrar 
pela fita de RNAm até encontrar a seq. AUG. 
5 – Recrutamento da sub. maior. 
ALONGAMENTO DO RNA 
- Fatores de alongamento fazem o RNAr se 
movimentar pelas trincas; 
SUBUNIDADE MAIOR (cavidades EPA) 
- CAVIDADE A: recebe o RNAt com o aa. 
- CAVIDADE P: acopla o aa ao polipeptídeo (lig 
peptídica). 
- CAVIDADE E: porta de saída do RNAt. 
* O RNAt não é degradado, ele é captado por uma 
enzima e reciclado, usado em outros processos de 
sínt. prot. 
- TÉRMINO = LOCALIZAÇÃO DO UGA, UAG OU 
UAA. 
* O RNAm é lido por vários ribossomos ao mesmo 
tempo. A associção entre CAP e Cauda Poli A dá um 
formato redondo ao RNAm, daí quando o rib termina 
de sintetizar uma prot já engata na produção de outra. 
Assim, sem CAP e sem Cauda Poli A não há 
tradução.