1º Aula - Estrutura Dos Ácidos Nucléicos e Cromossomos

Componente curricular: Biologia Molecular

Profª Marília Scopel Andrighetti

ESTRUTURA DOS ESTRUTURA DOS ÁCIDOS NUCLÉICOS E ÁCIDOS NUCLÉICOS E

CROMOSSOMOSCROMOSSOMOS

ESTRUTURA DOS ÁCIDOS NUCLÉICOS - NUCLEOTÍDEOS

Tanto o DNA como o RNA são formados pelo encadeamento de grande número de moléculas menores, os nucleotídeos, formados por três tipos de substâncias químicas:

Base nitrogenada, composto por uma cadeia fechada de carbonos que contêm nitrogênio;

Uma pentose; Um fosfato.

A união da base nitrogenada com o açúcar é chamada nucleosídeo.

Nucleosídeo

NUCLEOTÍDEOS X NUCLEOSÍDEOS

Cinco tipos: Adenina, Guanina, Citosina, Timina e Uracila.

Adenina e Guanina: Duplo anel de átomos de carbono (anéis aromáticos); chamadas de purinas ou bases púricas.

Citosina, Timina e Uracila: Um anel de carbono; chamadas pirimidinas ou bases pirimídicas.

ESTRUTURA DOS ÁCIDOS NUCLÉICOS - NUCLEOTÍDEOS

DNA: Adenina – Timina; Citosina – Guanina RNA: Adenina – Uracila; Citosina - Guanina

PURINAS PIRIMIDINAS

adenina citosina

guanina timina DNA

uracila RNA

BASES NITROGENADAS

DNA: possui uma desoxirribose.Ácido desoxirribonucléico

RNA: possui uma ribose.Ácido ribonucléico

A ligação de um nucleotídeo com outro é entre o fosfato de uma unidade e a pentose da outra.

PENTOSES

PENTOSES

Ligação N- glicosídica – covalente; Hidroxila ligada ao carbono 1 da pentose.

LIGAÇÃO ENTRE A PENTOSE E A BASE NITROGENADA

LIGAÇÃO ENTRE NUCLEOTÍDEOS

Através de seus grupamentos fosfatos

Ligação Fosfodiéster

Nucleosídeo

Nucleotídeo

A ligação feita por pontes de hidrogênio:

Timina (T) liga-se à Adenina (A) - duas pontes de hidrogênio;

Citosina (C) liga-se à Guanina (G) - três pontes de hidrogênio.

LIGAÇÃO ENTRE BASES NITROGENADAS

Tais pontes de hidrogênio são formadas em decorrência da presença de grupos ceto (C=O) e amino (C-NH2) nas bases;

T e U A ceto amino

G Cgrupo ceto grupo ceto

e amino e amino

LIGAÇÃO ENTRE BASES NITROGENADAS

Pirimidina < Purina

Logo, AT e CG tem, aproximadamente, o mesmo tamanho;

Isso proporciona uma dimensão proporcional ao longo da molécula de DNA.

LIGAÇÃO ENTRE BASES NITROGENADAS

LIGAÇÃO ENTRE DUAS FITAS DE DNA

Duas fitas se enrolam em torno de um eixo imaginário;

Desoxirriboses ficam externas (expostas ao meio aquoso) e bases ficam internas (anéis são hidrofóbicos);

Fitas em direções opostas: 5’-3’ e 3’-5’ = FITAS ANTIPARALELAS;

As bases ficam pareadas entre as duas fitas, mantendo a estrutura da molécula.

DUPLA HÉLICE DO DNA

Devido ao pareamento das bases, as fitas de DNA são ditas COMPLEMENTARES;

Isso assegura uma replicação mais precisa;

Ligação glicosídica entre a pentose e a base não estão diretamente opostas na dupla-hélice;

Tal fato gera duas cavidades: maior e menor; Na cavidade maior, as bases ficam expostas ao

solvente, interagindo com moléculas sem precisar romper a estrutura do DNA.

DUPLA HÉLICE DO DNA

CAVIDADES MAIOR E MENOR DO DNA

Ligações covalentes – unem os átomos;

Forças hidrofóbicas – forçam as bases a se

esconderem dentro da dupla hélice;

Forças de Van der Walls – entre os anéis

aromáticos de bases adjacentes (ao lado);

Pontes de hidrogênio – entre as bases adjacentes.

FORÇAS QUE ESTABILIZAM A DUPLA-HÉLICE

Qual a ligação mais difícil de ser quebrada? Adenina – Timina ou Guanina – Citosina?

Se uma sequência de uma fita de polinucleotídeos fosse AATCCATGT, qual seria o filamento complementar?

REFLEXÃO

São processos importantíssimos para a replicação, recombinação e transcrição do material genético;

Desnaturação: pontes de hidrogênio entre as fitas complementares são rompidas;

Renaturação: inverso da desnaturação.

DESNATURAÇÃO E RENATURAÇÃO

Pode ocorrer por aumento de temperatura, tratamento com ácidos ou bases, agentes desnaturantes e concentração de sal;

Pareamento entre as bases não apresenta a mesma estabilidade – separação de GC exige temperaturas mais altas, ou concentração de agentes desnaturantes, devido à diferenças do número de pontes de hidrogênio.

DESNATURAÇÃO

Tm:Tm: Temperatura na qual 50% do DNA encontra-se desnaturado;

A Tm depende da proporção de bases AT em relação à GC;

[ ] GC Temperatura Tm

DESNATURAÇÃO

Ocorre através do resfriamento;

O anelamento ocorre a uma temperatura de 25ºC abaixo da Tm;

À medida que algumas bases se associam, a velocidade de renaturação aumenta;

Caso ocorra um resfriamento abrupto, as fitas de DNA podem colapsar e não renaturar.

RENATURAÇÃO

A velocidade de renaturação do genoma depende do seu tamanho e

da sua complexidade

RENATURAÇÃO

TIPOS DE DNA

SintéticoSintético

Oligonucleotídeos: sequências curtas e pré-determinadas de DNA sintético;

Fisiológicos (Fisiológicos (in vivoin vivo))

Tipo B, A e Z: Diferem quanto à conformação e podem facilitar ou dificultar a interação da molécula com proteínas.

Forma clássica descrita por Watson e Crick e mais abundante;

Dupla-hélice gira para a direita;

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

Dupla-hélice gira para a direita;

Forma desidratada do tipo B;

Conclui uma volta a cada 11pb (pares de base);

Apresenta estrutura mais curta e larga;

Forma presente nas regiões híbridas de DNA:RNA e em RNA dupla fita.

DNA TIPO Z

Dupla-hélice gira para a esquerda; Ocorre quando o açúcar e a base

nitrogenada ficam do mesmo lado da ligação glicosídica;

Cadeia aparece na forma de zigue-zague;

Apresenta estrutura mais longa e fina;

Conclui uma volta a cada 12pb (pares de

base); Em eucariotos o DNA tende a assumir a

conformação Z-DNA devido à metilação do DNA.

Enzimas que promovem a quebra de ligações fosfodiéster;

As fitas de DNA podem, assim, passarem uma sobre a outra e alterarem o superenrolamento da molécula;

São importantes nos eventos de replicação, transcrição e recombinação;

Enzimas alvos de drogas antimicrobianas e anticancerígenas.

TOPOISOMERASES

Polímero linear de nucleotídeos unidos por ligações fosfodiéster 5’3’;

Ribose - açúcar presente; Timina (T) é substituída pela Uracila (U); Normalmente fita simples, embora possa

apresentar pareamento intracadeia (estrutura similar ao DNA tipo A);

Alguns vírus apresentam RNA fita dupla como genoma;

Híbridos DNA:RNA (estrutura tipo A) são formados na transcrição.

ESTRUTURA DO RNA

mRNA (mensageiro): transfere a informação do DNA ao ribossomo para a síntese de proteínas;

rRNA (ribossomal): componente dos ribossomos. Representa 75% do RNA total da célula;

tRNA (transportador): carrega os resíduos de aminoácidos até os ribossomos para a síntese de proteínas.

TIPO DE RNA: LOCALIZAÇÃO E FUNÇÃO

mRNA

rRNA e tRNA

CÓDIGO GENÉTICO

TIPO DE RNA: LOCALIZAÇÃO E FUNÇÃO

Eucariotos ainda contêm:

hnRNA (heterogêneos nucleares): precursores de mRNA;

snRNA (pequenos nucleares): ligados a proteínas formando as ribonucleoproteínas (snRNP) que tem função de produzir mRNA funcionais;

Ribozimas: pequenos RNAs presentes no núcleo e citoplasma com funções estruturais e catalíticas.

Proteínas: organizam, replicam e transcrevem as informações do DNA;

Não específicas: empacotam e mantêm a estabilidade da molécula;

Específicas: ligam-se a sequências definidas de nucleotídeos. Auxiliam o início da transcrição e controlam esse processo.

INTERAÇÕES DNA/PROTEÍNAS

Para o reconhecimento do DNA por proteínas, as fitas não precisam estar abertas;

Bases expostas são reconhecidas por aminoácidos na cavidade maior (principalmente) e menor do DNA;

Os aminoácidos ligam-se às bases por pontes de hidrogênio.

INTERAÇÕES DNA/PROTEÍNAS

Competição: duas proteínas reconhecem o mesmo sítio. A ligação depende da [ ] de cada uma e da intensidade da ligação;

Cooperação: proteínas só se ligam conjuntamente. Ocorre também com proteínas que só se ligam após a ligação de uma primeira que reconhece a sequência do DNA;

Autocooperação: quando proteínas iguais se ligam adjacentes e a primeira facilita a ligação das demais.

INTERAÇÕES DNA/PROTEÍNAS