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Estrutura e Função de Ácidos Nucleicos
Profa Dra Marisa A. Nogueira Diaz
Disciplina: Fundamentos de Bioquímica
A Importância do DNA
• O DNA é chamado de “molécula da vida” pois
contém o código para construção das proteínas em
todos os seres vivos;
• Nos procariontes encontra-se uma molécula de
DNA circular (cromossomo bacteriano) e outras
moléculas circulares chamadas plasmídeos;
Replicação
Transcrição
Tradução
Proteína
Ácido Desoxirribonucleico
Ácido Ribonucleico
Nucleoide (DNA compactado)
Pili
Flagelo
Envelope celular (membrana)
Célula procariótica (bactérias):
Não tem organelas (núcleo, mitocondrias, etc)
Material genético compactado no nucleóide (não compartimentalizado)
Cromossomo único, circular fechado (na maioria das bactérias, ex: Escherichia coli)
Nucleóide da Bactéria
Nos eucariontes, o DNA é encontrado no núcleo celular formando os cromossomos e também nas mitocôndrias e nos cloroplastos;
• Chamamos de Gene a um segmento de DNA que contém informações para a síntese de uma ou mais proteínas.
Componentes dos ácidos nucleicos
Açúcar
O HOH2C
H
H
H H H
OH
OH
Deoxiribose
1´
5´
4´
3´ 2´
Ribose
O HOH2C
H
OH
H H H
OH
OH
1´
5´
4´
3´ 2´
Açúcares
Guanina
O
N
N N
H
N
N H
H
H
H
Purinas
Adenina
N
H
N
H N
H
N
N
H
H
Citosina
H
H N
H
O
N
N
H H
H N
H
O
O
N
H3C H
Timina
H N
H
O
O
N
H H
Uracila
Pirimidinas
O P P O O P -O
O O O
O- O- O-
Fosfato
Sítio de ligação
Nucleosídeos
O CH
H
H
H H H
O
H
Deoxiribose
Adenina NH2
N
H N
H
N
N
H
HO
H
2`-desoxi-adenosina
Nucleotídeos
O CH
2
H
H
H H H
O
H
Deoxiribose
O P P O O P -O
O O O
O-
Fosfato
O- O-
Adenina NH2
N
H N
H
N
N
H
2`-desoxi-adenosina 5`-fosfato
Ribonucleotídeo
Desoxirribonucleotídeos
Pareamento de Bases
A C
G T
Pareamento de Bases
Bases são complementares.
Pontes de hidrogênio são formadas entre as bases:
A = T 2 pontes de hidrogênio
G C 3 pontes de hidrogênio
G C É MAIS ESTÁVEL
A = T
G C
Ligação de hidrogênio
CH2
O
OH
Guanina
O
N
N
N
H
N
N
H
H
H
O H2C
OH
Citosina
H
H
N O
N
N
H H
Pareamento de nucleotídeos
Pareamento de nucleotídeos
Ligação de hidrogênio
CH2
O
OH
Adenina N
H
N H
N
H
N
N
H
O H2C
OH
H N
O
O
N
H3C H
Timina
Parte externa
Parte interna
DNA fita dupla: cadeias antiparalelas
Polimerização
OH
O H2C
P
O
O O
O
P P O
O
O
P O
O
O
O
O
O
O O H2C
OH
P
O
O O
O
5´
3´
DNA polimerases RNA polimerases
P P O
O
O
P O
O
O
O
O
O
O O H2C
OH
P P O
O
O
P O
O
O
O
O
O
O O H2C
OH
P P O
O
O
P O
O
O
O
O
O
O O H2C
OH
5´
3´
3´
5´
5´
3´
Inicia-se com trifosfatos
de nucleotídeos
Pareamento de
fitas de DNA
OH
O H2C
P
O
O O
O
O H2C
P
O
O O
O
O H2C
P
O
O O
O
O H2C
P
O
O O
O
O H2C
P
O
O O
O
O H2C
OH
P
O
O O
O
3´
3´
5´
5´
Invertido e
Complementar
5`
3´
1’
2’
4’
3´
5`
Ligação Fosfodiester
Entre As
bases
OBSERVE A COMPLEMENTAÇÃO DE BASES DO DNA
ADENINA
TIMINA
Se liga a Timina por
duas pontes de
hidrogênio.
A = T
GUANINA
CITOSINA
Se liga a citosina por
três pontes de
hidrogênio.
G C
Observe a complementação de uma fita de DNA.
A T A C A T G G G C T A G A A
T T T T T T G G C C C C A A A
Sempre com a adenina se ligando a timina através de duas pontes de hidrogênio e a
guanina se ligando a citosina por três pontes de hidrogênio.
P
P
P
P
P
P
P
P
P
P
P
P
P
P
P P
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
A estabilidade da dupla fita: as pontes de hidrogênio
Dupla hélice de DNA:
Watson-Crick, 1953
Sulco maior
Sulco menor
DNA
Há 10,5 pares de bases por volta Completa da dupla hélice *
*
DNA natural pode existir de três formas:
Giram para direita
Giram para esquerda
Predomina em
solução aquosa
Predomina em
solução apolar
Encontrado em todos os DNAs
A transição entre as formas de DNA pode desempenhar um papel importante na regulação da expressão genética.
Absorbância do DNA sob luz UV
Comprimento de onda (nm)
Absorbância
Efeito hipercrômico
Fita simples
Dupla fita aumenta a
absorção
Interação intima (dipolo-dipolo e Vander Waals)
entre as bases empilhadas
diminui a absorção
No UV.
Timina no Lugar de uma Uracila no DNA Por quê?
Para prevenir mutações potencialmente letais !
N
N
NH2
O
HN
N
NH2
O
H
HN
NO
O
H
H2ONH3
CitosinaUracila
Citosina Citosina Uracila
C
G
U
A
Tautomerismo
ERRO
Existem enzimas que reconhecem o erro no DNA e
trocam Uracila por Timina impedindo que uma base seja
incorporada erroneamente...
Se Uracila existisse normalmente no DNA as enzimas não
saberiam reconhecer uma Uracila normal de uma vinda de
desaminação da citosina.
Gasta-se muita energia para SINTETIZAR Timina e como RNA
é constantemente degradado e ressintetizado a partir do DNA
não vale a pena gastar energia para incorporar Timina no RNA.
HN
NO
O
H
CH3
Desnaturação e Renaturaçãodo
DNA (1961 -Marmure Doty descobriram a
RENATURAÇÃOdo DNA)
•As duas fitas da dupla hélice podem ser reversivelmente
separadas quando as PONTES DE HIDROGÊNIO são
rompidas:
A dupla hélice de DNA pode ser desnaturada reversívelmente:
Aumento de temperatura
ou Extremos de pH (usamos pH alcalino para separar as fitas)
Desnaturação e Renaturação da fita dupla de DNA
Cada espécie de DNA possui
uma temperatura característica,
ou Ponto de fusão. Quanto maior
o número de bases, com três
ligações de H maior a T.
G C
Pois requer maior energia térmica.
DNA parcialmente desnaturado
Bolhas de DNA onde ocorreu a desnaturação
Ricas em A=T
Desnaturados pelo
aquecimento
Mistura e resfria Hibridos: DNAs de espécies diferentes formam regiões de bases pareadas:
Reflete herança evolucionária comum
ATP : O trasportador de energia na Célula
A cada dia o ser humano gasta o equivalente a seu peso corporal de ATP.
A sua energia é atribuida a grande quantidade de energia liberada na sua hidrolise.
ADP
Mais estável
Reação exergônica = libera muita energia!!!
Ligação de alta energia
Em pH = 7,0
ATP = 3,3 de carga negativa ADP = 2,8 AMP = 1,1 ATP tem maior repulsão eletrotática
O P P O O P -O
O O O
O- O- O-
Acomoda melhor a carga negativa
Co-fator enzimático
Transferência do grupo acila
Co-fator enzimático
Co-fator enzimático
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