ácidos nucleicos 1

Quitéria Paravidino

Aulas 19 e 20

Justiça de Salomão

Exame de paternidade ou maternidade Bebê ainda está dentro do

útero (líquido amniótico)

Bebê já nascido (placenta ou sangue)

Pais vivos (em ambos os casos acima)

Pais falecidos (extração de DNA da medula de um osso longo como o fêmur ou fio de cabelo)

Introdução São eles: Ácido Ribonucleico (RNA) e Ácido

desoxirribonucleico (DNA).

São polímeros constituídos de unidades chamada nucleotídeos.

Importância: RNA e DNA constituem o material genético dos seres vivos.

Informação necessária para a formação de um novo organismo a cada geração.

Os ácidos nucléicos (DNA e RNA) foram descobertos no núcleo de piócitos (células de pus), em 1869, pelo bioquímico suiçoFriedrich Miescher.

Por volta de 1920 foi desenvolvido um corante que se liga especificamente ao DNA (vermelho).

A demonstração convincente que o DNA é material genético veio dos experimentos a seguir.

O experimento de Griffith - 1927

Trabalho com Streptococcus pneumoniae.

Duas linhagens de pneumococos: designadas L e R.

As cepas L formam colônias lisas, são capsuladas e virulentas (causam a doença.)

As cepas R formam colônias rugosas, não possuem cápsula e não são virulentas.

A intenção de Griffith era desenvolver uma vacina.

CONCLUSÃO: Um componente químico de uma célula é capaz de transformar geneticamente outra célula.

O experimento de Avery, MacLeode Mac Carthy - 1944 A maioria dos cientistas não acreditava que o DNA era

material genético.

As bactérias possuem genes.

CONCLUSÃO: A transformação só ocorreu na presença de DNA. Logo, o DNA é o material hereditário.

Modelo de dupla hélice foi proposto por James Watson e Francis Crikem 1953.

Suas hipóteses se basearam nos trabalhos de Maurice Wilkins e Rosalind Franklin (cristalografia de raio X) e de Erwin Chargaff.

Capacidades básicas Produzir cópias de si mesmo indispensável par a

transmissão da informação.

Controlar a produção de proteínas ordenando os

aminoácidos e controlando toda a atividade celular..

GENE (Unidade hereditária)

é

Um segmento de DNA(contém informações)

codifica

A síntese de proteínas

Proteínasinfluenciam A expressão final

das características

São polinucleotídeos.

Os monômeros dos ácidos nucléicos são os nucleotídeos.

Cada nucleotídeo é constituído pela união de 3 substâncias: ácido fosfórico + pentose + base nitrogenada.

Nucleotídeo

Fosfato

PentoseBase

nitrogenada

Nucleosídeo

PentoseBase

nitrogenada

Fosfato

Derivado do ácido fosfórico.

Faz a ligação entre as pentoses de dois nucleotídeos sucessivos em uma cadeia de polinucleotídeos.

Faz com que o nucleotídeo seja negativamente carregado.

P

Pentoses

Bases nitrogenadas São moléculas orgânicas que apresentam uma

estrutura em anel de carbono e nitrogênio.

São classificadas em púricas ou pirimídicas.

Bases Púricas

Bases Pirimídicas

Para formar ácidos nucléicos, os nucleotídeos são unidos através dos fosfatos com C3’ ou C5’ da pentose através de ligações éster (fosfodiéster).

Estas são chamadas de ligações glicosídicas.

A base nitrogenada se liga ao C1’ da pentose.

Se a base for pirimidínica a ligação se faz com o N-1.

Se a base for púrica esta ligação se faz com o N-9.

Estas são chamadas de N-glicosídica.

Esqueleto de pentose-fosfato de DNA

Esqueleto de pentose-fosfato do RNA

O DNA NAS CÉLULAS EUCARIOTAS

DNA e RNA são encontrados no núcleo de células eucariotas, no citoplasma das células procariotas, nas mitocôndrias e cloroplastos.

Na grande maioria dos vírus, ocorre o DNA ou o RNA.

No núcleo da células eucariotas, o DNA está associado a proteínas básicas – histonas –formando a cromatina.

Os cromossomos são filamentos de cromatina espiralizados contendo uma sucessão de genes.

O DNA em procariotos

A estrutura do DNA

O esqueleto fosfato-pentose da cadeia polinucleotídica se enrola do lado de fora da dupla hélice.

As bases nitrogenadas estão voltadas para o centro.

As duas cadeias estão unidas por pontes de H entre as bases especificamente pareadas:

Cada par consiste de uma base púrica (A ou G) e uma base pirimídica (T ou C).

Esse padrão é conhecido como pares de bases complementares.

A molécula de DNA apresenta diâmetro uniforme.

É destra (isto é, gira para a direita, como a maioria dos parafusos);

É antiparalela (as duas fitas correm em direções opostas).

Algumas características do DNA e do RNA

DNA RNA

Localização Principalmente no núcleo

No núcleo e no citoplasma

Bases pirimídicas Citosina e timina Citosina e uracila

Bases púricas Adenina e guanina Adenina e guanina

Pentose Desoxirribose Ribose

Enzima que hidrolisa

Desoxirribonuclease Ribonuclease

Papel nas células Informação genética Síntese de proteínas

A replicação do DNA Para poder exercer a função de hereditariedade, o DNA

produz cópias idênticas de si mesmo, por um processo chamado de replicação ou duplicação.

A replicação do DNA precede cada divisão celular.

Necessidades: Cada cadeia do DNA

precisa atuar como moldepara o pareamento de bases complementares (por isso é semiconservativa);

Um complexo enzimático para catalisar as reações;

Uma fonte de energia química (ATP) é necessária para conduzir essa reação altamente endoergônica.

Experimentos de Meselson e Sthal

% A = % T e % C = % G

%A + % C = %T + %G

% A + % T + % C + % G = 100%

A/T = 1 e C/G = 1

A + G/ T + C = 1

Relação de Chargaff

A síntese de cada nova fita de DNA ocorre nas duas direções, a partir da origem de replicação.

Para cada origem de replicação existem dois pontos (forquilhas de replicação) nos quais as novas cadeias são formadas.

Nos procariotos há uma única origem

Nos eucariotos há centenas de origens

A replicação consiste de 4 tarefas

1ª TAREFA: desenrolar e separar as fitas do DNA (enzimas girase e helicase).

2ª TAREFA: mantê-las separadas e protegidas (proteínas de ligação fita simples –SSB).

3ª TAREFA: adição de nucleotídeos na extremidade 3’ de cada fita (enzima DNA-pol III).

Sentido da síntese 5’ 3’.

Os nucleotídeos são unidos entre si pela enzima DNA ligase.

4ª TAREFA: prevenir erros na replicação (enzima DNA-pol I)

A forquilha de replicação

Xerodermia pigmentosa

• É uma doença que ocorre em indivíduos ainda jovens onde a DNA-pol I não remove porções danificadas do DNA pela ação dos raios UV.

• Estes indivíduos desenvolvem numerosos tumores cancerosos de pele, que espalham-se por todo corpo, levando-os à morte.

Sobrevivendo!

Os papéis biológicos do DNA: copiar e executar

DNA

Replicação(núcleo)

Transcrição(núcleo)

DNA

RNA PROTEÍNATradução

(citoplasma)

DNA RNAProduz

Que determina a Sequência de

aminoácidos na proteína

Forma da proteína

Que determina a

Função da proteínaCaracterística genética

O DNA faz RNA

A TRANSCRIÇÃO GÊNICA

O processo por meio do qual a ordem de bases é passada do DNA para o RNA é chamado de transcrição.

A transcrição é realizada por um complexo enzimático cuja enzima chave é a RNA polimerase, composta de várias subunidades e que realiza a polimerização do RNA a partir de um molde de DNA.

Em procariotos existe apenas um tipo de RNA polimerase enquanto nos eucariontes existem três.

A transcrição também ocorre no sentido 5’3’

Ao contrário da replicação, envolve certos trechos do DNA, os genes, e ocorre durante toda a vida normal da célula.

É o primeiro passo para a expressão gênica, que significa a transformação do que é informação (DNA) para o que é uma característica do organismo.

Esse processo ocorre em três etapas principais, a iniciação, o alongamento e o término, cada um contendo fatores específicos.

INICIAÇÃO DA TRANSCRIÇÃO Enzimas específicas desfazem da dupla-hélice do

DNA. Este processo ocorre apenas no gene que deverá ser

transcrito. A síntese de RNA começa em regiões do DNA

chamadas de promotoras - sequências específicas reconhecidas pela RNA-pol - que direcionam a transcrição dos genes.

Essas sequências podem ser bastante variáveis, porém, mantêm conservadas regiões responsáveis pela função promotora.

Alongamento A RNA-pol atua apenas em uma das fitas de DNA. A fita utilizada é sempre a mesma e denominada

fita codificante ou ativa. A RNA-pol encaixa ribonucleotídeos, produzindo

uma única fita de RNA, complementar à fita de DNA que serve de molde.

Por isso é importante que a RNA-pol atue em apenas uma fita, pois RNAs diferentes serão produzidos a partir da transcrição de fitas distintas do DNA.

O pareamento será A → U, C → G, T → A e G → C. Quando pelo menos dois ribonucleotídeos são

colocados, a RNA-pol estabelece uma ligação entre eles: a molécula de RNA foi iniciada.

À medida que o RNA vais sendo sintetizado, o DNA é despareado à sua frente.

Término

O RNA recém-formado vai se desligando do DNA que lhe serviu de molde.

Quando chega ao final do gene (há uma sequência que o indica) a RNA-pol se desprende do DNA e a molécula de RNA é liberada.

A molécula de DNA é pareada e se fecha.

OBSERVAÇÃO: para cada tipo de RNA há uma RNA-pol diferente.