Estrutura e Função de
Ácidos Nucléicos
UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO
INSTITUTO DE QUÍMICA
DEPARTAMENTO DE BIOQUÍMICA
QBQ0313
Flavia Carla Meotti
Os Ácidos Nucléicos
DNA – ácido desoxirribonucléico:
armazenador da informação genética na
maioria dos seres vivos
Função: armazenamento e transmissão da
informação genética
RNA – ácido ribonucléico: armazenador da
informação genética em alguns vírus,
importante na transmissão da informação
Os Ácidos Nucléicos
Os ácidos nucléicos são unidades de NUCLEOTÍDEOS
• Base nitrogenada
• Grupo fosfato
• Pentose – desoxirribose (DNA) e ribose (RNA)
Fosfato
Base
púrica ou
pirimídica
Pentose
Os Ácidos Nucléicos
• Bases nitrogenadas dos ácidos nucléicos
Purinas
adenina guanina
citosina timina
(DNA) uracila
(RNA)
Pirimidinas
Os Ácidos Nucléicos
• Nucleotídeos (DNA)
Desoxiadenosina
5’ monofosfato
A, dA, dAMP
Desoxiguanosina
5’ monofosfato
G, dG, dGMP
Desoxitimidina
5’ monofosfato
T, dT, dTMP
Desoxicitinina
5’ monofosfato
C, dC, dCMP
Os Ácidos Nucléicos
• Nucleotídeos (RNA)
Adenosina 5’
monofosfato
A, AMP
Guanosina 5’
monofosfato
G, GMP
Citinina 5’
monofosfato
C, CMP
Uridina 5’
monofosfato
U, UMP
Os Ácidos Nucléicos • Os nucleotídeos são
unidos por ligações
fosfodiéster entre a 5’P de
um resíduo com a 3’OH
do resíduo seguinte para
formarem os ácidos
nucléicos
As bases nitrogenadas são pouco solúveis em água em
pH 7,0
Interações entre os anéis cíclicos levam a um
empilhamento das bases em uma conformação planar
O empilhamento das bases é mantido por interações
eletrônicas (forças de van der Waals, dipolo-dipolo) reduz
o contato com a água e o espaço entre as bases
estabilização da estrutura tridimensional dos ácidos
nucléicos
Propriedades Químicas dos Ácidos Nucléicos
Pontes de hidrogênio entre bases complementares e o
pareamento de bases na estrutura do DNA
Propriedades Químicas dos Ácidos Nucléicos
1953 – JAMES WATSON e FRANCIS CRICK
Pontes de hidrogênio entre bases complementares
Propriedades Químicas dos Ácidos Nucléicos
adenina
guanina
timina
citosina
Fitas antiparalelas
Formas estruturais da dupla hélice
Estrutura do DNA
O DNA aparece com variações estruturais
Forma B (DNA-B)
-Forma mais estável (padrão)
-Predominante no DNA
cromossômico
-10,5 bases por volta
Forma A (DNA-A)
Estrutura do DNA
-Variante da forma B pela
redução da umidade relativa
em 75%
-11 pares de bases por volta
-Predominante em híbridos
DNA-RNA ou RNA-RNA (dupla
fita)
Formas estruturais da dupla hélice
Forma Z (DNA-Z)
Estrutura do DNA
-Rotação para a esquerda
-12 pares de base por volta
-Devido à sequencias repetidas
C e G (G pode assumir
conformação syn)
-Suspeita-se que é importante
para a regulação da expressão
gênica e recombinação
Formas estruturais da dupla hélice
O DNA pode adquirir formas menos usuais
Quais?
- Arranjos cruciformes
- Fita tripla
- Dobramento
Importantes no processo
de reconhecimento do
DNA por certas proteínas
e enzimas
Por que acontece?
Devido a presença de sequências específicas no DNA
O DNA pode adquirir formas menos usuais
Sequências específicas que levam a variações estruturais
no DNA
Sequência Palíndrome
Repetição em Espelho
O DNA pode adquirir formas menos usuais
Sequências palíndromes podem formar estruturas:
hairpins cruciformes
A Separação das fitas de DNA ocorre pela destruição das ligações de hidrogênio se:
• O pH de uma solução de DNA for alterado
• A solução for aquecida (temperatura de fusão)
• Desnaturação: perda da estrutura helicoidal do DNA
• Renaturação: refazer a dupla hélice com as fitas complementares de DNA
Propriedades químicas da fita de DNA
O DNA pode hibridizar
Propriedades químicas da fita de DNA
Esta propriedade pode ser
empregada na detecção de
sequências específicas do DNA
importantes na expressão de
determinadas proteínas
Testes em Biologia Molecular, o
DNA pode hibridizar com
sondas marcadas
As bases nitrogenadas do DNA podem sofrer metilação
- Reconhecimento do
próprio DNA em
comparação com DNA
exógeno não metilado
- Mecanismo de
defesa: importante no
reparo do DNA em
caso de erro na
replicação
Alterações na estrutura dos nucleotídeos do DNA
As bases podem sofrer desaminação → mutação
Alterações na estrutura dos nucleotídeos do DNA
HNO2
Conservantes
em alimentos
Estrutura do DNA – O DNA circular Células procarióticas: O DNA se apresenta em forma circular, na
qual a dupla hélice se fecha por seus extremos. Apresentam um
único cromossomo associado a histonas NUCLEÓIDE.
Também presente como DNA extracromossomal (DNA de
plasmídeos)
Células eucarióticas: DNA presente na mitocôndria
O DNA é superenrolado (super-hélice) O DNA empacotado com proteínas formando a cromatina
Associado a proteínas de caráter básico (Histonas) empacotam e organizam o DNA em NUCLEOSSOMOS CROMOSSOMOS
O DNA em células de eucariontes
Histonas H1, H2A, H2B, H3 e H4 empacotam o
DNA formando o nucleossomo e a fibra de 30 nm
O DNA em células de eucariontes
O DNA em células de eucariontes
Histonas H1, H2A, H2B, H3 e H4 empacotam o
DNA formando o nucleossomo e a fibra de 30 nm
ESTRUTURA DO RNA
- Polímero de ribonucleosídeos 5’monofosfatos
- Ligações 3’,5’-fosfodiéster linear de fita simples,
RNA de fita dupla pode estar presente em
genomas virais
- Podem apresentar uma estrutura secundária e
terciária que envolve o pareamento de bases
intramoleculares, empilhamento de bases e
pontes de hidrogênio entre diferentes parte da
molécula
ESTRUTURA DO RNA
mRNA
- Contém a informação codificada no DNA, a qual será
traduzida em proteína
- O mRNA pode ser monocistrônico ou policistrônico
eucariontes
procariontes
ESTRUTURA DO RNA
rRNA
- O ribossoma é o aparelho
da síntese protéica (65%
RNA e 35% proteína)
- O rRNA corresponde a 80 %
do RNA celular
ESTRUTURA DO RNA
rRNA
- Contém uma
subunidade catalítica
responsável pela
formação da ligação
peptídica
ESTRUTURA DO RNA
tRNA
- “Ativa” os aminoácidos (haste
aceptora) para que a formação da
ligação peptídica seja
energeticamente favorável
- Reconhece códons no
mRNA alça do anticódon
Resumo da aula
Funções dos ácidos nucléicos DNA e RNA
Estrutura e propriedades químicas dos nucleotídeos
União dos nucleotídeos e formação das fitas
O pareamento de bases complementares e o modelo
da dupla hélice por Watson e Crick (1953)
Estrutura tridimensional e propriedades químicas da
estrutura do DNA e RNA
Tipos de DNA e RNA
Organização do DNA em cromatina em procariontes
e eucariontes