Ácidos Nucléicos

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  • 1. cidos NucleicosI. INTRODUOOs cidos nucleicos foram descobertos pelo bioqumico suo FriedrichMiescher, nos fins do sculo XIX, no ncleo da clula do pus e emespermatozoides; tais substncias eram diferentes daquelas at ento conhecidas,e, como foram descobertas no ncleo das clulas mencionadas, ele denominou-ascidos nucleicos para identific-las.Em 1953, James Watson e Francis Crick postularam a estrutura da duplahlice do DNA. Sua hiptese, que foi verificada por muitos experimentos,representou a confluncia da teoria gentica, que contribuiu com o conceito docdigo gentico. Cada caracterstica determinada, por genes, unidadesencontradas nas molculas de DNA cuja expresso depende de uma srie dereaes qumicas que culminam com a manifestao do carter. Verificou-se tambm que todos os organismos possuem cidos nucleicos e que sua constituio extremamente semelhante. Seja numa bactria ou num mamfero, as palavras do cdigo gentico soas mesmas variando apenas a sequncia, a disposio, em cada organismo.Os cidos nucleicos (molculas mestras) controlam os processos vitais bsicos em todos osorganismos, desde os mais inferiores, que so os vrus, at o homem, que o ser mais complexo.2. TIPOS DE CIDOS NUCLEICOSa) DNA ou ADN (cido desoxirribonucleico)b) RNA ou ARN (cido ribonucleico)3. CONSTITUIO Tanto o DNA quanto o RNA so molculas constitudas por unidades denominadas nucleotdeosou nucletides. Vejamos a estrutura do nucleotdeo.4. ESTRUTURA DO NUCLEOTDEO Cada nucleotdeo constitudo de:4. 1. Um cido fosfrico H3PO44.2. Um acar de 5 tomos de carbono, que pode ser: ribose ou desoxirribose C5H10O54.3. Uma base orgnica nitrogenada, que pode ser: base prica ou base pirimdica. 1

2. As bases pricas derivam da substncia purina, em cuja estrutura encontram dois anis decarbono e nitrognio e as pirimdicas derivam da pirimidina, onde se encontra um anel simples decarbono e nitrognio. As bases pricas so: Adenina e Guanina As bases pirimdicas so: Citosina, Timina e Uracil ou Uracila.Para facilitar a compreenso da estrutura do nucleotdeo, convencionou-se representar seuscomponentes atravs de smbolos. 2 3. So eles:5. NUCLEOTDEOS DO DNA No DNA a pentose sempre a desoxirribose e as bases nitrogenadas so: adenina, guanina,citosina e timina.A timina exclusiva da molcula de DNA.Portanto, a molcula de DNA constituda por apenas 4 tipos de nucleotdeos.Os nucleotdeos do DNA3 4. 6. ESTRUTURA DO DNACada molcula de DNA constituda por 2filamentos de nucleotdeos que se ligam atravsdas bases nitrogenadas, por fracas ligaesqumicas: pontes de hidrognio. A combinaodas bases sempre feita por pares de basescomplementares na dupla hlice de DNA. Asformas e a estrutura qumica das bases permitemque se formem pontes de hidrognioeficientemente apenas entre A e T e entre G e C,onde os tomos que so capazes de formarpontes de hidrognio podem-se colocar prximosem perturbar a dupla hlice. Duas pontes dehidrognio so formadas entre A e T, enquantoque trs so formadas entre G e C. As basespodem parear dessa forma apenas se as duascadeias polinucleotdicas que as contm foremantiparalelas uma em relao outra.7. O MODELO DE WATSON E CRICKSegundo Watson e Crick, os dois filamentos da molcula enrolam-se um sobreo outro com duas cordas, formando uma dupla hlice. 4 5. DNA e seus blocos de construo. O DNA feito de quatro tipos de nucleotdeos, os quais socovalentemente ligados formando cadeias polinucleotdicas, com um esqueleto fosfato-acar a partirdo qual as bases (A, C, G e T) se estendem.Uma molcula de DNA composta de duas cadeias polinucleotdicas (fitas de DNA) mantidasjuntas por pontes de hidrognio entre as bases pareadas. As setas nas fitas de DNA indicam aspolaridades das duas filas, que correm antiparalelas uma em relao a outra na molcula de DNA. Nodiagrama abaixo e esquerda da figura, o DNA est mostrado de forma plana; na realidade, ele gira emuma dupla hlice, como mostrado direita.A dupla hlice do DNA. (A) Modelo espacial de 11/2 voltas da dupla hlice do DNA.O enrolamento das duas fitas uma ao redor da outra cria duas fendas na dupla hlice.Como indicado na figura, a fenda mais larga chamada de fenda maior, e a menor, de fendamenor. (B) Uma pequena seo da dupla hlice vista lateralmente.Quatro pares de bases so mostrados.Os nucleotdeos so ligados covalentemente por ligaes fosfodister pelo grupo 3- hidroxilo (-OH) de um acar e o 5- fosfato (P) do prximo. Assim, cada fita polinucleotdica tem uma polaridadequmica; isto , suas duas extremidades so quimicamente diferentes. A extremidade 3 carrega umgrupo 3 OH livre ligado posio 3 do anel do acar; a extremidade 5 carrega um grupo fosfato livre posio 5 do anel do acar.8. ESTRUTURA DO RNA 5 6. No RNA a pentose sempre a ribose e as bases so: adenina, guanina, citosina e uracil.ATENO: A uracil exclusiva do RNA.A molcula do RNA possui apenas um filamento, veja a representao:A cadeia de RNA - a ligao dos nucleotdeos se d entre o fosfato de um e a pentose do outro; uma ligao qumica covalente.9. QUADRO COMPARATIVO DNA X RNA CARACTERSTICASDNARNAEstrutura:Cadeia dupla Cadeia simplesTipos de pentose: DesoxirriboseRiboseBases nitrogenadas: A, G, C, T A, G, C, ULocalizao:Principalmente no ncleo Principalmente no citoplasmaPeso molecular: Mais altoMais baixoOcorrncia: Em todos os seres vivos e na Em todos os seres vivos e emmaioria dos vrus. alguns vrusPapel biolgico:Transmisso dos caracteres Sntese proteica.hereditrios. BOM SABER A molcula de DNA tem duaspropriedades principais: Replicao e Transcrio10. REPLICAO DO DNACONCEITO6 7. a capacidade de produo de cpias autnticas da molcula de DNA.LOCALIZAO DO PROCESSO Em procariontes ocorre na hialoplasma enquanto nos eucariontes, realiza-se no ncleo. OBS: O DNA das organelas, como mitocndrias e cloroplastos, duplica-se em sua matriz,independentemente do DNA nuclear.OBJETIVOS durante o perodo S da interfase que o DNA se replica. A consequncia do aumento donmero de molculas de DNA na clula a DIVISO CELULAR, portanto, a autoduplicao oprocesso molecular que garante a herdabilidade da informao gentica e conseqente manuteno dopadro gentico das espcies.O PROCESSO DE REPLICAOReplicao da molcula de DNA de acordo com o modelo de Walson e Crick. Os filamentosseparam-se atravs da abertura das pontes de hidrognio dos pares de bases. Cada um dos filamentosoriginais funciona como um molde ao longo do qual um novo filamento complementar se forma,incorporando os nucleotdeos disponveis na clula. Pesquisas posteriores resultaram em modificaesde alguns detalhes deste processo, conforme explicado sumariamente no texto, permanecendo oprincpio geral, porm, inalterado. 7 8. Um sumrio da replicao de DNA. Os dois filamentos da dupla hlice de DNA separam-se,sintetizando novos filamentos complementares na direo 5 para 3, usando o filamento original comomolde. A sntese do filamento lder contnua, enquanto a sntese do filamento tardio descontnua. As pequenas molculas do filamento tardio so denominados fragmentos de Okazaki. Osfragmentos de Okazaki so unidos pela ligase. Enzimas denominadas topoisomerases evitam oemaranhamento do DNA durante a replicao, enquanto os filamentos separados da forquilha dereplicao so estabilizados por protenas especficas de cadeia simples.PASSO 1:Enzimas iniciadoras denominadas HELICASE e TOPOISOMERASE (ou GIRASE), abremforquilhas na molcula em pontos especiais denominados REPLICONS. A helicase rompe as pontes deH enquanto a topoisomerase deselicoidiza a molcula.PASSO 2:A enzima Polimerase 1 polimeriza novos desoxirribonucleotdeos em ambos osfilamentos sempre no sentido 5 3 e obedecendo complementariedade especfica das bases:A - T; G- C.PASSO 3: O filamento lder complementado de maneira contnua enquanto o outro, descontnua originandofragmentos denominados fragmentos de OKAZAKI, que posteriormente so ligados entre si pelaenzima DNA LIGASE.PASSO 4:Embora cometa poucos erros, a DNA polimerase tambm funciona como EXONUCLEASE,removendo nucleotdeos errados por ela polimerizados. Portanto, a polimerase corrige seus prprioserros evitando as MUTAES.Interessante: A polimerase comete um erro a cada 107 pares de bases polimerizados. umafreqncia extremamente baixa!Concluses:1.Cada filamento da molcula serve de molde para a polimerizao de outro filamento novo.2.A duplicao um processo semi-conservativo pois conserva-se um filamento inteiro da molcula-me em cada uma das filhas.3. A fidelidade do processo replicativo deve-se ao pareamento de bases que especfico.11. TRANSCRIOCONCEITO a sntese de RNA a partir de um molde de DNA.LOCALIZAO DO PROCESSOEm procariontes ocorre no hialoplasma enquanto nos eucariontes realiza-se no ncleo.OBJETIVOS Os trs tipos de RNA realizam o processo de SNTESE DE PROTENAS. Cada tipo exerce umafuno no processo: o RNAm o coordenador, o RNAt transporta os aminocidos e o RNAr constrisubunidades ribossomais. A transcrio, portanto um sinal de que a clula vai sintetizar protenas.O PROCESSO DE TRANSCRIO 8 9. PASSO 1:Enzimas abrem forquilhas no DNA.PASSO 2:O filamento complementar da forquilha inativado.PASSO 3: A enzima RNA polimerase polimeriza ribonucleotdeos no filamento lder da molcula de DNA queserve de molde para a sntese do RNA.PASSO 4: O RNA polimerizado removido da forquilha.PASSO 5:Os dois filamentos da DNA paream suas bases fechando a forquilha.PASSO 6:O RNA produzido passa ao citoplasma.OBS.: Se o RNA produzido for o mensageiro em clulas eucariticas, haver em sua molculaXONS e NTRONS. Os primeiros so sequncias nucleotdicas que originam polipeptdeos ouprotenas funcionais enquanto os ltimos originam protenas no funcionais. Antes de passar aocitoplasma, os ntrons do RNAm so removidos por enzimas de restrio e os xons ligam-se entre si.Este processo denomina-se SPLICING e o RNA que s possui xons denominado RNA homogneo.O vrus da AIDS (HIV) e outros retrovrus possuem uma enzima especial chamada Transcriptasereversa, que tem a capacidade de produzir DNA a partir de uma fita simples de RNA.12. TIPOS DE RNAH, na clula, trs tipos de RNA, clas