Ácidos nucléicosDNA E RNA

D N A - a molécula da vida

Os Nucleotídeos: São as unidades fundamentais dos ácidos nucléicos.

Ligam-se uns aos outros através de ligações fosfodiéster, formando cadeias muito longas com milhões de resíduos de comprimento.

Atuam também como componentes na estrutura de coenzimas importantes no metabolismo oxidativo da célula, e como forma de energia química - ATP, por exemplo.

Atuam ainda como ativadores e inibidores importantes em várias vias do metabolismo intermediário da célula.

A molécula de DNA - A molécula de DNA (ácido desoxirribonucléico) é formada por duas longas cadeias de nucleotídeos. Quimicamente, o nucleotídeo de DNA é constituído de um grupo fosfato, uma pentose (a desoxirribose) e uma base nitrogenada. Ao longo da molécula observamos a existência de quatro tipos de nucleotídeos, de acordo com a base nitrogenada que apresentam: adenina (A),timina (T), citosina (C) e guanina (G).

A – TC - G

As duas cadeias de nucleotídeos apresentam-se torcidas, formando uma dupla hélice e se ligam por pontes de hidrogênio, que ocorrem entreas bases nitrogenadas de cada cadeia, formando uma "escada". Lateralmente,os nucleotídeos se unem uns aos outros pelos grupos fosfato e pelas pentoses.

O DNA:

Está presente no núcleo das células eucarióticas, nas mitocôndrias e nos cloroplastos, e no citosol das células procarióticas.

Nas células germinativas e no ovo fertilizado, dirige todo o desenvolvimento do organismo, a partir da informação contida em sua estrutura.

É duplicado cada vez que a célula somática se divide.

É um polidesoxirribonucleotídeo formado por milhares de nucleotídeos ligados entre si através de ligações 3’, 5’-fosfodiéster.

Sua molécula é formada por uma fita dupla antiparalela, enrolada sobre si mesma formando uma dupla hélice.

A Ligação Fosfodiéster:

Ocorre entre o fosfato do carbono 5 da pentose de um nucleotídeo e a hidroxila do carbono 3 da pentose do nucleotídeo seguinte.

A cadeia resultante é bastante polar, e possui:* Uma extremidade 5’ è Fosfato de carbono 5 da

pentose livre ; e, * Uma extremidade 3’ è hidroxila de carbono 3 da pentose livre.

Por convenção, as bases de uma seqüência são sempre

descritas da extremidade 5’ para a extremidade 3’A.

As ligações fosfodiéster podem ser quebradas

enzimaticamente por enzimas chamadas NUCLEASES, que

se dividem em:

* Endonucleases - quebram ligações no meio da molécula;

* Exonucleases - quebram ligações nas extremidades da

molécula.

A Dupla Hélice:Na dupla hélice do DNA, descrita pela primeira vez por Watson e Crick, as cadeias da molécula se dobram em torno de um eixo comum e de modo antiparalelo - a extremidade 5’ de uma cadeia é pareado com a extremidade 3’ da outra cadeia. A estrutura lembra uma "escada em caracol“.Há um PAREAMENTO DE BASES entre as fitas da molécula do DNA:

* Adenina com Timina = A-T;* Citosina com Guanina = C-G.

As bases se mantém pareadas por pontes de hidrogênio: * 2 entre "A" e "T" e * 3 entre "C" e "G".

As fitas do DNA podem ser separadas sob certas condições experimentais, sem rompimento das ligações fosfodiéster, e a dupla hélice pode ser desnaturada emum processo controlado e dependente de temperatura.

10 -8 metros0,00000001 metros=100 ângstroms

- A individualidade de cada organismo reside na ordem seqüencial dos distintos degraus.

É um mensageiro molecular escrito com extremo detalhe em um alfabeto molecular de quatro letras.

Um alfabeto único serve a todas as formas de vida, porém, o relato que cada célula vai narrando difere de um individuo para outro.

ESTRUTURA DA CADEIA MOLECULAR DE DNA - Trata-se de uma larga e retorcida cadeia de degraus moleculares: a dupla hélice. Contém a informação genética necessária para a reprodução de um organismo.

Propriedades do DNA:* Autoduplicação: o DNA encontra-se num meio ondeexistem nucleotídeos (desoxirribonucleotídeos), enzimas e substâncias que transferem energia.

* A "escada” que representa o DNA abre-se através da desconexão das pontes de hidrogênio que ligavam cada base à sua complementar (A/T; T/A; C/G; G/C).

* Nucleotídeos livres do meio encaixam-se na molécula através de pontes de hidrogênio entre suas bases e as complementares, que ficaram expostas pela abertura da escada .

* Os nucleotídeos vão sendo ligados entre si por enzimas DNA polimerase, formando duas moléculas idênticas à original, com a mesma seqüência de nucleotídeos .

* Cada cópia possui uma das cadeias de nucleotídeos da molécula que a gerou, e uma cadeia nova, de nucleotídeos que estavam no suco nuclear. Isso indica que o processo de autoduplicação do DNA é SEMICONSERVATIVO

SEMICONSERVATIVO:a molécula original se conserva como metade de cada molécula-filha. As cópias do DNA assim produzidas, numa célula em divisão, são distribuídas às células-filhas, dotadas do mesmo material genético que a célula-mãe portava.

Replicação do DNA é o processo de auto-duplicação do material genético mantendo assim o padrão de herança ao longo das gerações.

A molécula do DNA vai-se abrindo ao meio, por ação de uma enzima chamada DNA polimerase. Essa enzima quebra as ligações

de pontes de hidrogênio existentes entre as duas bases nitrogenadas das cadeias complementares de nucleotídeos.

Ao mesmo tempo que o DNA polimerase vai abrindo a molécula de DNA,

outra enzima - a DNA ligase vai ligando um grupo de nucleotídeos que se pareiam com os nucleotídeos da molécula mãe.

O RNA :Atua como uma espécie de "cópia de trabalho", criada

a partir do molde de DNA e utilizada na expressão da informação genética.A síntese de uma molécula de RNA a partir de um molde de DNA chama-se "TRANSCRIÇÃO“. Nesta transcrição, modificações podem ocorrer sobre a molécula de RNA transcrita, convertendo-a de uma cópia fiel em uma cópia funcional do DNA.

Estrutura do RNA:Em relação ao DNA, 4 diferenças são importantes:* O RNA possui uracila no lugar da timina na

seqüência de bases; * A pentose do RNA é a ribose; * O RNA é formado por uma fita única, com eventual pareamento de bases intracadeia.

* A molécula do RNA é muito menor que a do DNA.

O RNA O RNA (ácido ribonucléico) é o ácido nucléico formado a partir de um modelo de DNA. O DNA não é molde direto da síntese de proteínas. Os moldes para síntese de proteínas são moléculas de RNA. Os vários tipos de RNA transcritos do DNA são responsáveis pela síntese de proteínas no citoplasma. Existem três tipos de RNAs:

RNA mensageiro: Contêm a informação para a síntese de proteínas. Os RNAm representam cerca de 4% do RNA celular total. Atua transportando a informação genética do núcleo da célula eucariótica ao citosol, onde ocorrerá a biossíntese protéica. É utilizado como molde nesta biossíntese.

RNA transportador: Transportaaminoácidos para que ocorra a síntese de proteínas. Os RNAt correspondem a 10% do RNA total da célula, e são denominados de adaptadores. É a menor molécula dos 3 tipos de RNA.Está ligado de forma específica a cada um dos 20 aminoácidos encontrados nas proteínas. Faz extenso pareamento de bases intracadeia, e atua no posicionamento dos aminoácidos na seqüência prevista pelo código genético, no momento da síntese protéica.

RNA Ribossômico: (RNA r) – até 80% do RNA total da célula. É encontrado, em associaçãocom várias proteínasdiferentes, na estruturados ribossomos (organelas responsáveis pela sínteseprotéica).

Núcleo de célula eucariótica, com R E Rugoso (ribossomos aderidos à carioteca)

Os três tipos de RNA desempenham um papel cooperativo; O RNA mensageiro codifica a informação genética (contida no DNA), sob a forma de uma seqüência de bases que por sua vez especifica uma seqüência de aminoácidos;

O RNA transportador é a chave para o código: os aminoácidos especificados pela seqüência de bases do RNAm são carregados e depositados na extremidade em crescimentoda cadeia polipeptídica por moléculas específicas de RNAt;

O RNA ribossômico se combina com um conjuntode proteínas para formar os ribossomos, que tem sítios para ligação de todas as moléculas que devem interagir durante o processo de síntese proteica (fatores proteicos, RNAm e RNAt); Os ribossomos ligados aos tRNAs e proteínas específicas podem se mover, fisicamente, sobre moléculas de RNAm para traduzir as informações codificadas.

O Processo de Transcrição

Todas as informações sobre a constituição de um ser vivo, seja uma bactéria ou um mamífero, estão contidas no seu DNA. Entretanto, essa mensagem deve ser inicialmente transcrita do DNA para o RNA mensageiro.

Para que ocorra o processo de transcrição é necessária a presença de uma enzima –a RNA polimerase. Esta enzima:

reconhece o sítio de iniciação do gene;

identifica a cadeia do DNA em que está contido e inicia a transcrição.

Durante este processo, o pareamento dos nucleotídeos de RNA na cadeia de DNA, segue o padrão determinado: A-U; C –G.

Os nucleotídeos de RNA se unem pelo fosfato e pela ribose. À medida que a molécula de RNA vai sendo construída e se afasta da cadeia ativa do DNA que serviu de molde, a molécula de DNA se reconstitui.

O Processo de Tradução

Após o RNA ter sido transcrito a partir de uma fita molde de DNA. a molécula de RNA mensageiro, se desloca para o citoplasma ( mais especificamente, para os ribossomos), onde ocorre a tradução.

O processo de tradução consiste na síntese de uma proteína a partir das informações contidas na molécula de RNA mensageiro.

A chave de todo o processo são os códons, trincas de bases nitrogenadas específicas para cada aminoácido.

O inverso, no entanto não é verdadeiro pois um único aminoácido pode ser codificado por mais de um códon.

Veja por exemplo o caso da fenilalanina. A fenilalanina pode ser codificada tanto por TTT como por TTC. No entanto TTT será sempre um dos códons de reconhecimento da fenilalanina.

Tradução: refere-se a todo o processo pelo qual a seqüência de bases de um RNAm é usada para unir aminoácidos para a formação de uma proteína.

Os aminoácidos constituintes da proteína nascente são capturados no meio através dos RNA transportadores, que possuem os anti-códons, que são trincas de bases nitrogenadas que se paream com os códons presentes na molécula de RNA mensageiro. Uma vez incorporado o aminoácido na nova proteína, o RNA transportador se separa da maquinaria de síntese proteica.

R E S U M I N D O:

Endonuclease de restrição BamHI ligada ao seu sítio específico no DNA.A molécula de DNA está representada em spacefill, onde podem ser diferenciadas as "espinhas" de fosfato/desoxi-ribose (em alaranjado) e as bases nitrogenadas (marron). Os dois monômeros de BamHI estão representados em cartoon (em tons de vermelho).Enzimas de restrição reconhecem seqüências específicas no DNA, usualmente palíndromes, e catalisam a quebra da ligação fosfodiéster de ambas as fitas.

BamHI reconhece a seqüência GGATCC, clivando entre a primeira e a segunda Guanina em ambas as fitas: 5'--------GGATCC--------3'

3'--------CCTAGG--------5'V

5'--------G GATCC--------3'3'--------CCTAG G--------5'

A utilização destas enzimas permite a construção de moléculas de DNA recombinante, sendo a base da clonagem molecular e de diversas metodologias de uso corrente em biologia molecular. (http://www6.ufrgs.br/bioquimica/)

A teoria de maior aceitação, proposta por Lynn Margulis, a Teoria Endossimbiótica, sugere que as células eucarióticas seriam o resultado da associação de células procarióticas simbióticas. Teria ocorrido em 3 etapas consecutivas:

proto-eucarionte tornou-se hospedeiro de bactérias aeróbias, obtendo mitocôndrias;

proto-eucarionte tornou-se hospedeiro de bactérias espiroquetas, obtendo cílios, flagelos e, mais tarde, outras estruturas com base em microtúbulos

como os centríolos e citosqueleto; proto-eucarionte tornou-se hospedeiro de cianobactérias obtendo plastos.

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