Ácidos nucléicos 2013 (2)

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    Estrutura dos cidos Nuclicos

    Universidade Federal Rural dePernambuco

    Disciplina: Bioqumica IProf. Dr. Daniela viana

    E-mail:[email protected]

    cidos Nuclicos1. DEFINIO

    2. FUNO NUCLEOTDEOS

    3. FUNO DO DNA E RNA

    4. COMPONENTES DOS NUCLEOTDEOS

    5. NUCLEOSDEOS

    6. ESTRUTURA DOS NUCLEOTDEOS

    7. DIFERENAS ENTRE DNA E RNA (ESTRUTURAL)

    8. ESTRUTURA DO DNA

    9. ESTRUTURA DO RNA

    10.TIPOS DE RNA

    11.SNTESE DNA E RNA12. CURIOSIDADES

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    Nucleotdeos e cidos NuclicosDefinio: So macromolculas lineares formadas pela polimerizao deunidades monomricas de nucleotdeos ligados, cada um composto de umaose (pentose), um fosfato e uma base nitrogenada.

    Funo dos nucleotdeos:- Precursores dos cidos nuclicos;- So a moeda energtica nas reaes metablicas (ATP, GTP,UTP,CTP);-Intermedirio qumico na resposta das clulas aos hormnios (cAMP);-Intermedirios ativos em biossntese (UDPG)-glicognio;-Componentes de coenzimas (nucleotdeos de adenina): acetoacetil Co-A;- Efetores alostricos nas vias metablicas.

    Tipos: DNA e RNA

    Funes: So responsveis pela transmisso do cdigo gentico e pelasntese de protenas

    Nucleotdeosbase nitrogenadapentosecido fosfrico ou fosfato

    Compostos heterocclicos

    Obs.: Os carbonos das pentoses possuem um apstrofo para distingui-los das bases

    Estrutura dos nucleotdeos

    HRibose

    Desoxirribose

    Fosfato no carbono 5`

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    BASES NITROGENADAS

    NUCLEOSDEO

    Por hidrlise parcial possvel retirar o radical fosfato dos nucleotdeos. Aparecemento compostos denominados nucleosdeos (constitudos por uma pentose e umabase nitrogenada).

    Adenina

    Ribose

    O RNA rapidamente hidrolisado em condies alcalinas, mas o DNA no.

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    Obs.: Raramente a timina ocorre no RNA e a uracila no DNA

    Nomenclatura dos nucleotdios, nucleosdios e cidos nuclicos

    Obs.: Raramente a timina ocorre no RNA e a uracila no DNA

    Componentes dos cidos nuclicos RNA e DNA

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    Desoxirribonucleotdeos e ribonucleotdeos dos cidos nuclicos

    1953 - Watson e Crick

    Elucidaram a estrutura do DNA

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    Diferenas entre DNA e RNA

    http://www.biochem.uwo.ca/meds/medna/DRmodel.html

    Fitas antiparalelas ecomplementares

    Pontes de Hidrognio-3:2(G=C;A=T)

    Hidroflica fora e hidrofbicapara dentro

    Fita simples e duplaRibose e desoxiribose

    Base nitrogenada:timina euracila

    Ncleo e N e citoplasma

    Por que o DNA contm desoxirribose ao invs deribose?

    O RNA menos estvel do que o DNA porque seu grupamentovicinal 2- OH torna a ligao 3 - fosfodister susceptvel clivagemnucleoflica.

    O DNA no apresenta 2OH, portanto no susceptvel hidrlisealcalina, enquanto o RNA sim em uma soluo diluda de NaOH.

    O DNA hidrolizado com HCl 1mM. Com separao das basespurcas por quebra das ligaes glicosdicas, porm no h quebradas ligaes pirimidcas.

    HRibose

    Desoxirribose

    Fosfato nocarbono 5`

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    Por que o DNA contm timina ao invs de uracila?

    A citosina desamina formando uracila. Esta converso espontnea epoderia resultar numa mutao por mau pareamento.

    U no DNA o 5-MeU = Timina

    Dessa forma o problema acima eliminado. O grupo 5-Me funcionacomo um marcador da U e removido pela Uracil N-glicosilase.

    Citosina Uracila Timina

    Bom, isso acontece porque a Uracila, apesar de preferir se parear comAdenina, pode facilmente se parear com qualquer base, inclusive consigomesma. A presena de um grupo metil (que a transforma em timina), que hidrofbico, reordena sua posio na hlice, impedindo que issoacontea, de forma que a timina mais estvel para uma dupla-hlice doque a uracila.

    Acontece que a citosina pode espontaneamente de deaminar e setransformar numa uracila. E a, se a uracila fosse um componente do DNA,as estruturas de reparo no conseguiriam diferenciar essa uracilaproveniente de uma citosina de uma uracila original, fazendo com quemutaes se acumulassem em uma taxa gigantesca.Com o uso de timina no lugar da uracila, qualquer uracila detectada nadupla hlice identificada como um erro e substituda por uma citosina.

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    DNA EUCARITICO

    DNA eucaritico o genoma humano na sua formadiplide, consiste em aproximadamente 6 a 7 milhesde pares de bases de DNA organizados linearmenteem 23 pares de cromossomos.

    DNACromossoma

    Gene

    Promotor IntronExon

    Ncleo

    DNA EUCARITICO

    Sequencias conservadas

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    Acredita-se que a principal vantagem da ocorrncia desse processo noseucariontes seja o fato de seus transcritos primrios poderem ser processados devrios modos (como um kit de montagem) para a produo de diferentes RNAsmensageiros maduros, dependendo do organismo ou do estgio dedesenvolvimento em que ele se encontra, produzindo diferentes protenas a partirde um mesmo segmento de DNA.

    ntrons so regies no-codificantes do RNA mensageiro, enquanto os xons so

    regies codificantes do RNA m. Eles esto relacionados a uma etapa muitoimportante do processo de sntese protica dos eucariontes, denominadasplicing.Neste processo (cujo nome significa ato de cortar em portugus), regiesespecficas do RNA mensageiro (os ntrons) so recortadas e eliminadas.Devemos lembrar que o RNA mensageiro uma molcula de cido nucleicosintetizada no ncleo atravs da transcrio da mensagem contida no DNA. Essesntrons eliminados so segmentos no-codificantes, porque no levam nenhumamensagem para produo de protenas. Depois que eles so eliminados, ossegmentos resultantes (os xons) unem-se entre si, formando a molcula de RNAmensageiro funcional, com a mensagem madura, ou mensagem propriamente dita.

    Este processo importante pois somente aps ter passado por ele que o RNA

    mensageiro se torna ativo na codificao da mensagem que levar produode uma protena especfica.

    Estrutura do DNA

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    DNA

    Duas fitas de polinucleotdeos associadas formando umaestrutura de dupla hlice onde as pentoses e os radicaisfosfato compe a fita e as bases projetam-se para o interiorda mesma

    As fitas mantm-se unidas atravs da formao de pontesde hidrognio entre as bases o que contribui para aestabilidade da dupla hlice

    . Adenina (A) pareia com Timina (T) atravs de 2pontes de hidrognio

    . Guanina (G) pareia com Citosina (C) atravs de 3pontes de hidrognio

    DNA

    Ligao -N-glicosdica C1 N9 (Base purica) eN1 (Basepirimidica)

    Ligao sterfosfato oufosfodiester OC3 do nucleosdeo

    Polaridade O5livre ou ligadaao fosfato e naoutra ponta umaOH 3livre.

    Sentido 5-3

    Ligao glicosdicaLigao fosfodister

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    ESTRUTURA DOS

    CIDOS NUCLEICOS

    O grupo hidroxil ligado ao carbono 3 dapentose de um nucleotdeo forma umaligao fosfodister com o fosfato dooutro nucleotdeo

    5 C-A-G 3

    REGRA DE CHARGAFF (1950)

    [A = T] e G = C = [purina] = [pirimidina]

    A anlise do DNA de vrias espcies mostrou que as 4 basesencontradas normalmente no DNA AGTC, no ocorrem em

    quantidades equimolares e que a quantidade relativa varia de espciepara espcie.

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    Fatores que estabilizam a dupla hlice:

    interaes hidrofbicas foras de van der Walls pontes de hidrognio

    interaes inicas

    Entre as basesnitrogenadas

    Entre os grupos fosfato doDNA e os ctions (Mg2+)

    presentes na soluofisiolgica

    A Dupla Hlice

    Sulco menor

    Sulco maior

    A dupla hlice apresenta dois tipos desulcos aos quais se ligam asprotenas da cromatina

    A Dupla Hlice

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    Tipos de DNA DNA B

    a forma mais abundante na clula a forma clssica do DNA A dupla hlice gira para a direita

    DNA A Forma mais compacta Encontrado nos hbridos DNA:RNA

    DNA Z Seqncias GC repetidas A dupla hlice gira para a esquerda

    Estrutura do RNA

    mRNA 1 a 5 % do RNA total

    rRNA 75 % do RNA total

    tRNA 10 a 15 % do total

    microRNA cerca de 21 nucleotdeos

    snRNA RNA pequeno nuclear

    siRNA RNA de interferncia

    tRNA

    rRNA

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    Estrutura do RNA

    mRNA: o molde para a sntese de protenas, ou traduo. As clulaspossuem vrios tipos de RNA. Transporta a informao gentica do DNA-ribossomos.

    tRNA: Leva aa sob forma ativada para os ribossomos para a formao daligao peptdica, em uma sequncia ditada pelo molde de mRNA.

    rRNA: o principal componente dos ribossomos. Fbrica de protenasprpria.

    snRNA: Participa da recomposio dos xons do RNA. miRNA: Inibem a traduo.

    siRNA: Facilitam a degradao do RNA.

    As clulas eucariticas possuem:

    mRNA: citoplasmtico e participa da sntese protica. sintetizadodurante o processo de transcrio . Apenas as unidades genticas dasequncia do DNA que codifica as protenas so transcritas para mRNA.

    rRNA: citoplasmtico e participa na constituio dos ribossomas.

    tRNA: citoplasmtico e transporta os aminocidos durante a snteseprotica para os ribossomos. Cada um dos 20 aminocidos que compem as

    protenas tem um tRNA especfico e alguns aminocidos tm vrios tRNApara sua insero na cadeia polipeptdica.

    OBS: As clulas eucariticas possuem pequenas molculas adicionais deRNA.

    snRNA: (100 a 200 resduos nucleotdios) RNA nuclear pequeno, participamda recomposio dos xons do RNA.

    microRNA: (cerca de 21 nucleotdeos) no codificantes que se ligam amolculas complementares de mRNA e inibem sua traduo.

    siRNA: uma classe de pequenas molculas de RNA que se ligam aomRNA e facilitam sua degradao.

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    HISTRICO

    1957 CRICK e GAMOV

    Dogma Central da BiologiaMolecular

    DNA RNA PROTENA

    Dogma

    Central daBiologiaMolecular

    http://crystal.uah.edu/~carter/protein/images/dogma.jpg
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    FLUXO DA INFORMAO GENTICA

    Replicao: fornece duas molculas de DNA idnticas original,assegurando a informao gentica da clula me para a clulafilha. Ocorre durante o processo de diviso celular. Processo semi-conservativo com cada fita agindo como molde para uma nova fita.

    DNA helicases-ligaes de H entre as basesDNA polimerases- ligao de nucleotdeos a novos ao molde deDNA.

    DNA topoisomerase-ligaes covalentes com os fosfatosDesoxinucleosdeosPrecisa e sem erros

    ESTGIOS DA REPLICAO

    1. INICIAO2. ALONGAMENTO

    3. TERMINAO

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    Durante areplicao doDNA as duas fitasvelhas ou messervem de moldepara cada fitanova ou filhacomplementar,

    que est sendosintetizada.

    Fita nova

    Fita velha

    Complementariedade

    TRANSCRIO

    Definio: um mecanismo pelo qual uma fita molde de DNA

    utilizada por RNA polimerases especficas para gerar um dos tipos deRNA.

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    TRADUO

    Definio: o processo pelo qual uma sequncia de bases no mRNA usado como molde para especificar a sequncia de aminocidos naprotena.

    Ncleo-RNAm Ribossomo-RNAt-protenas

    1966 NIRENBERG, KHORANA eOCHOA

    Seqncias sucessivas de trs

    nucleotdeos do DNA (codon)determinam a seqncia deaminocidos de uma protena

    http://www.accessexcellence.org/AB/GG/genetic.gif
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    Cdigo Genticocorrespondncia entre cada tripleto (cdo) de RNA e cada um dos20 aminocidos habituais das protenas (desde 1964)

    Cdo que dorigem sntese dequalquer protena

    rRNA

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    Medida metablica do crescimento muscular ou somtico recente dos

    peixes determinado pela sntese proteca (curto-prazo de dias ou

    semanas).

    Principal ndice o razo RNA/DNA, mas tambm usual utilizar somentea concentrao de RNA ou o razo RNA/Protenas

    RNA Principal responsvel pela sntese proteca

    Concentrao varivel com disponibilidade alimentar e com

    necessidades proticas.

    DNA Portador da informao gentica

    Concentrao celular relativamente constante para uma espcie.

    cidos Nucleicos para crescimento de peixes

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    Tambaqui

    (Colossoma macropomum)

    Cachara

    (Pseudoplatystoma reticulatum)

    Importncia comercial para o BrasilGenoma sequenciado: camaro do Pacfico (Litopenaeus vannamei)

    Selecionar exemplares com melhor perfil gentico-hbridos e puros

    crescimento

    enfermidades

    Fonte:EMBRAPA

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    Bibliografia

    Lehninger. Princpios de Bioqumica.

    Harper. Bioqumica Ilustrada.

    http://www.enq.ufsc.br/labs/probio/disc_eng_bioq/trabalhos_pos2003/genetica/DNA.html

    http://www.enq.ufsc.br/labs/probio/disc_eng_bioq/trabalhos_pos2003/genetica/DNA.htmlhttp://www.enq.ufsc.br/labs/probio/disc_eng_bioq/trabalhos_pos2003/genetica/DNA.htmlhttp://www.enq.ufsc.br/labs/probio/disc_eng_bioq/trabalhos_pos2003/genetica/DNA.htmlhttp://www.enq.ufsc.br/labs/probio/disc_eng_bioq/trabalhos_pos2003/genetica/DNA.htmlhttp://www.enq.ufsc.br/labs/probio/disc_eng_bioq/trabalhos_pos2003/genetica/DNA.htmlhttp://www.enq.ufsc.br/labs/probio/disc_eng_bioq/trabalhos_pos2003/genetica/DNA.html