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Componente curricular: Biologia Molecular
Profª Marília Scopel Andrighetti
ESTRUTURA DOS ESTRUTURA DOS ÁCIDOS NUCLÉICOS E ÁCIDOS NUCLÉICOS E
CROMOSSOMOSCROMOSSOMOS
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ESTRUTURA DOS ÁCIDOS NUCLÉICOS - NUCLEOTÍDEOS
Tanto o DNA como o RNA são formados pelo encadeamento de grande número de moléculas menores, os nucleotídeos, formados por três tipos de substâncias químicas:
Base nitrogenada, composto por uma cadeia fechada de carbonos que contêm nitrogênio;
Uma pentose; Um fosfato.
A união da base nitrogenada com o açúcar é chamada nucleosídeo.
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Nucleosídeo
NUCLEOTÍDEOS X NUCLEOSÍDEOS
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Cinco tipos: Adenina, Guanina, Citosina, Timina e Uracila.
Adenina e Guanina: Duplo anel de átomos de carbono (anéis aromáticos); chamadas de purinas ou bases púricas.
Citosina, Timina e Uracila: Um anel de carbono; chamadas pirimidinas ou bases pirimídicas.
ESTRUTURA DOS ÁCIDOS NUCLÉICOS - NUCLEOTÍDEOS
DNA: Adenina – Timina; Citosina – Guanina RNA: Adenina – Uracila; Citosina - Guanina
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PURINAS PIRIMIDINAS
adenina citosina
guanina timina DNA
uracila RNA
BASES NITROGENADAS
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DNA: possui uma desoxirribose.Ácido desoxirribonucléico
RNA: possui uma ribose.Ácido ribonucléico
A ligação de um nucleotídeo com outro é entre o fosfato de uma unidade e a pentose da outra.
PENTOSES
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PENTOSES
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Ligação N- glicosídica – covalente; Hidroxila ligada ao carbono 1 da pentose.
LIGAÇÃO ENTRE A PENTOSE E A BASE NITROGENADA
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LIGAÇÃO ENTRE NUCLEOTÍDEOS
Através de seus grupamentos fosfatos
Ligação Fosfodiéster
Nucleosídeo
Nucleotídeo
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A ligação feita por pontes de hidrogênio:
Timina (T) liga-se à Adenina (A) - duas pontes de hidrogênio;
Citosina (C) liga-se à Guanina (G) - três pontes de hidrogênio.
LIGAÇÃO ENTRE BASES NITROGENADAS
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Tais pontes de hidrogênio são formadas em decorrência da presença de grupos ceto (C=O) e amino (C-NH2) nas bases;
T e U A ceto amino
G Cgrupo ceto grupo ceto
e amino e amino
LIGAÇÃO ENTRE BASES NITROGENADAS
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Pirimidina < Purina
Logo, AT e CG tem, aproximadamente, o mesmo tamanho;
Isso proporciona uma dimensão proporcional ao longo da molécula de DNA.
LIGAÇÃO ENTRE BASES NITROGENADAS
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LIGAÇÃO ENTRE DUAS FITAS DE DNA
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Duas fitas se enrolam em torno de um eixo imaginário;
Desoxirriboses ficam externas (expostas ao meio aquoso) e bases ficam internas (anéis são hidrofóbicos);
Fitas em direções opostas: 5’-3’ e 3’-5’ = FITAS ANTIPARALELAS;
As bases ficam pareadas entre as duas fitas, mantendo a estrutura da molécula.
DUPLA HÉLICE DO DNA
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Devido ao pareamento das bases, as fitas de DNA são ditas COMPLEMENTARES;
Isso assegura uma replicação mais precisa;
Ligação glicosídica entre a pentose e a base não estão diretamente opostas na dupla-hélice;
Tal fato gera duas cavidades: maior e menor; Na cavidade maior, as bases ficam expostas ao
solvente, interagindo com moléculas sem precisar romper a estrutura do DNA.
DUPLA HÉLICE DO DNA
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CAVIDADES MAIOR E MENOR DO DNA
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Ligações covalentes – unem os átomos;
Forças hidrofóbicas – forçam as bases a se
esconderem dentro da dupla hélice;
Forças de Van der Walls – entre os anéis
aromáticos de bases adjacentes (ao lado);
Pontes de hidrogênio – entre as bases adjacentes.
FORÇAS QUE ESTABILIZAM A DUPLA-HÉLICE
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Qual a ligação mais difícil de ser quebrada? Adenina – Timina ou Guanina – Citosina?
Se uma sequência de uma fita de polinucleotídeos fosse AATCCATGT, qual seria o filamento complementar?
REFLEXÃO
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São processos importantíssimos para a replicação, recombinação e transcrição do material genético;
Desnaturação: pontes de hidrogênio entre as fitas complementares são rompidas;
Renaturação: inverso da desnaturação.
DESNATURAÇÃO E RENATURAÇÃO
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Pode ocorrer por aumento de temperatura, tratamento com ácidos ou bases, agentes desnaturantes e concentração de sal;
Pareamento entre as bases não apresenta a mesma estabilidade – separação de GC exige temperaturas mais altas, ou concentração de agentes desnaturantes, devido à diferenças do número de pontes de hidrogênio.
DESNATURAÇÃO
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Tm:Tm: Temperatura na qual 50% do DNA encontra-se desnaturado;
A Tm depende da proporção de bases AT em relação à GC;
[ ] GC Temperatura Tm
DESNATURAÇÃO
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Ocorre através do resfriamento;
O anelamento ocorre a uma temperatura de 25ºC abaixo da Tm;
À medida que algumas bases se associam, a velocidade de renaturação aumenta;
Caso ocorra um resfriamento abrupto, as fitas de DNA podem colapsar e não renaturar.
RENATURAÇÃO
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A velocidade de renaturação do genoma depende do seu tamanho e
da sua complexidade
RENATURAÇÃO
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TIPOS DE DNA
SintéticoSintético
Oligonucleotídeos: sequências curtas e pré-determinadas de DNA sintético;
Fisiológicos (Fisiológicos (in vivoin vivo))
Tipo B, A e Z: Diferem quanto à conformação e podem facilitar ou dificultar a interação da molécula com proteínas.
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Forma clássica descrita por Watson e Crick e mais abundante;
Dupla-hélice gira para a direita;
Conclui uma volta a cada 10pb (pares de base).
Obs: Em solução, geralmente o DNA assume a conformação B. Quando há pouca água disponível para interagir com a dupla hélice, o DNA assume a conformação A.
DNA TIPO B
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DNA TIPO A
Dupla-hélice gira para a direita;
Forma desidratada do tipo B;
Conclui uma volta a cada 11pb (pares de base);
Apresenta estrutura mais curta e larga;
Forma presente nas regiões híbridas de DNA:RNA e em RNA dupla fita.
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DNA TIPO Z
Dupla-hélice gira para a esquerda; Ocorre quando o açúcar e a base
nitrogenada ficam do mesmo lado da ligação glicosídica;
Cadeia aparece na forma de zigue-zague;
Apresenta estrutura mais longa e fina;
Conclui uma volta a cada 12pb (pares de
base); Em eucariotos o DNA tende a assumir a
conformação Z-DNA devido à metilação do DNA.
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Enzimas que promovem a quebra de ligações fosfodiéster;
As fitas de DNA podem, assim, passarem uma sobre a outra e alterarem o superenrolamento da molécula;
São importantes nos eventos de replicação, transcrição e recombinação;
Enzimas alvos de drogas antimicrobianas e anticancerígenas.
TOPOISOMERASES
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Polímero linear de nucleotídeos unidos por ligações fosfodiéster 5’3’;
Ribose - açúcar presente; Timina (T) é substituída pela Uracila (U); Normalmente fita simples, embora possa
apresentar pareamento intracadeia (estrutura similar ao DNA tipo A);
Alguns vírus apresentam RNA fita dupla como genoma;
Híbridos DNA:RNA (estrutura tipo A) são formados na transcrição.
ESTRUTURA DO RNA
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mRNA (mensageiro): transfere a informação do DNA ao ribossomo para a síntese de proteínas;
rRNA (ribossomal): componente dos ribossomos. Representa 75% do RNA total da célula;
tRNA (transportador): carrega os resíduos de aminoácidos até os ribossomos para a síntese de proteínas.
TIPO DE RNA: LOCALIZAÇÃO E FUNÇÃO
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mRNA
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rRNA e tRNA
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CÓDIGO GENÉTICO
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TIPO DE RNA: LOCALIZAÇÃO E FUNÇÃO
Eucariotos ainda contêm:
hnRNA (heterogêneos nucleares): precursores de mRNA;
snRNA (pequenos nucleares): ligados a proteínas formando as ribonucleoproteínas (snRNP) que tem função de produzir mRNA funcionais;
Ribozimas: pequenos RNAs presentes no núcleo e citoplasma com funções estruturais e catalíticas.
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Proteínas: organizam, replicam e transcrevem as informações do DNA;
Não específicas: empacotam e mantêm a estabilidade da molécula;
Específicas: ligam-se a sequências definidas de nucleotídeos. Auxiliam o início da transcrição e controlam esse processo.
INTERAÇÕES DNA/PROTEÍNAS
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Para o reconhecimento do DNA por proteínas, as fitas não precisam estar abertas;
Bases expostas são reconhecidas por aminoácidos na cavidade maior (principalmente) e menor do DNA;
Os aminoácidos ligam-se às bases por pontes de hidrogênio.
INTERAÇÕES DNA/PROTEÍNAS
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Competição: duas proteínas reconhecem o mesmo sítio. A ligação depende da [ ] de cada uma e da intensidade da ligação;
Cooperação: proteínas só se ligam conjuntamente. Ocorre também com proteínas que só se ligam após a ligação de uma primeira que reconhece a sequência do DNA;
Autocooperação: quando proteínas iguais se ligam adjacentes e a primeira facilita a ligação das demais.
INTERAÇÕES DNA/PROTEÍNAS