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Componente curricular: Biologia Molecular Profª Marília Scopel Andrighetti. ESTRUTURA DOS ÁCIDOS NUCLÉICOS E CROMOSSOMOS. ESTRUTURA DOS ÁCIDOS NUCLÉICOS - NUCLEOTÍDEOS.
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Componente curricular: Biologia Molecular Profª Marília Scopel Andrighetti ESTRUTURA DOS ÁCIDOS NUCLÉICOS E CROMOSSOMOS
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.
NUCLEOTÍDEOS X NUCLEOSÍDEOS Nucleosídeo
DNA: Adenina – Timina; Citosina – Guanina RNA: Adenina – Uracila; Citosina - Guanina ESTRUTURA DOS ÁCIDOS NUCLÉICOS - NUCLEOTÍDEOS • 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.
PENTOSES • 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.
LIGAÇÃO ENTRE A PENTOSE E A BASE NITROGENADA • Ligação N- glicosídica – covalente; • Hidroxila ligada ao carbono 1 da pentose.
Através de seus grupamentos fosfatos Ligação Fosfodiéster Nucleosídeo Nucleotídeo LIGAÇÃO ENTRE NUCLEOTÍDEOS
LIGAÇÃO ENTRE BASES NITROGENADAS • 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 • 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 C grupo ceto grupo ceto e amino e amino
LIGAÇÃO ENTRE BASES NITROGENADAS • Pirimidina < Purina • Logo, AT e CG tem, aproximadamente, o mesmo tamanho; • Isso proporciona uma dimensão proporcional ao longo da molécula de DNA.
DUPLA HÉLICE DO DNA • 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 • 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.
FORÇAS QUE ESTABILIZAM A DUPLA-HÉLICE • 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.
REFLEXÃO • 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?
DESNATURAÇÃO E RENATURAÇÃO • 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 • 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 • 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
RENATURAÇÃO • 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 A velocidade de renaturação do genoma depende do seu tamanho e da sua complexidade
TIPOS DE DNA Sintético • Oligonucleotídeos: sequências curtas e pré-determinadas de DNA sintético; Fisiológicos (in vivo) • Tipo B, A e Z: Diferem quanto à conformação e podem facilitar ou dificultar a interação da molécula com proteínas.
DNA TIPO B • 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 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.
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.
TOPOISOMERASES • 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.
ESTRUTURA DO RNA • 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.
TIPO DE RNA: LOCALIZAÇÃO E FUNÇÃO • 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 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.
INTERAÇÕES DNA/PROTEÍNAS • 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 • 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 • 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.
