Nucleotídeos e Ácidos Nucléicos Replicação, Transcrição e Tradução Gênica

1. Nucleotídeos e Ácidos Nucléicos Replicação, Transcrição e Tradução Gênica UNIOESTE – Curso de Enfermagem – Disciplina de Bioquímica 5ª Aula Teórica – Dia 26/03/2014 Mustafa Hassan Issa

2. 2 Referências da Aula: Livro de Bioquímica do Stryer Capítulo 4 (5ª Ed. ou6ª Ed.)

3. 3 NUCLEOTÍDEOS&ÁCIDOS NUCLÉICOS

4. 4 A Célula - ÁCIDOS NUCLÉICOS → DNA&RNA: Realizam e controlam de forma integrada a síntese das proteínas.

5. 5 Estrutura dos Nucleotídeos e Nucleosídeos ESTRUTURA: - Os Nucleotídeossão formados por um Grupamento Açúcar (Carboidrato - Pentose), ligado a uma Base Nitrogenada e ao menos a um Grupo Fosfato (Grupo Inorgânico). - Os Nucleosídeos compreendem um grupamento Açúcar ligado a uma Base Nitrogenada.

6. 6 Funções dos Nucleotídeos FUNÇÕES BIOLÓGICAS: • Principal Função: Armazenamento e transferência da informação genética. • Nas células, a maioria dos nucleotídeos encontram-se na sua forma polimerizada (DNA ou RNA); • Outras Funções: Nucleotídeos livres e derivados desempenham uma grande variedade de funções não-relacionadas à informação genética (Ex. Coenzimas, Metabolismo Energético).

7. 7 Bases Nitrogenadas • As Bases Nitrogenadas são moléculas planares aromáticas e heterocíclicas. • Bases Nitrogenadas – Substâncias derivadas: 1)Purina: Bases Púricas; 2)Pirimidina: Bases Pirimídicas ou Pirimidínicas.

8. Substâncias que originam as Bases Nitrogenadas: 1)Purina: 2)Pirimidina: Bases Nitrogenadas 8

9. 9 Bases Nitrogenadas Púricas • São:Adenina (A) e Guanina (G); • As Purinas são ligadas ao açúcar de 5 carbonos (Pentose) por meio do átomo N9.

10. 10 Bases Nitrogenadas Pirimídicas • São:Timina (T), Citosina (C) e Uracila (U); • As Pirimidinas são ligadas ao açúcar de 5 carbonos (Pentose) por meio do átomo N1.

11. 11 Grupamento Açúcar (Pentose) • Nos Ribonucleotídeos (RNA), a Pentose é Ribose; • Nos Desoxirribonucleotídeos (DNA), a Pentose é a Desoxirribose (ou 2’-Desoxirribose). • Importante: A Pentose é o “Centro” do Nucleotídeo.

12. 12 Grupo Fosfato • Nucleotídeo completo: Corresponde à junção de uma Base Nitrogenada, mais uma Pentose (Ribose ou Desoxirribose), mais pelo menos um Grupo Fosfato (PO4). • No Nucleotídeo o Grupo Fosfato está ligado ao C5’ da Pentose; • Grupo Fosfato também liga-se ao C3’ da Pentose do Nucleotídeo vizinho o que permite a polimerização, e assim, formam-se as fitas simples de DNA e RNA.

13. Estrutura dos Nucleotídeos: Ribonucleotídeo e Desoxirribonucleotídeo 13

14. Os Ribonucleotídeos polimerizados compõem o RNA (Ácido Ribonucléico). Os Desoxirribonucleotídeos polimerizados compõem o DNA (Ácido Desoxirribonucléico). 14 Estrutura dos Nucleotídeos: Ribonucleotídeo e Desoxirribonucleotídeo

15. 15 Ribonucleotídeo e Desoxirribonucleotídeo • G, C, A e T são encontrados nos Desoxirribonucleotídeos (DNA). • G, C, A e U são encontrados nos Ribonucleotídeos (RNA). • Portanto: T somente em Desoxirribonucleotídeos, e U em Ribonucleotídeos.

16. * ** H * A ou G /** C ou T 16 Desoxirribonucleotídeo (DNA)

17. Nucleotídeo Desoxiguanilato Desoxiadenilato Timidilato Desoxicitidilato Desoxiadenosina Desoxiguanosina Timidina Desoxicitidina Nucleosídeo Símbolo A G T C 17 Nucleotídeos de DNA - Desoxirribonucleotídeos

18. * ** O H * A ou G /** C ou U 18 Ribonucleotídeo (RNA)

19. 19 Nucleotídeos de RNA - Ribonucleotídeos Guanilato Adenilato Uridilato Citidilato Nucleotídeo Guanosina Uridina Citidina Adenosina Nucleosídeo Símbolo A G U C

20. 20 Estrutura dos Nucleotídeos - Ácidos Nucléicos • Os Nucleotídeos podem ser unidos entre si e formar polímeros: O RNA e o DNA (Ácidos Nucléicos); • Os Ácidos Nucléicos são cadeias de Nucleotídeos ligados por Pontes de Grupo Fosfato (Ligação Fosfodiéster) na direção 5’ para 3’ de unidades de Pentose vizinhas; • Os Ácidos Nucléicos formam poliânions em pH fisiológico (Íons de Carga Negativa).

21. 21 Estrutura dos Nucleotídeos - Ácidos Nucléicos • As unidades terminais que não estão ligadas a outro Nucleotídeo são as Extremidades 5’ e 3’; • RNA ou DNA: Início 5´ / Final 3´; • Ácido Nucléico: Um polímero de resíduos não-idênticos que possui uma propriedade que seus monômeros não possuem: Contém a informação na forma da sua sequência de resíduos (ou seja: Informação Genética).

22. 22 Polimerização de Nucleotídeos - DNA

23. 23 RNA DNA

24. 24 Estrutura dos Nucleotídeos - Composição de Bases Nitrogenadas no DNA • O DNA possui um número de resíduos de Adenina igual ao de Timina (A=T), bem como, de Citosina igual ao de Guanina (C=G); • Essas relações são conhecidas como Regra de Chargaff (Anos 1940: Erwin Chargaff); • Sua composição (variedade) difere bastante entre os diversos organismos(Informação Genética). =

25. Timina A=T Adenina (A-2-T) 25 Ligação das Bases Nitrogenadas no DNA – Pontes de Hidrogênio

26. Citosina G=C Guanina (C-3-G) 26 Ligação das Bases Nitrogenadas no DNA – Pontes de Hidrogênio

27. 27 Estrutura do DNA: Dupla Hélice

28. 28 Estrutura do DNA: Dupla Hélice • A estrutura do DNA foi determinada por James Watson e Francis Crick em 1953, e confirmada experimentalmente porMaurice Wilkins – Marco do surgimento da Biologia Molecular moderna; • Conhecimento da estrutura do DNA contribuiu para elucidar o mecanismo molecular da hereditariedade (Informação Genética).

29. 29 Estrutura do DNA: Dupla Hélice Premio Nobel de Medicina de 1962

30. 30 ____________

31. 31

32. 32 DNA – Características da Dupla Hélice Segundo proposto por Watson e Crick: 1) As duas Fitas de DNA (cadeias) são Antiparalelas: As extremidades 5’ e 3’ livres são direcionadas para extremidades opostas;

33. 33

34. o - Polimerização (alongamento) no sentido 5´ 3´. 3´ o 5´ 5´ o - Formação de cadeias complementares e antiparalelas. 3´ o 34 DNA – Fitas Antiparalelas

35. 35 DNA – Características da Dupla Hélice Segundo proposto por Watson e Crick: 2) As duas Fitas de DNA (cadeias) circundam um eixo comum formando a Dupla Hélice direcionada ao lado direito.

36. 36 DNA – Características da Dupla Hélice

37. 37 DNA – Características da Dupla Hélice 3) As Bases Nitrogenadas ocupam o centro da Hélice, e os grupos Açúcar-Fosfato estão na periferia, minimizando a repulsão elétrica entre os Grupos Fosfato carregados negativamente; 4) Cada Base Nitrogenada está ligada a uma Base da fita oposta por Pontes de Hidrogênio, formando Pares de Bases: É o pareamento de fitas complementares (A-2-T e C-3-G).

38. 38 DNA – Características da Dupla Hélice Pontes de Hidrogênio

39. 39 DNA – Características da Dupla Hélice - Outras Características: 5) As Bases dispõem-se quase sempre de modo perpendicular ao eixo da hélice; 6) Cada par de base se separa por 3,4 Å de distância; 7) Cada volta da hélice apresenta 36 Å(10,5 pares); 8) Diâmetro da Hélice = 20 Å.

40. 40 RNA – Ácidos Nucléicos de Fita Simples • O RNA ocorre como Fita Simples, em geral formando estruturas compactas em vez de cadeias frouxas estendidas. • Quimicamente, uma fita de RNA é idêntica à fita de DNA. As exceções são: 1) Carbono 2´: -OH (na Pentose); 2) Substituição da Base Nitrogenada Timina (T) por Uracila (U).

41. 41 RNA – Ácidos Nucléicos de Fita Simples • Pode parear com uma fita complementar de RNA (RNAt) ou DNA (Transcrição); • O pareamento das bases entre RNAs é Intramolecular, formando estruturas em “grampo” ou “haste-alça” ou ainda, outras estruturas mais complexas (participação do Mg++ na estabilização); • No entanto, as falhas no pareamento, resultam numa estrutura instável.

42. 42 RNA – Fita Simples – Pareamento Intramolecular

43. 43 Tipos de RNA: RNAm / RNAt / RNAr - RNA Mensageiro (RNAm) – Carrega ao citoplasma informação copiada do DNA sob a forma de “triplets” (codificação para os aminoácidos); - RNA Transportador (RNAt) – Decifra o código (“triplets”) contido no RNAm; - RNA Ribossômico (RNAr) – Associa-se com uma série de proteínas para formar os Ribossomos.

44. 44 Tipos de RNA: RNAm / RNAt / RNAr RNAr RNAt RNAm

45. 43 Tipos de RNA: RNAm / RNAt / RNAr • RNAm – RNA Mensageiro – Leva ao citoplasma a informação contida nos genes(Grande Diversidade) ± 5% do RNA celular total. • RNAt – RNA Transportador – Existe pelo menos 1RNAt para cada um dos 20 Aminoácidos – (Menor Tamanho) ± 15% do RNA celular total; • RNAr – RNA Ribossômico – Em associação a proteínas no Ribossomo – São os Sítios da Síntese Protéica (4 Tipos de Tamanhos:18S, 28S, 5,8S e 5S) ± 80% do RNA celular total.

46. 46 Coordenação DNA/RNA • DNA – Planejamento Genético (Informação da Célula); • RNAm – São as “cópias de trabalho do DNA” – Processo de Transcrição do DNA; • Feita a Transcrição do DNA: O RNAm segue ao citoplasma onde é “Traduzido” pelo RNAt para formar Cadeias Polipeptídicas (Proteínas ou Peptídeos) no ambiente dos Ribossomo (RNAr).

47. 47 Ácidos Nucléicos - Resumo

48. 48 Outras funções dos Nucleotídeos • Além da função de armazenamento e a transferência da informação (Informação Genética) realizada pelas formas polimerizadas (DNA ou RNA); • Alguns Nucleotídeos Livrese seus derivados desempenham uma grande variedade de funções metabólicas não-relacionadas à informação genética, principalmente funções energéticas.

49. 49 Nucleotídeos Livres • Nucleotídeo mais conhecido: Trifosfato de Adenosina – ATP.

50. 50 Nucleotídeos Livres Trifosfato de Adenosina – ATP: • O ATP é um carreador temporário ou transmissor de energia; • Difunde-se pela célula, fornecendo energia para as tarefas celulares, como reações biossintéticas, transporte iônico e movimento celular; • A energia é disponibilizada nas ligações dos Grupos Fosfato.