2_Acidos Nucleicos

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Ácidos Nucleicos
Profa. Dra. Patrícia B. Brondani
Ácidos Nucleicos
Caráter ácido
Originalmente 
descobertos no 
núcleo
DNA: Ácido Desoxirribonucleico
RNA: Ácido Ribonucleico
Função: armazenar ou 
transmitir a informação 
genética
Polímeros formados por nucleotídeos
H = DNA (Desoxirribonucleico)
OH = RNA (Ribonucleico) 2
Bases Nitrogenadas
Enumerando as bases 
nitrogenadas
N
NNH
N
x
1
2
34
5
6
7
8 9
N
NH
x
O1 2
3
4
5
6
A ribose se liga aqui
Exemplos de nomenclatura
PIRIMÍDICAS
PÚRICAS
Previne 
mutações
3
Bases Nitrogenadas
Equilíbrio tautomérico
4
Nucleotídeos
Ligação glicosídica liga 
um açúcar (pelo Canomérico) 
a alguma outra molécula
5
Nucleotídeos mais comuns
Todas as estruturas são 
mostradas no ph 7
Guanosina
(nucelosídeo)
Guanina
O
OHOH
OHGuanina
O
HOH
OP
O
O
O
Desoxiguanosina (dG) 
5’-monofosfato
6
Polimerização dos Nucleotídeos
Ligações fosfodiéster no 
esqueleto covalente do DNA 
e do RNA
As extremidades 5’ e 3’ da macromolécula 
podem estar livres ou podem estar ligados a 
um grupo fosforil. 
7
Estrutura abreviada 
Ex.: pA = 5’-monofosfato de adenosina (5'-AMP)
e Ap = 3'-AMP. 
Para indicar a posição no açúcar ao qual o grupo fosfato está ligado: 
A letra “p” é escrita à esquerda do código de uma letra para que a base 
represente um nucleotídeo 5', e o à direita para representar um 
nucleotídeo 3.' 
P P P P P OH
A C G T A
Extremidade 5’ Extremidade 3’
pA-C-G-T-AOH, pApCpGpTpA, pACGTA ou ACGTA
Ligação 
fosfodiéster
3’
5’
5’ 3’
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Estrutura do DNA
Emparelhamento das fitas
✓ Dupla hélice, por James Watson e Francis Crick 
(1953) 
A T
C G
T A
A T
C G
T A
A T
C G
T A
A T
C G
9
✓ Rosalin Franklin (Foto 51) 
Avanços na biologia 
molecular
Estrutura do DNA
Emparelhamento das fitas
A = T e C = G
Regra de Chargaff 
✓ Determinadas por difração de Raios X e 
analises químicas
A T
C G
T A
A T
C G
T A
A T
C G
T A
A T
C G
DNA = 2 cadeias de 
polinucleotídeos enroladas uma 
na outra 
Pareamento complementar em toda hélice = 
fitas complementares
10
✓ Uma volta completa: 10 pares de bases - 
distância de 34 A (3,4 nm). 
✓ Pares de bases individuais: 3,4 A (0,34 nm) 
um do outro.
✓ O diâmetro interno tem 11 A (1,1 nm) e o 
externo 20 A.
✓ Sulcos*: um maior e um menor. 
Estrutura do DNA
Podem ser sítios de ligação de 
medicamentos e peptídeos ao 
DNA
3,4 A (Pares de bases 
individuais
Sinais negativos = 
grupos fosfato
Neutralizados por íons + (Na+ 
ou Mg2+) e polipeptídios com 
carga
* Espaços vazios no cilindro imaginário, pois os átomos que 
compõem as duas cadeias do polinucleotídeo da DH não o 
preenchem completamente 11
Estrutura do DNA
O pareamento das bases:
Antiparalela
N
NN
N
N N N
O
O
C-1’
Adenina
HH
C-1’H
Timina
2 Lig. Hidrogênio
N
NN
N
O
N
Guanina
H
H
H
NN
O
Citosina
N
C-1’
H
H
C-1’
3 Lig. Hidrogênio5’3’
Padrões de LH no pareamento de bases 
 (Watson e Crick)
O Alinhamento da 
hélice é 
determinada por lig. 
de Hidrogênio
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Estrutura do DNA
RESUMINDO:
As cadeias de DNA são constituídas por duas cadeias 
polinucleotídicas, orientadas no sentido inverso uma em 
relação a outra (antiparalelas) e enroladas uma sobre a 
outra. As duas cadeias se mantém unidas pelas ligações 
de hidrogênio entre os pares de bases complementares
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Alterações Mutagênicas
Agentes alquilantes podem alterar algumas bases do DNA e afetar a 
interação com a base correspondente 
❖ Metilação da guanina com dimetilsulfato
6NH
NN
H
N
O
NH2
Tautômeros da guanina
N
NN
H
N
OH
NH2
6 N
NN
H
N
OMe
NH2
(CH3)SO4
O6-Metilguanina
“Cancelam” o pareamento
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N
NN
N
O
N
Guanina
H
H
H
NN
O
Citosina
N
C-1’
H
H
C-1’
3 Lig. Hidrogênio
Alterações Mutagênicas
Outros exemplos
❖ Dano oxidativo (fonte de alterações mutagênicas mais importantes)
Espécies reativas de oxigênio: H2O2 e OH radicalar, surgem durante irradiação ou 
como um subproduto do metabolismo aeróbio.
Entretanto, uma fração desses oxidantes escapa das defesas celulares e o dano 
ao DNA ocorre por meio de um grande e complexo grupo de reações, que variam 
de oxidação da desoxirribose e das bases a quebras na hélice. 
Produtos 
inofensivos
Espécies reativas de 
oxigênio 
Sistemas de defesa 
das células (enzimas)
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Muitos compostos carcinogênicos nos alimentos, na água e no ar 
exercem seus efeitos cancerígenos por modificações das bases do DNA. 
Apesar disso, a manutenção da integridade do DNA é melhor do que a 
do RNA e da proteína, pois o DNA é a única macromolécula que se 
beneficia de sistemas de reparos bioquímicos. Esses processos de reparo 
diminuem muito o impacto do dano ao DNA 
Alterações Mutagênicas
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Ácido Ribonucleico - RNA
Diferenças do RNA em relação 
ao DNA 
• Ribose em vez de desoxirribose
• Uracila em vez de Timina
• Fita simples
• Mais instável 
(Bactérias a base de RNA são mais mutáveis)
• É muito menor 
(Formada a partir de uma parte do DNA)`
17 18
RNA x DNA
Timina
O
HOH
OP
O
O
O
Uracila
O
OHOH
OP
O
O
O
RNA 
(Ác. Ribonucleico)
DNA 
(Ác. Desoxirribonucleico)
N
NN
H
N
NH2
NH
NN
H
N
O
NH2
Adenina (A)
Guanina (G)
N
N
H
NH2
O
Citosina (C)
NH
N
H
O
O
Timina (T)
N
NN
H
N
NH2
NH
NN
H
N
O
NH2
Adenina (A)
Guanina (G)
N
N
H
NH2
O
Citosina (C)
NH
N
H
O
O
Uracila (U)
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RNA x DNA
Principais tipos de RNA
20
Codifica as proteínas (pareia-se 
ao DNA = códon) Componente dos ribossomosAnticódon - Busca os AA 
correspondente ao códon (cód 
de 3 bases)
Ácido Ribonucleico - RNA
1. Replicação do DNA
Revolução da nossa 
compreensão sobre a 
hereditariedade biológica 
Bifurcação de 
replicação
Cada uma das fitas finais 
contêm uma fita original e uma 
nova
É semiconservativa
21
1. Replicação do DNA
Cada uma das fitas finais 
contêm uma fita original e uma 
nova
É semiconservativa
A
T
C
G
A
T
C
G
A
T
C
G
A
T
C
G
DNA helicase
Ruptura das ligações 
de Hidrogênio
5’
5’3’
3’
A
T
C
G
A
T
C
G
Divide as 
duas fitas
Fita lider
(Sintetizada 
continuamente) 
Fragmentos de Okazaki
(Sintetizada de forma descontínua)
A
T
C
G
A
T
C
G
A
T
C
G
A
T
C
G
DNA polimerase
Fitas novas
5’ 3’ 5’3’
posteriormente ligadas por DNA 
ligases para formar uma fita 
retardatátia 
22
1. Replicação do DNA
23 24
*Histonas: proteínas 
reguladoras dos GENES
Fragmentos do DNA que guarda 
informações para produção de 
uma proteína
DNA x Cromossomo
DNA condensado em histonas*
Centrômero
Cromátide
2 Cromátides irmãs ligadas 
por um centrômero
Gene**
Molécula de DNA condensada
Características 
corporais
1. Replicação do DNA
Fita modelo 
(original)
Fita 
Nova
A adição de nucleotídeos à cadeia em crescimento ocorre na direção 
5’3’
Etapa chave: adição de um nucleosídeo 5’-trifosfato ao grupo 3’-hidroxila livre 
da cadeia em crescimento com a perda de um grupo de saída difosfato.
25
+ PPi
1. Replicação do DNA
26
Exercício
27
Em amostras de DNA isoladas de duas espécies de bactérias não identificadas, 
X e Y, adenina constitui 32% e 17% respectivamente, do total de bases. Que 
proporção relativa de adenina, guanina, timina e citosina você esperaria 
encontrar nas duas amostras de DNA? 
Uma destas espécies foi isolada de uma fonte de água quente (64 0C). Qual 
espécie é a mais provável de ser termofílica e por quê?
Exercício
28
Em amostras de DNA isoladas de duas espécies de bactérias não identificadas, 
X e Y, adenina constitui 32% e 17% respectivamente, do total de bases. Que 
proporção relativa de adenina, guanina, timina e citosina você esperaria 
encontrar nas duas amostras de DNA? 
Uma destas espécies foi isolada de uma fonte de água quente (64 0C). Qual 
espécie é a mais provável de ser termofílica e por quê?
Como A = T e G = C. Se X tem 32% de A tem tb 32% de T, isso dá 64% deixando 36% 
para o restante (18% de G e 18% de C). 
Para Y, temos 17% e portanto de T (levando a 34%). Sobram 66% ( 33% de G e 33% 
de C). 
Quanto maior o número de G + C damolécula de DNA, maior é a temperatura de 
fusão. Como Y tem maior parte de CG (66%) esta deve ser a espécie termofílica. 
Maior número de interações de H caso tenha mais CG e maior temperatura de fusão. 
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Os genes podem ser expressos sob diferentes taxas. O gene A é transcrito e 
traduzido muito mais eficientemente do que o gene B  a quantidade de proteína A 
na célula >> que a B. 
O gene é uma sequência de 
DNA que contém o código 
para a produção de uma 
proteína ou molécula de 
RNA, e é a unidade 
fundamental da 
hereditariedade
2. Transcrição do DNA 2. Transcrição do DNA
✓ Formação do RNA a partir de 
uma fita molde do DNA
30
Fita codificadora
Sequência equivalente à do 
RNA produzido 
✓ Ocorre no 
núcleo da célula
✓ A fita RNA não fica ligada ao 
molde por LH
✓ RNAs muito mais curtos que o 
RNA, pois são copiados de 
uma região delimitada do DNA
Molécula complementar a uma das fitas do DNA
DNA: até 250 milhões de pares de nucleotídeos
RNA: não mais que poucos milhares de nucleotídeos
2. Transcrição do DNA
T A A T G C T A A T G C
Fita molde (DNA)
A U U A C G A U
Transcrito (RNA)
3’ 5’
3’5’
31
SPLICING” Alternativo (processamento do RNA)
Funcionalização do RNA
Gene
Éxon Íntron Transcrição
Splicing
Pré-RNAm
RNAm functional 
(somente éxons) Íntrons 
descartados
Éxons e Íntrons
PROTEÍNAS
Tradução
2. Transcrição do DNA
32
Regiões não 
codificadoras
33
2. Tradução genética
Leitura do RNAm e união dos AA 
para a formação de proteínas
C G G T G C T A A T G C
5’ 3’
RNAmCódon
Aminoácidos
RNAt
1 Codon = 3 BN = 1 AA
BN = base nitrogenada
1 codon = 1 Aminoácidos
1 codon
Tradução genética
34
CÓDIGO GENÉTICO
Tradução genética
35
Tradução genética
36