Estrutura dos ácidos nucleicos

Estrutura dos ácidos nucleicos
O DNA é uma macromolécula filamentar muito longa,
feita
de
um
grande
número
de
unidades
de
desoxirribonucleotídeos.
Os nucleotídeos são compostos por: um açúcar
(pentose), a desoxirribose (DNA) ou a ribose (RNA), uma base
nitrogenada
(base
nitrogenada
heterocíclica)
ligada
ao
carbono 1’ da pentose e um ou até 3 grupos fosfatos (PO4-),
ligados ao carbono 5’ da pentose (ver figuras 1 e 2).
As bases nitrogenadas podem ser: ( ver figura 3)
Purinas – adenina (A) e guanina (G)
Pirimidinas – citosina (C) e timina (T) ou uracila (U)
As bases ligam-se ao carbono 1’ da pentose através de uma
ligação glicosídica . A molécula composta pela base nitrogenada
ligada
ao
açúcar,
sem
grupos
fosfato,
é
denominada
nucleosídeo.
Os desoxirribonucleotídeos são denominados de acordo
com a base nitrogenada componente. Na molécula de DNA, os
desoxirribonucleotídeos formam cadeias ligadas entre si por
pontes fosfodiésteres estabelecidas entre o grupo fosfato e o
grupo OH (hidroxila) do carbono 3’ do nucleotídeo adjacente.
(Figura 4).
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Pentoses
Ribose
2’ desoxirribose
Figura 2- Açúcares que compõem os nucleotídeos em ácidos
nucléicos.
PS: o prefixo desoxi indica que nesta açúcar falta um átomo de oxigênio que está presente na ribose
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Figura 3- Bases nitrogenadas
Guanina
Adenina
Purina
Citosina
Timina
(DNA)
Pirimidina
Uracila
(RNA)
Figura 4- Estrutura de parte de
uma cadeia de DNA (A) e RNA (B)
mostrando a ligação fosfodiester
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Todos os nucleotídeos na cadeia polipeptídica (DNA)
têm a mesma orientação relativa. Estando o carbono 5’ da
pentose voltado para cima, todos os demais nucleotídeos da
cadeia estarão na mesma posição. Isso confere às cadeias
polinucleotídicas direcionalidade. Na extremidade 5’ da
cadeia, um grupo fosfato está presente e, na extremidade 3’,
um grupo OH. As cadeias polipeptídicas são, por convenção,
representadas na orientação 5’  3’ e apenas as letras
indicativas das bases nitrogenadas são representadas.
Ex:
5’ AACGTTGCTATCGT 3’
Dupla-Hélice do DNA:
Em 1953, James Watson e Francis Crick propuseram um
modelo de estrutura tridimensional do DNA, baseado,
principalmente, nos estudos de difração de raio X de Rosalind
Franklin e Maurice Wilkins e em estudos químicos da
molécula.
Este modelo demonstrou que o DNA é uma dupla-hélice e
que duas fitas de DNA se enrolam em torno do eixo da hélice.
As ligações fosfodiesteres nas duas fitas estão em direções
opostas – uma na direção 5’  3’ e a outra 3’  5’ – sendo
antiparalelas. Os anéis aromáticos das bases nitrogenadas
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são hidrofóbicos e ficam orientados para o interior da estrutura
e as desoxirribose ficam externas exposta ao meio aquoso.
As bases estão pareadas entre as duas fitas da
moléculas, mantendo sua estrutura. Este pareamento de
bases é fundamental para a manutenção das dupla-hélice.
A presença de grupos cetônicos (-C O) e grupo amino
(C-NH2) permite a formação de pontes de hidrogênio entre as
bases. Desta forma:
T e U podem parear com A – formando 2 pontes de
hidrogênio.
C pode parear com G
- formando 3 pontes de
hidrogênio.
As ligações glicosídicas no DNA, entre as desoxirriboses
e as bases nitrogenadas, não estão diretamente opostas na
dupla-hélice, gerando duas cavidades desiguais em seu
contorno. As duas cavidades são denominadas de cavidade
(ou sulco) maior e cavidade (ou sulco) menor. (figura 5).
Várias forças agem em conjunto para estabilizar a
estrutura da dupla-hélice do DNA. Além das ligações
covalentes, que unem os átomos nas moléculas, outras forças
mais fracas atuam no DNA, entre elas forças de Van der Walls
(entre os anéis aromáticos de bases adjacentes).
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O pareamento de bases tem grande significado
fisiológico e, devido a ela, as duas fitas de DNA são ditas
complementares. Essa propriedade garante a replicação
precisa de cadeias longas de DNA e a transmissão das
informações genéticas às proteínas, vias transcrição.
Figura 5 – Dupla-hélice
do DNA
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Estrutura do RNA
Existem semelhanças entre a estrutura do RNA e do
DNA. Ambos são polímeros lineares de subunidades ligadas
entre si por ligações fosfodiésteres 5’  3’. Entretanto, na
molécula de RNA, o açúcar presente é a ribose, e a timina (T)
é substituída pela uracila (U). As outras 3 bases adenina,
citosina e guanina estão presentes. O RNA está normalmente
na forma de fita simples, embora pareamento entre C e G e
entre A e U possam ocorrer entre regiões da própria cadeia,
formando estruturas secundárias que são importantes na
função dos RNAs e no reconhecimento proteínas-RNA.
Alguns RNA podem formar fita dupla. Alguns vírus
podem ter RNA de fita dupla no genoma.
Os híbridos RNA-DNA são formados em diferentes
processos na célula, como por exemplo na transcrição.
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Exercícios:
1- Qual a diferença entre uma ribose e uma desorribose?
2- Qual a principal diferença na utilização das bases uracila e a timina?
3- Escreva a seqüência de bases da fita complementar do DNA dupla fita
com a seguinte seqüência:
5’ AACCTGCTAAGGGCATTC3’.
4- O que vem a ser um nucleotídeo e um nucleosídeo?
5- O que quer dizer fitas antiparalelas?
6- Qual a principal contribuição de Watson e Crick?
7- Qual as diferenças entre RNA e DNA?
8- Como pode ser obtida a desnaturação do DNA?
9- Defina o processo de transcrição, quais os tipos de RNA que existem na
célula e quais as suas funções.
10- Qual a enzima responsável pelo processo de transcrição?
11- Defina o processo de tradução.
10- Quais as subunidades principais de um ribossomo procarioto.
11- Qual o códon de início e onde ele se localiza?
12- Qual a enzima responsável pelas ligações peptídicas entre os
aminoácidos?
13- Como se chamam as proteínas auxiliares da síntese de proteínas no
início e elongamento da tradução?
14- O que vem a ser código genético
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