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Ácidos nucléicos
FUNDAÇÃO UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS FISIOLÓGICAS
DISCIPLINA DE BIOQUÍMICA
Prof. Dr. Luis Fernando [email protected]
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- A vida depende da capacidade das células em armazenar, obter e traduzir as instruções genéticas necessárias para manter o organismo vivo.
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- Esta informação é passada de uma célula às suas células-filhas durante a divisão celular, e de uma geração a outra por meio de suas células reprodutoras.
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Questões importantes que surgiram:
- Que tipo de molécula pode ser capaz de uma replicação tão acurada e quase ilimitada e de dirigir o desenvolvimento de um organismo e a vida diária de uma célula?
- Que tipo de instruções estão contidas nas informações genéticas?
- Como essas informações estão organizadas fisicamente dentro de uma célula?
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Uma série de experimentos realizados de forma Uma série de experimentos realizados de forma independente comprovaram que o DNA contém a independente comprovaram que o DNA contém a
informação genética da célulainformação genética da célula
Frederick Griffith (1928) : fator de transformação bacteriano;
Avery, MacLeod, McCarty (1944) : DNA é o fator de transformação;
Hershey e Chase (1952): rastreamento radioativo com P32 e S35 em bacteriófago.
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1928 Descoberta da transformação
Frederick Griffith descobriu a transformação, um processo envolvendo absorção de material genético por um organismo.
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Avery, MacLeod e McCarty repetiram os experimentos de Griffith, porém utilizando proteases e nucleases. Ficou demonstrado a transferência de DNA é responsável pela transformação de Streptococcus pneumoniae de um fenótipo avirulento para um virulento.
1944 Os genes são feitos de DNA
Oswald Avery
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Alfred Hershey e Martha Chase
1952 Replicação viral
Hershey e Chase realizaram experimentos com bacteriófagos e provaram que o DNA era o material genético e não as proteínas.
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Mas o que é o DNA? Qual sua estrutura química? Como esta molécula pode conter a informação genética? De que forma a informação é transmitida
para as gerações seguintes?
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Nucleotídeo
O DNA é um polímero de nucleotídeosO DNA é um polímero de nucleotídeos
Base nitrogenada
Açúcar
Grupo fosfato H
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Ligações fosfodiéster unem os nucleotídeosLigações fosfodiéster unem os nucleotídeos
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Açúcares
Ribose (RNA)
Desoxirribose (DNA)
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As propriedades das bases nitrogenadas afetam a As propriedades das bases nitrogenadas afetam a estrutura dos ácidos nucléicosestrutura dos ácidos nucléicos
Pirimidinas são moléculas planares e purinas quase planares;
Purinas e pirimidinas são hidrofóbicas e relativamente insolúveis em água;
Existem duas formas de interação entre as bases: - Interações hidrofóbicas de empilhamento - Pontes de hidrogênio entre grupos amina e carbonila
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Todas as ligações fosfodiésteres Todas as ligações fosfodiésteres nas fitas do DNA e RNA possuem a nas fitas do DNA e RNA possuem a mesma orientação ao longo da mesma orientação ao longo da cadeia, conferindo a cada fita linear cadeia, conferindo a cada fita linear uma polaridade e extremidade 5’ e 3’ uma polaridade e extremidade 5’ e 3’ distintas.distintas.
O esqueleto covalente dos ácidos O esqueleto covalente dos ácidos nucléicos consiste de resíduos nucléicos consiste de resíduos fosfato e pentose alternantes e as fosfato e pentose alternantes e as bases podem ser consideradas bases podem ser consideradas como grupos laterais unidos ao como grupos laterais unidos ao esqueleto a intervalos regulares.esqueleto a intervalos regulares.
RNARNA
DNADNA
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A estrutura do DNA: o modelo em dupla héliceA estrutura do DNA: o modelo em dupla hélice
Regras de Chargaff: - A composição de bases do DNA varia de uma espécies para outra; - DNAs de diferentes tecidos da mesma espécie possuem a mesma composição de bases; - O DNA de uma espécie não se altera com a idade, estado nutricional ou efeito ambiental; - Em todos os DNAs, independente da espécie, A=T e C=G;
Rosalind Franklin e Maurice Wilkins: difração de raios-X - polímeros helicoidais - duas periodicidades (um eixo maior e um eixo menor) - duas fitas
Problema: como formar um modelo tridimensional da molécula considerando as regras de Chargaff?
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Modelo tridimensional do DNA: Watson e Crick (1953)Modelo tridimensional do DNA: Watson e Crick (1953)
Duas cadeias helicoidais;
Esqueleto hidrofílico de fosfato e desoxirribose na parte externa da molécula;
Bases empilhadas dentro da dupla hélice com suas estruturas planares muito próximas e perpendiculares ao eixo da hélice;
Formação do sulco principal e do sulco secundário entre as duas fitas.
James Watson e Francis Crick
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Padrões das pontes Padrões das pontes de hidrogênio nos de hidrogênio nos
pares de bases pares de bases definidos por definidos por
Watson e CrickWatson e Crick
Este pareamento específico de bases permite a duplicação da informação genética pela síntese de fitas de ácidos nucléicos que sejam complementares às fitas existentes.
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Cada base de uma fita está pareada no mesmo plano com uma base da outra fita;
Bases ligadas por pontes de hidrogênio;
As duas cadeias são antiparalelas;
As duas cadeias são complementares entre si;
A dupla hélice é mantida por dois conjuntos de forças: as pontes de hidrogênio entre os pares de bases complementares e as interações de empilhamento das bases;
O modelo sugere diretamente um mecanismo direto de transmissão da informação genética
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Neste processo, as duas fitas são separadas e cada uma serve como molde para a síntese de uma fita complementar nova.
Todas as células replicam o DNA para passar a informação genética para as células-filhas
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Um segmento de DNA que contém a informação necessária para a síntese de um produto biológico funcional (RNA ou proteína) é referido como um gene;
O armazenamento da informação biológica é a única função conhecida do DNA;
DNA: ácido desoxirribonucléicoDNA: ácido desoxirribonucléico
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RNA: ácido ribonucléicoRNA: ácido ribonucléico
Existem várias classes de RNAs encontrados na célula, cada uma com uma função distinta;
Os RNAs ribossômicos (rRNAs) são componentes estruturais dos ribossomos, os quais sintetizam proteínas;
Os RNAs mensageiros (mRNAs) transportam a informação dos genes aos ribossomos, onde as proteínas correspondentes serão sintetizadas;
Os RNAs de transferência (tRNAs) são moléculas adaptadoras que traduzem fielmente a informação presente no mRNA numa seqüência específica de aminoácidos.
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RNA: função importante na expressão da RNA: função importante na expressão da informação genética informação genética
DNA está confinado no núcleo;
Alguma molécula diferente do DNA deveria levar a informação genética ao citoplasma;
RNA está presente tanto no núcleo quanto no citoplasma;
O início da síntese de proteínas é acompanhado por uma aumento na quantidade de RNA no citoplasma.
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A química dos ácidos nucléicos A química dos ácidos nucléicos
O DNA funciona bem como reservatório da informação genética, em parte, por sua estabilidade;
O armazenamento da informação por longos períodos sem alteração é extremamente importante para as células;
Processos como envelhecimento e carcinogênese estão relacionados com acúmulo de alterações irreversíveis no DNA;
Calor e pH podem desnaturar a molécula do DNA;
Ao contrário do que acontece com as proteínas, a desnaturação é um processo reversível.
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