ÁCIDOS NUCLÉICOS Alfredinho Alves

Transcrição

1 ÁCIDOS NUCLÉICOS Alfredinho Alves 1

2 1. Histórico Frederish Miescher, médico alemão, aos 20 anos de idade, observou a presença do DNA em células do pus, embora não pudesse detalhar a estrutura molecular do mesmo. Deu o nome de nucleínas inicialmente, depois de Ácidos nucléicos. No século XX: Euforia da redescoberta dos trabalhos de Mendel e ampla aceitação da presença de material hereditário no núcleo das células. Nos anos 30, 40 e 50 houve uma grande corrida para desvendar a natureza química dos genes. Proteínas e ácidos nucléicos foram revirados e dissecados por um considerável numero de cientista que deram corpo a Biologia Molecular. 2

3 No século XX: O DNA foi reconhecido como principal componente dos cromossomos e dotado da capacidade de replicação. Isso levou a certeza de que os genes são feitos de DNA. Constatação feita por Erwin Chargaff de que todas as moléculas de DNA de organismos distintos apresentam as mesmas quantidades de adenina e timina (A=T) e também mesmas proporções de guanina e citosina (G=C). Rosalind Franklin que através de técnicas de difração de Raios-X, conseguiu imagens com boa nitidez da estrutura helicoidal do DNA. Watson e Crick apresentaram ao mundo em 1953 a dupla hélice que viria a se tornar na mais conhecida imagem da biologia moderna. Para espanto dos dois cientistas a forma do DNA era demasiadamente simples e já trazia na sua própria estrutura, pistas para seu funcionamento. 3

4 As conclusões tiradas por Watson, Crick e por um grande time de pesquisadores que se dedicaram ao assunto podem ser sintetizadas assim: O DNA comanda a síntese de proteínas. Quando a dupla hélice se abre ocorre ou Transcrição ou Replicação. O Código genético relaciona as bases do DNA com os aminoácidos das proteínas. 2. Definição: São macromoléculas orgânicas formadas por unidades menores denominadas de nucleotídeos. São eles: DNA Ácido desoxirribonucléico RNA Ácido ribonucléico 4

5 São as moléculas com a função de armazenamento e expressão da informação genética. Os ácidos nucléicos são macromoléculas formadas pela ligação tipo fosfodiéster entre 5 nucleotídeos diferentes, suas unidades fundamentais. Normalmente, os ácidos nucléicos se mostram associados a proteínas, das quais constituem grupos prostéticos. Tais proteínas são chamadas de nucleoproteínas. ÁCIDOS NUCLÉICOS O CÓDIGO DA VIDA DNA e RNA cadeia de polinucleotídeos 5

6 Os Nucleotídeos: Base nitrogenada Nucleosídio pentose Fosfato Atenção! *Base + Pentose + Fosfato = Nucleotídeo *Base + Pentose = Nucleosídeo 6

7 Ribonucleotídeo: 2 -OH Desoxirribonucleotídeo: 2 -H Bases nitrogenadas: 7

8 Bases nitrogenadas 8

9 Nucleotídeos do DNA: 9

10 Pentoses: Fosfato: ESTUDO DO DNA As interações entre as fitas são do tipo ligações (pontes) de hidrogênio Entre A e T são duas e entre C e G são três. 10

11 ESTUDO DO DNA DNA 11

12 Relação de Chargaff: A /T= 1 ; G/C = 1, A + G/ T + C = 1 12

13 Propriedades físicas e químicas do DNA: Soluções de DNA, em ph = 7,0 e temperatura ambiente, são altamente viscosas; A altas temperaturas ou ph extremos o DNA sofre desnaturação, isto porque ocorre ruptura das pontes de hidrogênio entre os pares de bases. Esta desnaturação faz com que diminua a viscosidade da solução de DNA; Durante a desnaturação nenhuma ligação covalente é desfeita, ficando as duas fitas de DNA separadas; Quando o ph e a temperatura voltam ao normal, as duas fitas de DNA espontaneamente se enrolam formando novamente o DNA dupla fita. Este processo envolve duas etapas: A primeira é mais lenta, pois envolve o encontro casual das fitas complementares de DNA, formando um curto segmento de dupla hélice. A segunda etapa é mais rápida e envolve a formação das pontes de hidrogênio entre as bases complementares reconstruindo a conformação tridimensional. Renaturação 13

14 Replicação: Transcrição: 14

15 Transcrição: RNA - ÁCIDO RIBONUCLÉICO O RNA é geralmente fita simples. É relacionado com a síntese protéica. Material genético de alguns vírus. 15

16 RNA TIPOS DE RNA 1. RNA mensageiro O número de nucleotídeos é diretamente proporcional ao tamanho da proteína que codifica. Carrega as informações do núcleo até o citoplasma. 2. RNA TRANSPORTADOR Menor molécula de RNA Liga-se a um aminoácido para conduzi-lo até o local onde está ocorrendo a síntese protéica. Existe no mínimo um RNAt para cada tipo de aminoácido. 16

17 3. RNA ribossômico: É a maior molécula de RNA. É o mais abundante (80% do RNA celular). Constitui os ribossomos junto com as protéinas. 17

18 DIFERENÇA ENTRE O DNA E O RNA 18

19 O dogma central da biologia: O Dogma Central da Biologia Molecular foi descrito em 1958 por Francis Crick na tentativa de relacionar o DNA, o RNA e as proteínas. O DNA pode se replicar e dá origem a novas moléculas de DNA, pode ainda ser transcrito em RNA, e este por sua vez traduz o código genético em proteínas. O código genético: O código genético é uma linguagem universal, isso é, sua tradução é a mesma em todos os seres vivos. O trabalho de decifração consistiu em descobrir qual aminoácido é representado por cada um dos 64 códons. Hoje, sabemos exatamente qual é a correspondência entre cada códon e o seu respectivo aminoácido. Existem 64 códons diferentes para se representar apenas 20 aminoácidos. Há, portanto, códons em excesso. 19

20 Durante o trabalho de decifração do código genético, verificou-se que há três códons que não representam nenhum aminoácido (os códons UAA, UAG e UGA). Esses códons funcionam como código de parada na síntese protéica, finalizando a cadeia de uma proteína. Observou-se, também, que certos aminoácidos são codificados por apenas um códon, enquanto outros podem ser representados por dois ou mais códons diferentes. O aminoácido metionina, por exemplo, é codificado apenas pelo códon AUG, enquanto os códons UUU e UUC codificam o aminoácido fenilalanina. No caso do aminoácido leucina, existem seis códons diferentes que o representam. Na verdade, seqüências específicas das moléculas de DNA, denominadas genes, é que comandarão a síntese protéica nos seres vivos. Os genes podem ser definidos como uma seqüência de tripletos (trincas) de nucleotídeos (várias trincas do DNA). 20

21 * As propriedades do código genético são: Universalidade todos os seres vivos utilizam o mesmo mecanismo de codificação. Degeneração um aminoácido pode ser codificado por vários códons. Exemplo: *UUA codifica o aminoácido leucina apenas. *UUG codifica o aminoácido leucina apenas. *O aminoácido leucina pode ser codificado por vários códons. 1 a posição 2 a posição 3 a posição U C A G U C A G UUU UCU UAU UGU U Phe(F) Tyr(Y) Cys(C) UUC UCC UAC UGC C Ser(S) UUA UCA UAA UGA TERM A Leu(L) TERM UUG UCG UAG UGG Trp(W) G CUU CCU CAU CGU U His(H) CUC CCC CAC CGC C Leu(L) Pro(P) Arg(R) CUA CCA CAA CGA A Gln(Q) CUG CCG CAG CGG G AUU ACU AAU AGU U Asn(N) Ser(S) AUC Ile(I) ACC AAC AGC C Thr(T) AUA ACA AAA AGA A Lys(K) Arg(R) AUG Met(M) ACG AAG AGG G GUU GCU GAU GGU U Asp(D) GUC GCC GAC GGC C Val(V) Ala(A) Gly(G) GUA GCA GAA GGA A Glu(E) GUG GCG GAG GGG G 21

22 Síntese Protéica ( Tradução): A Síntese Protéica ocorre no citoplasma Personagens RNAm Ribossomos Aminoácidos RNAt Enzimas e ATP Códon Anticódon Código genético universal e degenerado Síntese Protéica ( Tradução): 22

23 Observação: A tradução, assim como a replicação e a transcrição, ocorrem na direção 5 3. ÉXONS E ÍNTRONS Sabe-se que, ao longo de um DNA, há segmentos que atuam diretamente na síntese de proteínas, chamados de éxons e outros inativos para esse processo chamados de íntrons. O DNA ativo da célula corresponde a apenas cerca de 10% do DNA total de uma célula eucariótica. O íntron é um segmento de DNA que aparece no meio de um gene, fazendo com que ele fique dividido em partes funcionais (éxons) e partes sem função (os íntrons). Ambos são transcritos para o RNAm, mas depois as partes correspondentes aos íntrons são removidas ainda dentro do núcleo, de modo que o RNAm passa a ter uma seqüência contínua de códons responsável pela síntese de uma proteína. É possível que os íntrons facilitem a formação de novas combinações de DNA, criando novos genes e aumentando com isso a variedade genética e com isso aumentando a variabilidade genética. 23

24 ÉXONS E ÍNTRONS 24