Ácidos nucléicos Prof. Dr. Luis Fernando Marins

Apresentação em tema: "Ácidos nucléicos Prof. Dr. Luis Fernando Marins"— Transcrição da apresentação:

1 Ácidos nucléicos Prof. Dr. Luis Fernando Marins dqmluf@furg.br
FUNDAÇÃO UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS FISIOLÓGICAS DISCIPLINA DE BIOQUÍMICA Ácidos nucléicos Prof. Dr. Luis Fernando Marins

2 A vida depende da capacidade das células em armazenar, obter e traduzir as instruções genéticas necessárias para manter o organismo vivo.

3 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.

4 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?

5 Uma série de experimentos realizados de forma independente comprovaram que o DNA contém a informação 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.

6 1928 Descoberta da transformação
 Frederick Griffith descobriu a transformação, um processo envolvendo absorção de material genético por um organismo.

7 1944 Os genes são feitos de DNA
Oswald Avery 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.

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9 1952 Replicação viral Alfred Hershey e Martha Chase  Hershey e Chase realizaram experimentos com bacteriófagos e provaram que o DNA era o material genético e não as proteínas.

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11 Mas o que é o DNA. Qual sua estrutura química
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?

12  O DNA é um polímero de nucleotídeos
Base nitrogenada Açúcar Grupo fosfato H

13  Ligações fosfodiéster unem os nucleotídeos

14 Açúcares Ribose (RNA) Desoxirribose (DNA)

15 As propriedades das bases nitrogenadas afetam a estrutura 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

16 DNA  O esqueleto covalente dos ácidos nucléicos consiste de resíduos fosfato e pentose alternantes e as bases podem ser consideradas como grupos laterais unidos ao esqueleto a intervalos regulares.  Todas as ligações fosfodiésteres nas fitas do DNA e RNA possuem a mesma orientação ao longo da cadeia, conferindo a cada fita linear uma polaridade e extremidade 5’ e 3’ distintas. RNA

17 A 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?

18 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

19 Padrões das pontes de hidrogênio nos pares de bases definidos por Watson 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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21  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

22 Todas as células replicam o DNA para passar a informação genética para as células-filhas
Neste processo, as duas fitas são separadas e cada uma serve como molde para a síntese de uma fita complementar nova.

23 DNA: ácido desoxirribonucléico
 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;

24 RNA: 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.

25 RNA: função importante na expressão da 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.

26 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.

27 O fluxo da informação genética