aula de ácidos nucléicos
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ÁCIDOS NUCLÉICOS
(NUCLEOTÍDEOS)
Disponível em www.geocities.com/qui.biologica
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ÁCIDOS NUCLÉICOS (NUCLEOTÍDEOS)
Proteínas – regulação do metabolismocatálise das reações de síntese e degradação
Ácidos nucléicos – responsáveis pela síntese de proteínas
Ácido ribonucléico (RNA)
Ácido desoxirribonucléico (DNA)
Unidades formadoras dos ácidos nucléicos: Monossacarídeos (D-ribose e 2-desoxi-D-ribose) Ácido fosfórico (H3PO4) Bases nitrogenadas (timina, adenina, citosina, guanina e uracila)
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D-RIBOSE
CH
C
CH2OH
C
C
OH
H OH
H OH
OH
D-ribose β-D-ribofuranose
O OH
OHOH
HOCH2
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2-DESOXI-D-RIBOSE
2-desoxi-D-ribose β-2-desoxi-D-ribofuranose
OHCH
C
CH2OH
C
C
OH
H H
H OH
HOCH2 O OH
OH
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BASES NITROGENADAS
Derivadas da pirimidina
NN
O
H
O
H
TIMINA CITOSINA
H
H
H
N
O
NN N N
O
H
O
H
URACILA
N
N
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BASES NITROGENADAS
Derivadas da purina
GUANINA
H
NN
N
N
NH
H
H
O
ADENINA
H
N
N
HH N
NN
N
N
N
NH
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NUCLEOSÍDEOS
H
N
N
HH N
NN
O
OH
CH2OH
OH
OH
+O
OH
CH2OH
OH
N
N
HH N
N
N
β-D-ribofuranose adenina
+ H2O
Compostos formados a partir da reação entre a hidroxila heterosídicado monossacarídeo e um hidrogênio da base nitrogenada
adenosina
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NUCLEOSÍDEO DERIVADO DA β-D-RIBOFURANOSE
O
OH
CH2OH
OH
N
N
HH N
NN
Adenosina Guanosina Citidina Uridina
Adenina Guanina Citosina Uracila
O
OH
CH2OH
OH
N
NN
NH
O
H2N
O
OH
CH2OH
OH
NH2
O
NN
O
OH
CH2OH
OH
NN
O
H
O
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NUCLEOSÍDEO DERIVADO DA
β-2-DESOXI-D-RIBOFURANOSE
N N
O
H
O
H
O
OH
CH2OH
OH
+
β-2-desoxi-D-ribofuranose timina
O
OH
CH2OHN
N
O
H
O
+ H2O
hidroxila heterosídica
1’4’
2’
5’
3’
2’-desoxitimidina
2’
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NUCLEOSÍDEO DERIVADO DAβ-2-DESOXI-D-RIBOFURANOSE
NN
O
H
O
O
OH
CH2OH
2’-desoxiadenosina 2’-desoxiguanosina 2’-desoxicitidina 2’-desoxitimidina
Adenina Guanina Citosina Timina
O
OH
CH2OH
OH
N
N
HH N
NN
O
OH
CH2OH
OH
N
N
NNH
O
H2N
O
OH
CH2OH
OH
NH2
O
NN
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NUCLEOSÍDEOS
De forma geral:
O
OH
CH2OH
OH
BASE O
OH
CH2OH BASE
Nucleosídeo Nucleosídeoda da
β-D-ribofuranose β-2-desoxi-D-ribofuranose
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NUCLEOTÍDEO DA β-D-RIBOFURANOSEFormado a partir da reação entre o nuclesídeo e o ácido fosfórico
As ligações fosfoésteres ocorrem nos carbonos 3’ e 5’
O
OH
CH2OH
OH
BASE
Nucleotídeo daβ-D-ribofuranose
P
OH
HO OHOO
OH
BASE
OP
OH
O
CH2
OPHO O
OH
HO
+ + 2 H2O2
5’
3’
Nucleosídeo daβ-D-ribofuranose
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O
OH
CH2OH
OH
OH
P OHO
OH
OHHO OP
OH
O
OH
CH2OH
OH
OH
P OHO
OH
HO OP
O
O
O OH
CH2
O
O
O
O OH
CH2
O
P OHO
O
O
P OHO
B
B
B
BMOLÉCULA DE RNA
ÁCIDO RIBONUCLÉICO
FITA SIMPLES
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Seqüência de bases da molécula de RNA:
BASES: Adenina, Uracila, Citosina e Guanina
Exemplo: AUCAGAUGC...
Existem 3 tipos de RNA:
Tipo Quantidade relativa Número de nucleotídeosrRNA RNA ribossômico 80% 1.700 - 3.700tRNA RNA transportador 15% 120mRNA RNA mensageiro 5% 75
Os 3 tipos participam da síntese de proteínas
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NUCLEOTÍDEOS DA β-2-DESOXI-D-RIBOFURANOSE
Formado a partir da reação entre o nuclesídeo e o ácido fosfóricoAs ligações fosfoésteres ocorrem nos carbonos 3’ e 5’
O
OH
CH2OH
OH
BASE
Nucleosídeo daβ-2-desoxi-D-ribofuranose
P
OH
HO
OH
O O
OH
BASE
OP
OH
O
CH2
OPHO O
OH
HO
2 ++ 2 H2O
Nucleotídeo daβ-2-desoxi-D-ribofuranose
3’
5’
2’
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O
OH
CH2OH
OH
P OHO
OH
OHHO O
P
OH
O
OH
CH2OH
OH
P OHO
OH
HO OP
O
O
O
CH2
O
O
O
O
CH2
O
P OHO
O
O
P OHO
B
B
B
B
MOLÉCULA DE DNAÁCIDO DESOXIRRIBONUCLÉICO
FITA SIMPLES
ESTRUTURA PRIMÁRIA
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5’
3’
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5’
3’
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MOLÉCULA DE DNA
ESTRUTURA SECUNDÁRIA
DUAS FITAS DISTINTAS
PAREAMENTO DAS BASES NITROGENADAS
LIGAÇÕES DE HIDROGÊNIO
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NN
O
H
O
H
TIMINA ADENINA
H
N
N
HH N
NN
PAREAMENTOS ENTRE BASES NITROGENADAS
H
N
N
N
N
N
H
H
H
O
CITOSINA
H
H
H
N
O
N
N
GUANINA
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PAREAMENTOS NÃO SÃO EFETIVOS
N N
O
H
O
H
TIMINA GUANINA
H
N
N
NN
N
H
H
H
O
CITOSINA
H
H
H
N
O
NN
ADENINA
H
N
N
HH N
NN
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ESTRUTURA SECUNDÁRIA DAMOLÉCULA DE DNA
DUPLA HÉLICE
SULCOSECUNDÁRIO
SULCOPRINCIPAL
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Seqüência de bases da molécula de DNA:
BASES: Adenina, Timina, Citosina e Guanina
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DNAOrganismo Pares de bases comprimento (µm)Vírus (SV40) 5100 1,7
Bactéria (E.coli) 4.000.000 1.360Mosca (drosophila) 165.000.000 56.000Homem 2.900.000.000 990.000
(990 mm = 0,99 m)
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PROJETO GENOMA HUMANOSequenciamento do genoma humano (2000)3 bilhões de pares de bases
Celera Genomics (empresa privada)Governo dos EUA (líder de consórcio de instituições)
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SEQUENCIAMENTO DO DNA
Enzimas de restrição: Reconhem e cortam o DNA em pontos específicos,
geralmente em sequências de 4 a 8 pares de bases, denominadaspalíndromos. São enzimas de origem microbiana
S S ÇÃO
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ENZIMAS DE RESTRIÇÃO
ENZIMAS DE RESTRIÇÃO
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ENZIMAS DE RESTRIÇÃO
Microrganismo Enzima Sequência-alvoEscherichia coli EcoRI
Bacillus amyloliquefaciens BamHI
Haemophilus aegyptius HaeIII
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SEQUENCIAMENTO DO DNA
ELETROFORESE DOS FRAGMENTOS DE DNA
Ácidos nucléicos
cargas negativas (grupos fosfatos)Eletroforese em gel:
Os ácidos nucléicos (carga negativa) migram para o pólo positivo
Fatores que afetam a velocidade (v) de migração:
- intensidade da diferença de potencial aplicada ↑ ddp ↑ v
- carga total da molécula ↑ carga ↑ v
Nos ácidos nucléicos a relação carga/massa é constante
- tamanho da macromolécula ↑ tamanho ↓ v
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SEQUENCIAMENTO DO DNA
↑ tamanho ↓ v
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ANÁLISE DE PATERNIDADE
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ANÁLISE DE PATERNIDADE
Inclusão de paternidade Exclusão de paternidade
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Preservar a informação genética
+
BIOSSÍNTESE DO DNA
(REPLICAÇÃO)
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BIOSSÍNTESE DO DNA
(REPLICAÇÃO)
DNA polimerase: Catalisa a síntese de DNA
DNA n unidades + nucleotídeo DNA n+1 unidadesDNA polimerase
Adição de um nucleotídeo ao terminal 3’ da cadeia de DNA
DNA POLIMERASE
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DNA POLIMERASE
Filamento molde de DNAFilamento em construção
3’
desoxirribonucleotídeotrifosfato
Ã
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REPLICAÇÃO DO DNA
Síntese semiconservativa: Nova molécula = filamento novo + filamento original
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DNA girase
Desfaz a dupla hélice
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Novosfilamentos
BIOSSÍNTESE DO RNA
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BIOSSÍNTESE DO RNA
(TRANSCRIÇÃO)
RNA polimerase: Catalisa a síntese de RNA
RNA n unidades + nucleotídeo RNA n+1 unidadesRNA polimerase
Adição de um nucleotídeo ao terminal 3’ da cadeia de RNA
RNA POLIMERASE
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RNA POLIMERASE
Filamento molde de DNAFilamento de RNA em construção
ribonucleotídeotrifosfato
3’
TRANSCRIÇÃO DO RNA
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TRANSCRIÇÃO DO RNA
T ..... AC ..... GA ..... TA ..... TG ..... C
MOLDE DE DNA RNA SINTETIZADO
UCAAG
A seqüência de bases do RNA é definida a partir da seqüência de bases do DNA
TRANSCRIÇÃO DO RNA
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TRANSCRIÇÃO DO RNA
SÍNTESE DE PROTEÍNAS
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SÍNTESE DE PROTEÍNAS
DNA RNA PROTEÍNA
Para o homem:
3 bilhões de pares de bases síntese de 1 milhão de proteínas
Fluxo da informação genética:
Cada trio de nucleotídeos (códon) indica um aminoácido na cadeia proteíca
Exemplos:CUG = LEUCINAAAC = SERINAGCG = ALANINA
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CRESCIMENTO DA CADEIA PROTEÍCA
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CRESCIMENTO DA CADEIA PROTEÍCA
Cadeia polipeptídica em crescimento
(responsável pela informação genética: núcleo → citoplasma)
Ribossomo (rRNA)(síntese de proteína)
mRNA
CRESCIMENTO DA CADEIA PROTEÍCA
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CRESCIMENTO DA CADEIA PROTEÍCA
tRNA (RNA transportador) – transporte do aminoácido até a cadeia em crescimento
SÍNTESE DE PROTEÍNAS
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4x4x4 = 64 possibilidades
1 → início da cadeia AUG e Met3 → término da cadeia (Term)
UAA, UAG e UGA
61 → 20 aminoácidos
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Síntese do peptídio: Ser-His-Ala-Cys-Pro
Trio de bases:Ser = UCU His = CAU Ala = GCU Cys = UGU Pro = CCU
mRNA: AUG - UCU - CAU - GCU - UGU - CCU - UAAinício - Ser - His - Ala - Cys - Pro - término
DNA: TAC - AGA - GTA - CGA - ACA - GGA - ATTATG - TCT - CAT - GCT - TGT - CCT - TAA
N C
5’ 3’
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Cada proteína é sintetizada em um trecho da molécula de DNA
TRECHO DE DNA
PROTEÍNA X
PROTEÍNA Y
PROTEÍNA Z
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Cada proteína é sintetizada em um trecho da molécula de DNA
TRECHO DE DNA
PROTEÍNA X
PROTEÍNA Y
PROTEÍNA Z
Parte do DNA com a informação da
Síntese da proteína Y
TECNOLOGIA DO DNA RECOMBINANTE
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Enzimas de restrição: cortam fragmentos de DNA
Enzimas de ligação (DNA ligases): unem fragmentos de DNA
Plasmídeo (vetor): tipo de DNA circular presentes em bactérias
Bactéria incorpora o trecho de DNA e passa a sintetizá-lo
Plasmídeooriginal
Enzimade
restrição
Enzimade
ligação
trecho que se desejaincorporar
Plasmídeocom novo gene
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http://slidepdf.com/reader/full/aula-de-acidos-nucleicos 59/68TECNOLOGIA DO DNA RECOMBINANTE
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http://slidepdf.com/reader/full/aula-de-acidos-nucleicos 60/68TECNOLOGIA DO DNA RECOMBINANTE
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http://slidepdf.com/reader/full/aula-de-acidos-nucleicos 63/68ALIMENTOS TRANSGÊNICOS
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ALIMENTOS TRANSGÊNICOS = ALIMENTO GENETICAMENTE MODIFICADO
Alguns tipos de alimentos transgênicos:Alface resistente a insetosSoja resistente a herbicida, com maior teor proteíco e maior produtividadeTomate resistente a insetos e fungos e casca mais resistenteTrutas que crescem mais rapidamente
Benfícios: Maior produtividadeMaior teor de nutrientesMenor uso de agrotóxicos
Quais os impactos destes novos organismos nos ecossistemas?
ALIMENTOS TRANSGÊNICOS
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Em 2005, os percentuais mundiais das plantações:Soja 55%Algodão 21%Canola 16%
Milho 11%
Maiores produtores de transgênicos:
País plantações milhões de hectares percentual do total
EUA soja, milho, 47,6 59
algodão e canola
Argentina soja, milho e algodão 16,2 20
Canadá canola, milho e soja 5,4 6
Brasil soja 5,0 6China algodão 3,7 5
ALIMENTOS TRANSGÊNICOS
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http://slidepdf.com/reader/full/aula-de-acidos-nucleicos 66/68CRESCIMENTO DA POPULACRESCIMENTO DA POPULAÇÇÃOÃO
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MUNDIALMUNDIALBilhões de habitantes
QUESTÕES QUE ENVOLVEM A ENGENHARIA GENÉTICA
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