Estrutura Atividade Ácidos Nucleicos

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  • Obrigado, colega e Chará! ainda estou aprendendo a lidar com com esses programas e espero, em breve, contribuir.
    Caso não conheça, mas interessapor concepções artísticas sobre evolução, por favor, visite o link.....é um belo material!
    http://www.youtube.com/watch?v=aSEJC-cVPuA
    Obrigado;
    Geraldo
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Estrutura Atividade Ácidos Nucleicos

  1. 1. Estrutura e Atividadedos Ácidos Nucléicos
  2. 2. Ácidos Nucléicos – O Código da VidaDNA e RNA  Cadeia de polinucleotídeos
  3. 3. Composição dos Nucleotídeos1) Açúcar (pentose) Ribose: -D-ribofuranose (RNA) Desoxirribose: -D-2´-desoxirribofuranose (DNA)2) Base nitrogenada: ligado ao carbono 1 do açúcar Purinas: adenina, guanina Pirimidina: citosina, timina, uracila3) Grupo Fosfato: ligado ao carbono 5 do açúcarObs: Nucleosídeo = açúcar + base nitrogenada
  4. 4. Pentoses 5´ 5´HOH2C O HOH2C O OH OH 4´ 1´ 4´ 1´ H H H H H H H H 3´ 2´ 3´ 2´ OH H OH OH Desoxirribose Ribose
  5. 5. Bases Nitrogenadas H H H H N N H N N N H H N Purinas N N N N H O H H Guanina Adenina H H N O O H H3C H H HPirimidinas N N N H O H O H O N N N H H H Citosina Timina Uracila
  6. 6. Nucleotídeos H H N N    H N O O O N NH2 Adenina-O P O P O P O CH O 2 O- O- O- Fosfato H H H H O H H Desoxirribose
  7. 7. Nucleotídeos Adenina O O O-O P O P O P O CH O Base 2 nitrogenada O O O Fosfato H H H H OH H Desoxirribose
  8. 8. Nucleotídeos Guanina O O O-O P O P O P O CH O Base 2 nitrogenada O O O Fosfato H H H H OH H Desoxirribose
  9. 9. Nucleotídeos Timina O O O-O P O P O P O CH O Base 2 nitrogenada O O O Fosfato H H H H OH H Desoxirribose
  10. 10. Nucleotídeos Citosina O O O-O P O P O P O CH O Base 2 nitrogenada O O O Fosfato H H H H OH H Desoxirribose
  11. 11. DNA Ácido DesoxirribonucléicoÉ o material genético daquase totalidade dosseres vivos.
  12. 12. DNA É grande e complexo e possui grande quantidade de informações. Cada gene é um segmento de DNA, que contém a informação para fabricar uma determinada proteína. Cada cromossomo é composto por uma série de genes.
  13. 13. DNA Cada gene transporta informação em sua banda de DNA. Por exemplo, um gene pode carregar informação para cor dos olhos e um outro, para o tipo de cabelo. Esse armazenamento de informação no gene é denominado informação genética. Centrômero Telômero
  14. 14. DNA Pode se duplicar, gerando cópias perfeitas de si mesmo. Comanda a síntese de proteínas, controla o metabolismo e a arquitetura da célula.
  15. 15. DNA Uma das funções do DNA Molécula de dos cromossomos é servir DNA parental de molde para sua própria duplicação na fase S do ciclo celular, sendo as cópias distribuídas para as células-filhas. Fita filha Outra função do DNA é a passagem da informação nele contida para as moléculas dos três tipos Molécula de de RNA: RNA DNA filha (dupla hélice) transportador, RNA mensageiro e RNA ribossômico.
  16. 16. Duplicação ou Replicação do DNA A duplicação é Origem da Origem da replicação replicação semiconservadora. Origina-se em sítios específicos. Ocorre em ambas as Origem da direções. replicação Fita parental Enzimas auxiliam o Fita filha processo. Graças à abertura da cadeia dupla inicial e à posição dos nucleotídeos correspondentes em cada semicadeia, formam-se duas cadeias, cópias Duas moléculas de DNA exatas da inicial. Cadeias originais do DNA em azul; cadeias novas em laranja.
  17. 17. DNA O DNA é geralmente fita dupla. No DNA o número de Timinas (T) é igual ao número de Adeninas (A) e o número de Guanina (G) é igual ao de Citosina (C).
  18. 18. DNA O modelo de Watson e Crick (1953) mostra o DNA como uma fita retorcida (Dupla Hélice). As ligações na mesma fita são do tipo fosfodiéster.
  19. 19. 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.
  20. 20. Pareamento de Bases A=T GCBases são complementares.Pontes de hidrogênio são formadas entre as bases: A = T  2 pontes de hidrogênio G  C  3 pontes de hidrogênio G  C É MAIS ESTÁVEL
  21. 21. Pareamento dos Nucleotídeos OH H CH2 N N O H H N O N Pontes de hidrogênio H Guanina N N H N H O H O HH2C N Citosina OH
  22. 22. Pareamento dos Nucleotídeos OH H N N O CH2 H N N O H H3C H Adenina N H N Pontes de hidrogênioH 2C O H O N Timina OH
  23. 23. 5´ Polimerização OO P O O O O O H2C O H2C O O P O P O P O O O O O OH OH O P O O 3´
  24. 24. OH O 3´ O P O 5´ O O H2C H2C O OPareamento O P Odas Fitas de O O O P O DNA O O H2C H2C O O Invertido e O P O Complementar O O O P O O H2C O 5´ H2C O O O P 3´ OH O
  25. 25. Como o DNA controla a Célula? DNA O DNA controla a célula pela transferência de 1 Síntese de informação codificada RNAm no núcleo RNAm para o RNA. A informação no RNA é NÚCLEO usada para a síntese de proteínas. Citoplasma 2 Movimento do RNAm RNAm para o citoplasma via Ribossomo poro nuclear 3 Síntese de proteína no citoplasma. Proteína Figure 4.10
  26. 26. RNA Ácido Ribonucléico O RNA é geralmente fita simples. É menor que o DNA. É relacionado com a síntese protéica. Material genético de alguns vírus.
  27. 27. Principais Tipos de RNARNA mensageiro (RNAm) O número de nucleotídeos é diretamente proporcional ao tamanho da proteína que codifica. Carrega as informações do núcleo até o citoplasma.
  28. 28. Principais Tipos de RNARNA ribossômico (RNAr) É a maior molécula de RNA. É o mais abundante (80% do RNA celular). Constitui os ribossomos junto com as protéinas.
  29. 29. Ribossomos Composto por RNAr + Proteínas Formado por 2 subunidades unidas por íons de Mg++ Pode ser encontrado:  Livre no hialoplasma (inativo)  Preso ao RNAm:  Preso ao Síntese de proteínas Ergastoplasma: para consumo interno Síntese de proteínas para a exportação
  30. 30. Principais Tipos de RNA 3 Amino acid ARNA transportador (RNAt) attachment site C C A 5 Menor molécula de RNA. C G G C C G Liga-se a um aminoácido para U G U A A U conduzi-lo até o local onde está * U C C A C AG A U UA A G * C U C ocorrendo a síntese protéica. G C G U G U * C * G A G G * * * U C A G G Existe no mínimo um RNAt para * G AG C * Hydrogen (a) G C cada tipo de aminoácido. U A bonds * G A A* C * U A G A Anticodon
  31. 31. Principais Tipos de RNA RNAm 5’ 3’ AminoácidRNAt o 3´ 5´ RNAr Anticódon
  32. 32. Diferenças entre RNA e DNA RNA DNAAçúcar Ribose Desoxirribose Guanina (G) Guanina (G) Citosina (C) Citosina (C)Bases Adenina (A) Adenina (A)nitrogenadas Uracila (U) Timina (T) GeralmenteNúmero de fitas Dupla simplesTermoestável? Não Sim
  33. 33. Atividade dos Ácidos Nucléicos
  34. 34. Duplicação ou Replicação Objetivo: Gerar cópias (Mitose ou meiose). É um processo Semiconservativo. Enzimas envolvidas:  Helicase – Rompimento das pontes de Hidrogênio, ou seja, separação dos filamentos da dupla hélice que vai ser copiada).  DNA polimerase – Encaixe de novos nucleotídeos obedecendo a correspondência: A e T, C e G.  Topoisomerase – Desdobramento das voltas da hélice dupla (consome energia = ATP). Proteínas envolvidas:  Proteínas SSP (Single Strand Proteins) – impedem que as pontes de Hidrogênio entre as bases se refaçam depois de desfeitas pela helicase.
  35. 35. Duplicação ou Replicação Os quatro desorribonucleotídeos trifosfato necessários a síntese de DNA são dATP, dCTP, dTTP, dGTP, contendo as bases adenina, citosina, timina e guanina. A DNA-polimerase não consegue iniciar a síntese de DNA sem o auxílio de um iniciador ou primer de RNA, porque ela só é capaz de adicionar nucleotídeos a um polinucleotídeo preexistente.
  36. 36. Duplicação ou Replicação Os dois filamentos da hélice dupla são antiparalelos, isto é, Leading um deles tem direção 5’-3’ e o outro a direção 3’-5’. A replicação do DNA é extremamente precisa, Lagging estimando-se que é cometido apenas um erro na replicação de 109 bases. Leading: filamento que é sintetizado inteiro. Lagging: filamento que é feito em pedaços que depois são soldados (cada pedaço começa por 5’ e termina em 3’).
  37. 37. Duplicação ou Replicação A replicação inicia-se, Forquilha de Replicação simultaneamente em vários pontos do cromossomo. Uma vez iniciada a replicação em locais predeterminados situados ao longo dos cromossomos, os locais de iniciação, ele se propaga para os dois lados (replicação bidirecional), até encontrar a replicação do segmento vizinho. Cada segmento de DNA capaz de iniciar a replicação chama-se réplicon.
  38. 38. Transcrição Objetivo: Gerar o RNA. Ocorre no núcleo. Enzima envolvida:  RNA polimerase. Forma as moléculas de RNA tendo como molde uma das fitas do DNA.
  39. 39. Transcrição
  40. 40. Transcrição A transcrição é feita por RNA-polimerases dependentes de DNA, que apresentam características comuns a todas elas:1. Só realizam a polimerização de ribonucleotídeos, para formar RNA, na presença de um modelo ou “template” de DNA, que pode ser um filamento simples de DNA ou uma dupla hélice.2. São necessários os quatro trifosfatos de ribonucleosídeos precursores do RNA, ou seja, ATP, CTP, GTP e UTP.3. As RNA-polimerases requerem os cátions Mn 2+ ou Mg2+ para exercerem atividade enzimática.4. A transcrição tem lugar apenas num filamento de DNA de determinado local da dupla hélice, tratando-se assim de uma transcrição assimétrica.5. As RNA-polimerases não dependem de um iniciador ou primer, ao contrário do que acontece com as DNA-polimerases.
  41. 41. Transcrição Nucleotídeos do RNA RNA polimeraseRNArecémformado “Template” Direção da da fita de DNA transcrição
  42. 42. Transcrição Nas células eucariontes, o RNA é transcrito como moléculas maiores que são reduzidas de tamanho por um processo intranuclear de acabamento. Nesse processo está incluído o splicing, que consiste na remoção e digestão de segmentos chamados íntrons e junção dos segmentos funcionais, os éxons, que vão constituir a molécula final de RNAm. O splicing, processo de acabamento do RNA, é muito complexo e preciso, porque a molécula de RNA inicialmente transcrita deve ser cortada em locais exatos, e as partes funcionais ou éxons devem ser emendadas também de maneira exata.
  43. 43. Transcrição - Processamento do RNAm DNA RNA transcrito Transcrição Íntrons removidos Éxons RNAm unidos Núcleo Citoplasma
  44. 44. TranscriçãoDurante a transcrição – O gene determina a seqüência de bases ao longo da molécula de RNAm. Molécula Gene 2 de DNA Gene 1 Gene 3 Fita de 3 5 DNA (template) A C C A A A C C G A G T TRANSCRIÇÃO U G G U U U G G C U C A RNAm 5 3 Codon TRADUÇÃO Proteína Trp Phe Gly Ser Aminoácido
  45. 45. Tradução Síntese Protéica DNA Ocorre no citoplasma Personagens Transcrição – RNAm Núcleo RNA – Ribossomos – Aminoácidos – RNAt – Enzimas e ATP Códon Tradução Citoplasma Anticódon Proteína Código genético universal
  46. 46. Códon e Anticódon TRANSCRIÇÃO DNA RNAm Ribossomo TRADUÇÃO Polipeptídeo Aminoácidos Polipeptídeo RNAt com aminoácidos aderidos Ribossomo Gly RNAt Anticódon A A A U G G U U U G G C 5 Códons 3 RNAm
  47. 47. O Código GenéticoUm códon no RNAm – Serve tanto para a tradução em um aminoácido ou serve como um sinal para o término da tradução (códon de terminação). Segunda base do RNAm U C A G UUU UCU UAU UGU U Primeira base no RNAm (extremidade 5) Tyr Cys Terceira base no RNAm (extemidade 3) Phe UAC U UUC UCC UGC Ser UAATerminação UGATerminação C UUA UCA A Leu UAGTerminação UGG Trp G UUG UCG CUU CCU CAU CGU U His CUC CCC CAC CGC C C Leu CCA Pro Arg CUA CAA CGA A Gln CUG CCG CAG CGG G AUU ACU AAU AGU U Asn Ser C AUC lle ACC AAC AGC A Thr AUA ACA AAA AGA A Met Lys Arg G AUG Iniciação ACG AAG AGG GUU GCU GAU GGU U GUC GCC GAC Asp GGC C G Val Ala Gly GUA GCA GAA GGA A Glu GUG GCG GAG GGG G
  48. 48. O Código Genético A tabela anterior mostra os códons para os 20 aminoácidos,verificando-se que 61 codificam aminoácidos e três servem para determinar que a molécula protéica deve ser terminada. São os códons de terminação UAA, UAG e UGA. O códon AUG, conhecido como códon de iniciação, é a parte do sinal para início da cadeia polipeptídica. Isso quando ele está localizado na extremidade do RNAm; qaundo está situado em outra posição na molécula do RNAm, codifica o aminoácido metionina. O exame da tabela anterior mostra que, com exceção dos códons para metionina e triptófano, todos os outros aminoácidos têm mais de um códon. Por outro lado, o código genético é universal, sendo o mesmo para todos os organismos procariontes e eucariontes.
  49. 49. TraduçãoPrimeira etapa é a ativação dos aminoácidos por ATP, com a formação deaminoacil-adenilatos, seguida pela combinação do grupo carboxila doaminoácido com o respectivo RNAt. Aminoácido Aminoacil- sintetase RNAt (enzima)Tanto a formação dos 1 Ativa os sítios de ligação doaminoacil-adenilatos P P P Adenosina aminoácido e ATP. ATPcomo a ligação destes 2 ATP perde dois grupos Pcom os RNAt são e junta-se ao aminoácido como AMP.catalisadas pela mesma Pirofosfato P P Adenosina Pienzima chamada Pi Piaminoacil-sintetase Fosfatos RNAt Cada aminoácido éRNAt 3 Ligação covalente ativado por uma sintetase do RNAt com o aminoácido, P Adenosina que tem especificidade liberando AMP. AMP dupla: para o aminoácido 4 O aminoácido ativado é liberado pela enzima e para os respectivos RNAt. Aminoacilação do RNAt
  50. 50. Tradução Cadeia polipeptídica em crescimento Aminoácido RNAt RNAm 3 Códons 5Depois da aminoacilação do RNAt, os eventos da síntese protéica passam a ter lugar nosribossomos. Os ribossomos oferecem locais onde os outros componentes da síntese protéica(RNAm, aminoacil-RNAt, cadeia polipeptídica em formação, fatores protéicos solúveis,moléculas de GTP) se colocam em posição que torna possível ao código genético contido noRNAm ser traduzido corretamente. Cada ribossomo recebe duas moléculas de RNAtsimultaneamente. Os eventos que ocorrem nos ribossomos envolvem proteínas do citossol queparticipam das diferentes etapas da síntese protéica.
  51. 51. TraduçãoO início da tradução― A síntese protéica se continua com a ligação do aminoacil-adenilato mais o RNAt iniciador à subunidade menor do ribossomo. Nas bactérias, mais bem estudadas do que as células eucariontes, o iniciador é sempre a N-formilmetionil RNAt (fMet RNAt). Em seguida, o RNAm junta-se ao complexo formado pela subunidade menor + fMet RNAt + GTP, de modo que o códon de iniciação, AUG, interage com o anticódon da fMet RNAt, formando assim o complexo de iniciação. Em seguida, a subunidade maior (50 S) do ribossomo junta-se ao complexo, formando o ribossomo completo com 70 S (célula procarionte). É interessante notar que a fMet liga-se à subunidade ribossômica menor sem interferência do RNAm, que é adicionado posteriormente. Nas células eucariontes, o iniciador é a metionina não-formilada ligada ao seu RNAt. Subunidade maior do Sítio P ribossomo 3 U A C 5 5 A U G 3 RNAt iniciador GTP GDP E A RNAm 5 3 5 3 Códon de iniciação Sítio de ligação ao RNAm Subunidade Complexo de iniciação menor do ribossomo 1 2
  52. 52. TraduçãoO alongamento da TRANSCRIÇÃO DNA RNAm Polipeptídeocadeia polipeptídica Ribossomo TRADUÇÃO Polipeptídeo – Como os ribossomos Ribossomo pronto para mRNA 3 P A têm dois locais para a receber o próximo 5 Aminoacil-RNAt 2 GTP entrada dos aminoacil- 2 GDP RNAt, ocorre uma ligação peptídica entre os dois aminoácidos próximos e, P A P A imediatamente, o GDP deslocamento de um GTP deles para fora do ribossomo. Assim, fica um local vago no – Sempre que sai um P A ribossomo para entrada aminoácido, já inserido de novo aminoacil- na nova cadeia RNAt, conforme códon polipeptídica, há do RNAm. transferência do que ficou no ribossomo para o sítio de saída (sítio P), ficando vazio o sítio de entrada (sítio A).
  53. 53. TraduçãoO término da tradução – O alongamento da cadeia polipeptídica se continua até o ribossomo encontrar no RNAm, um código ou um trio de terminação, o que determina a liberação do último aminoácido e a separação das duas subunidades ribossômicas, que podem ser usadas novamente para produzir outras novas cadeias polipeptídicas. Polipeptídeo livre 5 3 3 3 5 5 Códon de terminação (UAG, UAA, or UGA)
  54. 54. TraduçãoO polirribossomo se forma porque vários ribossomostraduzem simultaneamente a mesma molécula de RNAm. Polipeptídeo Polipeptídeos em completo crescimento Subunidades ribossômicas separadas Extremidade Extremidade 5 do RNAm 3 do RNAm (a) Um molécula de RNAm é geralmente traduzida simultaneamente por alguns ribossomos em conjunto, formando polirribossomos. Ribossomos RNAm 0.1 µm (b) Eletrofotomicrografia de transmissão mostrando um grande polirribossomo em célula procarionte.
  55. 55. Resumo da TraduçãoRibossomo Ribossomo Proteína: Início da síntese início da síntese de proteína RNAm Polissomos ou polirribossomos Ribossomo libera-se do RNAm Proteína formada Término da síntese FIM

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