Os ácidos nucléicos DNA e RNA armazenam e transmitem informações genéticas nas células. O DNA existe principalmente como dupla hélice e armazena a informação genética de forma estável. Já o RNA atua na expressão gênica, podendo existir em diferentes formas e ter funções variadas como transporte ou catalise de reações.

1. Biomedicina
Disciplina: Biotecnologia e Biologia Molecular
Introdução a Biologia Molecular
Nucleotídeos e Ácidos Nucleicos

2. • Os ácidos nucléicos são substâncias orgânicas chamadas de polímeros
e que são formadas por monômeros conhecidos como nucleotídeos,
• Os ácidos nucléicos: São responsáveis pelo armazenamento das
informações genéticas, participam das reações de oxido-redução,
transferência de energia, sinalização intracelular, reações biossintéticas
além de funções estruturais e catalíticas nas células;
• DNA - Ácido desoxirribonucleico: armazenador da informação
genética na maioria dos seres vivos;
• RNA - Ácido ribonucleico: armazenador da informação genética em
alguns vírus, importante na transmissão da informação.
Ácidos Nucléicos

3. Os nucleotídeos são formados por:
1. Grupo fosfato (P)
2. Pentose: Desoxirribose (DNA) e ribose (RNA)
3. Base nitrogenada: moléculas planas, aromáticas e
heterocíclicas derivadas de uma purina ou pirimidina
Estrutura
P
Pentose
Base
C5H10O5 C5H10O4
Pentose

4. Estrutura
• Os nucleotídeos contêm, mais comumente, de um a três fosfatos na posição C5’;
• São ânions e estão quase sempre associados ao íon Mg2+ nas células;
• Participam de reações metabólicas quando estão livres (ex: ATP, ADP, AMP);

5. Estrutura
Purinas (anel duplo) Pirimidinas (anel simples)
Bases nitrogenadas

6. Estrutura
Formas tautoméricas das bases
nitrogenadas
Deslocamento
de prótons, mudanças
nas posições dos
hidrogênios
Deslocamento
de prótons

7. Nomenclatura
H H
Desoxiadenosina
5’ monofosfato
A, dA, dAMP
Desoxiguanosina
5’ monofosfato
G, dG, dGMP
Desoxitimidina
5’ monofosfato
T, dT, dTMP
Desoxicitidina
5’ monofosfato
C, dC, dCMP
Uridina
5’ monofosfato
U, UMP
H

8. • Ligação entre nucleotídeos ocorre sempre no sentido
5’-3’
• Glicosídica: Açúcar + base
• Fosfodiéster: Fosfato + açúcar da próxima base
• Covalentes: Fosfato+Fosfato+Fosfato
• Ligações entre nucleotídeos por pontes de hidrogênio
(ligação entre as bases nitrogenadas):
A=T
G≡C

9. Erwin Chargaff (1950)
Razão 1:1 (equimolaridade)
• O conteúdo de adenina é igual ao de timina
• O conteúdo de citosina é igual ao de guanina
A=T A+G ou T+C
C=G T+C A+G
James Watson & Francis Crick; Rosalind Franklin (1953)
• Estudos de difração de raios-x
• DNA como sendo uma molécula longa e fina
• Possui dois filamentos associados entre si
• Molécula helicoidal
Histórico
Fotografia de difração de raio-x de uma
fibra de DNA orientada verticalmente

10. Nível de organização do DNA

11. Estrutura tridimensional do DNA
• Polaridade 5’ 3’ pH 7,0
• Duas fitas independentes, dupla hélice antiparalelas;
• Há o pareamento de bases complementares.
• As bases hidrofóbicas (em vermelho) ocupam o
centro da hélice e as cadeias de açúcar-fosfato estão
na periferia (em azul);
• A superfície da dupla hélice forma dois sulcos de
largura diferente: a cavidade, maior e a menor;
• O “empilhamento” das bases (base stacking) é
mantido por interações eletrônicas (forças de Van der
Waals, dipolo-dipolo);
• Estabilização da estrutura tridimensional.
• Duplicação semiconservativa
DNA

12. DNA
As moléculas de DNA apresentam grande flexibilidade de
conformação
Forma A (DNA-A): Ocorre em estado de desidratação parcial
do DNA.
Forma B (DNA-B): Estrutura mais estável e comum. Ocorre
em condições fisiológicas.
Forma Z (DNA-Z): modificadas por metilação. Tem possível
papel na regulação da transcrição.
DNA-A
DNA-B
DNA-Z
DNA Direção Pares de
bases/ volta
Diâmetro Conformação
açucar
A Direita 11 2,3 nm C-3’ endo
B Direita 10 1,9 nm C-3’ endo
Z Esquerda 12 1,8 nm C-2’ endo (pir)
C3’ endo (pur)

13. Sequências de estruturas não usuais do DNA.
As curvaturas da fita podem ser importantes na ligação de algumas proteínas no DNA.
• Palíndromo: repetições invertidas da sequência de bases com simetria dupla ocorrendo
nas duas fitas do DNA.
DNA

14. Em forma de grampo: envolve uma fita Em forma de cruz: envolve as duas fitas
Estruturas não Usuais no DNA
DNA

15. DNA
Pareamento tipo não-Watson-Crick – Pareamento Hoogsteen

16. Estrutura Terciária
• Super enrolamento com a participação de proteínas;
• O DNA é flexível;
• Em células procariontes o DNA é circular e esta
presente no nucleoide.
DNA

17. • A Separação das fitas de DNA ocorre pela destruição das
ligações de hidrogênio se:
• O pH de uma solução de DNA for alterado
• A solução for aquecida (temperatura de fusão)
• Desnaturação: perda da estrutura helicoidal do DNA
• Renaturação: refazer a dupla hélice com as fitas
complementares de DNA
DNA

18. As moléculas de RNA são geralmente formadas por uma cadeia
única, que se enrola sobre si mesma.
• Polímero de ribonucleosídeos 5’monofosfatos
• Ligações 3’,5’-fosfodiéster linear de fita simples, RNA de fita dupla
pode estar presente em genomas virais
• Podem apresentar uma estrutura secundária e terciária que envolve
o pareamento de bases intramoleculares, empilhamento de bases e
pontes de hidrogênio entre diferentes parte da molécula
TIPO DE RNA
• RNA mensageiro mRNA
• RNA ribossômico rRNA
• RNA transportador tRNA
RNA
RNA intrônico anti-senso
snRNA: pequenos RNAs nucleares
miRNA: micro RNA
snoRNA: pequenos RNA nucleolares

19. • RNA mensageiro (RNAm): atua transferindo a informação contida no DNA para a síntese
de proteínas nos ribossomos.
• RNA transportador (RNAt): possuem o formato de trevo e atuam no transporte de
aminoácidos aos ribossomos para a síntese proteica.
• RNA ribossômico (RNAr): faz parte da composição dos ribossomos (50% da massa)
proporciona suporte molecular para a síntese de polipeptídeos.
RNA

20. RNA
Estrutura primária
Estrutura secundária
Estrutura terciária

21. DNA RNA
Pentose Desoxirribose Ribose
Purinas Adenina e Guanina Adenina e Guanina
Pirimidinas Citosina e Timina Citosina e Uracila
Filamento Duplo helicoidal Simples
Cadeias
Longas com milhares de nucleotídeos e
quantidades iguais de purinas e pirimidinas
Curtas com algumas centenas de
nucleotídeos, a quantidade
Enzima hidrolítica Desoxirribonuclease DNAase Ribonuclease RNAase
Origem Replicação Transcrição
Forma Uma forma básica Três formas básicas
Função Informações genéticas Síntese de proteínas
Localização Núcleo, mitocôndria, cloroplastos e
citoplasma de procariontes
Núcleo, citoplasma
Resistência Resistente a hidrólise e estável Menos resistente, pouco estável
Vida útil Permanente Temporário
REVISÃO

22. Procariontes Eucariontes
Localização Disperso no citoplasma
Núcleo e em pequenas
quantidades em mitocôndrias
e cloroplastos
Organização Só uma molécula de DNA,
forma nucleoide
cromatina (cromossomos)
nuclear
Forma Circular Linear
Histonas Ausentes Presentes
Transcrição Simples direta a transcrição
não esta fisicamente separada
da tradução
Complexa, a transcrição
(núcleo) esta fisicamente
separada da tradução proteica
(citoplasma)
Diferença dos ácidos nucléicos em células procariontes e eucariontes
REVISÃO

23. No laboratório, ácidos nucleicos podem ser cortados em sequências especificas por enzimas
de restrição;
Os fragmentos de ácidos nucleicos podem ser separados por tamanho usando eletroforese;
O DNA pode hibridizar com sondas marcadas que são empregadas na detecção de
sequências específicas do DNA importantes na expressão de determinadas proteínas;
Algumas técnicas moleculares incluem:
• Extração de DNA
• PCR
• Desenho de primers
• Sondas específicas para DNA ou RNA
• Hibridização de ácidos nucléicos
Aplicações

24. Exercícios
1. A sequencia de nucleotídeos de uma dupla hélice de DNA é: 5’- GGATTTTTGTCCACAATCA-3’ Qual a
sequencia de fita complementar?
2. No DNA de certas células bacterianas, 13% dos nucleotídeos são adenina. Qual é a porcentagem dos outros
nucleotídeos?
3. As duas fitas de DNA de dupla hélice podem ser separadas pelo aquecimento. Se você aumentar a
temperatura de uma solução contendo uma das seguintes moléculas de DNA, em que ordem você espera que
elas se separem? Explique sua resposta.
a. 5’-GCGGGCCAGCCCGAGTGGGTAGCCCAGG-3’
3’-CGCCCGGTCGGGCTCACCCATCGGGTCC-5’
b. 5’-ATTATAAAATATTTAGATACTATATTTACAA-3’
3’-TAATATTTTATAAATCTATGATATAAATGTT-5’
c. 5’-AGAGCTAGATCGAT-3’
3’-TCTCGATCTAGCTA-5’
4. Aponte as semelhanças e as diferenças entre as estruturas das formas A, B e Z do DNA.
5. Quais são as diferenças estruturais entre DNA e RNA?

25. Bibliografia
Bibliografia Básica:
ALBERTS, B.; JOHNSON, A.; LEWIS, J.; RAFF, M.; ROBERTS, K.; WALTER, P. Biologia Molecular da Célula.
4ª ed. Artmed, Porto Alegre, RS, 2004. Cap.II.
MALECINSKI, G. M. Fundamentos de Biologia Molecular. 4ª. ed. Rio de Janeiro, RJ, Guanabara Koogan, 2005.
VOET, D.; VOET, J. G.; PRATT, C. W. Fundamentos de Bioquímica. 4ª ed. Porto Alegre, RS, Artmed, 2014.
ZAHA, A.; FERREIRA, H. B.; PASSAGLIA, L. M. P. Biologia molecular básica. 5. ed. Porto Alegre: Artmed,
2014.
Bibliografia Complementar:
ALBERTS, B.; BRAY, D.; HOPKIN, K.; JOHNSON, A.; LEWIS, J.; RAFF, M.; ROBERTS, K.; WALTER, P.
Fundamentos da Biologia Celular. 3ª ed. Porto Alegre, RS, Artmed, 2011.
SNUSTAD, D.P.; SIMMONS, M.J. Fundamentos de Genética. 4ª. ed. Rio de Janeiro, RJ, Guanabara Koogan, 2008.
ULRICH, H.; COLLI, W.; HO, P.L.; FARIA, M.; TRUJILLO, C.A. Bases Moleculares da Biotecnologia. 1.ª ed. São
Paulo, SP, Roca, 2008.
VOET, D., VOET, J.G. Bioquímica. 3ª ed. Porto Alegre, RS, Artmed, 2006.

27. Respostas
1. 5’-TGATTGTGGACAAAAATCC-3’
2. O DNA é constituído por quatro nucleotídeos (100=13% A+X%T+Y%G+Z%C). A pareia com
T e tem equimolaridade, portanto 74%[100%(13%+13%)] para G e C, os quais também pareiam
suas bases em proporções equimolares. Assim, y=z=74/2=37.
3. C, B, A. A estabilidade da hélice depende das pontes de hidrogênio. O par AT contribui com
duas pontes de hidrogênio e o par CG com três. Assim, a hélice C. (contendo um total de 34
pontes de hidrogênio) se separa a uma temperatura mais baixa, a hélice B. (65 pontes de
hidrogênio) é a próxima a ser separada e a hélice A. (78 pontes de hidrogênio) é a mais estável
em função do seu conteúdo CG.
4. Semelhanças: A e B tem a mesma direção (direita), Diferenças pares de base por volta: A(11),
B(10), Z(12); diâmetro da hélice: A(2,3nm), B(1,9nm), Z(1,8nm); Z gira para a esquerda.
5. Tabela de revisão DNA x RNA
Exercícios