Replicação do DNA - Biologia Molecular

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Replicação do DNA - Biologia Molecular
● DNA é nossa identidade, nosso código genético, nossa informação genética
● DNA é extremamente influenciado pelo meio (o que a gente assiste, lê, ouve, etc.)
→ e isso pode provocar alterações no nosso metabolismo ou não, ou seja,
influenciar quais moléculas vão ser mais ou menos expressas
● DNA é formado por nucleotídeos
● a mensagem do DNA é transcrita em RNA e traduzida em proteínas → qualquer
alteração, provoca mudanças
● temos mais de 20.000 genes
● em eucariotos, o material genético fica no núcleo; em procariotos, fica solto no
hialoplasma
NUCLEOTÍDEOS
● um nucleotídeo é formado por:
→ uma base nitrogenada: elas podem ser purinas (dois anéis) ou pirimidinas (um anel);
contém molécula de amônia, funcionando como base, que podem receber prótons; por ter
grupos sobrando, podem fazer ligações químicas
→ as bases nitrogenadas se unem a um açúcar pentose cíclico fechado (geralmente a
ciclização é em meio aquoso); o açúcar serve como estrutura, alicerce, ligando a base
nitrogenada ao grupo fosfato; esse açúcar fornece energia para manter a estrutura do
nucleotídeo
→ grupamento fosfato: carga negativa, altamente eletronegativo, dando carga negativa do
DNA; fosfato faz parte do ATP, dando energia para a molécula
● nucleotídeos estão em cofatores enzimáticos, sinalizadores de rotas bioquímicas,
RNA, não só em DNA
● a identidade da proteína vem da identidade do DNA e do RNA, por isso a estrutura
dos grupos aminos dos nucleotídeos é encontrada nas proteínas
● a regra de Chargaff diz que a timina se liga por meio de 2 pontes de hidrogênio com
a adenina, bem como a guanina se liga por meio de 3 pontes de hidrogênio à
citosina
- bases nitrogenadas de um nucleotídeo se ligam a complementares de outro
nucleotídeo → quando isso não é obedecido, se tem uma mutação
- essa complementaridade é obedecida porque elas vão formando ligações de
hidrogênio com as bases que possam fazer a mesma quantidade de ligações
de hidrogênio que elas → as ligações entre as bases precisam ser fracas
(ligações de hidrogênio) para quebrar mais fácil na hora da replicação
● Extremidade 5' pra 3'
- oxidrila livre do carbono 3' da pentose se liga ao fosfato do próximo
nucleotídeo → ligação fosfodiéster
- função da base é se ligar a outra base
- açúcar promove polarização
- enzimas só codificam DNA da 5' para 3', por isso que a gente tem as fitas
sendo lidas em direções opostas
● bases → sua presença é a razão para a polaridade interna positiva;
ligação fosfodiéster → sua presença é a razão para a polaridade externa negativa
(que é o que prevalece no DNA)
● açúcares
- desoxirribose pro DNA; ribose pro RNA
● o DNA possui um hidrogênio no carbono 2’ do seu açúcar, o que lhe
dá mais estabilidade do que a hidroxila que fica nessa mesma
posição no açúcar do RNA → oxidrila no carbono 2 da ribose, ao
invés do hidrogênio da desoxirribose, é muito mais reativa, o que
torna o RNA mais instável
- estão entre a base nitrogenada e o grupo fosfato
● Nucleosídeo é o nucleotídeo sem fosfato
● a replicação do DNA é semiconservativa → 1 dupla-fita forma duas duplas-fitas,
cada qual com uma fita da dupla-fita mãe
● Fita do DNA é uma dupla hélice → tem que se abrir para haver replicação →
helicase rompe as ligações de hidrogênio
- é como um zíper, então não é um processo instantâneo
● forquilha de replicação é o início que se abre para a replicação
- para isso ocorrer certinho, deve haver enzimas de controle, que se tornam
ativas nesse momento que encontram seus "substratos"
- enzimas de ligação de DNA de fita simples (SSB) se ligam nas fitas abertas
para impedir o re-pareamento
- topoisomerases controlam quem deve ficar enovelado até a chegada da
helicase
- essas enzimas que participam da replicação pode ser alvos farmacológicos
em casos como o câncer, por exemplo
● DNA polimerase → grupo de enzimas que possibilitam a duplicação do material
genético, a partir do reconhecimento da oxidrila livre do carbono 3' da pentose
● pra a polimerase reconhecer a oxidrila livre, é necessário um primer (sequência de
25 a 30 nucleotídeos de RNA), feito pela primase → serve como substrato da DNA
polimerase → o primer que dá essa oxidrila livre
1. helicase abre
2. SSB mantém aberta
3. topoisomerase conserva helicoidizações
4. primase põe primer
5. polimerase começa a pôr os nucleotídeos
● para uma técnica exógena, como PCR, os primers são diferentes, pois são seletivos
para genes; no processo natural de replicação, existem códons que são de início e
de terminada de replicação, que ficam inseridos dentro de um primer, que vai variar
por quem estiver do lado deles, fazendo com que os primers do processo natural
não sejam todos iguais
● outra DNA polimerase substitui os nucleotídeos de RNA do primer por nucleotídeos
de DNA → RNA no início e no fim, mas essas partes são substituídas por
nucleotídeos de DNA → DNA ligase liga esses nucleotídeos recém colocados de
DNA aos que já foram postos pela outra polimerase
● a primase tá acostumada a pôr no 5' e só seguir → porém, na complementar, não há
essa oxidrila livre pra correr 5' - 3' → a fita descontínua é lida nos fragmentos de
Okasaki → primase tenta inserir várias oxidrilas livres para a polimerase → RNAse
tira essas primases, DNA polimerase as substitui por nucleotídeos de DNA e DNA
ligase liga (mesmo esquema da contínua, mas em vários pedacinhos)
● ATG é o start codon mais comum da biologia molecular
● no fim, tem códons inseridos pelos telômeros que indicam o fim da replicação
- telômeros são sequências repetidas que sinalizam o fim da replicação
- a cada ciclo celular, os últimos nucleotídeos praticamente não são lidos,
então costumam ser perdidos → a telomerase põe essas sequências
repetidas como proteção, porque, se perder algo, foi esse que não tinha
informação necessária → telômeros e telomerases conseguem inserir DNA
para sinalizar término e substituir isso por DNA
- telômeros são bem relacionados com o envelhecimento celular (nascemos
com 11000, e, por volta do fim da vida, temos uns 4000)
- há várias terapias gênicas que buscam manter os telômeros, pra evitar o
envelhecimento celular
● telomerases colocam as sequências longas, repetitivas e iguais pra todo mundo
como forma de indicar onde que termina a replicação
● as telomerases inserem sequências de RNA na extremidade 3' e as substituem por
DNA ao fim
● a própria DNA polimerase, com função de exonuclease, corrige os erros de
pareamento (geralmente há 1 erro a cada 10.000 nucleotídeos)
● CRISPR consegue corrigir pareamentos errados (futuro do câncer, alzheimer,
depressão)
● a replicação e futura expressão em proteínas depende de alterações ambientais →
epigenéticas
● metilação é forma de silenciar gene → é a incorporação de metila na sequência de
nucleotídeos, pois isso indica que ela não funciona mais como deveria7
- dá pra induzir essa metilação e ver a relevância de um gene em uma
doença/característica
- serve para silenciar replicação, controlar replicação e identificar função de
genes seletivos dentro da replicação
● Desnaturação é essencial para a replicação → feita por enzimas, mas favorecida por
temperatura, radiação, etc