Replicação do DNA

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--FLUXO DA TRANSFERÊNCIA DA INFORMAÇÃO GENÉTICA--
Replicação
➔ Síntese de um novo filamento a partir de um DNA-molde.
➔ Corresponde ao primeiro processo dentro do dogma
central da biologia molecular.
➔ Relacionado com a transferência da informação genética
entre os organismos no processo de divisão celular.
➔ Na replicação ocorre a duplicação do cromossomo
celular.
Transcrição e tradução
relacionados ao processo de expressão gênica.
----------------QUANDO REPLICAR O DNA?----------------
➔ Toda vez que uma célula precisar dividir-se para garantir
que as células filhas recebam toda a informação
necessária ao seu desenvolvimento
-------------------REPLICAÇÃO DO DNA---------------------
Replicação semiconservativa
➔ Cada célula filha guardará em sua estrutura uma fita da
sua molécula parental.
➔ No momento de uma nova divisão a molécula duplicará
novamente o seu material genético, conservando o
segmento nas células filhas produto da divisão.
----------REQUISITOS DA REPLICAÇÃO DO DNA----------
Precisão
deverá haver poucos erros na incorporação de nucleotídeos à
nova cadeia.
Rapidez
necessário que as enzimas que atuam incorporando os
nucleotídeos trabalhem rapidamente.
Fidelidade
transmissão correta da informação genética.
Dupla hélice parental (filamento molde) irá direcionar como
serão sintetizados os dois novos filamentos de acordo com o
pareamento específico de bases.
---------ETAPAS DO PROCESSO DE REPLICAÇÃO---------
Iniciação da replicação de cadeia
Origem de replicação - local de replicação da
molécula
➔ Região extremamente rica em adeninas e timinas, pois a
ligação entre A e T possui apenas duas pontes de
hidrogênio, que é mais facilmente desfeito (pareamento
entre citosina e guanina possui três pontes de
hidrogênio).
➔ Ao quebrar a ligação e abrir a dupla fita a enzima entra e
usa um segmento como molde para a duplicação.
DNA helicase: desfaz as ligações entre as bases
nitrogenadas, quebrando a dupla hélice do DNA e abrindo a
cadeia,
Topoisomerase: desfaz a torção que é gerada na molécula,
através da quebra da dupla fita, unindo as fitas depois.
A replicação é bidirecional, tanto em cromossomos
circulares quanto lineares
DNA polimerase: principal enzima atuante no processo de
síntese de uma nova cadeia.
➔ A DNA Polimerase não consegue ler sozinha quem é o
primeiro nucleotídeo para propor o pareamento
específico. Ela depende de haver uma extremidade 3’
com uma hidroxila livre disponível para que ela possa
fazer a ligação fosfodiéster entre a hidroxila livre e o
grupamento fosfato do nucleotídeo inserido.
➔ A enzima DNA primase insere o iniciador (primer), este é
um pequeno trecho formado por nucleotídeos de RNA, e
fornece a OH para que a DNA polimerase possa fazer a
leitura e incorporação dos nucleotídeos.
➔ A DNA polimerase só consegue sintetizar no sentido 5’
3’ (pois nesse sentido há uma OH livre em baixo para ela
realizar a ligação).
Extensão da cadeia
➔ A DNA polimerase incorpora novos nucleotídeos à
cadeia. Eles estão livres na célula e apresentam-se na
forma trifosfatada.
➔ A separação de 2 fosfatos é o que gera energia química
para promover a ligação fosfodiéster.
Observações
➔ Extremidade 5’: no começo da cadeia temos 1 grupo
fosfato ligado ao carbono 5.
➔ Extremidade 3’: no começo da cadeia temos uma
hidroxila (OH) ligada ao carbono 3.
--------REPLICAÇÃO CONTÍNUA E DESCONTÍNUA--------
Replicação contínua
1. Dois filamentos vão originar duas novas fitas, uma no
sentido 3’ 5’ e outra 5’ 3’.
2. Na fita molde 3’ 5’, é adicionado o primer e a DNA
polimerase começa a síntese de uma nova fita no
sentido 5’ 3’, de forma contínua.
Replicação descontínua
1. Na fita molde com sentido 5’ 3’ o filamento gerado será
3’ 5’.
2. Porém a DNA polimerase não é capaz de sintetizar nesse
sentido, e o segmento é sintetizado de forma
descontínua.
3. haverá uma torção na fita molde 5’ 3’ para que ela seja
lida em seu sentido correto pela DNA polimerase
4. Dessa forma a DNA primase irá inserir vários primers de
RNA ao longo da cadeia, no sentido 5’ 3’
5. Os primers fornecem OH para que a DNA polimerase
possa:
- atuar inserindo os nucleotídeos
- remover os primers de RNA (exonuclease)
- substituir os primers por nucleotídeos de
DNA.
6. A enzima DNA ligase ligará os fragmentos em uma fita.
REMOÇÃO DO PRIMER EM UMA EXTREMIDADE
CROMOSSÔMICA
Processo
1. Ao retirar o primer de RNA de um segmento 5’ 3’ a DNA
polimerase pode unir os fragmentos em uma fita.
2. Porém quando não há a OH disponível e não há região
disponível para inserir um primer, entrará em ação a
enzima DNA telomerase.
Telômeros: extremidades dos cromossomos
3. A DNA telomerase possui internamente um pequeno
molde de RNA.
4. Ela o usará para realizar um pareamento específico das
bases nitrogenadas com a fita molde e estender a fita
duplicada.
5. Depois da extensão é possível inserir um primer de RNA
(pela DNA primase) que forneça OH para que a DNA
polimerase possa polimerizar a região estendida.
6. A região que foi estendida a mais que a fita molde pode
ser removida, pois não tem relevância biológica para o
desenvolvimento do organismo.
Isso é necessário pois, caso o filamento não pudesse ser
duplicado, naquele trecho a fita molde ficaria como
filamento simples, sendo cortada do organismo.
Isso com o tempo acarretaria no encurtamento dos
cromossomos.
--------------ATIVIDADE EXONUCLEASE 3’ 5’---------------
➔ A DNA polimerase também pode realizar excisão para
reparar erros, no caso de colocar uma base nitrogenada
diferente de sua correspondente.
-------------------ATIVIDADE DNA LIGASE------------------
➔ A DNA ligase conecta os fragmentos das fitas por
ligação fosfodiéster, utilizando energia química do ATP,
pois os nucleotídeos não são mais trifosfatados e não
possuem energia excedente para a ligação.