REPLICAÇÃO DO DNA

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Replicação do DNA 
 
A informação genética das células é armazenada sob a forma de 2 moléculas similares: 
DNA (ácido desoxirribonucleico) 
RNA (ácido ribonucleico). 
Na sua estrutura primária, ambas as moléculas são polímeros de unidades químicas: os nucleótidos 
Um nucleótido tem 3 partes: 
- um grupo fosfato: responsável pela acidez de DNA e RNA, (carregado negativamente em pH 
intracelular). 
- uma pentose: é um resíduo de açúcar com 5 átomos de carbono. No RNA a pentose é sempre uma 
ribose, no DNA é sempre uma desoxirribose. 
 - uma base orgânica azotada: A, T, G ou C para o DNA; A, U, G ou C para o RNA. 
As sequências nucleotídicas derivam de 4 bases heterocíclicas azotadas: 
-bases púricas: Adenina (A) e Guanina (G) 
-bases pirimídicas: Timina (T) ou Uracilo (U) e Citosina (C). 
Estrutura do DNA 
Quando os nucleótidos polimerizam para formar ácidos nucleicos, o grupo OH ligado ao carbono 3’ 
do açúcar de um nucleótido, forma uma ponte éster com o fosfato ligado ao carbono 5’ do açúcar do 
nucleótido seguinte. 
Esta ligação entre os nucleótidos é chamada ligação fosfodiéster. 
A cadeia do ácido nucleico tem uma orientação: 
- extremidade 3’: com um grupo hidroxilo (OH) livre no carbono 3’ do açúcar; 
- extremidade 5’: com um grupo fosfato livre no carbono 5’ do açúcar. 
 A orientação da cadeia de um ácido nucleico é uma característica extremamente importante da 
molécula. 
Modelo de Watson e Crick 
O DNA consiste na associação entre 2 cadeias polinucleotídicas com enrolamento helicoidal 
A orientação das 2 cadeias é antiparalela e a sua associação faz-se através de ligações de hidrogénio 
entre as bases, bem como através de interações hidrofóbicas. 
As duas cadeias do DNA são complementares e antiparalelas 
Caraterísticas da replicação 
- A replicação do DNA é semiconservativa 
A replicação é o processo de duplicação de uma molécula de DNA de dupla cadeia. Os mecanismos 
de replicação dos procariotos e eucariotos não são idênticos. Como cada cadeia de DNA contém a 
mesma informação genética, qualquer uma delas pode servir como molde. Por isso a replicação do 
DNA é dita semi-conservativa 
 
Entre cada divisão mitótica, cada cadeia de DNA é duplicada, formando uma cadeia híbrida: após a 
replicação, cada cadeia parental emparelha-se com uma cadeia nova, formando um novo DNA. 
- A replicação do DNA é bidirecional 
A análise indica que o DNA de dupla hélice se replica por um processo progressivo de separação das 
duas cadeias parentais, acompanhada pela síntese de novas cadeias complementares a este DNA 
(cadeias-filhas). 
As 2 extremidades da "bolha" representam o local de replicação do DNA e são chamadas forquilhas 
de replicação 
Replicação nos procariotas 
Em procariotas, o DNA tem apenas uma origem de replicação (1 unidade de replicação = replicon) 
A dupla hélice separa-se localmente, formando uma bolha de replicação ou olho de replicação. 
A replicação é bidirecional, originando duas forquilhas de replicação, que terminam com uma 
sequência de terminação. 
Topoisomerases 
As topoisomerases atuam à frente da forquilha de replicação para aliviar a tensão de torção das 
cadeias parentais durante o seu desenrolar pela helicase. 
Iniciação 
- Identificação da Ori C pelas proteínas de iniciação (Dna A) 
- Formação do primossoma: separação das 2 cadeias pela helicase (Dna B) e estabilização das 
cadeias simples pelas proteínas SSB. Ligação à primase (Dna G). 
- Recrutamento da DNA polimerase 
- Síntese de um primer de RNA pela primase 
Elongação 
Necessita de: 
-DNA molde (cadeia simples) 
- Helicase 
- DNA polimerases, Mg2+ 
- dNTPs 
- Topoisomerase 
- Proteínas de ligação às cadeias simples de DNA (SSB ou ssDBP) 
 - Proteínas acessórias das DNA polimerases 
Utilizando uma cadeia simples de DNA como molde e um pequeno fragmento de RNA iniciador 
sintetizado pela primase, a DNA polimerase adiciona o grupo fosfato de um novo nucleótido ao 
grupo hidroxilo da extremidade 3’ da cadeia sintetizada de novo, que se alonga na direção 5´para 3´. 
A DNA polimerase adiciona o grupo fosfato de um novo nucleótido ao grupo hidroxilo da 
extremidade 3’ da cadeia sintetizada de novo, que se alonga na direção 5´para 3´. 
A escolha do nucleótido a adicionar à cadeia nova é ditada pela sequência da cadeia molde. 
As cadeias do DNA são anti-paralelas. 
A atividade de replicação da DNA polimerase é de 5’à 3’, (cadeia molde utilizada de 3’à 5’) 
Como é que a DNA polimerase realiza a replicação da cadeia que está na direção de 5’para 3’? 
Resposta: As duas cadeias do DNA parental são replicadas por caminhos diferentes: 
Uma das cadeias novas é sintetizada de maneira contínua (cadeia avançada ou cadeia leading) na 
direção de 5’para 3’, pela ação da DNA polimerase, na mesma direção de movimento da forquilha. 
A outra nova cadeia é sintetizada de maneira descontínua (cadeia atrasada ou cadeia lagging) na 
direção de 5’para 3’ pela DNA polimerase, mas em sentido contrário à direção da forquilha de 
replicação. A síntese desta cadeia é feita aos poucos, sob a forma de fragmentos: fragmentos de 
Okazaki (descoberta do bioquímico japonês Reiji Okazaky). 
A replicação do DNA é semiconservativa, bidirecional e semicontínua. 
As DNA helicases separam as duas cadeias parentais do DNA à frente da forquilha de replicação, 
rompendo os pontes hidrogénio entre as bases, um esforço que necessita de ATP. 
As DNA polimerases III atuam em dímero, de maneira coordenada, para sintetizar simultaneamente 
as duas cadeias, leading e lagging, ao nível da forquilha de replicação. q O molde da cadeia lagging 
dobra-se, de modo a permitir à DNA polimerase atuar na direção da forquilha de replicação, 
ajudando assim a contornar o problema da orientação antiparalela das cadeias parentais. 
 
Terminação 
Necessita de: 
- Sequências Terminator para cada uma das 2 forquilhas 
 - Proteína Tus (Terminator Utilisation Substance) 
- Ação da topoisomerase para separar as 2 moléculas de DNA 
Replicação nos eucariotas 
- O mecanismo geral é quase identico ao dos procariotas 
- A replicação ocorre na fase S do ciclo celular 
Necessita de: 
• DNA polimerases; 
• Primase; 
• Helicase; 
• Topoisomerase; 
• Ligase; 
• SSB; 
• proteínas acessórias; 
• Telomerase 
 
→ As origens de replicação consistem em sequências específicas do DNA onde as duas cadeias 
se separaram. Estas sequências servem de ligação a proteínas que iniciam o processo de 
replicação. 
Formação do primossoma por recrutamento sequencial: 
Proteínas iniciadoras ->Helicase -> Primase 
• O local de iniciação da replicação do DNA é determinado por sequências particulares do DNA 
chamadas origens de replicação. 
• Estas sequências servem de ligação a proteínas que iniciam o processo de replicação: 
proteínas iniciadoras. 
• A helicase afasta as cadeias de DNA e associa-se à primase , formando o primossoma. 
Elongação e terminação 
- Eliminação dos primers pela RNase H e pela exonuclease FEN1 
- Distribuição aleatória dos nucleossomas e adição de novas histonas entre as duas novas cadeias de 
DNA. 
Replicação dos telómeros 
• O DNA dos telómeros contém sequências repetidas 
• A telomerase a RNA é uma ribonucleoproteína com atividade de transcritase reversa, que 
consegue replicar as extremidades do DNA 
Mecanismo 
1. Ligação do RNA da telomerase à sequência complementar do telómero na cadeia lagging 
 2. Extensão da cadeia molde (formação de sequências repetitivas) pela ação de transcrição reversa 
da telomerase 
3. Síntese do primer pela primase e elongação da cadeia lagging pela DNA polimerase 
4. Remoção do primer de RNA e circularização do telómero 
 
A replicação é um alvo terapeutico 
Ex: etoposido, um inibidor da topoisomerase, é um medicamento antineoplásico usado no 
tratamento do cancro das células pequenas do pulmão,