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GENÉTICA BÁSICA E EVOLUÇÃO
A4: Replicação de DNA e recombinação
Elvino Ferreira
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CARL SAGAN
A vida não 
extinta... 
Hereditariedade!
A maioria das 
descobertas 
científicas foi a 
descoberta da 
ignorância.
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Ex.: Sindrome de Bloom
Doença autossômica recessiva rara. Caracteriza-se por fotossensibilidade, retardo de 
crescimento, hipogonadismo, imunodeficiência e predisposição para desenvolvimento de 
malignidades. É causada por mutação no gene BLM (15q26.1), que codifica a proteína DNA 
helicase, essencial à manutenção da estabilidade cromossômica. Há aumento de quebras e 
rearranjos, com trocas entre cromátides irmãs e formação de figuras tri ou quadri-radiais. A 
instabilidade cromossômica é responsável pelo fenótipo e pela tendência para malignidades 
dos pacientes.
A rápida e acurada replicação do DNA é fundamental para as 
funções normais e saúde da célula
In a schoolyard game, a verbal message, such as “John’s brown
dog ran away from home,” is whispered to a child, who runs
to a second child and repeats the message. 
Fazer na turma...
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Ex.: Um zigoto humano unicelular contém 6 bilhões de pares de base de DNA. Um 
erro/ 1 milhão de pares = 6.000 erros, cometidos a cada vez que a célula se 
dividisse e se acumulando a cada uma das milhões de divisões celulares que 
ocorrem no desenvolvimento humano.
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Replicação do DNA = “duplicação” = cópias completas de seus genes (informações)
PRECISÃO!!!!
Ex.: Mesmo a uma taxa de erro 0,01% (1 erro/10.000 nucleotídeos) = alterações 
significativas nos genes de um organismo de multiplicação rápida, como uma 
bactéria, transformando sequencias vitais e sequencias sem sentido.
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Cópia do DNA = precisa e rápida!!!!
Ex.: Para o cromossomo circular único de E. coli : 4,7 milhões pares de bases;.
Taxa de replicação de mais de 1000 nucleotideos/minuto = ~3 dias (copiar tudo)
X
E coli são capazes de se dividir em 20 minutos. Realmente replica seu DNA a uma 
taxa de 1000 nucleotídeos por segundo, com menos de um erro por bilhão. 
Como este processo extraordinariamente preciso e rápido é realizado?
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Resposta... Replicação SEMICONSERVATIVA
Experimento de Meselson & Stahl
MODOS DE REPLICAÇÃO
Diferenças em relação ao DNA circular e linear
Quantidades de forquilhas
Unidades individuais = replicons (Or)
•Replicação Teta
•Replicação em bulbo
•Replicação Linear (eucariotos)
http://www.bionova.org.es/biocast/documentos/figura/figtem19/imagenest19/imagepages/image21.html
John Cairns 
(Theta replication, 1963)
 Síntese a partir 3´-OH terminal
 DNA-polimerases (adicionar
 nucleótidos apenas nos 3´ e NÃO nos 5
´)
 Alongamento sempre de 5´ para 3´
 Antiparalelismos
http://bioweb.uwlax.edu/GenWeb/Molecular/Theory/DNA%20structure/dna_structure.htm
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União dos nucleotídeos da ponta 3’ 
A principal complexidade da replicação 
do DNA é que os dois filamentos não 
podem ser tratados do mesmo modo.
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Tuneko Okazaki Reiji Okazaki
Replicação contínua (5´ para 3´) = leading strand
Replicação descontínua (3´para 5´) = lagging strand 
Fragmentos de Okazaki
Todas DNA polimerase precisam de um nucleotídeo com um grupo 3’-OH ao qual um 
novo nucleotídeo pode ser adicionado (então... Primer)
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MECANISMOS DE REPLICAÇÃO
Inicialização
Relaxamento
Elongamento
Terminação
Ex.: replicação bacteriana
Inicialização
oriC (245 pb)
Relaxamento
Helicase (quebra das pontes de H)
Single-Strand-Binding (SSB) proteins = estabilidade
Elongamento
DNA girase (Topoisomerases)
Primase (sintetisa Primers = R-3’ OH)
DNA polimerase
Terminação
DNA ligase
Acesse: https://www.youtube.com/watch?v=dRBgmZ8Iozc
FIDELIDADE DA REPLICAÇÃO
< 1 erro/ bilhão de nucleotídeos
Síntese = revisão (proofreading)
Situações de “reparo incompatível” (mismatch repair)
Tomas Lindahl, Paul Modrich e Aziz Sancar (esq. para a dir.), que 
receberam o Prêmio Nobel de Química (Justin Tallis/AFP)
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http://www2.nau.edu/~fpm/bio205/lect8.html
I. Comparison of Prokaryotes vs Eukaryotes genomes 
 Organism genome size # chromosomes shape 
1. Virus (s stranded) 5 x 103 bp 1 circular 
2. E. coli 5 x 106 bp 1 circular 
3. Yeast 1.5 x 109 bp 16 linear 
4. Human 3 x 109 bp 23 linear
Alguns pensaram: o genoma em E. coli é 5 x106 bp = 1,7 x 106 nm = 1,7 x 103mm. No entanto, o 
tamanho da E. coli é de apenas 5 mm !!! Como eles podem empacotar tanta informação genética 
em uma área tão pequena?
https://pt.wikipedia.org/wiki/Helicase
Primer = iniciador
RNA polimerase III coloca o primer – primase (primossomo)
DNA polimerase I continua a síntese e/ou remove o Okazaki
Fragmentos unidos pela DNA Ligase
Problema topológico:
DNA = hélice (dupla) X duplicação = “deselicolização”
Ex.: DNA E coli tem 4.000 kb, ou 400.000 giros da hélice de comprimento e 
precisa ser duplicada em 20 minutos. A consequência disso é que, a dupla hélice 
giraria a uma velocidade de 20.000 rpm.
Enzimas que deseliconizam a dupla hélice são chamadas de DNA 
topoisomerases, e se agrupam em 3 classes (I-5’; I-3’ e a II = DNA girase)
Não há de fato o giro da dupla hélice e sim quebras transitórias (separação diante 
da forquilha; “ziper” = NÃO).
E para os CROMOSSOMAS???
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Limite de Hayflick: Na extremidade do cromossomo não há fragmento de 
Okazaki vizinho para fornecer a hidroxila necessária, resultando na replicação 
incompleta da extremidade do cromossomo.
Ex.:
Protozoário Tetrahymana
TELÔMERO: a extremidade livre de um cromossomo, formada 
por sequências repetidas de ADN, cuja função é garantir que 
cada ciclo de replicação seja completado.
http://faculty.jsd.claremont.edu/ewiley/about.php
Telomerase
Obs.: Também está envolvida no desenvolvimento de cânceres 
https://www.youtube.com/watch?v=2hXmzMq13J4
BASES MOLECULAR DA RECOMBINAÇÃO
Cromossomas homólogos
Recombinação (variabilidade)
Precisão entre moléculas
Há evidências genéticas que o CO ocorre depois 
da síntese do DNA
Mecanismos pouco compreendidos
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Modelo Holliday
Obs.: NINIDRINA
•Reação com PTNs (-NH2)
•Com a degradação > exposiçãodo –NH2 e 
> evidenciação
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BENJAMIM A. PIERCE. Genética: Um enfoque conceitual.. www.whfreeman.com/pierce - Chapter 12:
Overview of replication; Bidirecional replication of DNA; Coordination of leadings and lagging strand 
synthesis; Nucleotide polymerization by DNA polymerase.
VASCONCELLOS, L. F. R. et al . Síndrome psicótica evoluindo com demência como manifestação clinica 
de deleção do DNA mitocondrial. Arq. Neuro-Psiquiatr., São Paulo , v. 65, n. 1, p. 114-117, Mar. 2007. 
Available from <http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0004-
282X2007000100023&lng=en&nrm=iso>. access on 06 Sept. 2017. 
TAREFA: Herança mitocondrial: Sindrome de Merrf
(myoclonic epilepsy with ragged red fibers)
https://es.slideshare.net/DanielLira92/enfermedades-mitocondriales-44131660
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ALAN WATTS
“Desejar sentimentos positivos é um sentimento negativo. Aceitar 
sentimentos negativos e um sentimento positivo”.
“A ideia de que quanto mais tentamos nos sentir bem o tempo todo, mas 
insatisfeitos ficamos, pois a busca por alguma coisa só reforça o fato de 
que não a temos”.
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