AULA 05 - Replicação do DNA (A)

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SÍNTESE DE DNA EM 
EUCARIOTOS: 
REPLICAÇÃO
❑ Função:
❑ Duplicar o DNA nos Cromossomos;
❑ Distribuir cópias às Células-Filhas
❑ Fases
CICLO CELULAR
FASE S
Síntese do DNA
REPLICAÇÃO
INTÉRFASE – Períodos G1, S e G2
❑ Sistema de Controle do Ciclo Celular
❑ Fases G1, G2 e M
❑ O meio é favorável?
❑ Nutrientes necessários?
❑ Moléculas de sinalização 
específica?
❑ E se for desfavorável?
❑ Repouso = G0
CICLO CELULAR 
❑ Sistema de Controle do Ciclo Celular
❑ Fase G2
❑ Todos os cromossomos estão ligados 
de forma apropriada ao fuso mitótico?
❑ E se não estiverem?
❑ Defeito na coesina
❑ apoptose
CICLO CELULAR
❑ Proteínas/enzimas
• Ciclinas
•Ciclinas G1, Ciclinas G1/S, Ciclinas S e Ciclinas M
•M – promove a quebra do envelope nuclear e a 
condensação cromossômica. 
•Quinases dependentes de cilinas
•Cdk2 e Cdc2
Quando interagem são fosforiladas e ativam as 
moléculas para a divisão celular;
A fase S ocorre quando a ciclina G1 ativa a Cdk2
A fase M ocorre quando a ciclina M ativa a Cdc2
CICLO CELULAR
Ativação
A p53 – desencadeia a produção de proteínas inibidoras 
de Cdk (CKI)
REPLICAÇÃO DO DNA
SUGESTÕES PARA REPLICAÇÃO???
REPLICAÇÃO
Processo de produção de uma cópia idêntica (Réplica) de uma molécula
de DNA
Filamentos Complementares
Cada base em um filamento especifica a base (complementar) no outro
filamento
1 Filamento = Molde para o outro
Uso de um filamento (original) como molde para a
produção de um filamento (novo) complementar
MODELO DE Watson E Crick 
Padrões de Replicação
3 possibilidades de formas de replicação do DNA
considerando a complementariedade das bases
A) Padrão Semiconservativo
Cada dupla-fita de DNA filha contém uma fita parental
(original) e uma fita recém-sintetizada (nova).
B) Padrão Conservativo
Uma dupla-fita filha consiste em dois filamentos recém-
sintetizados, e o dúplex parental é conservado.
C) Padrão Dispersivo
Resulta em duplas-fitas filhas contendo segmentos do
filamento recém-sintetizado e segmentos do dúplex parental.
Qual padrão é o correto???
Experimentalmente 
Observado
FASE S – REPLICAÇÃO DO DNA
Sequências de nucleotídeos complementares
A-T; C-G; G-C; T-A
Cada fita serve de molde para a síntese de uma nova 
fita complementar
A replicação do DNA produz 2 duplas-
hélices completas com sequências de 
nucleotídeos idênticos;
A replicação do DNA é semiconservativa;
Filamento Parental / Molde / Original
Filamento Novo
REPLICAÇÃO DO DNA
ORIGENS DE REPLICAÇÃO
Locais da molécula de DNA em que se inicia a
replicação nos Eucariotos
Grandes Cromossomos dos Eucariotos
Múltiplas Origens de Replicação
Replicação Bidirecional
FASE S – REPLICAÇÃO DO DNA
ORIGENS DE REPLICAÇÃO
Associação da ORC (origin recognition complex)
Montagem da FORQUILHA DE REPLICAÇÃO
Abertura das fitas (quebra das pontes de hidrogênio entre
as bases) – BOLHAS DE REPLICAÇÃO
Em cada extremidade da bolha formam-se as forquilhas de
replicação (Y) – DNA- helicase
REPLICAÇÃO DO DNA
FORQUILHAS DE REPLICAÇÃO
Movimento para lados opostos
DNA Helicase
Enzima responsável pela abertura da fita de DNA;
Quebra as ligações de hidrogênio.
REPLICAÇÃO DO DNA
Proteína de Ligação Unifilamentar (SSB)
Estabilização do DNA simples-fita recém aberto
Retarda a restituição do DNA dupla-fita
REPLICAÇÃO DO DNA
Quebra da ligação fosfodiéster
Redução da Torção no DNA
DNA TOPOISOMERASE (GIRASE)
Topoisomerase I
▪ A separação da fita gera um estresse topológico na estrutura helicoidal, mas 
aliviado pela topoisomerase I.
▪ Corta as cadeias da dupla-hélice
▪ Girase
Produz pequenos segmentos de RNA, usando a fita de DNA como molde
O segmento de RNA contem 10 nucleotídeos (PRIMER)
Fornece à extremidade 3’ o ponto de início para a DNA polimerase
PRIMASE
3’
5’
5’
3’
5’
3’
Sentido da 
Polimerização
5’ --------> 3’
Primer (RNA)
Sentido da 
Polimerização
5’ --------> 3’
DNA- POLIMERASE III
No coração da máquina de replicação está a DNA-polimerase
Catalisa a adição de nucleotídeos 
A DNA-polimerase permanece associada ao DNA e se desloca sobre a fita molde;
DNA - POLIMERASE III
Inserção de novos nucleotídeos em uma fita usando as 
bases da outra fita como molde
Produz cerca de 1 erro a cada 100 milhões de pares de
nucleotídeos;
A = T
C = G são pares mais estáveis (3 pontes de hidrogênio)
A-C e T-G = Pareamento de bases incorreto
ocorrem em menor frequência (Mutações)
E se?
A enzima remove o nucleotídeo pareado erroneamente e
remonta
DNA- POLIMERASE III
FASE S – REPLICAÇÃO DO DNA
Na forquilha de replicação (Assimétrica):
1 fita nova sintetizada sobre molde 3’-5’;
1 fita nova sintetizada sobre o molde 5’-3’
Sentido de síntese:
5’ ----------------> 3’
DNA polimerase III
3’
5’
3’
5’
Sentido da Forquilha
Filamento Contínuo (Líder)
Filamento Descontínuo (Atrasada)
Sentido da Vida – 5’ 3’ 
FITAS - LÍDER E ATRASADA
Na forquilha de replicação (Assimétrica):
1 fita nova sintetizada sobre molde 3’-5’;
FITA LÍDER
Sintetizada em direção à forquilha
1 fita nova sintetizada sobre o molde 5’-3’
FITA ATRASADA
Sintetizada contra à forquilha
Construção de segmentos de DNA 
Fragmentos de Okazaki
ATRASADA
LÍDER
FASE S – REPLICAÇÃO DO DNA
FORQUILHA DE REPLICAÇÃO
Fita Atrasada
DNA primase ===>>> Múltiplos primers
ATRASADA
LÍDER
Crescimento do Filamento Descontínuo (Direção oposta a Forquilha de Replicação) gera
Fragmentos de Okazaki
REPLICAÇÃO DO DNA
FRAGMENTOS DE OKAZAKI (DNA Pol III e Pol I)
DNA Polimerase I e DNA ligase
▪ Exonuclease remove os primers de RNA e DNA polimerase I substituí por DNA;
▪ Os cortes que permanecem são ligados pela enzima DNA ligase.
REPLICAÇÃO DOS TELÔMEROS
TELÔMEROS
ACGTAGCATAGTAGCCCTAGAGCT
Extremidades do telômero
Envelhecimento – telômero curto
TELOMERASE
DANOS NO DNA
FASE S – REPLICAÇÃO DO DNA
TIPOS DE DANOS ( FITA ÚNICA)
Despurinização
Uma purina se desprende do DNA
Adenina e Guanina
Desaminação
Perdem grupamento amina
Citosina vira uracila
Adenina vira hipoxantina
UV
Ligação entre 2 bases pirimídicas (T-T)
Dímero de Pirimidina
Mutações Espontâneas
Erros na Replicação do DNA - Mal pareamento durante a replicação
Depurinação ocorre espontaneamente (10.000 purinas durante a fase S). Forma sítios no
DNA sem bases purínicas
MECANISMOS DE MUTAÇÃO
Desaminação
MECANISMOS DE MUTAÇÃO
Mutações Induzidas
Luz UV
Não causa ionização
Facilmente absorvidas por purinas e pirimidinas
Tornam-se mais reativas ou excitadas
Dímeros de Pirimidina
Ex. T-T na mesma fita
MECANISMOS DE REPARO DO DNA
FASE S – REPLICAÇÃO DO DNA
REPARO DO DNA
Célula – Sistema de segurança:
Reparo de mal pareamento de DNA;
Máquina de Replicação
1 erro em cada 100 milhões de bases 
pareada
1 mutação em 1 par de nucleotídeo –
comprometimento do organismo;
Reparo pela DNA Polimerase
Mecanismo de verificação (Proof-reading)
DNA Polimerase (Algumas)
Atividades:
Polimerase 5’ ----> 3’
Exonuclease 3’ ----> 5’
Polimerase 5’ ----> 3’
MECANISMOS DE REPARO
Polimerase = inserção de nucleotídeos
Exonuclease = retirada de nucleotídeos
FASE S – REPLICAÇÃO DO DNA
REPAROS DO DNA (FITA ÚNICA)
PROCESSO
As proteínas do Sist. reconhecem o mal 
pareamento;
Remove o pedaço mal pareado;
Produz/sintetiza novo pedaço;
Mecanismos de Reparo
Necessário identificar a fita molde e a fita cópia:
Fita molde - metilada;
Fita nova - não metilada;
DNA polimerase – Revisão.
FASE S – REPLICAÇÃO DO DNA
TIPOS DE DANOS NO DNA (DUPLA HÉLICE)
Radiação Ionizante - UV (quebra da dupla-fita)
Acidentes na forquilha de replicação
Agentes oxidantes - químicos
Vírus
T2N-13/04
Reparo de quebra de fita dupla
Centenas de genes podem ser perdidos se o dano não for reparado!
Reparos:
1) União das extremidades não homólogas;
2) Recombinação homóloga.
1) União das Extremidades não Homólogas
Pode acarretar em mutação;
Perder um braço inteiro do 
cromossomo.
2) RecombinaçãoHomóloga
A cromátide irmã é utilizada para reparar o 
dano;
Não costuma causar mutações.
Correção de erros na replicação
▪ Apoptose – para evitar transmitir o DNA com defeitos;
▪ Revisão – corrige os erros;
▪ Correção do pareamento incorreto – bases malpareadas;
Dúvidas?